Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции

Описание:

Продолжая цикл статей о новых подходах к повышению энергоэффективности зданий, представляем варианты энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций, разработанных специалистами НИИ строительной физики.

Энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции

Научно-исследовательский институт строительной физики Министерства строительства и ЖКХ РФ

Продолжая1 цикл статей о новых подходах к повышению энергоэффективности зданий, представляем варианты энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций, разработанных специалистами НИИ строительной физики.

Энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции

На основе новых принципов проектирования ограждающих конструкций [1] стало возможным получить энергоэкономичные вентилируемые светопрозрачные конструкции со следующими преимуществами:

повышение теплотехнических характеристик с возвратом (активной рекуперацией) значительной части теплового потока, ранее уходившего в атмосферу;

вентилирование наружным воздухом помещений через наружные ограждения, включая окна и фасады, фактически без дополнительных энергетических потерь.

Здание снаружи становится холоднее. Прохождение воздуха через специально организованную прослойку ведет к изменению температуры ограждающих ее стенок, радиационного теплообмена между помещением, стеклами и теплоотражающими экранами. Более подробно механизм предлагаемого принципа функционирования современных энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций (ЭВОК) описан ранее [1–3].

Как известно, передача теплоты через наружные ограждающие конструкции здания может происходить за счет теплопроводности, конвекции и излучения. При рассмотрении светопрозрачных ограждающих конструкций определяющей является теплопередача излучением. Все составляющие теплопотерь находятся во взаимосогласованной связи. При активном воздействии на механизм одной из них (к примеру, самой мощной – радиационной) за счет установки в созданной воздушной прослойке теплоотражающего экрана изменяются механизмы и условия действия и других составляющих теплопотерь в связи с тем, что реальный теплоотражающий экран, отражая тепловое излучение обратно внутрь помещения, нагревается и сам, что изменяет температурное поле вблизи него. Очень важно место размещения экрана, его характеристики и направление потока тепла от нагретого теплоотражающего экрана (уходит оно в атмосферу или возвращается, рекуперируется внутрь помещения).

Следует отметить, что совместное действие теплоотражающего экрана в воздушном промежутке и вентилирования через этот промежуток с активной рекуперацией тепла и влаги внутрь помещения наружным холодным воздухом многократно повышает тепловой эффект, что доказано экспериментально [3, 4].

Характер описываемых процессов зависит от геометрии прослойки, теплофизических характеристик материалов, температуры внутреннего и наружного воздуха, расхода фильтрующегося воздуха, конструкции приемных и выводящих клапанов. Для каждого конкретного модуля энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций (ЭВСОК) эти параметры могут быть оптимизированы, а регулировка будет осуществляться только положением теплоотражающих экранов и расходом поступающего воздуха с применением рециркуляции вентвыбросов2.

Варианты ЭВСОК

На основе предложенных авторами новых принципов было разработано несколько вариантов светопрозрачных ограждающих конструкций (рис. 1–3)3.

На рис. 1 приведена конструкция ЭВСОК, практически не требующая изменений в профильных системах. Здесь совмещены рамы из ПВХ-профиля (одна с одинарным стеклом, вторая – со стеклопакетом), между которыми и реализованы основные принципы продольно-поперечной вентиляции с активной рекуперацией теплового потока за счет усиления теплоотражения дополнительными экранами. Это достаточно простой способ модернизации светопрозрачной конструкции, однако достаточно затратный. Тем не менее и он окупается за короткое время за счет резкого повышения теплотехнических характеристик окна.

Раздельный блок с использованием ПВХ-конструкций (стекло + стеклопакет)

Рисунок 1.

Раздельный блок с использованием ПВХ-конструкций (стекло + стеклопакет)

Достаточно просто осуществить реконструкцию популярных дерево‑алюминиевых оконных блоков (рис. 2а) в соответствии с предлагаемыми авторами принципами: необходимы новые наружные алюминиевые профили. В пространстве между наружным стеклом и внутренним стеклопакетом размещается не только подъемный теплоотражающий экран (жалюзи), но и необходимые для эффективной вентиляции межстекольного пространства и обеспечения активной рекуперации теплового потока распределительные устройства входа наружного воздуха и сбора нагретого воздушного потока.

Вопрос совершенствования под предлагаемые авторами принципы ЭВСОК с активной рекуперацией теплового потока теплого алюминиевого окна (рис. 2б) решается аналогично модернизации дерево‑алюминиевого окна (рис. 2а).

В современных алюминиевых стоечно-ригельных фасадных системах возможна установка стеклопакетов значительной толщины (до 75 мм и более). Это позволяет осуществить модернизацию большинства современных фасадов под разработанную авторами концепцию энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций. Реализация идеологии энергоэффективных вентилируемых фасадных конструкций в этом случае возможна как на стандартных стеклопакетах, так и на несколько модифицированных алюминиевых профилях (рис. 2в).

Рисунок 2 (подробнее)

Варианты энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных
ограждающих конструкций с активной рекуперацией выходящего теплового потока:
а) дерево-алюминиевый блок;
б) теплое алюминиевое окно;
в) стоечно-ригельная алюминиевая система

Кроме того, использование предлагаемых принципов особенно интересно в распространенных сегодня элементных фасадах в связи с тем, что возможно снижение относительных затрат на модернизацию конструкций за счет использования систем распределения и сбора воздуха сразу на нескольких этажах.

Создание двойного фасада с активной рекуперацией тепла и влаги

Одной из главных проблем отечественного строительного комплекса и ЖКХ является необходимость модернизации зданий, построенных в эпоху индустриального домостроения (с 1950‑х по начало 2000‑х годов), которые имеют огромные теплопотери через наружные ограждающие конструкции. Санация, как правило, проводится за счет дополнительного пассивного утепления фасадов и замены некоторых инженерных систем. Проведенный в 2011–2013 годах в Москве мониторинг затрат на отопление и вентиляцию осуществленных проектов (более 150 объектов) показывает как энергетическую, так и экономическую неэффективность такого подхода.

В последние годы довольно популярным способом реконструкции старых энергетически неэффективных зданий стало создание дополнительного второго фасада, что получило в зарубежной практике название double-skin façade (двойной фасад). Такой прием позволяет обеспечить не только современные энергосберегающие свойства ограждающих конструкций, но и удобство обслуживания фасадов, а также сохранение исторического вида архитектурных памятников. Конечно, такой способ санации зданий несколько дороже, чем обычно применяемое в нашей стране «дополнительное утепление фасадов», результат которого неутешителен.

Предложенные выше энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции идеально подходят для устройства двойных фасадов и реконструкции старых зданий (рис. 3). При использовании наших предложений возможно обеспечить не только дополнительное утепление наружных ограждений и достичь значений приведенного сопротивления теплопередаче, которые запланированы в России к 2030 году, уже сегодня, но и комфортный микроклимат в помещениях зданий. Кроме того, предварительные оценки показывают, что при использовании ЭВОК и ЭВСОК возможно минимизировать дополнительную наружную теплоизоляцию, что приведет к меньшему сроку окупаемости затрат на санацию зданий.

Рисунок 3 (подробнее)

Вариант двойного фасада с активной рекуперацией тепла
и влаги

Следует заметить, что ограждающие конструкции с активной рекуперацией теплового потока и влаги, основанные на принципах, изложенных выше и в [1, 2], не только могут обеспечить значительное увеличение приведенного сопротивления теплопередаче и уменьшение теплопотерь из помещений [3], но и эффективно работают как в зимний период (рекуперация теплового потока, уходящего из зданий), так и в летний (снижение затрат на кондиционирование).

Кроме того, при повышении теплотехнических характеристик светопрозрачных конструкций за счет использования предлагаемых технологий активного энергосбережения появляется возможность увеличения относительной площади остекления фасадов, что приведет к более эффективному использованию естественного освещения в строительстве.

В заключение необходимо отметить, что реализация предложенных энергоэффективных вентилируемых светопрозрачных ограждающих конструкций может быть выполнена практически на всех видах оконных систем и профилей. Однако осуществление данных предложений (рис. 1–3) не так просто: для каждого из типов конструкций необходимо проведение соответствующих расчетов модулей ЭВСОК, организация систем вентилирования воздушных прослоек, а также создание системы сменных/регулируемых теплоотражающих экранов. Тем не менее получаемый выигрыш в энергосбережении, по мнению авторов, оправдывает эти затраты.

Авторы приглашают архитекторов, генеральных подрядчиков, инвесторов, фирмы, производящие оконные системные профили, светопрозрачные конструкции и навесные фасадные системы, к взаимовыгодному сотрудничеству.

Литература

  1. Ахмяров Т. А., Спиридонов А. В., Шубин И. Л. Принципы проектирования и оценки наружных ограждающих конструкций с использованием современных технологий «активного» энергосбережения и рекуперации теплового потока // Жилищное строительство. 2014. № 6.
  2. Ахмяров Т. А., Спиридонов А. В., Шубин И. Л. Создание наружных ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплозащиты // Энергосбережение. 2014. № 6.
  3. Ахмяров Т. А., Беляев В. С., Спиридонов А. В., Шубин И. Л. Система активного энергосбережения с рекуперацией тепла // Энергосбережение. 2013. № 4.
  4. Беляев В. С., Лобанов В. А., Ахмяров Т. А. Децентрализованная приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией тепла // Жилищное строительство. 2011. № 3.

 

1 См. журнал «Энергосбережение» № 5–6, 8, 2014.

2 Более подробно все эти процессы будут описаны в следующей статье цикла в журн. «Энергосбережение» № 2, 2015.

3 Благодарим компанию ADITIM и Олега Фомина за помощь в подготовке рис. 2. – Прим. авт.

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №1'2015

распечатать статью распечатать статью PDF pdf версия


Реклама
Реклама на нашем сайте
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Яндекс цитирования



Кондиционирование, отопление, вентиляция

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте