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

Подтверждение эффективности технологий активного энергосбережения

Продолжая цикл статей о принципиально новых ограждающих конструкциях зданий с активной рекуперацией теплового потока логично перейти к предоставлению экспериментальных данных, подтверждающих эффективность предлагаемых разработок

Для оценки эффективности разработанных в соответствии с предложенными авторами новыми принципами проектирования [1] ограждающих и светопрозрачных конструкций с использованием технологий активного энергосбережения с активной рекуперацией выходящего теплового потока и влаги [2, 3] в течение 2013–2014 годов в НИИСФ РААСН были проведены широкомасштабные экспериментальные исследования в климатических камерах института.

На основании результатов предварительных исследований, проведенных в 2010 – 2012 годах [4, 5] были определены основные параметры нового поколения ограждающих (ЭВОК) и светопрозрачных (ЭВСОК) конструкций с активной рекуперацией теплового потока и влаги.

Основной целью исследований, представленных в настоящей статье, являлось подтверждение эффективности новых принципов проектирования и принципиальных технических решений энергоэффективных вентилируемых ограждающих конструкций зданий на основе механизма активной рекуперации выходящего теплового потока и влаги с использованием турбулентных воздушных потоков наружного воздуха в организованной воздушной прослойке ЭВОК и ЭВСОК, обеспечении специальных граничных условий в этой прослойке, в том числе – с применением современных теплоотражающих экранов. Фактически, предлагается заменить традиционные теплоизоляционные материалы мощным теплофизическим процессом, который может работать как в стенах и крышах, так и в светопрозрачных конструкциях. При этом обеспечивается повышение уровня воздухообмена и комфортности микроклимата помещений в условиях значительного снижения удельного энергопотребления зданий.

Как было показано ранее [1–3], физические процессы, используемые в предложенных авторами ограждающих и светопрозрачных конструкциях, аналогичны. В этой связи, для удобства исследований нами использовались базовая модель и экспериментальный стенд (рис.1) на основе остекленных деревянных рам с регулируемым расстоянием между стеклами, возможностью дополнительной установки слоев непрозрачных материалов и специальных теплоотражающих экранов (автономных и в виде покрытий), изменяемым направлением воздушного потока из наружного в межстекольное пространство, а также скоростью и объемом поступающего потока наружного воздуха в широком диапазоне.

Блок-схема модуля, на котором проводились исследования

Рисунок 1.

Блок-схема модуля, на котором проводились исследования.

а – светопрозрачная конструкция; б – вентилируемый фасад.
1 – оконная коробка (дерево);
2 – стекло с теплоотражающим покрытием или без него;
3, 7 – рамные элементы (дерево);
4 – входная щель;
5 – доборные элементы (дерево);
6 – выходная щель;
8 – короб для входа наружного воздуха с вентилятором на торце;
9 – теплоотражающий экран из алюминиевой фольги;
10 – панель вентилируемого фасада;
11 – короб для выходящего воздуха с вентилятором на торце;
12 – плита утеплителя;
13 – направление движения приточного воздуха

Для проведения испытаний был спроектирован и изготовлен экспериментальный стенд со съемными оконными рамами, а также вентиляционная система (вентиляторы, каналы, сопла, расходомеры и т.д.) и измерительная система (оценка тепловых потоков, температур в воздухе и на поверхностях светопропускающего заполнения). Схематически основные варианты экспериментальных стендов приведены на рис. 2.

Испытания ЭВСОК проводились из предположения, что если бы удалось обеспечить достаточно низкие уровни теплопотерь в светопрозрачных конструкциях, те же принципиальные решения могут гарантировать значительное снижение теплопотерь и в непрозрачных ЭВОК (стенах и крышах).

Основные варианты экспериментальных стендов Основные варианты экспериментальных стендов
Основные варианты экспериментальных стендов Основные варианты экспериментальных стендов
Основные варианты экспериментальных стендов

Рисунок 2.

Основные варианты экспериментальных стендов

а. – экспериментальный стенд №1;
б. – экспериментальный стенд №2;
в. – экспериментальный стенд №3;
г. – экспериментальный стенд №4;
д. – экспериментальный стенд №5.

Подробная детализация особенностей первоначальных конструкций экспериментальных стендов приведена ниже:

Экспериментальный стенд №1 - одно простое стекло М1 в спаренной деревянной раме ОС по ГОСТ 11214-86. Воздушный поток направляется снизу, установлено два вентилятора, которые работают на приток и вытяжку. На входе воздушного потока установлено регулируемое распределительное сопло, на выходе – также регулируемое распределительное сопло. В данном варианте экспериментального стенда подача и сбор воздуха происходили из вентиляционных каналов внутренним сечением 58х150 мм, которые были размещены в нижней и верхней частях конструкции. Приток и вытяжка могли меняться местами;

Экспериментальный стенд №2 - наружное простое стекло М1 и отнесенный на 140 мм однокамерный стеклопакет 4Их16х4 (внешнее И-стекло с теплоотражающим покрытием, направленным в теплую сторону, внутреннее простое стекло, в межстекольном пространстве - воздух). Два вентилятора установлены для работы на приток и вытяжку с регулируемым расходом воздуха. На входе воздушного потока оборудовано регулируемое распределительное сопло и щель с изменяемой шириной, на выходе воздушного потока также установлено регулируемое распределительное сопло;

Экспериментальный стенд №3 - наружное простое стекло М1 и отнесенная на 140 мм спаренная рама с двумя простыми стеклами М1. Два вентилятора установлены для работы на приток и на вытяжку с изменяемым расходом воздуха. На входе воздушного потока установлены регулируемое распределительное сопло и щель с изменяемой шириной, на выходе воздушного потока – также оборудовано регулируемое распределительное сопло. В ряде испытаний использовались стекла с теплоотражающими покрытиями;

Экспериментальный стенд №4 - наружное К-стекло с теплоотражающим покрытием, обращенным в теплую сторону, а также отнесенная на 140 мм спаренная рама с одним внешним простым стеклом М1. На расстоянии 30 мм от наружного стекла установлен светопрозрачный теплоотражающий экран из К-стекла (по бокам щели шириной 30 мм, сверху – регулируемое распределительное сопло и щель с изменяемой шириной). Два вентилятора установлены для работы на приток и вытяжку с регулируемым расходом воздуха. На входе воздушного потока установлены регулируемое распределительное сопло и щель с изменяемой шириной, на выходе воздушного потока также оборудовано распределительное сопло;

Экспериментальный стенд №5 - наружное К-стекло с теплоотражающим покрытием, обращенным в теплую сторону, а также на расстоянии 12 мм от наружного стекла установлен стеклопакет 4Их16х4 (боковые стороны и низ заделаны герметиком, сверху имеется распределительное сопло толщиной 5 мм). Два вентилятора установлены для работы на приток и на вытяжку с регулируемым расходом воздуха по приточному и по вытяжному расходомеру. На входе воздушного потока установлены регулируемое распределительное сопло и щель с изменяемой шириной, на выходе воздушного потока – регулируемое распределительное сопло.

Всего в ходе экспериментов было исследовано более 100 различных ситуаций. В каждом из экспериментальных модулей (рис.2) была обеспечена возможность установки дополнительных теплоотражающих экранов, изменения расстояния между экранами и светопропускающим заполнением, объема приточного воздуха, размеров распределительных сопел и щелей, а также других параметров испытываемой конструкции.

Испытания были проведены в модернизированной климатической камере ЭК-10 НИИСФ РААСН, позволявшей моделировать процесс активной рекуперации выходящего теплового потока посредством одновременного создания перепада температуры и давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях экспериментального образца, а также специальных условий для активной рекуперации наружным воздухом теплового потока и влаги, выходящих из помещения, за счет использования свойств турбулентных воздушных потоков в воздушной среде и условий для теплоотражения.

Измерения оконного блока проводились в соответствии с ГОСТ 26602.1–99 «Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче». Температурные условия при испытаниях составляли:

  • в холодной части климатической камеры: –28 0С;
  • в теплой части климатической камеры: +19-20 0С.

В исследованиях использовались канальные радиальные вентиляторы 100 VKO VENTS малой мощности (9-14 Вт), расход воздуха в экспериментах изменялся в диапазоне от 56 до 9 м3/ч.

Размеры входных и выходных распределительных сопел могли варьироваться от 0 до 10 мм, ширина входных щелей могла меняться от 3 до 10 мм.

Датчики температуры и теплового потока размещались на поверхностях остекления оконного блока и в межстекольном пространстве по вертикальной и горизонтальной осям в центрах однородных температурных зон. Для получения более полной информации о теплопередаче в ЭВОК и ЭВСОК дополнительно устанавливались датчики температуры внутри конструкции и датчики на наружной поверхности остекления оконного блока, откалиброванные для проведения измерений в зоне отрицательной температуры.

В последующих расчетах энергетической эффективности исследуемой конструкции использовались результаты измерений в областях оконного блока, свободных от влияния краевых эффектов. Результаты измерений в области краевых эффектов использовались при анализе процессов в целом. Для измерения расхода воздуха через ЭВОК и ЭВСОК использовались расходомеры с диаметром входного канала 100 мм.

Для определения общего характера движения воздушного потока устанавливались датчики визуализации потока. Направление воздушных потоков корректировалось соплами, установленными на щелях, а также вентиляторами, установленными на притоке и вытяжке воздушного потока.

Фотографии экспериментального стенда приведены на рис. 3 и 4. В ходе исследований экспериментальные стенды совершенствовались и модернизировались. Установленные в климатической камере вентиляторы моделировали ветровую нагрузку и вытяжную тягу системы вентиляции в здании в целом.

Вид экспериментального стенда в НИИСФ с холодной стороны.

Рисунок 3.

Вид экспериментального стенда в НИИСФ с холодной стороны.

а. - вентилятор и расходомер на выходе (сверху);
б. - вентилятор и расходомер на притоке (внизу).

Экспериментальный стенд в НИИСФ (вид с теплой стороны).

Рисунок 4.

Экспериментальный стенд в НИИСФ (вид с теплой стороны).

а. - одиночное стекло;
б. - два стекла и экран из К-стекла на относе в 30 мм.

Основными задачами экспериментальных исследований элементов системы «активного» энергосбережения являлись:

  • оценка снижения теплопотерь из помещений через ограждающие и светопрозрачные конструкции в различных вариантах исполнения;
  • определение наиболее подходящих материалов для использования в новом поколении ограждающих и светопрозрачных конструкций и их элементах;
  • оптимизация расстояний между слоями основных конструкций и специальными теплоотражающими экранами различного исполнения;
  • организация оптимизированной продольно-поперечной вентиляции в пространстве между слоями нового поколения ограждающих и светопрозрачных конструкций;
  • разработка эффективного способа подачи наружного воздуха в пространство между наружным ограждающим слоем, экранами и ограждающей конструкцией (в случае со светопрозрачными конструкциями – в межстекольное пространство);
  • разработка способов эффективного использования нагревшегося в пространстве между экранами воздуха с применением современного поколения рекуператоров, в том числе с рекуперацией тепла и влаги вентвыбросов с КПД более 90%.

Как уже отмечалось ранее [1], энергоэффективные вентилируемые ограждающие и светопрозрачные конструкции (ЭВОК и ЭВСОК) невозможно оценивать только по приведенному сопротивлению теплопередаче, т.к. в процессе эксплуатации они функционируют во внешних условиях, которые изменяются в широком диапазоне. При этом вентилирование и теплосъём в воздушной прослойке непосредственно за внутренней поверхностью внешнего остекления или облицовочной панели осуществляется наружным воздухом в режиме работы приточных устройств системы приточно-вытяжной вентиляции.

Для объективной оценки ЭВОК и ЭВСОК были предложены дополнительно [1] два показателя:

1. Коэффициент уменьшения плотности выходящего теплового потока (Куп) при прохождении в центральной зоне ограждающей конструкции (определяет ориентировочно на сколько уменьшается выходящий тепловой поток и, соответственно, повышаются теплотехнические характеристики модуля ограждающей конструкции):

Куп = qт (ц) / qх (ц)

2. Коэффициент рекуперации (возвращения) выходящего теплового потока (Крп), который определяется в процентах от плотности входящего теплового потока:

Крп = (qт (ц) - qх (ц)) х 100% / qт (ц),

где: qт (ц) и qх (ц) - плотность теплового потока на поверхностях ограждающей конструкции с теплой и с холодной стороны (индекс «ц» - в центральной зоне модуля ограждающей конструкции).

Для каждой из испытанных экспериментальных конструкций определялись плотности выходящего теплового потока в различных зонах, а также на всех основных поверхностях.

Свидетельством эффективности предложенного авторами механизма снижения теплопотерь через ограждающие конструкции зданий являются замеры тепловых потоков с холодной стороны экспериментального образца (рис. 5) при выключенном и включенном режиме активной рекуперации выходящего теплового потока.

Результаты измерения выходящего теплового потока при выключенном и включенном механизме активной рекуперации

Рисунок 5.

Результаты измерения выходящего теплового потока при выключенном и включенном механизме активной рекуперации

Испытания, представленные на рис.5, проводились с использованием одного из вариантов экспериментального стенда (рис.2 б). При этом, помимо изначального наружного простого стекла М1 и отнесенного на 140 мм от него однокамерного стеклопакета 4Их16х4, в межстекольном пространстве на относе 64 мм от наружного стекла был установлен светопрозрачный экран из К-стекла с теплоотражающим покрытием, обращенным в теплую сторону, а на относе 100 мм от наружного стекла был установлен дополнительный светопрозрачный экран из К-стекла с теплоотражающим покрытием, также обращенным в теплую сторону.

На начальном этапе испытаний (измерения 1–10) оба вентилятора (на приток и вытяжку) были отсоединены и убраны из холодильной камеры, на торцы вентиляционных каналов были установлены заглушки. Холодильная камера работала до установления стационарного режима. Временной интервал между измерениями составлял 15 мин. После установления стационарного режима (без отключения холодильной установки) оперативно были установлены и включены оба вентилятора (на приток и на вытяжку), которые обеспечивали работу механизма активной рекуперации выходящего теплового потока. На входе воздушного потока было оборудовано распределительное сопло толщиной 10 мм и щель 3 мм, а на выходе - распределительное сопло толщиной 10 мм. Вентиляторная стойка в холодной части климатической камеры все время была включена, обеспечивая выполнение требований ГОСТ 26602.1-99.

Все остальные измерения (11–40) проводились в условиях функционирования механизма активной рекуперации выходящего теплового потока. На рис.5 представлены данные измерения выходящего теплового потока с холодной стороны светопрозрачной конструкции в различных областях (сверху, по центру и внизу по центральной вертикальной оси, а также сбоку по центральной горизонтальной оси).

Из обсуждаемого рисунка очевидна эффективность влияния предложенного механизма активной рекуперации на величину выходящего теплового потока – в различных областях он снижается (измерения 20–40) в 8–12 раз по сравнению с первоначально установившимся потоком (измерения 2–10).

Результаты исследований наиболее показательных вариантов конструкций ЭВСОК

Вариант 1 (рис.6) - наружное К-стекло с теплоотражающим покрытием, обращенным в теплую сторону, и отнесенная на 140 мм спаренная рама с одним внешним простым стеклом, на расстоянии 30 мм от наружного стекла установлен светопрозрачный теплоотражающий экран из К-стекла с теплоотражающим покрытием, обращенным в теплую сторону (по бокам щели 30 мм, низ качественно проклеен скотчем, вверху распределительное сопло 10 мм и щель 5 мм), два вентилятора на приток и вытяжку с расходом 26 м3/ч. На входе воздушного потока установлены распределительное сопло 10 мм и щель 3 мм, на выходе распределительное сопло 10 мм. Экран установлен, как «стационарное остекление». Вентиляторная стойка включена.

Схема экспериментального стенда (а) и результаты экспериментов (б).

Рисунок 6.

Схема экспериментального стенда (а) и результаты экспериментов (б).

Вариант 2 (рис.7) - наружное К-стекло с теплоотражающим покрытием, обращенным в теплую сторону, и отнесенная на 140 мм спаренная рама с двумя простыми стеклами, на расстоянии 70 мм от наружного стекла установлен непрозрачный теплоотражающий экран из алюминиевой фольги (по бокам, сверху и внизу экрана оставлены щели), два вентилятора работают на приток и вытяжку с расходом 26м3/ч. На входе воздушного потока установлены распределительное сопло 10 мм и щель 3 мм, на выходе - распределительное сопло 10 мм. Вентиляторная стойка выключена.

Схема экспериментального стенда (а) и результаты экспериментов (б)

Рисунок 7.

Схема экспериментального стенда (а) и результаты экспериментов (б)

Вариант 3 (рис.8) - наружное К-стекло с теплоотражающим покрытием, обращенным в теплую сторону, и на расстоянии 140 мм от него - спаренная рама с двумя простыми стеклами, на 30 мм от наружного стекла установлен светопрозрачный теплоотражающий экран из К-стекла (по бокам и внизу экрана щели 30 мм, которые проклеены скотчем, вверху расположено сопло и щель 5 мм), два вентилятора работают на приток и вытяжку с расходом 26 м3/ч. На входе воздушного потока установлены распределительное сопло 10 мм и щель 3 мм, на выходе - распределительное сопло 10 мм. Вентиляторная стойка включена.

Схема экспериментального стенда (а) и результаты экспериментов (б)

Рисунок 8.

Схема экспериментального стенда (а) и результаты экспериментов (б)

Основные результаты проведенных в 2013–2014 годах исследований сведены в таблицы 1–3.

Таблица 1
Результаты испытаний светопрозрачных конструкций в соответствии с экспериментальной схемой №4 (Рис. 2 г) – тепловые потоки

СПК/ЭС № 4

ТЭ

П

qx

qт

Rоф

Куп

Крп

При-
меча-
ние

1

Два стекла в рамах

Нет

0

115

115

0,4

1

0

№ 1

2

К-стекло и стекло в раме

К-ст. + К-ст.

26

10

100

4,7

10

90

№ 4

3

К-стекло и стекло в раме

К-ст. + К-ст.

11

7

95

6,9

14

93

№ 5

4

К-стекло и стекло в раме

К-ст. + К-ст.

26

6

100

8

17

94

№ 4

5

К-стекло + СП (сИ-ст) + ст.

К-ст. + И-ст.

11

4

90

12

22

96

№ 9

 

Таблица 2
Результаты испытаний светопрозрачных конструкций в соответствии с экспериментальной схемой №2 и №5 (Рис. 2 б и 2 д) – тепловые потоки

СПК/ЭС № 2 и № 5

ТЭ

П

qx

qт

Rоф

Куп

Крп

При-
меча-
ние

1

Три стекла

Нет

0

80

80

0,6

1

0

№ 1

2

Стекло и СП (сИ-ст.)

И-стекло

33

15

68

3,2

4,5

78

№ 10

3

К-стекло и СП (сИ-ст.)

К-ст. + И-ст.

9

15

61

3,2

4

75

№ 3

4

К-стекло и СП (сИ-ст.)

К-ст. + И-ст.

20

12

65

4

5,4

82

№ 2

5

Стекло и СП (сИ-ст.)

И-ст. + К-ст.

30

8

55

6

7

86

№ 6

6

Стекло и СП (сИ-ст.)

И-ст. + два К-ст.

30

7

55

6,9

8

87

№ 7

7

Стекло и СП (сИ-ст.)

И-ст. + два К-ст.

27

5,4

50

8,9

10

81

№ 8

 

Таблица 3
Результаты испытаний светопрозрачных конструкций в соответствии с экспериментальной схемой №3 и №5 (Рис. 2 в и 2 д) – тепловые потоки

 

СПК/ЭС № 3 и № 5

ТЭ

П

qx

qт

Rоф

Куп

Крп

При-
меча-
ние

1

Три стекла

Нет

0

80

80

0,6

1

0

№ 1

2

Стекло и 2 стекла в раме

Нет

26

32

100

1,5

3

68

№ 11

3

К-стекло и 2 стекла в раме

К-стекло

26

16

100

3

6

84

№ 12

4

К-стекло и СП (сИ-ст.)

К-ст. + И-ст.

9

15

61

3,2

4

75

№ 3

5

К-стекло и СП (сИ-ст.)

К-ст. + И-ст.

20

12

65

4

5,4

82

№ 2

6

К-стекло и 2 стекла в раме

К-ст. + К-ст.

26

7

87

6,9

33

97

№ 4

7

К-стекло и 2 стекла в раме

К-ст. + К-ст.

26

4

95

12

85

99

№ 4

8

К-стекло и 2 стекла в раме

К-ст. + К-ст.

26

3

98

16

24

96

№ 4

9

К-стекло и 2 стекла в раме

К-ст. + ж.ал.ф.

26

1

85

47

12

92

№ 13

Пояснения к таблицам 1–3:

  • СПК/ЭС№ – описание исследуемой светопрозрачной конструкции/соответствие номеру экспериментального стенда по рис.2;
  • ТЭ – наличие (или отсутствие) теплоотражающего экрана в межстекольном пространстве и его описание;
  • П - показания приточного расходомера, м3/ч;
  • qх, qт- плотности выходящего теплового потока с холодной и теплой стороны светопрозрачной конструкции, Вт/м2;
  • Rоф – условное сопротивление теплопередаче светопрозрачной конструкции, определяемое в соответствии с [6], как ΔТ / qх, м2 0С/Вт;
  • Куп – коэффициент уменьшения плотности выходящего теплового потока, отн.ед.;
  • Крп – коэффициент рекуперации (возвращения) выходящего теплового потока, %;
  • ΔТ - разница температур в холодной и теплой частях климатической камеры, 0С;
  • К-стекло – низкоэмиссионное стекло с твердым теплоотражающим покрытием;
  • И-стекло – низкоэмиссионное стекло с мягким теплоотражающим покрытием;

Примечание 1 – данные приведены для конструкции, соответствующей ГОСТ 23166 – 99 «Блоки оконные. Общие технические условия»;
Примечание 2 - теплоотражающий экран в виде К-стекла расположен на расстоянии 12 мм от наружного стекла, покрытие обращено в теплую сторону;
Примечание 3 - то же, что и в Примечании 2, но работал только вытяжной вентилятор, а приточный был выключен; измерения проводились по приточному расходомеру;
Примечание 4 – теплоотражающий экран в виде К-стекла расположен на расстоянии 30 мм от наружного стекла, покрытие обращено в теплую сторону;
Примечание 5 – то же, что и в Примечании 4, но работал только вытяжной вентилятор, а приточный был выключен; измерения проводились по приточному расходомеру;
Примечание 6 – теплоотражающий экран в виде К-стекла расположен на расстоянии 64 мм от наружного стекла, покрытие обращено в теплую сторону;
Примечание 7 – 1-й теплоотражающий экран в виде К-стекла расположен на расстоянии 64 мм от наружного стекла, покрытие обращено в холодную сторону, 2-й теплоотражающий экран в виде К-стекла расположен на расстоянии 100 мм от наружного стекла, покрытие обращено в теплую сторону;
Примечание 8 - 1-й теплоотражающий экран в виде К-стекла расположен на расстоянии 64 мм от наружного стекла, покрытие обращено в теплую сторону, 2-й теплоотражающий экран в виде К-стекла расположен на расстоянии 100 мм от наружного стекла, покрытие обращено в теплую сторону;
Примечание 9 - на расстоянии 12 мм от наружного остекления в качестве теплоотражающего экрана был временно установлен и зафиксирован однокамерный стеклопакет 4Их16х4 (внешнее И-стекло с теплоотражающим покрытием, направленным в теплую сторону, внутреннее простое стекло, в межстекольном пространстве - воздух), работал только вытяжной вентилятор;
Примечание 10 - в данном варианте ЭС №2 была проведена оптимизация условий подачи воздушного потока и увеличен расход воздуха;
Примечание 11 - в данном варианте ЭС №3 были включены вентиляторы на приток и на вытяжку с расходом 26 м3/ч;
Примечание 12 - в данном варианте ЭС №3 было установлено наружное К-стекло с покрытием в теплую сторону, работали оба вентилятора с расходом воздуха 26 м3/ч;
Примечание 13 - в данном варианте ЭС №3 на расстоянии 70мм от наружного К-стекла были установлены жалюзи из полированной алюминиевой фольги толщиной 12 мкм, работали оба вентилятора с расходом воздуха 26 м3/ч.

Анализ исследований нового поколения ограждающих и светопрозрачных конструкций в 2013 – 2014 годах (рис. 6 – 8, табл. 1 – 3) в климатических камерах НИИСФ РААСН позволяет сделать следующие основные выводы:

  1. Эксперименты подтвердили очень высокую эффективность предложенных авторами [1-3] ограждающих (ЭВОК) и светопрозрачных (ЭВСОК) конструкций. Условное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций может быть повышено в несколько раз при использовании активной рекуперации выходящего теплового потока.
  2. При оптимальном применении ЭВОК и ЭВСОК возможно обеспечить коэффициент рекуперации (возврат обратно в помещение) выходящего теплового потока выше 0.9–0.94, что свидетельствует о практически полном исключении теплопотерь из помещений через оболочку зданий при последовательном воздействии нескольких эффективных теплоотражающих экранов/слоев в зоне действия воздушной завесы.
  3. В ходе проведенных исследований для широкого класса ограждающих и светопрозрачных конструкций были установлены оптимальные режимы обеспечения эффективной продольно-поперечной вентиляции воздушной прослойки – определены необходимые скорости потока входящего воздуха, размеры распределительных сопел и щелей на входе и выходе воздушного потока.
  4. На основе проведенных исследований были определены направления дальнейших необходимых исследований ЭВОК и ЭВСОК, а также их использования в зданиях различного назначения для обеспечения реального энергосбережения в строительной отрасли.

Следует отметить также и некоторые проблемные моменты, выявившиеся в ходе проведенных нами исследований ЭВОК и ЭВСОК с активной рекуперацией выходящего теплового потока, которые необходимо решать в области совершенствования нормативно-технической документации:

  1. Нуждается в некоторой корректировке нормативная база, традиционная методика и диапазоны регистрации выходящих тепловых потоков в климатических камерах и других лабораторных установках, а также при проведении натурных испытаний.
  2. В частности, ряд нормативных документов необходимо дополнить положениями о возможности измерений и регистрации теплопотерь и выходящих тепловых потоков через ЭВОК и ЭВСОК с холодной их стороны при наличии и отсутствии ветровой нагрузки, так же как и нормативные документы, касающиеся оценки энергии вентиляционных выбросов.

В 2015–2016 годах предполагается проведение специальной серии исследований для определения энергетической эффективности элементов комплексной системы «активного» энергосбережения и возможности их использования при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте зданий различного назначения с использованием современных рекуператоров мембранного типа.

Кроме того, на следующем этапе исследований предполагается оценить возможности повышения эффективности различных фасадных ограждающих конструкций за счет дополнения их различными элементами системы «активного» энергосбережения, в том числе - оптимизированной активной рекуперацией (АР) выходящего теплового потока и влаги.

Одной из основных задач предстоящих исследований является получение убедительных доказательств того, что замена большинства распространенных на отечественном строительном рынке утеплителей на ограждающие конструкции с использованием механизма активной рекуперации выходящего теплового потока дешевле, долговечнее и перспективнее традиционных подходов.

В ближайшее время в рамках сотрудничества НИИСФ РААСН с рядом региональных администраций предполагается опытное внедрение разработанных авторами ЭВОК и ЭВСОК в зданиях различного назначения (при новом строительстве, реконструкции и капитальном ремонте). При дальнейших исследованиях представляется целесообразным переход к широким натурным испытаниям в связи с тем, что ЭВОК и ЭВСОК следует оценивать в комплексе с системой приточно-вытяжной вентиляции и другими элементами систем «активного» энергосбережения, что практически невозможно осуществить в большинстве существующих климатических камерах.

НИИСФ РААСН планирует в рамках выполнения темы по заказу Российской академии архитектуры и строительных наук в 2015 – 2016 годах разработать Рекомендации по проектированию, строительству и реконструкции жилых и общественных зданий с использованием технологий активного энергосбережения.

Одной из основных проблем во вновь строящихся российских многоэтажных жилых и реконструируемых зданиях, где устанавливаются новые светопрозрачные конструкции, является выполнение требований по обеспечению нормируемых условий воздухообмена. При использовании предлагаемого авторами нового поколения ЭВОК и ЭВСОК возможно выполнение всех требований по обеспечению теплозащиты и комфортности микроклимата – причем со значительным превышением. В следующей статье цикла будут представлены результаты исследований воздушного режима помещений и приведены новые инновационные решения по обеспечению комфортного микроклимата зданий, проведенных авторами совместно со специалистами ФГУП ЦАГИ.

Литература

  1. Т. А. Ахмяров, А. В. Спиридонов, И. Л. Шубин Новый подход к повышению энергоэффективности зданий.// Энергосбережение. №5, 2014, С. 45 – 52.
  2. Т. А. Ахмяров, А. В. Спиридонов, И. Л. Шубин Создание наружных ограждающих конструкций с повышенным уровнем теплозащиты.// Энергосбережение. №6, 2014, С.26 – 33.
  3. Т. А. Ахмяров, А. В.Спиридонов, И. Л. Шубин Энергоэффективные вентилируемые светопрозрачные ограждающие конструкции.// Энергосбережение. №8, 2014, С. 62 – 65.
  4. В. С. Беляев, В. А. Лобанов, Т. А. Ахмяров Децентрализованная приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией тепла// Жилищное строительство. №3, 2011, С. 73-77.
  5. Т. А. Ахмяров, В. С. Беляев, А. В. Спиридонов, И. Л. Шубин Система активного энергосбережения с рекуперацией тепла// Энергосбережение, №4, 2013, С. 36 – 46.
  6. К. Ф. Фокин Строительная теплотехника ограждающих частей зданий// Москва, АВОК-ПРЕСС. 2006, 252 С.
купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №3'2015

распечатать статью распечатать статью


Реклама
Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте