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

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Расчет уровня экономически целесообразной теплозащиты зданий для разных районов РФ

Calculation of the Economically Feasible Thermal Protection Level for Different Regions of RF

E. G. Malyavina, Candidate of Engineering, Professor of Heat and Gas Supply and Ventilation Department at Scientific Research Institution "Moscow State Construction University" (SRI MSCU)

A. A. Frolova, Candidate of Engineering, Associate Professor at Heat and Gas Supply and Ventilation Department of Scientific Research Institution "Moscow State Construction University" 

Keywords: thermal protection level, total discounted costs, heating period, building envelope heat transfer resistance, specific heat gains

The main objective of this article is to identify the impact of different climatic conditions on the economically feasible level of building thermal protection. This objective was achieved for three cities – Vorkuta, Moscow and Astrakhan. The approach to thermal protection level selection used in this study differs from the generally accepted one, first – by consideration of all components of the capital and operational costs that thermal protection has impact on, and second – by consideration of the energy use for year-round maintenance of the preset indoor environment parameters.

Описание:

Основная задача настоящей статьи состоит в выяснении влияния различных климатических условий на экономически целесообразный уровень теплозащиты здания. Эта задача решалась для трех городов – Воркуты, Москвы и Астрахани. Примененный в работе подход к выбору уровня теплозащиты отличается от общепринятого, во-первых, учетом всех составляющих капитальных и эксплуатационных затрат, на которые влияет теплозащита, и, во-вторых, учетом затрат энергии на круглогодичное поддержание заданных параметров внутренней среды.

Расчет уровня экономически целесообразной теплозащиты зданий для разных районов РФ

Основная задача настоящей статьи состоит в выяснении влияния различных климатических условий на экономически целесо­образный уровень теплозащиты здания. Эта задача решалась для трех городов – Воркуты, Москвы [1] и Астрахани [2], основные климатические характеристики которых приведены в табл. 1.

Примененный в работе подход к выбору уровня теплозащиты отличается от общепринятого, во-первых, учетом всех составляющих капитальных и эксплуатационных затрат, на которые влияет теплозащита, и, во-вторых, учетом затрат энергии на круглогодичное поддержание заданных параметров внутренней среды. В расчетах совокупных дисконтированных затрат на круглогодичное обслуживание зданий принята норма дисконта 10 %. В статье [5] приведена методика экономической оптимизации сопротивления теплопередаче наружных стен. Методика может применяться в реальных расчетах при условиях расширения списка составляющих капитальных и эксплуатационных расходов и рассмотрения круглогодичного теплового режима помещения.

Воркута – город с продолжительным отопительным периодом – 298 суток при низкой (–9,5 °С) средней температуре. Причем система отопления работала в этот период круглосуточно. Система охлаждения помещения работала только в рабочее время. Температура наружного воздуха выше +5 °С, то есть период машинного охлаждения, длится около 84 суток. При этом температура выше поддерживаемых в помещении при машинном охлаждении +22 °С, т. е. когда для сокращения теплопоступлений нужна усиленная теплозащита, бывает крайне редко – трое суток.

Москва – отопительный период длится 205 суток и имеет среднюю температуру –2,2 °С. Период температуры наружного воздуха выше +5 °С продолжается около 178 суток, а выше +22  °С – 12 суток.

Астрахань – отопительный период 165 суток при средней температуре –0,7 °С. Температура наружного воздуха выше +5 °С длится около 228 суток. Температура выше поддерживаемых в помещении при машинном охлаждении +22 °С наблюдается около 75 суток.

Было рассмотрено три варианта теплозащиты здания, отличающихся друг от друга сопротивлением теплопередаче наружной стены и покрытия. Для варианта 1 сопротивления теплопередаче приближаются к нормируемым формулой (5.4) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» [6] по санитарно-гигиеническим условиям. Вариант 3 теплозащиты соответствует базовым нормам исходя из энергосбережения по табл. 3 того же СП. Для варианта 2 сопротивления теплопередаче наружных стен и покрытий рассчитаны по формуле (5.1) того же СП с применением понижающего коэффициента 0,63 для стен и 0,8 для покрытия по отношению к варианту 3. Величины сопротивлений теплопередаче, м2 · °С/Вт, приведены в табл. 2.

Расчету подвергались здания прямоугольной формы с одинаковой шириной 20,2 м.

Удельные теплопоступления в помещения учитывались с 9 до 18 часов и выбраны на трех уровнях: 0, 40, 80 Вт/м2. В эту величину не входит проникающая через окна солнечная радиация.

Границы между зонами экономически выгодных вариантов теплозащиты общественных зданий с рабочим днем с 9:00 до 18:00 приведены на рис. 1.

Рисунок 1

Экономически целесообразные варианты утепления зданий: в Воркуте (а–в); в Москве (г–е); в Астрахани (ж–и); при отсутствии внутренних тепловыделений (а, г, ж); при внутренних тепловыделениях 40 Вт / м2 (б, д, з); при внутренних тепловыделениях 80 Вт/м2 (в, е, и); 1, 2, 3 – границы, отделяющие зону выгодности варианта теплозащиты 3 (выше линий 1, 2, 3) от варианта теплозащиты 2 (ниже линий 1, 2, 3 до линий 4, 5, 6) соответственно при стоимостях утепления 22 000 руб./м3, 15 000 руб./м3, 9000 руб./м3; 4, 5, 6 – границы, отделяющие зону выгодности варианта теплозащиты 2 (выше линий 4, 5, 6 до линий 1, 2, 3) от варианта теплозащиты 1 (ниже линий 4, 5, 6) соответственно при стоимостях утепления 22 000 руб./ м3, 15 000 руб./м3, 9000 руб./м3

Из рисунков видно, что с экономической точки зрения чем меньше здание (больше kоб), тем в большей степени выгодно утепление по санитарно-гигиеническим нормам (вариант 1). Оно более выгодно при низких СДЗ. С возрастанием внутренних тепловыделений увеличивается зона сочетаний СДЗ/м2 и kоб с выгодностью утепления по санитарно-гигиеническим нормам.

Выводы

1. Решение об уровне утепления здания должно приниматься на основе расчетов с учетом как климатических факторов, так и всех других, влияющих на формирование выгодности принимаемого варианта.

2. Чем длиннее и жестче отопительный период, тем зона 3 сочетаний СДЗ/м2 и удельной теплозащитной характеристики, относящаяся к базовому утеплению, больше. Она в большей степени относится к зданиям с дорогими утеплителями и инженерными системами. Кроме того, к выгоде базового утепления здания приводит продолжительный охладительный период с температурой наружного воздуха выше температуры, поддерживаемой в помещении (в данном случае +22 °С). Однако в Астрахани даже при увеличении СДЗ/м2 оказалось невыгодным для рассмотренных зданий утепление по базовым нормам при стоимости утепления 22 000 руб./м3, а при внутренних теплопоступлениях 80 Вт/м2 – и при стоимости утепления 15 000 руб./м3.

3. В холодном климате (Воркута) зона выгодности уменьшенного по отношению к базовому сопротивления теплопередаче мала. Однако в средней полосе РФ (Москва) и даже на юге РФ (Астрахань) эта зона больше зоны выгодности базового утепления.

Литература

1. Малявина Е. Г., Фролова А. А. Экономическое обоснование выбора теплозащиты офисных зданий / Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2018. – № 9(717). – С. 56–65.

2. Малявина Е. Г., Фролова А. А. Влияние климатических особенностей района строительства на экономически выгодный уровень тепловой защиты офисных зданий / Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2020. – № 11(743). – С. 89–99.

3. СНиП II-A.6-72. Строительная климатология и геофизика. – М.: Стройиздат, 1973.

4. Строительная климатология: Справочное пособие к СНиП 23-01-99* / Под ред. чл.-кор. Савина В. К. – М.: НИИ строительной физики РААСН, 2006.

5. Ковалев И. Н., Табунщиков Ю. А. Особенности оптимизации толщины утеплителя наружных стен зданий. Системные аспекты // Энергосбережение. – 2017. – № 8. – С. 22–32.

6. СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция СНиП 2223-02-2003 с Изменениями 1, 2. – М.: Стандарт­информ, 2018; ФГБУ «РСТ», 2022.

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

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №8'2022

PDF pdf версия


Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Реклама на нашем сайте
Онлайн-словарь АВОК!