Главная
АИ #19 (149)
Статьи журнала АИ #19 (149)
Энергосберегающие окна как способ сокращения затрат

10.51635/27131513_2023_19_1_13

Энергосберегающие окна как способ сокращения затрат

Автор(-ы):

Путилов Станислав Сергеевич

9 мая 2023

Секция

Технические науки

Ключевые слова

энергосберегающие окна
энергосбережение
снижение затрат на ЖКУ

Аннотация статьи

В данной статье рассмотрен технический расчет экономии тепловой энергии при использовании энергосберегающих окон в офисном помещении.

Текст статьи

В современном мире энергосбережение является одним из главных приоритетов во многих областях человеческой деятельности. В связи с этим, разработка новых технологий и материалов, позволяющих сократить энергопотребление, является актуальной задачей. Одним из таких материалов являются энергосберегающие окна.

Энергосберегающие окна – это оконные конструкции, обеспечивающие улучшенную теплоизоляцию и защиту от солнечной радиации. Такие окна имеют специальное стекло, содержащее покрытие, которое позволяет уменьшить теплопотери через окно и снизить пропускание солнечной радиации. Это достигается благодаря использованию различных технологий, таких как нанесение покрытий на стекло, использование газового наполнителя между стеклами и т.д.

Одним из основных принципов работы энергосберегающих окон является использование различных технологий, которые улучшают теплоизоляцию и защиту от солнечной радиации. Основные технологии, используемые при производстве энергосберегающих окон, включают:

  1. Многослойное стекло – это стекло, состоящее из нескольких слоев, которые могут быть разделены газовыми наполнителями. Такой подход улучшает теплоизоляцию и защиту от солнечной радиации.
  2. Нанесение покрытий на стекло – такие покрытия могут быть различной толщины и состава. Они могут отражать часть тепла и солнечной радиации, а также уменьшать количество пропускаемого света.
  3. Использование газового наполнителя между стеклами – это позволяет уменьшить теплообмен между внутренней и внешней сторонами окна, что улучшает его теплоизоляцию.
  4. Использование термически разрывного профиля – это профиль, который разделяет внутреннюю и внешнюю части окна, что предотвращает образование мостиков холода и тепла.

Преимущества энергосберегающих окон:

  • Энергосберегающие стеклопакеты позволяют сократить суммарные потери тепла из помещений, а также не допускают полного промерзания.
  • Такие окна защищают летом от перегрева и помогают сэкономить на кондиционировании помещений.
  • У окон улучшается звукоизоляция – это в большей мере относится к моделям, во внутренние камеры которых был закачан инертный газ (аргон или криптон).
  • Стекла с теплосберегающим покрытием защищают мебель и предметы интерьера от выцветания, которое провоцируют UV-лучи.

Недостатки энергосберегающих окон:

  • Цена. Энергосберегающие окна дороже обычных
  • «Отражающие» покрытия не рекомендованы для эксплуатации в зонах длительного воздействия прямых солнечных лучей̆, так как они быстрее теряют свои свойства
  • Не все виды энергоэффективных стекол пригодны для одинарного остекления.

Рис. Схема поперечной проекции энергосберегающего стеклопакета

Разберем сравнение тепловых потерь через обычные оконные блоки и энергосберегающие для офисного помещения в г. Москве, находящимся на первом этаже жилого дома.

Дано: 10 окон, суммарной площадью остекления 25 м2, суммарная площадь помещения 200 м2, которое потребляет в среднем за отопительный период 3 Гкал в месяц.

Определение тепловых потерь через светопрозрачные ограждающие конструкции. Согласно СП 50.13330.2012 [1] тепловые потери через 1 м2 поверхности ограждающей конструкции определяются по формуле:

где ΔT – разница между температурой на улице и в комнате, °С;

R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, °С*м2/Вт.

Соответственно тепловые потери за отопительный период рассчитываются по формуле:

где R – сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, °С*м2/Вт;

ΔT – разница между температурой на улице и в комнате, °С;

24 – количество часов в сутках;

Z – продолжительность отопительного периода, сут.

– продолжительность отопительного периода принимается 243 суток на основе последних фактических данных 2022 года [2];

– среднесуточная температура наружного воздуха в отопительный период – 1,35 °С на основании открытых данных [3];

Таблица

Температура и количество дней по месяцам отопительного сезона 2021-2022

 

Январь

Февраль

Март

Температура, оС

-5,4

-0,9

-0,7

Количество дней

31

28

31

 

Апрель

Май

Сентябрь

Температура, оС

5,8

10,7

9,9

Количество дней

30

13

18

 

Октябрь

Ноябрь

Декабрь

Температура, оС

6,4

2,3

-7

Количество дней

31

30

31

– температура воздуха внутри административных и некоторых производственных помещениях составляет 22°С.

В соответствии с п.2.7, формула 6 СНИП II-А.7-71 [4, с. 7] сопротивление теплопередачи R определяется по формуле:

где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, для окон αв=8 Вт/м2*°С [1, таблица 4]

R– термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, для стекол, толщиной 4 мм. соответственно  [4, формула 7 и таблица 1 приложение 2]

αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, для наружных стен αн=23 Вт/(м2*°С) [1, таблица 6].

Определим сопротивление теплопередачи для подлежащих замене окон:

Сопротивление теплопередаче планируемых к установке энергоэффективных оконных блоков с двухкамерными стеклопакетами согласно [1, таблица К1], составляет 1,73 °С*м2/Вт.

Соответственно, тепловые потери через 25 м2 поверхности обычных оконных блоков (Q1) за отопительный сезон составляют:

Q1 = 20,65 / 0,17 * 24·*3,6*243*25 = 63757482,35 кДж = 15,22 Гкал

В свою очередь тепловые потери через 25 м2 поверхности энергоэффективных оконных блоков (Q2) составляют:

Q2 = 20,65 / 1,73 * 24 *3,6 *243*25 = 6265186,13 кДж = 1,49 Гкал

Таким образом, экономия тепловой энергии (Qразн) за отопительный период на 1 м2 поверхности составит:

Qразн = Q1 – Q2 = 15,22 – 1,49 = 13,73 Гкал за отопительный период

Тариф на тепловую энергию на момент написания статьи, указанный в едином платежном документе составляет 2912,53 руб./Гкал. Наше помещение потребляет 5 Гкал в месяц, это примерно 0,16 Гкал/сутки. Учитывая, что продолжительность отопительного периода принят 243 суток по фактическому периоду 2021-2022 годов, суммарное потребление тепловой энергии за весь период составит 0,13 * 243 = 40,5 Гкал. В денежном выражении это составит 2912,53 * 40,5 = 117 957,46 рублей. Экономия за отопительный период после установки энергосберегающих окон может составить 33,9%, что в денежном выражении составит 13,73 * 2912,53. =39 989,03 руб. за отопительный период.

Вывод: энергосберегающие окна показывают свою эффективность в области снижение затрат на коммунальные услуги для жилых и коммерческих помещений. Максимальный экономический эффект может достигаться в случае применения энергосберегающих окон на этапе строительства объекта, а не при замене в процессе эксплуатации здания, сооружения.

Список литературы

  1. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.
  2. Официальный телеграм-канал ПАО "МОЭК" URL: https://t.me/moekteplo/17; Альтернативная ссылка на официальный сайт информационного агентства ТАСС URL: https://tass.ru/obschestvo/14683425?ysclid=lhdxu42yro265528080
  3. Средняя температура воздуха на метеостанции ВДНХ, г. Москва https://climate-energy.ru/weather/2017/temp/moscow_temp_2017.php?ysclid=lhdz5c88ch21918558
  4. СНИП II-А.7-71 «Строительная теплотехника. Нормы проектирования».

Поделиться

1542

Путилов С. С. Энергосберегающие окна как способ сокращения затрат // Актуальные исследования. 2023. №19 (149). Ч.I.С. 13-15. URL: https://apni.ru/article/6149-energosberegayushchie-okna-kak-sposob-sokrash

Похожие статьи

Другие статьи из раздела «Технические науки»

Все статьи выпуска
Актуальные исследования

#21 (203)

Прием материалов

18 мая - 24 мая

осталось 4 дня

Размещение PDF-версии журнала

29 мая

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

7 июня