Оценка энергосбережения при проектировании здания производственного назначения

В настоящее время наше общество сталкивается с необходимостью повышения энергоэффективности, и промышленные здания играют ключевую роль в достижении этой цели. В связи с этим большое внимание уделяется энергосбережению в промышленном секторе, поскольку его результаты имеют огромное влияние на нашу экономику, экологию и долгосрочную устойчивость.

В связи с этим возникает необходимость решения проблемы повышения энергоэффективности зданий в условиях нехватки энергоресурсов. В этой статье я рассмотрю возможность сокращения годового отпуска теплоты (в перспективе – перераспределение энергоносителя на значимые объекты промышленной инфраструктуры).

Производственное здание включает в себя несколько помещений различного назначения. Цех, в котором установлено оборудование для выполнения работ, имеет категорию помещения IIб, кабинет и санитарный узел с категорией Iа и остальные помещения с категорией Iб. Общий план и профиль здания представлены на рисунке 1. Внутренние и наружные стены имеют опорные конструкции из железобетона, характеристики материала внутренних и наружных стен приведены в таблице 1 и 2 соответственно.

В целях повышения энергоэффективности здания было рассмотрено и согласовано внесение изменений в строительную часть проекта, а именно: монтаж «холодного чердака» с выведением вентиляции транзитом через вентиляционный короб (1 вариант), выведение удаляемого из помещений воздуха вначале в чердак, а затем на улицу, такой способ имеет название «теплый чердак» (2 вариант).

Рис. 1. План и профиль производственного здания

Таблица 1

Характеристика материалов, используемых во внутренних ограждающих конструкциях на примере помещений «цех-кабинет»

Таблица 2

Характеристика материалов, используемых в наружных ограждающих конструкциях

Учитывая регион расположения, ориентацию фасада, интенсивность труда, количество персонала, скорость ветра, наружную и внутреннюю температуру и давление, влажностный режим помещения, сопротивление воздухопроницанию, инфильтрационные поступления, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий, а также учитывая другие немаловажные показатели, руководствуясь нормативными документами [1, 2, 3], тепловые потери составляют ΣQ = 18294,43 Вт.

Далее производится монтаж чердачного помещения, высотой 2000 мм, материалы стен и крыши используются такие же, как и на первом этаже производственного здания (см. табл. 2), с условием выведения системы вентиляции транзитом на улицу. Опуская промежуточные расчеты, суммарные тепловые потери составляют уже ΣQ = 17226,81 Вт.

Как видно из расчетов, тепловые потери здания уже уменьшились на 5,8%, это положительная динамика говорит нам о том, что, не прибегая к закупке дополнительного энергосберегающего оборудования, а лишь, ограничиваясь надстройкой «холодного» чердачного помещения мы экономим значительную часть энергоресурсов, которые можно направить на другие технологические нужды. Далее рассмотрим возможность изменения технологической части вентиляционной системы, а именно: выведение вентиляционного воздуха в чердачное помещение, а затем, и выведение на улицу.

При такой работе системы вентиляции необходимо учесть температуру точки росы, для того чтобы избежать появления плесени и дальнейшего конструктивного разрушения материалов стен, производится тепловой расчет, результатами его становятся следующие значения: температура внутри чердачного помещения t_ч = 16,45°, сводные тепловые потери составляют ΣQ = 16071,66 Вт.

В результате расчетов была выявлена зависимость мощности системы отопления от общего объема отапливаемого помещения с учетом технологического изменения системы вытяжной вентиляции. Данные расчетов наглядно представлены на рисунке 2.

Рис. 2. Результаты расчетов теплопотерь производственного здания

При надстройке холодного чердачного помещения и выведения вентиляционного воздуха через оцинкованные вент. короба наружу нагрузка на отопление снижается на 1,2 кВт, что в перспективе дает возможность экономить на отпуске теплоты.

При удалении воздуха из помещений 1-го этажа и выведении его в чердачное помещение, а после этого выводя наружу, мы снижаем нагрузку на отопление на 2,5 кВт, в процентном соотношении выигрыш составляет 15%.

С устройством чердачного помещения общие тепловые потери снижаются. Чердак выступает в роли «теплого потолка», имея огромную воздушную прослойку, тем самым воспрепятствует отводу тепла из-за своей низкой теплопроводности. При отводе тепла транзитом по вентшахте, удаляемый из помещения нагретый воздух нагревает воздушную прослойку, которая находится на чердаке, из этого следует, что часть тепловой энергии расходуется на обогрев чердачного помещения, а следовательно, эта тепловая энергия не относится к тепловым потерям. Такая же логика и применима к «теплому» чердаку. Эта установка (чердак) создает дополнительный слой изоляции между потолком и кровлей, что может существенно снизить тепловые потери. Слой помогает удерживать тепло в помещении зимой и защищает от перегрева летом. Правильно установленный чердак действует как барьер, препятствующий излишнему солнечному излучению, тем самым уменьшая нагрев помещения. Исходя из описанного ниже уравнения, можно сделать вывод о том, что тепловые потери основного здания снижаются при устройстве, а затем отведением вентиляционного воздуха через чердак.

Q_огр+Q_inf=Q_от+Q_обород+Q_людей