Энергетическая эффективность зданий расчет потребления энергии для отопления и охлаждения

Повышение энергоэффективности отопления зданий на 15 и 30% по сравнению с базовым значением практически удовлетворяется
за счет повышения теплозащиты многоквартирных домов.
Расчеты, выполненные для г. Москвы [27] показали, что требуемое по постановлению Правительства РФ № 18 от 25.01.2011 г. повышение энергоэффективности отопления зданий на 15% с 2011г. и всего на 30% с 2016г. по сравнению с базовым значением, достигнутым по СНиП 23-02–2003, удовлетворяется за счет увеличения сопротивления теплопередаче непрозрачных наружных ограждений также на 15 и 30 % и перехода на окна с сопротивлением теплопередаче 0,8 вместо 0,54 м²·°C/Вт с 2011г. (увеличение на (0,8-0,54)·100/0,54 = 48%) и до 1,0-1,05 м²·°C/Вт с 2016г.
Рассмотрим, сохранится ли такое распределение для северных регио-нов нашей страны. Воспользуемся для этого полученным соотношением относительных расчетных теплопотерь этого региона на базовом уровне:

• 
  относительные теплопотери через непрозрачные наружные ограждения при сопротивлении теплопередаче стен R_W = 4,2 м²·°C/Вт – 0,2;
  
• 
  то же относительных теплопотерь через окна (при R_F = 0,54 м²·°C/Вт) – 0,256;
  
• 
  относительные теплопотери на нагрев необходимого для вентиляции воздуха – 0,47.
  

Из рис. Е.1 видно, что при увеличении приведенного сопротивления теплопередаче стен на 15% с 4,2 до 4,85 м²·°C/Вт относительные теплопотери через стены сократятся с 0,227 до 0,197 , или составят 0,197/0,227 = 0,87 от предыдущего значения. Переход на окна с сопротивлением теплопередаче 0,8 вместо 0,54 м²·°C/Вт дает снижение теплопотерь на 0,43/0,63 = 0,68 от предыдущего значения. Принимая снижение относительных теплопотерь через покрытия и перекрытия, как через стены, а относительные теплопотери на нагрев инфильтрационного воздуха в прежнем объеме, из уравнения теплового баланса дома строительства с 2011 г. получим следующие относительные величины расчетных теплопотерь:
_{тп.max.сев.2011} = (0,2·0,87+0,265·0,68+0,47)· (20+45)/(20+25) = 1,19,
расчетного относительного расхода теплоты на отопление
_{от.max.сев.2011} = 1,47 - 0,19 = 1,0 и соотношения _вн/ _от.max = 0,19/1,0 = 0,19.
А по формуле (Е.1) – относительное теплопотребление на отопление за расчетный отопительный период:
_{от.сев.2011}^год = [(1+ _вн/ _от.max)·ГСОП/(t_вн-t_н.о) – ( _быт/ _от.max)·z_от]· _от.max·24·10^-3
= [(1+ 0,19)·8000/(20+45) – 0,19·287] ·24·10^-3 = 2,2.
Базовое значение относительного теплопотребления на отопление за расчетный отопительный период составляло величину 2,67, соответственно снижение этого значения после повышения сопротивления теплопередаче непрозрачных наружных ограждений на 15% и окон с 0,54 до 0,8 м²·°C/Вт составило: 2,2/2,67 = 0,82, т. е. энергоэффективность здания повысилась на 18%, при требуемых не менее 15%.
Дальнейшее повышения приведенного сопротивления теплопередаче стен жилого дома, с R_W = 4,85 до 5,5 м²·°C/Вт в 2016г. приводит к снижению относительных теплопотерь с 0,197 до 0,173 или составят 0,173/0,197 = 0,88 от предыдущего значения. Переход на окна с сопротивлением теплопередаче 1,0 вместо 0,8 м²·°C/Вт снизит относительные теплопотери на 0,34/0,43 = 0,79 от предыдущего значения.
Принимая снижение относительных теплопотерь через покрытия и перекрытия, как через стены, а относительные теплопотери на нагрев инфильтрационного воздуха в прежнем объеме, из уравнения теплового баланса дома строительства с 2016 г. получим следующие относительные величины расчетных теплопотерь:
_{тп.max.сев.2016}=(0,2·0,87·0,88+0,265·0,68·0,79+0,47)·(20+45)/(20+25)=1,105,
расчетного относительного расхода теплоты на отопление _{от.max.сев.2016}= 1,105 - 0,19 = 0,915 и соотношения _вн/ _от.max = 0,19/0,912 = 0,21.
А по формуле (Е.1) – относительное теплопотребление на отопление за расчетный отопительный период:
_{от.сев.2016}^год = [(1+ _вн/ _от.max)·ГСОП/(t_вн-t_н.о) – ( _вн/ _от.max)·z_от]· _от.max·24·10^-3
= [(1+ 0,21)·8000/(20+45) – 0,21·287] ·0,915·24·10^-3 = 1,95.
Соответственно снижение этого значения с 2016г. после повышения сопротивления теплопередаче непрозрачных наружных ограждений с 4,85 до 5,5 м²·°C/Вт и окон с 0,8 до 1,0 м²·°C/Вт составило по отношению к базовому 2011г.: 1,95/2,67 = 0,73, т. е. энергоэффективность здания повысилась на 27%, при требуемых не менее 30%, и практически позволяют выполнить требования ПП РФ № 18 о повышении энергетической эффективности только за счет повышения теплозащиты оболочки здания.
Повышение приведенного сопротивления теплопередаче стен жилого дома, с R_W = 4,85 до 5,5 м²·°C/Вт в 2016г. приводит к снижению сопротивления теплопередаче на (0,197-0,173)·(18+45)/(18+25) = 0,035 или на 3,5% по отношению к исходному сопротивлению теплопередаче до начала повышения теплозащиты зданий в 1995г., что ставит под сомнение целесообразность еще большего увеличения приведенного сопротивления теплопередаче стен для региона с 8000°C·сут. сверх 5,5 м²·°C/Вт без соответствующего экономического обоснования.
Следовательно, как и для центральных регионов требуемое по постановлению Правительства РФ №18 повышение энергоэффективности отопления не менее чем на 15% со дня выхода этого постановления и до 30% с 2016г для северных регионов практически удовлетворяется за счет повышения теплозащиты многоквартирных домов. Но оптимистичные выво-ды по результатам вышеприведенных расчетов предполагают, что в систему отопления будет подаваться такое количество теплоты, которое необходимо для обеспечения комфортных условий пребывания жителей – в соответствии со СНиП 41-01-2003 внутренняя температура 20°C и воздухообмен 30 м³/ч на одного жителя при заселенности не менее 20 м² общей площади квартиры на человека. Такой режим должен поддерживаться независимо от изменения метеорологических условий, наличия или отсутствия запаса в поверхности нагрева отопительных приборов, закладываемого при проектировании, и с учетом возможных отклонений фактической заселенности дома от расчетной. Все это достигается выбором оптимального метода автоматического регулирования потребляемой тепловой энергии на отопление [28-31].

Приложение Ж

Пример расчета, показывающий, что заданное увеличение теплозащиты многоквартирного дома в сочетании с оптимальным авторегулирова-нием подачи и учета теплоты на отопление обеспечивают требуемое