Резервы снижения расхода тепла на отопление общественных зданий

С. И. Пермяков, канд. техн. наук,

С. П. Соловьев, канд. техн. наук, ЦНИИЭП учебных зданий

Вопрос теплозащиты окон до настоящего времени привлекает большое внимание специалистов, т. к. связан с теплопотерями зданий и с вопросами воздухообмена за счет фильтрации через неплотности.

В конце 70-х – начале 80-х годов XX века эти вопросы были в центре внимания различных конференций Госстроя СССР, что привело к появлению нового поколения окон с высокоэффективной теплозащитой (2, и 3-слойные окна).

В то же время окно является одним из элементов здания как единой теплоэнергетической системы и его роль в тепловом балансе здания зависит от соотношения теплопотерь через непрозрачные ограждающие конструкции и за счет воздухообмена.

Использование методов оценки вклада окон в тепловой баланс здания представляет большой интерес для специалистов, т. к. позволяет оптимизировать подбор конструкций оконных заполнений.

Несомненно, читателям будет интересно познакомиться с анализом тепловой эффективности типовых проектов общественных зданий через конструкцию остекления световых проемов и с предложениями по ее повышению на основании статьи Пермякова С. И. и Соловьева С. П. «Резервы снижения расхода тепла на отопление общественных зданий», которая была опубликована в материалах Всесоюзного совещания о передовом опыте и результатах научно-исследовательских и научно-конструкторских работ по совершенствованию проектных решений жилых и общественных зданий в части экономии топливно-энергетических ресурсов и перспективах дальнейшего совершенствования этих решений».*

Проблема экономии топливно-энергетических ресурсов в нашей стране имела и имеет важное народно-хозяйственное значение.

Массовое строительство жилых и общественных зданий осуществляется по типовым проектам, и, следовательно, резервы экономии топливно-энергетических ресурсов, прежде всего, нужно искать в усовершенствовании этих проектов путем применения прогрессивных ограждающих конструкций и материалов для них, упорядочения объемно-планировочных решений зданий, совершенствования нормативных документов по архитектурно-строительному проектированию.

Расход тепла на отопление общественных зданий определяется в основном потерями тепла через наружные ограждающие конструкции, которые в свою очередь зависят от уровня их теплоизоляции.

Анализ тепловой эффективности типовых проектов общественных зданий показал, что наибольшие потери тепла происходят через конструкцию остекления световых проемов. Эти потери в зависимости от площади остекления достигают 35–70 % потерь тепла через все другие наружные несветопрозрачные ограждающие конструкции. Другим фактором, вызывающим повышенные потери тепла, является объемно-планировочное решение здания.

Повышенные потери тепла через конструкцию остекления обусловливаются двумя причинами: низким ее сопротивлением теплопередаче и высокой воздухопроницаемостью, которая допускается СНиП П-3–79.

Существующие конструкции остекления из обычного стекла имеют сопротивление теплопередаче (согласно СНиП П-3–79): при одинарном остеклении – 0,2 м²•ч•°С/ккал, при двойном остеклении в деревянных спаренных переплетах – 0,4 м²•ч•°С/ккал, в раздельных переплетах – 0,44 м²•ч•°С/ккал и при тройном остеклении – 0,6 м²•ч•°С/ккал. Потери тепла при этих величинах сопротивления теплопередаче через квадратный метр остекления составляют примерно 110–125 ккал/м²•ч. Это без учета дополнительных потерь тепла за счет инфильтрации воздуха; с учетом этих потерь тепла, при нормативной величине воздухопроницаемости для окон и балконных дверей жилых и общественных зданий 10 кг/м²•ч, достигают величин, указанных в таблице.

В настоящее время ЦНИИЭП учебных зданий на основе использования специальных строительных стекол с пленочным покрытием с низкой степенью черноты и светотехнической ПЭТФ-ОАД пленки разработаны и экспериментально проверены оконные блоки с повышенными теплоизоляционными свойствами. Установлено, что при замене одного внутреннего стекла на специальное в двойном остеклении сопротивление теплопередаче повышается от 0,6 м²•ч•°С/ккал. При замене таким же образом одного внутреннего стекла в тройном остеклении сопротивление теплопередаче повышается от 0,6 до 0,75 м²•ч•°С/ккал. При размещении зашторивающего устройства из ПЭТФ-ОАД пленки в межстекольном пространстве сопротивление теплопередаче повышается до 0,57 м²•ч•°С/ккал.

Широкое внедрение этих конструкций оконных блоков в массовое строительство общественных зданий приведет к существенному снижению расхода тепла на отопление и одновременно с этим – к улучшению теплового комфорта в помещении, как в зимних, так и в летних условиях эксплуатации. Расчеты показывают, что при замене в двойном остеклении только одного внутреннего ряда стекла специальным стеклом, экономия расхода тепла на отопление на каждый 1 млн м² остекления достигнет порядка 15 000 т. у. т. в год. При замене тройного остекления обычным стеклом на двойное остекление с внутренним рядом из специального стекла может быть получена экономия за счет упразднения раздельного переплета и одного стекла.

При одинаковом уровне теплоизоляции наружных ограждающих конструкций здания потери тепла исключительно зависят от их объемно-планировочного коэффициента  ε, представляющего собой комплекс элементов объемно-планировочного решения ε = pН/nF, где  p – периметр здания; Н – высота здания; n – этажность здания; F – площадь пола здания. В отношении снижения расхода тепла на отопление общественные здания должны быть запроектированы таким образом, что бы соблюдалось условие:

где  q_k– контрольный показатель удельного расхода тепла на отопление, отнесенный к 1  м² общей площади здания;

Ψ(q_oct - Q_H) – отношение площади остекления к площади пола;

 q_H, q_n, q_kp, q_oct – соответственно удельные потери тепла через стены, пол, кровлю и остекления.

Для широкого внедрения в практику массового строительства общественных зданий разработанных конструкций оконных блоков необходимо организовать производство специальных строительных стекол, которые бы имели степень черноты поверхности пленочного покрытия не выше 0,25 и коэффициент светопропускания не ниже 0,6–0,75. Такими свойствами, например, обладают стекла с пленочным покрытием состава S_nQ₂(N.F), полупромышленное производство которого в свое время было налажено на Ашхабадском стекольном комбинате им. В. И. Ленина.

В целях снижения расхода тепла на отопление предлагается также внести изменения в СНиП П-3–79 в части нормирования воздухопроницаемости окон и балконных дверей жилых и общественных зданий. Нормативная величина воздухопроницаемости должна быть установлена для них в зависимости от их величины сопротивления теплопередаче или, что одно и то же, от расчетной разности температур внутреннего и наружного воздуха. При существующем положении вольно или невольно мы снижаем эффективность теплозащиты тех конструкций оконных блоков, которые имеют более высокое сопротивление теплопередаче. Это достаточно наглядно видно из приведенной таблицы.

* Пермяков С. И., Соловьев С. П. Резервы снижения расхода тепла на отопление общественных зданий // Совершенствование проектных решений жилых и общественных зданий в части экономии топливно-энергетичкских ресурсов: Материалы Всесоюзного совещания. – М.: ВДНХ СССР, 1980. – С. 40-43.