ными ставнями так, что коэффициент теплопередачи в это время снижается до 0,40 Вт/ (м* • К). Окна и стыки панелей должны быть воздухонепроницаемы: в соответствии с проектом принимается, что воздухопроницаемость стыков и швов будет не более 0,1 м^ / (ч • м). Максимальное значение общей воздухопроницаемости принимается 7,5 м^ /ч, т.е. при общем объеме 300 м^ воздухообмен за счет неплотностей составляет 0,66 1/ч.

Подача свежего воздзтха обеспечивается самостоятельно регулируемой вентиляционной системой производительностью 200 м^ /ч, которая гарантирует воздзтхообмен 0,66 1/ч.

Дом отапливается радиаторами, через которые протекает вода, нагретая за счет солнечного излучения. Радиаторы снабжены индивидуальными регуляторами. Циркуляция воды в системе происходит только днем. Оборудование запроектировано таким образом, чтобы при нормальных климатических условиях оно обеспечивало полнзто потребность в теплоте для отопления и получения горячей бытовой воды, В среднем за отопительный сезон (приблизительно 200 дней) оборудование может саккумулировать 7,3 МВт • ч: 30% расходуется на отопление (2,2 МВт - ч), 30% — на приготовление горячей бытовой воды (2,2 МВт • ч) и 40% — на теплопотери системой и аккумулирующей емкостью (2,9 МВт-ч) [28].

Другой экспериментальный дом с использованием солнечной энергии для отопления был построен в Швеции [43]. Это индивидуальный деревянный дом с обычной планировкой и обычными ограждающими конструкциями, только с улучшенной тепловой изоляцией. Дом построен таким образом, чтобы за счет солнечного излучения, проходящего через окна на южном фасаде, была достигунта максимальная экономия энергии на отопление.

Для наружных панелей бьша принята тепловая изоляция из минеральной ваты толщиной 19 см [коэффициент теплопередачи к = 0,23 Вт/ (м^ • К) ], конструкция кровли имела тепловую изоляцию толищной 30 см [коэффициент теплопередачи к = 0,19 Вт/ (м • К) ]. Коэффициент теплопередачи пола был к = 0,19 Вт/ (м^ • К). Окна на южном фасаде общей площадью 18 м^ не открьшаются, имеют остекление из четырех стекол и коэффициент теплопередачи 1,5 Вт/(м^ • К). Остальные окна с тройным остеклением имеют коэффициент теплопередачи 2,0 Вт/ (м^- К) и открываются.

Дом имеет электрическое отопление, которое автоматически отключается, если под воздействием солнечного излучения температура воздуха в помещении возрастает выше установленного уровня. Расчетная годовая потребность теплоты экспериментального дома составляет 16,3 МВт • ч: на электрическое отопление в промежутке сентябрь — май приходится 6,9 МВт х хч, на получение теплоты от бытовых источников (люди, прибо-

Рис. 66. Схематическое изображение устройства для использования солнечного излучения, сбросной теплоты бытовой воды и вентиляционного воздуха в комбинации с тепловым насосом [24]

1 — оборудование для регулирования; 2 — рекуператор; 3 — тепловой насос; 4 — емкость; 5 — накопительная емкость; 6 ,— теплообменник; 7 — емкость; 8 — подвод воды; 9 — отвод воды; 10 и 11 — свежий воздух; 12 — удаление вентиляционного воздуха; 13 — солнечный коллектор; 14 — испаритель теплового насоса в земле (площадь 139 м^ )

ры электрические и т.п.) 3,3 МВт • ч, теплоты от солнечного излучения 6,1 МВт- ч, т.е. 37% всей потребности.

Другой дом с низким потреблением энергии на отопление, использующий солнечнзто радиацию, бьш построен в Швейцарии (в Альпах) [40]. Этот экспериментальный объект состоит из двух квартиржилой площадью 200 м^, из двух квартир жилой площадью 150 м^ и одной квартиры жилой площадью 100 м^. Площадь солнечного коллектора равна 100 м^ . Аккумулирующая емкость имеет объем 225 ООО л. Коэффициент теплопередачи наружных стен равен: к - 0,45 Вт/(мх хК). Потребление теплоты на отопление и приготовление горячей бытовой воды для всего объекта — 60,8 МВт ч/г, (за отопительный перирд 1975/1976 г.): 41,1 МВт«ч для отопления

и 19,7 МВт- ч для нагревания бытовой воды. Из всей потребляе мой энергии на солнечную приходится 43,5 МВт • ч, т.е. 72%, на электрическую — 17,3 МВт- ч, т.е. 28%.

Комплексное оборудование для использования солнечного излучения и сбросной теплоты с применением теплового насоса имеет также экспериментальный дом фирмы Philips (Филипс) (рис. 66). Он оборудован солнечными коллекторами. Тепловой насос получает теплоту хозяйственной воды, собранной в емкости, и из испарителя длиной 400 м, выполненного из пластмассы. Испаритель расположен в земле на глубине 1 м. Теплота от сбросной воды.и грунта подается в накопительную емкость бытовой воды. Энергия солнечного излучения аккумулируется в накопительной емкости, откуда поступает для отопления дома. Потребность в теплоте для этого экспериментального дома приведена в табл. 61, там же приведена потребность в теплоте для средне- и хорошо изолированных домов.

2.9. ОТНОШЕНИЕ ЛЮДЕЙ К ПГОБЛЕМЕ ЭКОНОМИИ ЭНЕРГИИ

При решении проблемы рационального использования топлива и энергии для отопления зданий очень важно отношение к ней людей, пользующихся зданием, квартирой, помещением.

Теплотехнические свойства строительных конструкций и здания могут быть высокого качества, подвод энергии в здание может быть регулируемым с максимально возможной точностью и, несмотря на это, предполагаемая цель может быть не достигнута. Конечный результат зависит от потребителя. Комплекс мер может привести к противоположному результату или результат будет основательно обесценен уже, например, тем, что долго проветривается помещение или остаются открытыми или полуоткрытыми окна (форточки), при этом подачу энергии в помещение потребитель не прекращает.

Иная проблема, в которой важна роль потребителя, возникает, если в помещении находится несколько человек и из-за этого трудно установить определенный тепловой режим помещения. Причиной является индивидуальная реакция на тепловой режим. Напомним, что за нормальные условия при проектировании теплотехнических свойств строительных конструкций и зданий и при выборе отопительного оборудования принимаются условия, которые исходят из предположения нормального (среднего) человека, который характеризуется определенной высотой и массой (см. разд. 1). Часть людей не соответствуют этой норме, поэтому могут быть недовольные нормальным тепловым режимом помещения. Проблема может

I

быть решена за счет использования изоляционной способности одежды для корректировки разницы благоприятного или неблагоприятного самочувствия.

Изоляционная способность одежды характеризуется приве-^ денным коэффициентом теплопередачи , Вт/ (м^ • К), опреде-. ляемым по формуле

где R — термическое сопротивление одежды, • К/Вт; О— коэффициент теплообмена между воздухом и поверхностью одежды, Вт/ (м^ х хК).

Изоляционная способность одежды тем выше, чем больше ее термическое сопротивление (чем меньше приведенный коэффициент теплопередачи).

Термическое сопротивление одежды зависит от теплопроводности ткани, ее толщины, особенно от количества возду ха, заключенного в волокнах ткани и между отдельными слоями многослойной одежды. На рис. 67 показано, что количество слоев одежды изменяется при разной температуре воздуха в помещении: при 250С достаточен один или два слоя, при 20ОС — три слоя и при 15оС необходимо пять слоев. За нормальную принимается одежда человека, состоящая из нижнего белья, рубашки, пуловера, короткого пиджака и брюк. Такая одежда имеет от 2 1/2 до 2 3/4 слоев ткани (в пиджаке считают два слоя ткани: подкладка и сам материал пиджака) [38].

В настоящее время считается необходимым проводить воспитательную работу среди всех потребителей энергии, в том числе людей, проживающих в квартирах. Энергетическая пропаганда и энергетическая просветительская деятельность в стране находится на достаточно высоком уровне. Однако в области потребления теплоты предлагаемые меры учитываются более сложно, чем другие источники потребителям энергии (например, освещение). Зажженные лампочки (источники освещения) видны, а поэтому легче устранить излишества. Теплота и тепловые потери непосредственно не видны, поэтому более интенсивно и целенаправленно необходимо воспитывать у людей правильное отношение к рациональному использованию энергии для отопления зданий.

Другим важным средством являются хозяйственная й финансовая заинтересованность людей от достигнутой экономии теплоты, особенно в квартирах, снабжаемых теплотой от центрального источника, т.е. от блочных котельных и др. Пока что в большинстве случаев плата за потребляемую теплоту для отопления квартир производится оптовым способом, при котором решающим является только общая площадь квартиры.

Рис. 67. Зависимость приведенного коэффициента теплопередачи от количества слоев п одежды (О — без одежды)

2 3

Зарубежный опыт, а также опыт ЧССР, подтверждают, что измерительный контроль потребляемой теплоты может приводить к уменьшенному потреблению энергии на отопление на 20—30% по отношению к потреблению без ее измерения. При этом необходимо решить две основные проблемы: способ измерения и определение цены за потребляемую теплоту.

Качество измерения зависит от точности и надежности прибора. Это не единственная задача, так как к прибору предъявляются существенные требования [7]. Он должен:- точно измерять и при принудительном движении окружающего воздуха; быть чувствительным даже при малых изменениях измеряемой величины; иметь достаточно низкую цену; легко монтироваться, иметь надежную эксплуатацию и минимальные затраты на ремонт; не реагировать на внешние воздействия; не иметь никаких вспомогательных источников энергии; иметь небольшие размеры.

В ЧССР был разработан универсальный измеритель теплоты CALOM (ЦАЛОМ). В основе прибора—принцип измерения количества выделенной ртути, которое определяется путем отсчета по градуированной шкале.

Способ оплаты за расходуемую теплоту приносит также некоторые проблемы потому, что измеренное количество теплоты в данной квартире не дает возможности судить о всем ее количестве, подаваемом от теплоисточника. Теплота, по-.даваемая в квартиру от источника, теряется в разводящей сети; в стояках, подводках к отопительным приборам, поэтому потребители должны заплатить и за эту теплоту.

Следующая проблема состоит в том, что квартиры имеют разные тепловые потери. Угловые квартиры на последних этажах могут иметь даже двойной расход теплоты по отношению к квартирам, расположенным в середине дома.

Плата за потребляемую теплоту разделяется на две составляющие: на основную (твердую) и переменную. Основная включает в себя все затраты, которые при эксплуатации центрального отопления постоянны и жители не могут на них

влиять. Переменная составляющая содержит затраты за измеренную теплоту, т.е. можно регулировать подвод теплоты к отдельным помещениям квартиры в зависимости от потребности. В помещениях, в которых люди бьшают непостоянно, квартиросъемщик уменьшает подвод теплоты и поддерживает в них необходимую минимальную температуру и т.п.

Возникает проблема о соотношении этих двух слагаемых цены, с целью упрощения в ЧССР было принято отношение 1:1, без учета типа теплоисточника и отопительной системы. Это означает, что квартиросъемщик должен заплатить 50% всей потребности как основную составляющую платы без учета того, отапливалась квартира или нет. Об этих затратах говорят, как о затратах на готовность отопительного оборудования к эксплуатации [7].

Само собой разумеется, что квартиросъемщик может рационально воздействовать на подвод энергии в квартиру без учета того, измеряется энергия или нет. Однако измерение расхода теплоты должно способствовать его заинтересованности, которая должна выразиться в экономии затрат на отопление.

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

3.1. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА

В СООТВЕТСТВИИ С НОРМАМИ ЧСН 73 0540

Если увеличить толщину теплоизоляционного слоя, т.е. улучшить теплотехнические свойства наружной стеной панели, возрастает ее цена (Ii), однако одновременно снижаются как капитальньге затраты на отопительную систему {Ij), так и эксплуатационньге расходы на отопление (Р). С экономической точки зрения считается более выгодной та стеновая панель, у которой сумма всех этих затрат наименьшая.

В соответствии с порядком, установленным нормами ЧСН 73 0549, обычно применяется метод, в котором любые затраты (капитальные и эксплуатационные) относятся к 1 м^ наружной стены, пересчитьшаются для одного временного условия, чаще всего на начало срока службы объекта. Эксплуатационные затраты пересчитываются с помощью коэффициента z и вместе с капитальными затратами составляют основу экономической оценки.

Время срока службы отопительной системы равно приблизительно половине срока службы сооружения. Поэтому при пересчете необходимо учитьшать и затраты, связанные с реинвестицией отопительной системы при половине срока службы здания (т.е. приблизительно после 30—40 лет). Значение этой реинвестиции равно стоимости отопитель-