ОПТИМАЛЬНАЯ ИЛИ ДОПУСТИМАЯ?!


Версия для печати

Специалисты отмечают, что в настоящее время возникают вопросы по соблюдению теплового режима жилых помещений в отопительный период, экономически оправданному расходу тепла и о возможности его экономии. В основном это относится к вновь построенным зданиям. После нескольких лет их эксплуатации нормального теплового режима добиваются различными способами. Свое мнение по этому поводу высказал главный специалист ТО ОКУП "Институт Гомельгражданпроект" Алексей Федорович Плотко.

— При расчете систем отопления и термического сопротивления ограждающих конструкций жилых зданий за внутреннюю расчетную температуру согласно действующим ТНПА принимается минимально допустимая температура.

Межгосударственный стандарт "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях" (п. 3.2) определяет, что требуемые параметры микроклимата — оптимальные, допустимые или их сочетания — следует устанавливать в нормативных документах в зависимости от назначения помещения и периода года.

Согласно терминам стандарта:

оптимальные параметры микроклимата — сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80 % людей, находящихся в помещении;

допустимые параметры микроклимата — сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляции и не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.

В п. 3.1 стандарта определено, что в помещениях жилых и общественных зданий следует обеспечивать оптимальные или допустимые показатели микроклимата в обслуживаемой зоне. При этом человек, находящийся в помещении, должен чувствовать себя комфортно, притом, что допустимые параметры микроклимата могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности.

При проектировании возникает вопрос, какую температуру принять за расчетную для жилых помещений квартиры: 18 оС или 20 оС? Если строго следовать логике нормативного документа, — то 18 оС, и проектировщик будет прав. Если принять в расчет температуру 20 оС, то проектировщик нарушает требования ТНПА.

Согласно п. 3.1, обеспечение оптимального микроклимата возлагается на владельца жилого фонда или отдельной квартиры, а не на проектировщика.

Если при проектировании принята расчетная допустимая температура, то величина потребляемой тепловой энергии для системы отопления здания соответствует расчетной. Однако при реальной комфортной температуре внутри помещения (20–22) оС тепловой энергии потребуется, как минимум, на 13,5 % больше. Соответственно будет недостаточно установленной тепловой мощности отопительных приборов для обеспечения данной температуры. Это приведет к увеличению расхода сетевой воды и повышению температуры обратной сетевой воды, как минимум, на 5 оС в зависимости от схемы подключения ИТП.

При проектировании двухтрубных горизонтальных систем отопления с установкой термостатических клапанов на отопительных приборах и регуляторов расхода на вводе в квартиру имеется возможность создания оптимальной (комфортной) температуры. При этом мощность отопительных приборов и расход теплоносителя должны быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить комфортную температуру в помещениях квартиры.

При выполнении пуска и регулировки системы отопления монтажными организациями, а затем пусконаладочных работ (ПНР) специализированными предприятиями за основу принимается расчетная температура теплоносителя, предусмотренная проектом, то есть 18 оС. Это может повлечь проведение повторных ПНР для достижения оптимальной температуры в квартире.

Здесь как раз и возникают противоречия, обусловленные различной величиной температуры в помещениях — проектной или оптимальной для комфортного проживания человека. Где же лежит золотая середина? Увеличения температуры в помещении можно достигнуть лишь тогда, когда имеется запас установленной мощности отопительных приборов. А если его нет?! Что тогда делать? Ругать и обвинять всех подряд: проектировщиков, Министерство ЖКХ, теплоснабжающие предприятия, органы санитарного надзора, администрации городов, районов и т. д.?

В работе авторов из ЦНИИЭП жилища (Москва) "Теплотехнические качества и микроклимат крупнопанельных жилых зданий" (Сборник № 3 под редакцией к. т. н. Е. И. Семеновой, Стройиздат, 1974) данный вопрос тоже рассматривался. А именно, отмечено, что нормами СНиП в жилых помещениях установлена температура воздуха 18 оС. В некоторых странах Европы, где зима мягче, чем на большей части территории СССР, в жилищах предусмотрена более высокая температура — 20 оС в Швейцарии и ГДР, (22–24) оС в США.

В результате проведенного МНИИ гигиены им. Эрисмана опроса населения оптимальной в жилых помещениях признана температура 21 оС.

При оценке теплового состояния человека (как основы нормирования) анализировались не только теплоощущения, но определялись также и объективные физиологические показатели, из которых наибольшее значение имеют температура кожи человека и величины теплоотдачи. Эти данные свидетельствуют, что наиболее благоприятные условия для нормального теплообмена человека наблюдались при температуре воздуха в помещении 21 оС.

В итоге можно резюмировать, что для получения комфортной температуры в жилых помещениях при расчете установленной мощности отопительных приборов системы отопления необходимо принять температуру внутри помещений 20(22) оС. Для этого не потребуется вносить много изменений в действующие ТНПА.

Дополнением и подтверждением в пользу изменения температуры комфортного проживания с 18 оС на 20(22) оС могут служить выступления участников научно-практического семинара "Практика и проблемы проектирования, строительства и эксплуатации энергоэффективных жилых зданий в Республике Беларусь", состоявшегося 13–14 июля 2011 г. в Минске.

Так, в своем докладе Л. Н. Данилевский, к. ф.-м. н., первый заместитель директора ГП "Институт жилища — НИПТИС им. Атаева С. С." (Минск), отметил, что в период эксплуатации экспериментального энергоэффективного жилого дома за отопительный сезон 2007–2008, 2008–2009 и 2009–2010 гг. получены фактические данные по расходу тепловой энергии на отопление квартир. Средний фактический уровень удельного теплоснабжения равен 44 кВт.ч/м2 в год, что выше расчетного уровня, равного 30 кВт.ч/м2 в год. Разница объясняется тем, что расчет теплопотерь выполнялся на температуру воздуха в жилых помещениях 18 оС, в то время как средняя температура в помещениях по данным проводимых наблюдений была равна 21 оС. Разность температур 3 оС дает дополнительно 15 % увеличения уровня теплопотерь, т. е. 4,5 кВт.ч/м2 в год.

Д. А. Ващенко, директор ООО "Интеллект-сервис" (Белгород) рассказал об опыте энергообследования построенных зданий и поделился рекомендациями по улучшению их состояния. Результаты испытаний, полученные в климатической камере, реально отличаются от выявленных при эксплуатации зданий. Это наглядно показывают проведенные энергообследования конструкций наружных стен (рис. 1).

Номера моделей по оси абсцисс представляют собой конструкции наружных стен с различными утеплителями. Все модели испытывались одновременно и были расположены на одной площадке. Анализ результатов показывает очевидное несоответствие проектных значений сопротивления теплопередаче фактическим измерениям, полученным в процессе эксплуатации. "Проектная" энергоэффективность получается из паспортов на строительные материалы, которые испытаны в климатических камерах, при этом без учета технологии их применения и человеческого фактора. Таким образом, объективную оценку уровня теплозащиты дают только фактические измерения в условиях эксплуатации.

Выходом из сложившейся ситуации является выполнение контроля как проектных работ, так и строительных со стороны экспертных организаций, обладающих собственной научно-исследовательской базой в области теплового неразрушающего контроля в естественных условиях эксплуатации.

Анализируя энергоэффективность жилых зданий, их конструктивных узлов во взаимосвязи с температурно-влажностным режимом квартир, Р. Б. Кацынель, главный инженер УП "Институт Гродногражданпроект" (Гродно) отметил существующие на сегодняшний день противоречия.

По сравнению с периодом 1990-х годов значительно увеличилась теплозащита зданий (стеклопакеты, утепление ограждающих конструкций и т. п.), что вызвало резкое повышение влажности в квартирах с выпадением конденсата и появлением плесени. К тому же, согласно СНиП 2.08.01-89 "Жилые здания", проектировщики при расчетах используют температуру 18 оС. И последствия этого не заставили себя жать, поскольку 18 оС — это совсем не комфортная температура в квартире, особенно для детей и пожилых людей (для сравнения: в Европе — 22 оС). При понижении температуры в квартире до 18 оС жильцы утепляют окна (или не ставят их на проветривание), полностью перекрывая приток воздуха в помещение. Естественно, это повышает влажность, как правило, до 70 %–80 %, а иногда — и до 90 %.

Докладчики из Белорусского национального технического университета к. т. н., доцент А. М. Протасевич и научный сотрудник В. В. Лешкевич (Минск) в своем выступлении привели особенности тепловлажностного режима ограждающих конструкций зданий. Для исследования состояния теплоизоляции наружных стен были отобраны образцы стеновых материалов (в конце отопительного периода), и в лабораторных условиях определена их массовая влажность.

Из рис. 2 видно, что максимальную массовую влажность W = 128,7 % имеет слой пенополиуретана, прилегающий к наружной поверхности ограждения. Величина влажности значительно превышает расчетное массовое отношение влаги для пенополиуретана в условиях эксплуатации "Б", равное WWБ = 5 %. По мере удаления от наружной поверхности влажность теплоизоляционного материала снижается, и уже в середине слоя имеет значение, соответствующее условиям эксплуатации "Б". Средняя величина массовой влажности пенополиуретана составила W = 46 %. Средней влажности слоя пенополиуретана соответствует объемная Wo = 7,7 %, массовая влажность наружной штукатурки — W = 1,9 %.

Очевидно, что в процессе эксплуатации здания происходит накопление влаги в слое пенополиуретана, примыкающем к наружной поверхности.

Распределение влаги наружных стен экспериментального здания, представленное на рис. 2, по характеру напоминает ее распределение в слое теплоизоляции минеральной ваты в конструкции штукатурной системы теплоизоляции. Сами значения массовой влажности превышают расчетное по условиям эксплуатации ''Б'' более чем в 25 раз. Полученные значения массовой влажности пенополиуретана являются довольно большими и, как правило, не характерны для жилых и общественных зданий.

Такие значения влажности могут привести к разрушению как наружного штукатурного слоя конструкции, так и слоя пенополиуретана, примыкающего к нему. Также, большая влажность материалов приводит к снижению теплозащитных характеристик ограждения. Сравнение расчетного сопротивления теплопередаче "по глади" рассматриваемой конструкции со значениями сопротивления теплопередаче с учетом влажности представлено в таблице 1.

Приведенные в таблице 1 данные показывают, что разница между расчетным сопротивлением теплопередаче и его значениями, полученными с учетом влажности, существенна: расчетное снижение сопротивления теплопередаче с учетом влажности материалов составляет 19 %; по результатам натурных измерений сопротивление теплопередаче конструкции "по глади" менее расчетного на 34 %.

Применение конструкций с увеличенной толщиной слоя теплоизоляции требует более тщательной оценки влажностного состояния стен.

Опытом проектирования, строительства и эксплуатации зданий с теплоэффективными ограждающими конструкциями в Республике Башкортостан поделились сотрудники ГОУ "Уфимский ГНТУ" д. т. н., профессор В. В. Бабков и к. т. н., доцент А. М. Гайсин (Уфа).

Стена в несъемной пенополистирольной опалубке по сравнению с вариантом фасадной теплоизоляции имеет ряд достоинств и недостатков. К достоинствам можно отнести сокращение на 20 %–35 % трудоемкости и продолжительности возведения стен, что обуславливает низкую себестоимость строительно-монтажных работ. Недостатком является неблагоприятный температурно-влажностный режим эксплуатации в зимний период, связанный с возможностью значительного дополнительного увлажнения конструкционного слоя (железобетона) при образовании конденсата на границе с внутренним слоем пенополистирола, способствующий снижению теплозащиты стены в целом. Данный недостаток может быть устранен оптимизацией геометрии серийного блока.

В контексте теплоизоляции зданий можно также рассмотреть и некоторых положениях Пособия (О. Н. Зайцев, А. П. Любарец) "Проектирование систем водяного отопления" (Пособие для проектировщиков, инженеров и студентов технических вузов, Вена — Киев — Одесса, 2008).

Так, в нем отмечается, что современная методология проектирования систем отопления основана на расчетах тепловых балансов здания для характерных периодов года. В общем случае оптимизировать теплоэнергетическое воздействие наружного климата на тепловой баланс здания можно для любого характерного периода времени.

В традиционном понимании оптимизация теплозащиты наружных ограждающих конструкций зданий — это метод вычисления толщины теплоизоляции конструкции "по минимуму приведенных затрат". Приведенные затраты в общем случае включают в себя два показателя: затраты на производство конструкций (единовременные затраты) и затраты на их использование (эксплуатационные затраты). Расчет теплоизоляции "по минимуму приведенных затрат" является объективным методом, признанным во всем мире, но содержит в своей сущности скрытую опасность, отражающую объективную реальность существующей в стране экономической ситуации, которая может явиться непреодолимым препятствием реализации метода на практике. Это связано с использованием в методе показателей стоимости энергии и материалов.

К наружным ограждающим конструкциям предъявляется в общем случае достаточно много требований. Высокий уровень теплозащиты в холодный период в условиях теплопередачи, близкой к стационарному режиму, высокий уровень теплоустойчивости в теплый и холодный периоды в условиях теплопередачи, близкой к периодическому режиму, низкая энергоемкость внутренних слоев при колебаниях теплового потока внутри помещения, высокая степень воздухонепроницаемости, низкая влагоемкость и т. д.

То есть основной задачей проектирования и расчета является определение двух взаимосвязанных показателей: количества энергии и способа ее распределения (раздачи). По существу, речь идет о том, чтобы рассчитать и запроектировать такую систему управления расходом и распределением энергии, чтобы обеспечить при использовании ее минимальный расход.

Наиболее важными являются санитарно-гигиенические и монтажно-эксплуатационные требования, которые обуславливаются необходимостью поддерживать заданную температуру в помещениях в течение отопительного сезона. Важным санитарно-гигиеническим требованием является также ограничение температуры на поверхности нагревательных приборов, так как при температуре свыше 60 оС начинаются разложение и сухая возгонка органической пыли в помещении с их поверхности.

Современная система отопления должна не только восполнять теплопотери, но и своевременно реагировать на возможные теплопоступления в помещение (например, присутствие одного взрослого человека почти равноценно одной секции чугунного радиатора). При этом повышаются требования к распределению тепла в объеме помещения, что возможно только при учете взаимодействия системы отопления с ограждающими конструкциями и их температурным режимом.

Всего просмотров: 25 241
Опубликованно: 06.02.2012