10870

Зимин А.О., Морозов М.С., Носова Е.В.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МИКРОКЛИМАТА МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОЙ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ КАПИТАЛЬНОГО РЕМОНТА

Всоответствии с утвержденной Правительством Российской Федерации программой развития жилищно-коммунального хозяйства в 2013 г. в нашей стране начата комплексная программа капитального ремонта жилого фонда. Однако, отсутствие нормативной базы в области реконструкции пассивных (тепловой контур зданий) и активных (внутренние сети теплоснабжения, отопления и вентиляции) систем обеспечения параметров микроклимата (СОМ) многоквартирных жилых домов (МЖД), вынуждает использовать при подготовке проектной документации требования современных нормативов, принятых для нового строительства, не учитывающих специфику капитального ремонта и физическую сущность энергосбережения и повышения энергоэффективности МЖД.

Внастоящее время на кафедре отопления и вентиляции ННГАСУ при непосредственном участии авторов проводятся исследования по разработке научно-методических основ создания энергоэффективных СОМ МЖД в круглогодичном цикле эксплуатации при минимальных затратах денежных средств при проведении капитального ремонта, учитывающих следующие основные факторы.

Архитектурно-строительные решения

Архитектурно-строительное исполнение реконструируемого жилого фонда, например в г. Н. Новгороде, отличается огромным разнообразием: от 2-х этажных 8-ми квартирных МЖД 30-40-х годов постройки (пр. Молодежный) до 17-ти этажных 4-х подъездных МЖД 80-90-х годов постройки ХХ-го века (м-н Верхние Печеры), что делает невозможным применение типовых решений активных и пассивных СОМ без учета индивидуальных особенностей объектов (наличие технических этажей, подполий, отдельных помещений под размещение оборудования индивидуально-тепловых пунктов (ИТП) и т.д.) и теплотехнических характеристик ограждающих конструкций. Сделан вывод о недопустимости проведения проектных работ без предварительного

240

проведения комплексного обследования объекта с выполнением следующих мероприятий: инструментальное определение теплотехнической однородности ограждающих конструкций; оценка возможности модернизации существующих сетей отопления, вентиляции и теплового узла ввода теплоносителя в здания на предмет обеспечения необходимыми для этого площадями мест общего пользования.

Тепловой контур здания (пассивные СОМ)

Наружные ограждающие конструкции практически всех реконструируемых зданий обеспечивают минимальные санитарногигиенические теплотехнические показатели, однако, современные требования к тепловой защите зданий [1] директивно устанавливают поэлементные требования к приведенному значению сопротивления теплопередаче для стен, покрытий, полов, светопрозрачных конструкций, что приводит к необходимости проводить мероприятия по утеплению данных ограждений. Проведенные исследования доказывают необходимость возможности варьирования при выборе конкретных энергосберегающих мероприятий, а в качестве критерия оценки потенциала энергоэффективности различных частных конкретных предложен показатель N, %, характеризующий действительную экономию энергетических ресурсов каждого рассматриваемого объекта [2]:

вентиляционная характеристика) элемента ограждающей конструкции эталонного сочетания СОМ МЖД, Вт/(м³·°C); ki1 – удельная

теплозащитная характеристика элемента ограждающей конструкции (или удельная вентиляционная характеристика) после введения конкретного энергосберегающего мероприятия, Вт/(м³·°C); – удельная теплозащитная характеристика здания в целом [1] при эталонном сочетании СОМ МЖД, Вт/(м³·°C); kвент0 – удельная вентиляционная характеристика здания в целом [1] при эталонном сочетании СОМ МЖД,

Вт/(м³·°C).

Пример определения наибольшего потенциала энергоэффективности N приведен на рис. 1, анализ которого позволяет сделать вывод, что общепринятые традиционные мероприятия по энергосбережению в виде утепления теплового контура не являются научно обоснованными и экономически целесообразными для МЖД различной конфигурации и этажности.

Проведенные исследования (рис. 2) статистических данных [3] ценообразования стоимости, отпускаемой потребителям тепловой энергии в 72 административных центрах РФ (от г. Якутска до г. Махачкала)

241

позволяют установить следующий парадоксальный факт. При использовании нормативно-установленной методики определения нормируемых теплотехнических характеристик ограждений, основанной на субъективном показателе градусо-суток отопительного периода (ГСОП, °С·сут), в городах с одинаковыми климатическими обязанностями (следовательно, с едиными требованиями к тепловой защите зданий), стоимость отпускаемой тепловой энергии может отличаться в 5 и более раз.

Рис. 1. График зависимости N, %, для секционных МЖД, с квартирами с газовыми плитами от числа секций (а – 5 этажей; б – 9 этажей): 1, 2, 3 – утепление наружных стен, покрытия кровли, покрытия пола по ГСОП; 4 – установка окон с лучшими теплоизоляционными свойствами, согласно СП 50.13330; 5 – теплоутилизация вытяжного воздуха; 6 – установка четырехслойного остекления в ПВХ переплетах

Рис. 2. Зависимость стоимости 1 Гкал теплоты от ГСОП

Полученные результаты показывают неприемлемость методики определения значений требуемого сопротивления теплопередаче по ГСОП,

242

так как близкие по значениям ГСОП находятся в различных климатических и географических регионах, а существующие в настоящее время издержки за нерациональный выбор теплозащитных характеристик наружных ограждений в первую очередь ложатся на бюджеты собственников жилых помещений, доля платежей которых на коммунальные выплаты от средней зарплаты возросла по сравнению с

1985 г. с 2,7 % [4] до 10,9 % [5].

В то же время следует отметить, что при рассмотрении вопроса снижения трансмиссионных потерь МЖД при проведении капитального ремонта, основным перспективным направлением является локальное повышение сопротивления теплопередаче отдельных характерных частей ограждений, имеющих линейные неоднородности (оконные откосы, сопряжения плит перекрытия со стенами, наружные углы и др.) с целью увеличения общего приведенного сопротивления теплопередаче всего ограждения, что в конечном итоге позволяет отказаться от общего утепления всей площади наружных стен (экономия утеплителя более чем в 2 раза) при одинаковом эффекте энергосбережения.

Внутренние сети теплоснабжения, отопления и вентиляции

Особенностью проведения капитального ремонта внутренних сетей отопления является стесненность условий производства работ, что приводит к невозможности выбора рациональной схемы системы на стадии проектирования (способ разводки трубопроводов, одноили двухтрубные системы и др.). При реконструкции систем отопления следует учитывать, что применение отдельных нормируемых СП [6] средств автоматизации (термостатические клапаны с термоголовками, балансировочная арматура на стояках и др.) без гидравлической увязки с алгоритмом работы узла вводов (например, нерегулируемых водоструйных элеваторов) приводит к значительному удорожанию систем без достижения экономического эффекта.

Основным направлением при капитальном ремонте внутренних сетей вентиляции является повышение эксплуатационной надежности в круглогодичном цикле эксплуатации, заключающееся в следующем: установка индивидуальных устройств для притока воздуха в жилые помещения (стеновые и оконные клапаны) ввиду повышенных требований к воздухопроницаемости современных светопрозрачных конструкций; применение механических режимов работы вытяжной вентиляции путем установки вытяжных вентиляторов в помещениях теплых чердаков.

Литература 1. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная

редакция СНиП 23-02-2003.

243

2. Бодров, М.В. Повышение энергетической эффективности систем обеспечения параметров микроклимата многоквартирных жилых домов / М.В. Бодров, В.Ю. Кузин, М.С. Морозов // Жилищное строительство. – №6

–2011. – С. 48-51.

3.Федеральная служба по тарифам. Калькулятор коммунальных платежей для граждан Российской Федерации //http://www.fstrf.ru / URL: http://www.fstrf.ru/calc-jkh (дата обращения 22.03.2016).

4.Народное хозяйство СССР. Стат. ежегодник / Финансы и статистика. ‒ М., 1986.

5.Россия 2014. Стат. справочник / Р76 Росстат. ‒ М., 2014.

6.СП 60.13330.2012 Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003.

Капанадзе И.А., Трефилова Д.С., Семикова Е.Н.

(ФГБОУ ВО Нижегородский государственный архитектурностроительный университет «ННГАСУ»)

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА МОЛНИЕЗАЩИТЫ ДЫМОВЫХ ТРУБ КОТЕЛЬНЫХ

Молниезащита – это совокупность мероприятий и средств, которые обеспечивают безопасность людей, сохранность зданий и сооружений, оборудования и материалов от прямых ударов молнии, электромагнитной

иэлектростатической индукции, а также от заноса высоких потенциалов через металлические конструкции и коммуникации.

Надежная молниезащита дымовой трубы котельной представляется важным условием для обеспечения безопасности ее работы, а также необходима для безопасности обслуживающего персонала. Дымоходы котельной поднимаются обычно выше всех зданий в окрестности. По этой причине необходимо найти решение проблемы защиты котельных от ударов молнией.

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод – устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии

иотводящее ее ток в землю. В общем случае молниеотвод состоит из: опоры; молниеприемника, непосредственно воспринимающего удар молнии; токоотвода, по которому ток молнии передается в землю; заземлителя, обеспечивающего растекание тока молнии в земле. Молниеотводы устанавливаются на неметаллических дымовых трубах (кирпичных, железобетонных и т.д.) и на металлических трубах с тепловой

244

изоляцией. Для металлических труб установка молниеприемника и токоотвода не требуется. В качестве зазмелителя для них можно использовать железобетонный фундамент.

По типу молниеприемника молниеотводы разделяются на стержневые (вертикальные) и тросовые (горизонтальные протяженные). Стержневые обычно выполняют из стали с поперечным сечением 100 мм2. При этом необходимо предусматривать защиту от коррозии. Тросовые молниеприемники выполняются из стальных многопроволочных канатов. Такой способ требует соответствующего ухода. Время от времени может понадобиться техобслуживание и проведение ремонтных работ.

В рамках дипломного проекта для отдельно стоящей котельной была разработана молниезащита дымовых труб и здания котельной (см. Рис.1). Всего в котельной предусмотрено 3 дымовых трубы от водогрейных котлов и 1 дымовая труба от парового котла.

Согласно [1] дымовые трубы котельных высотой 15 м и более относятся к третьей категории молниезащиты.

Так как высота дымовых труб котельной менее 50 м, то в соответствии с указаниями [1] на каждую дымовую трубу было установлено по одному стержневому молниеприемнику высотой 1 м и от каждого из них предусмотрена прокладка одного токоотвода (см. Рис.1). Токоотвод закрепляется на фасаде котельной. Он должен быть проложен по наикратчайшему пути к заземлителю. Токоотвод представляет собой полосовую сталь 40 4 мм.

Рис. 1 Молниезащита дымовых труб газовой котельной с тремя водогрейными котлами и одним паровым котлом

245

В качестве заземлителей защиты от прямых ударов молнии дымовых труб могут быть использованы их железобетонные фундаменты, однако, ввиду стесненности условий (ограждение предприятия находиться на расстоянии 2м от котельной) и невозможности использования фундаментов, на каждый токоотвод был предусмотрен искусственный заземлитель из двух стержней, соединенных горизонтальным электродом. Соединения элементов молниезащиты и заземления выполнены сваркой для обеспечения непрерывной электрической связи.

Для проверки попадания здания котельной и дымовых труб в зону молниезащиты был произведен расчет зоны защиты молниеотводов. Для проверки защиты устья каждой дымовой трубы от попадания молнии расчет зоны защиты был выполнен по формулам для одиночного стержневого молниеотвода [1]. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r0. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения (на отметке устья дымовой трубы) hx представляет собой круг радиусом rx (см. Рис. 2).

Рис. 2. Схема проверки попадания устья дымовых труб и здания котельной в зону молниезащиты

246

Радиус действия молниезащиты на уровне устья оказался больше радиуса устья дымовой трубы. Таким образом, каждый из молниеприемников обеспечивал попадание «своей» дымовой трубы в зону защиты (см. рис.2).

Также был произведен расчет зоны молниезащиты котельной. Для того, чтобы определить, попадает ли здание газовой котельной и продувочные свечи системы газопотребления под «колпак», был произведен расчет молниезащиты двум крайним молниеприемникам (см.

Рис. 2).

Таким образом, можно сделать вывод о том, что при современных требованиях к дымовым трубам, в частности при установке в одной котельной нескольких дымовых труб, проект молниезащиты котельной является сложной комплексной задачей, при решении которой необходимо учитывать разнообразные характеристики: расположение здания, расстояния между дымовыми трубами, местоположение продувочных и сбросных газопроводов, патрубков предохранительно-сбросных клапанов, место расположения контура заземления и пр. Необходимо в зависимости от конкретных условий выбирать способ и тип молниезащиты, и производить ее расчет для обеспечения сохранности зданий и сооружений, а также безопасности рабочих.

Литература

1.РД 34.21.122-87. Инструкция по устройству молниезащиты зданий

исооружений: утв. Главтехуправлением Минэнерго СССР: взамен СН 30577: дата введ. 12.10.1987. – 48 с.: ил.

2.СО 153-34.21.122-2003 Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций: утв. Минэнерго России: взамен РД 34.21.122-87: дата введ. 30.06.2003. - 59 с.: ил.

3.Письмо Управления по надзору в электроэнергетике Ростехнадзора от 01.12.2004 г. № 10-03-04/182 «О совместном применении РД 34.21.122-87 и СО 153-34.21.122-2003».

247

Каханов Р.А., Куртиков А.А., Логинов И.А.

(ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет»)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ТЕПЛОТЫ ЧЕРЕЗ ЭЛЕМЕНТЫ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ МНОГОКВАРТИРНЫХ ЖИЛЫХ ДОМОВ

Существующие нормативные методики [1], [2] позволяют определять потери теплоты через наружные ограждающие конструкции зданий с достаточной точностью. Расхождение фактических и расчётных значений потерь теплоты при этом не превышает 10…15 % [3] как для всего теплового контура зданий в целом, так и для отдельных элементов ограждающих конструкций. Данные методики дают возможность оценивать эффективности проведения мероприятий по увеличению теплозащитных свойств ограждающих конструкций зданий, которые могут осуществляться по двум направлениям. Первое направление заключается в увеличении толщины слоя эффективной тепловой изоляции ограждающих конструкций. Второе состоит в повышении теплотехнической однородности узлов сопряжения наружных ограждающих конструкций и их элементов.

В качестве примера определим зависимость приведенного и условного сопротивления теплопередаче Rпр и Rусл, м2·°C/Вт, и коэффициента теплотехнической однородности r утепленных композиционных наружных стен с внешним штукатурным слоем (СФТК) современного семнадцатиэтажного односекционного многоквартирного жилого дома от толщины эффективной тепловой изоляции δут, мм, (теплопроводность λут = 0,041 Вт/(м·°C)), имеющую следующий вид:

где Ψj – удельные потери теплоты через линейную неоднородность j- го вида, Вт/(м·°C); lj – протяженность линейной теплотехнической неоднородности j-го вида приведенная к одному м2 теплозащитной оболочки, м/м2; Rут – условное сопротивление теплопередаче слоя эффективной теплоизоляции, м2·°C/Вт; χk – удельные потери теплоты через точечную теплотехническую однородность k-го вида, Вт/шт·°C; nk – количество точечных неоднородностей k-го вида, приходящихся на один

248

м2 теплозащитной оболочки, шт/м2; αв, αн – коэффициент теплоотдачи внутренней и наружной поверхности ограждения, Вт/(м2·°C); δs – толщина слоя тепловой оболочки, м; λs – теплопроводность материала слоя,

Вт/(м·°C).

Зависимости характеристик линейных и точечных теплотехнических неоднородностей наружных стен рассматриваемого многоквартирного жилого дома от условного сопротивления теплопередаче слоя утеплителя (Ψj = f(Rут)), полученные по данным СП [2], приведены в таблице.

Таблица 1. Характеристики теплотехнических неоднородностей наружных стен многоквартирного жилого дома

По приведенным в таблице данным для наружных стен указанного жилого дома были проведены расчеты по определению зависимостей показателей Rпр, Rусл, и r от толщины, применяемой эффективной тепловой

изоляции δут, мм, в интервале δут = 70…240 мм, с шагом в 10 мм. Результаты расчета приведены на рисунке 1, из которого видно, что с

увеличением толщины тепловой изоляции одновременно возрастает условное сопротивление теплопередаче ограждения и уменьшается коэффициент теплотехнической однородности, что приводит к снижению эффективности увеличения тепловой изоляции. Приведенное сопротивление теплопередаче Rпр изменяется при этом с 1,5 до 3,1 м2·°C/Вт, вместо максимального возможного значения (Rпр = 6,5 м2·°C/Вт).

На рисунке 2 приведены результаты определения долей потерь теплоты приходящихся на отдельные элементы наружных стен N, %, рассматриваемого здания. Видно, что доля потерь теплоты через неоднородности наружных стен, при увеличении толщины тепловой изоляции с 70 до 240 мм, возрастает с 25 до 50 %, что связано со снижением коэффициента теплотехнической однородности стен с r = 0,74

до 0,48.

249