О.Д. САМАРИН, В.В. РЕВЕНКО (НИУ МГСУ).

В настоящее время в мире все больше и больше внимания уделяется энергосбережению в зданиях. И наша страна не исключение. Так, 29 ноября 2009 года был принят закон № 261ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности». В пункте 6 статьи 11 данного Закона говорится о том, что здания построенные, реконструированные и прошедшие капитальный ремонт, не соответствующие требованиям энергетической эффективности и требованиям оснащенности их приборами учета используемых энергетических ресурсов, не допускаются к вводу в эксплуатацию. Показателем эффективности потребления энергетических ресурсов является класс энергосбережения здания [1]. Класс энергосбережения здания согласно п. 10.3 СП 50.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 23022003 «Тепловая защита зданий»» (далее – СП 50) определяется в процентах отклонения расчетной удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемой. При вводе здания в эксплуатацию удельное энергопотребление рассчитывается на основании показаний общедомовых приборов учета [2]. На стадии проекта должен быть выполнен расчет энергетического паспорта проекта здания. При этом нормирование энергоэффективности проводится на основании рассчитанного удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию с последующим сравнением с базовым нормативным значением [3]. Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания зависит от многих факторов: объемнопланировочных решений, ориентации по сторонам света, теплозащитных свойствах ограждающих конструкций, принятой системе вентиляции, а так же применяемых энергосберегающих технологий. При проектировании системы отопления ее мощность закладывается на основе теплового баланса помещений, в состав которого входят трансмиссионные теплопотери, затраты теплоты на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха, а также бытовые теплопоступления и теплопоступления от солнечной радиации [4]. В СП 50 приводится методика определения расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период по удельным характеристикам. Так как, в большинстве случаев, в жилых зданиях вентиляция происходит за счет инфильтрации [5], то можно сказать, что каждая из характеристик соответствует определенному слагаемому теплового баланса. В данной работе будет рассмотрен вопрос расчета удельной вентиляционной характеристики здания. Точнее говоря, речь идет о том, что необходимое для этого количество приточного воздуха на самом деле будет изменяться в течение отопительного периода. О превышении фактического расхода воздуха с сравнении с проектным упоминалось в [6,7]. Удельная вентиляционная характеристика kвент, Вт/ (м3·К), по СП 50 рассчитывается по формуле: () эф вент вввент ρβ k 1cn28.0k v −= , (1) где с – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/ (кг·°С); βν – коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструк ций, при отсутствии данных принимаемый равным 0.85; ρввент – средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м3, равная 353/ (273+tот), где tот – средняя температура наружного воздуха за отопительный период; kэф – коэффициент эффективности рекуператора; nв – средняя кратность воздухообмена за отопительный период, ч1. В жилых зданиях в большинстве случае устраивают естественную вентиляцию, при которой приток наружного воздуха происходит за счет инфильтрации. Удельное количество инфильтрующегося воздуха, кг/ (ч·м2), можно рассчитать по формуле [8]: 32P R 1g ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛∆ = 10 р и инф , (2) где Rи– требуемое сопротивление воздухопроницаемости окон, м2·ч/кг; ΔPp – расчетная разность давлений, Па, определяемая по формуле: ( ) ( ) 2 2 н нзнвнр v CCgHP ρ −+ρ−ρ=∆ , (3) где g – ускорение свободного падения, м/с2; H – высота от центра окна на рассматриваемом этаже до верха вытяжных отверстий, м; ρн и ρв – плотность соответственно наружного и внутреннего воздуха, кг/м3; Сн и Сз – аэродинамические коэффициенты на наветренной и заветренной стороне здания; v – скорость ветра, м/с. Тогда среднюю кратность воздухообмена для выражения (1) можно определить следующим образом: от ок.инф. в V Ag n i iΣ= . (4) Здесь Aок. i – суммарная площадь остекления iго этажа, м2; Vот – отапливаемый объем здания, м3. Заметим теперь, что в СП 50 при расчете kвент величина nв предполагается постоянной. На самом же деле входящие в формулу (3) значения ρн и vн меняются в течение отопительного периода, а вместе с ними и величина nв. При этом для обеспечения нормированного в СП 50 воздухообмена (3 м3/ч на 1 м2 жилой площади) расчет сечения вентиляционных каналов проводят для самых неблагоприятных условий, а именно при температуре наружного воздуха tн = +5°С и скорости ветра vн = 0 м/с (расчетные условия 1) [5]. Но средние параметры за отопительный период отличаются от них, в частности, в г. Красноярске по СП 131.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 230199* «Строительная климатология»» они составляют tн = –6.7 °С и vн = 4 м/с (расчетные условия 2). Тогда при расчетных условиях 1 разность давлений составит ΔPp1 = 21.27 Па, а при условиях 2 ΔPp2 = 52.32 Па. Отсюда удельное количество инфильтрующегося наружного воздуха для первого случая будет равно gинф. 1 = 2.78 кг/ (м2·ч), а для второго – gинф. 2 = 5.11 кг/ (м2·ч). Следовательно, отношение расхода воздуха, вычисленного при средних параметрах наружного воздуха за отопительный период, к расходу при расчетных параметрах для проектирования естественной вентиляции будет равно gинф. 1/gинф. 2 = 1.83, т. е. превышение фактического воздухообмена над нормируемым в среднем будет почти в два раза. Увеличение объема поступающего воздуха увеличит удельную вентиляционную характеристику здания, а, следовательно, и суммарную удельную характери стику потребления тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период qот p, Вт/ (м3·К). В настоящей работе расчет был произведен для четырех зданий различной этажности, расположенных в г. Красноярске. Результаты вычисления qот p, а также общего расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию за год Qгод от, кВт·ч/год, и класса энергосбережения здания приведены в таблице 1. Из результатов расчета можно увидеть, что при учете фактических параметров за отопительный период удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания увеличивается более чем в 1.5 раза. Это оказывает существенное влияние на энергопотребление здания, и влечет за собой понижение класса энергосбережения по сравнению с нормированным уровнем. При проектировании системы отопления жилого здания данный параметр определяет нагрузку на систему. Но в методике, изложенной в СП 50, это обстоятельство не учитывается, что может приводить к строительству зданий, чей класс энергосбережения на самом деле оказывается значительно ниже проектного. В дальнейшем предполагается подтвердить данный вывод на основе анализа более широкой базы зданий в других климатических условиях, однако и приведенные расчеты показывают, что изменение фактического расхода воздуха при естественной вентиляции в течение отопительного периода может вносить существенные коррективы в результаты определения класса энергосбережения по СП 50.

Литература:
1. Н. А. Петрусева, В. Ю. Коржов. Комментарии к Федеральному закону от 23.11.2009 № 261ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». 2е изд., перераб. и доп. – СПб.: Издво Ай Пи Эр Медиа. 2015. 209 с.
2. А. В. Фадеев. Классы энергоэффективности зданий и базовые показатели энергоэффективности энергопотребления. Проект приказа Минстроя. // Энергосбережение. 2016. № 3. С. 10–13.
3. А. Д. Забегин. Требования к проектной документации в части энергосбережения. // Журнал АВОК. 2012. № 6. С. 14–23.
4. Л. М. Махов. Отопление. – М.: Издво АСВ. 2014. 400 с.
5. П. Н. Каменев, Е. И. Тертичник. Вентиляция. Изд. 2е. – М.: Издво АСВ. 2011. 636 с.
6. О. Д. Самарин. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность. – М.: Издво АСВ. 2014. 296 с.
7. Е. Г. Малявина, С. В. Бирюков, С. Н. Дианов. Воздушный режим жилых зданий. // АВОК. – 2003. – № 6. С. 14–21.
8. Е. Г. Малявина. Теплопотери здания. Справочное пособие. – М.: АВОКПРЕСС. 2007. 144 с.