Теоретический материал

ДО

ОП.07 Основы энергосбережения

Тема 9. Энергосбережение в зданиях и сооружениях

Изучение нового материала. Тепловые потери в зданиях и сооружениях. Тепловая изоляция зданий и сооружений (1 час)

Цель: анализ возможностей сохранения энергии, тепла в зданиях и сооружениях.

Задание 1. Письменно ответьте на вопросы, изучив теоретический материал:

1. Почему возникает необходимость проводить мероприятия по энергосбережению зданий и сооружений?

2. Какие факторы и как влияют на сохранение тепла в зданиях, сооружениях?

3. Какие меры необходимо принять, чтобы сохранять тепло?

Задание 2. Составьте 6 вопросов теста, 3 варианта ответа (из них 2 варианта заданий на соотнесение, 2 – на соответствие, 2 – с открытым вариантом ответа, однозначные ответы – да, нет не использовать)

 

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

В наше время, когда ископаемого топлива на Земли остаётся всё меньше, остро встаёт проблема энергосбережения. Одной из статей расхода топлива являются ресурсы на обогрев жилых строений, которые можно сэкономить, снижая теплопотери сооружений.

Если говорить о традиционных способах энергосбережения, под которыми понимается реализация технических и научных мер, направленных на рациональное использование и экономное расходование топливно-энергетических ресурсов, то первым шагом является снижение тепловых потерь ограждающих конструкций различного рода зданий и сооружений.

Чтобы понять, какие ресурсосберегающие мероприятия в области архитектурно-строительных решений окажутся наиболее эффективными, необходимо провести качественный анализ потерь тепла через ограждающие конструкции зданий.

Многочисленными исследованиями и расчётами установлены составляющие теплопотерь через различные элементы зданий, представленные на рис. 4.3.

Рисунок 4.3. Потеря тепла в доме, возведенном по традиционной технологии и из традиционных строительных материалов

Развитие энергосберегающих построек восходит к исторической культуре северных народов, которые стремились построить свои дома таким образом, чтобы они эффективно сохраняли тепло и потребляли меньше ресурсов. Классическим примером техники повышения энергосбережения дома является русская печь, отличающаяся толстыми стенками, хорошо сохраняющими тепло, и оснащённая дымоходом со сложной конструкцией лабиринтов.

Теплоизоляция жилых домов должна начинаться ещё на стадии строительства и быть комплексной – от фундамента и стен до крыши.

Наибольший эффект энергосбережения достигается благодаря применению современных минеральных и органических утеплителей. К ним относятся: минвата, базальтовые плиты, пенополиуретан, пенополистирол, стекловолокно и многие другие, имеющие различные коэффициенты теплопроводности, влияющие на толщину теплоизоляции.

Энергосберегающие кон­струкции должны быть, во-первых, прочными, жёсткими и воспринимать нагруз­ки, то есть быть несущей конструкцией, а во-вторых, должны защищать внутреннее пространство от дождя, жары, холода и других атмосферных воздействий, то есть обладать низкой теплопроводностью, быть водостой­кими и морозоустойчивыми.

В природе не существует материала, который удовлетворял бы всем этим требованиям. Для жестких конструкций идеальным материалом являются ме­талл, бетон или кирпич. Для теплоизоляции годится только эффективный утепли­тель, например, минеральная (каменная) вата. Поэтому для того, что бы ограждающей конст­рукция была прочной и теплой, используют композицию или комбинацию как минимум двух материалов – конструкционного и теплоизоляционного.

Композиционная ограждающая конструкция может быть представлена в виде нескольких отличных друг от друга систем:

1. Жесткий каркас с заполнением межкаркасного пространства эффективным утеплителем;

2. Жесткая ограждающая конструкция (например, кирпичная или бетон­ная стена), утеплённая со стороны внутреннего помещения – так называемое внутреннее утепление;

3. Две жесткие пластины и эффективный утеплитель между ними, напри­мер, «колодезная» кирпичная кладка, железобетонная панель «сэндвич» и т. д.;

4. Тонкая ограждающая конструкция (стена) с утеплителем с внешней стороны – так называемое внешнее утепление.

Применение той или иной системы ограждающей конструкции определяется конструктивными осо­бенностями модернизируемого здания и технико-экономическими расчета­ми, основанными на приведенных затратах. Стоимость утепления 1 м² наружной стены колеблется от 15 до 50 $ без учета стои­мости заполняемых оконных блоков, модернизации систем вентиляции и отопления. Тем не менее, потенциал энергосбережения при эксплуатации существующего жилого фонда достаточно велик и составляет около 50 %.

Каждая из этих конструкций имеет свои достоинства и недостатки, и вы­бор её зависит от многих факторов, включая местные условия.

Наиболее эффективным представляется четвертый тип утепления здания (внешнее утепление), который наряду, естественно, с недостатками обладает рядом существенных достоинств, а именно:

- надежная защита от неблагоприятных внешних воздействий, суточных и сезонных температурных колебаний, которые ведут к неравномерной де­формации стен, вызывающей образование трещин, раскрытие швов, от­слоение штукатурки;

- невозможность образования на поверхности стены какой-либо поверхностной флоры из-за избытка влаги и льда, образовавшегося в толще стены, в результате конденсационной влаги, поступающей из внутренних помещений, и влаги, проникшей внутрь массива ограждающих кон­струкций из-за повреждения поверхностного защитного слоя;

- препятствование охлаждению массива ограждающей конструкции до температуры точки росы и, соответственно, образованию конденсата на внут­ренних поверхностях;

- снижение уровня шума в изолируемых помещениях;

Основные функции тепловой изоляции:

– создание комфортных условий для проживания людей в жилых домах;

– снижение тепловых потерь в окружающую среду.

Эффективный способ сокращения потребности в энергии является выбор той или иной системы микроклимата (вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха).

Ухудшение экологической обстановки является побуждающим стимулом к превращению жилых домов в экологически чистое жильё, отличающееся дополнительной теплоизоляцией стен, окон, дверей, крыши с использованием инновационных материалов и технологий, установкой солнечных батарей и других альтернативных источников энергии (рис. 4.4.).

Рисунок 4.4. Эволюция жилого дома в 19-21 веках

Кроме тепловой изоляции (ограждающие конструкции зданий) на энергоэффективность влияют следующие факторы: расположение входа в помещение, сторона света, на которую обращены наружные ограждения, номера помещений, в которых установлены радиаторы, их тип и размеры (батареи), осветительные и бытовые приборы, находящиеся в помещении, этажность, высота потолков, материал из которого сделаны стены, толшина стен и перегородок, тип и размеры остекленения, остекленение или нет балконов/лоджий и т.д.

Специалисты разных стран с начала 70-х годов работали над проблемой энергосбережения зданий. Разработки велись в разных направлениях: разрабатывались варианты оптимальной формы дома, его установки относительно рельефа и сторон света, теплосберегающих ограждающих конструкций и систем вентиляции.

Таким образом, началось строительство энергоэффективных домов разного уровня сбережения энергии и даже её положительного баланса. Критерием градации энергосберегающих домов стало количество получаемой и потребляемой ими энергии.

Форма контроля:

- проверка преподавателем результата работы в письменном виде.

 

Критерии оценивания:

Оценка «5» - ответы на вопросы даны верно, работа оформлена аккуратно.

Оценка «4» - работа выполнена с учётом 2-3 несущественных ошибок, исправленных студентом самостоятельно.

Оценка «3» - работа выполнена правильно не менее чем наполовину или допущены ошибки.

Оценка «2» - работа не выполнена.