Энергосбережение архитектурными и строительно-конструктивными способами и средствами

Теплопотери зданий и теплопоступления в них можно существенно снизить так называемыми пассивными способами: правильной ориентацией зданий с учетом рельефа местности, стран света, направления господствующих ветров; обводнением и озеленением территории; выбором формы здания в плане и по вертикали [4]; подбором оптимальных теплоизоляции наружных ограждений и коэффициента остекления; солнцезащитой; устройством вентилируемых чердаков и покрытий с орошением последних водой; использованием вентилируемых и водоохлаждаемых светильников; размещением энергоемких и нуждающихся в точном поддержании параметров воздуха кондиционируемых помещений вдали от наружных стен, в подвалах или в специальных оболочках; использованием наружных ограждений, в частности окон, в качестве своеобразных гелиоприемников и прямым совмещением последних с наружными стенами; применением утепленных автоматизированных ставень и т. д.

Одним из наиболее эффективных мероприятий является устройство вентилируемых окон с двойным и тройным остеклением (рис. 13.1) [3].

Вытяжной воздух из помещений проходит за обращенным к помещению остеклением и далее через вентилируемые светильники и теплоутилизационные устройства или просто выбрасывается в атмосферу. В междустекольном пространстве располагают солнцезащитные жалюзи. В холодный период года вентилируемое окно представляет собой своеобразный утилизатор тепла удаляемого воздуха. Температура обращенной в помещение поверхности стекла поднимается, теплопотери снижаются, площадь поверхности отопительных приборов и расход металла на системы отопления уменьшаются. Удельный часовой расход воздуха на 1 м ширины окна обычно составляет 40−60 м³? (ч· м), а коэффициент теплопередачи тройного вентилируемого окна без жалюзи чаще всего не превышает 0.86, с междурамными жалюзи — 0.6 Вт? (м²· °С).

Для расчета коэффициентов теплопередачи тройных вентилируемых окон предложены график (рис. 13.2, а) [5] и следующая методика пользования им:

по заданным значениям расчетных температур наружного и внутреннего воздуха находят среднеарифметическую температуру и соответствующую ей плотность воздуха с, кг? м ³;

приняв определенные значения l, м³?(м²· с), и коэффициента теплопередачи окна ₀ при отсутствии вентиляции (т.е. при l = 0), находят безразмерный удельный расход вентилирующего воздуха:

S = clс? = 1010· lс? ₀;

по найденному значению S, пользуясь рис. 13.2, определяют значение ДK и далее вычисляют:

Д_вент· ДKclс = ДK· 1010·lс;

находят коэффициент теплопередачи вентилируемого окна:

= ₀? Д_вент.

Пример 13.1. Окно с тройным остеклением (двойное в спаренном переплете+одинарное) размерами bЧh = 1Ч1.8 м при отсутствии вентиляции имеет коэффициент теплопередачи ₀ = 2 Вт? (м ²· °С). Следует определить его коэффициент теплопередачи при пропускании вытяжного воздуха в количестве 0.917 м ³(м²· с), наружной температуре t_н = ?25°С, внутренней температуре t_вн = 20 °C, с = 1.305 кг? м ³.

Решения: 1. Вычисляем значение безразмерного удельного расхода воздуха S = 1010· 0.917·1.305? 2 = 6.04.

2. По рис. 13.2, а определяем ДК = 0.1, тогда уменьшение коэффициента теплопередачи окна, Вт? (м2· °С), вследствие вентиляции составит: Дв = 0.1· 1010·0.917·1.305 = 1.21, а коэффициент теплопередачи, Вт? (м 2· °С), вентилируемого окна будет равен: = 2? 1.21? 0.8.

Уменьшение теплопоступлений через тройные вентилируемые окна можно определить, пользуясь рис. 13.2, б.

Рис. 13.2. Зависимость уменьшения коэффициента теплопередачи тройного вентилируемого окна от безразмерного расхода воздуха (а) и уменьшение теплопоступлений через тройное вентилируемое окно по сравнению с двойным окном при наличии солнцезащитных устройств (б): 1 — внутренние шторы типа А; 2 — то же, типа Б; 3 — междурамные жалюзи; 4 — наружные жалюзи.

Известны проекты, в которых предусмотрено применение тройных вентилируемых окон. Так, например, в залах ресторана в г. Горьком [6] приняты тройные вентилируемые окна высотой в три этажа. Остекление состоит из наружного стеклопакета и отстоящего от него на расстоянии 100 мм внутреннего стекла. По проекту Горьковского отделения ГПИ Сантехпроект расход воздуха принят равным 0.05 м ³? (м· с), коэффициент теплопередачи — 0.58 Вт? (м ²· °С). Через окна проходит 30% объема воздуха, удаляемого из залов. Согласно расчетам, применение тройного остекления привело к снижению теплопотерь при наружной температуре — 30· С на 135 кВт и к снижению холодильной нагрузки в теплый период на 87.5 кВт. По сравнению с двойными невентилируемыми окнами достигается снижение приведенных затрат на 16 940 руб., уменьшение годовых расходов тепла на отопление на 47%, холода — на 32.5, тепла на воздухонагреватели — на 49, электроэнергии на холодильную станцию на 49, электроэнергии на отопление — на 44, расхода оборотной воды — на 43%. Приведенные данные весьма показательны и свидетельствуют о необходимости внедрения тройных вентилируемых окон, хотя оно и сопряжено с организацией производства новых оконных блоков и дополнительными капитальными вложениями в промышленность домостроения.