Прочитал про реальный опыт генерации электроэнергии в сеть СНТ с помощью солнечных батарей. При такой генерации днем при наличии солнца счетчик мотает назад, элекртричество отдается в сеть СНТ. А когда ночью солнца нет и электроэнергия из сети используется, счетчик мотает вперед. Сеть СНТ выступает в роли такого большого аккамулятора, которым потенциально можно пользоваться для сохранения сгенерированной энергии.
http://www.forumhouse.ru/threads/199548/page-20#post-6209333
В моем предыдущем представлении использование солнечных батарей было связано с обязательным использованием аккамуляторов. И еще я понимал, что их использование является узким местом из-за цен, срока жизни (вроде около 5 лет) и т.д. Необходимость использования батарей сильно увеличивает срок окупаемости по сравнением с данным способом генерации в сеть (чуть ли не на порядок).
Законодательной базы для такой генерации энергии в России нет, но за рубежом такой подход используется. В некоторых странах даже доплачивают за генерацию.
Но технически это возможно и в России и по ссылке выше мы видим пример такой практики. Но для этого необходимо понимание или согласие владельцев частной сети (до трансформатора) или председателя СНТ/ДНП. Наличие таких генераторов в сети выгодно всему СНТ/ДНП, так как они позволяют снизить стоимость общих трат, например уличного освещения.
Для такой работы солнечные батареи подключается к специальному устройству - инвентору,
Также необходимо использовать правильный механический счетчик, например СО-505.
Показаны сообщения с ярлыком Энергоэффективность. Показать все сообщения
Показаны сообщения с ярлыком Энергоэффективность. Показать все сообщения
вторник, 14 октября 2014 г.
четверг, 2 октября 2014 г.
Биологическое загрязнение воздуха в приточной вентиляции
Мой текущий уровень знаний по вопросу бактериального загрязнения такой, что даже просто использование приточной вентиляции вызывает вопросы, а не заведется ли там что-то, чем мы будем дышать. Как я понимаю, заводится. А для того, чтобы не заводилось в вентиляции ставят разные облучатели воздуха. Частным вопросом является использование грунтового теплообменника.
Использовать воздушный грунтовый теплообменник несколько опасаюсь из-за вопросов биологического загразнения воздуха в трубах ГТ. Такой ГТ нужно периодически чистить от биологических загрязнений. В этом вопросе либо нужно очень глубоко разобраться, либо не стоит с этим связываться.
Из открытых форточек поступает более менее свежий воздух. А вот, что поступает из трубы, зарытой в землю - это вопрос. Говорят, что за рубежом были целые эпидемии заболеваний при использовании ГТ, так как в трубах
У Rehau есть решение по созданию воздушного ГТ. В нем применяются специальные трубы с внутренним покрытием, препятствующим бактериальному загрязнению.
http://www.rehau.com/download/796340/rehau-awadukt-thermo-sales-brochure.pdf
http://www.rehau.com/download/785926/awadukt-thermo-domestic-installation-guide.pdf
У нас в основном те, кто делаеют ГТ, укладывают для этого канализационные трубы.
Есть вариант использовать жидкостный грунтовый теплообменник. В этом случае по трубам циркулирует антифриз. А входящий воздух проходит через калорифер, подогреваемый данным антифризом. В этом способе нет проблемы с биологическим загрязнением. Следующий шаг после этого - это тепловой насос.
Грунтовый теплообменник применяется для предварительного нагрева воздуха в системе приточной вентиляции. Воздух проходя через трубы, закопанные в землю, нагревается. Это позволяет снизить затраты на подогрев свежего воздуха. Плюс решает проблему обледенения рекуператора из-за низкой температуры входящего воздуха.
Использовать воздушный грунтовый теплообменник несколько опасаюсь из-за вопросов биологического загразнения воздуха в трубах ГТ. Такой ГТ нужно периодически чистить от биологических загрязнений. В этом вопросе либо нужно очень глубоко разобраться, либо не стоит с этим связываться.
Из открытых форточек поступает более менее свежий воздух. А вот, что поступает из трубы, зарытой в землю - это вопрос. Говорят, что за рубежом были целые эпидемии заболеваний при использовании ГТ, так как в трубах
У Rehau есть решение по созданию воздушного ГТ. В нем применяются специальные трубы с внутренним покрытием, препятствующим бактериальному загрязнению.
http://www.rehau.com/download/796340/rehau-awadukt-thermo-sales-brochure.pdf
http://www.rehau.com/download/785926/awadukt-thermo-domestic-installation-guide.pdf
У нас в основном те, кто делаеют ГТ, укладывают для этого канализационные трубы.
Есть вариант использовать жидкостный грунтовый теплообменник. В этом случае по трубам циркулирует антифриз. А входящий воздух проходит через калорифер, подогреваемый данным антифризом. В этом способе нет проблемы с биологическим загрязнением. Следующий шаг после этого - это тепловой насос.
среда, 1 октября 2014 г.
Окупаются ли энергоэффективные технологии?
Текущие низкие цены на газ в России делают экономически неоправданными применение многих энергоэффективных технологий при строительстве дома, будь то энергоэффективные окна, приточная вентиляция в рекуперацией, солнечные коллекторы для нагрева ГВС, супер утепление оболочки дома. К сожалению.
Я посчитал стоимость газа на отопление+вентиляцию+ГВС нашего дома при утеплении в соответствии с текущими СНиП. С учетом текущих неопределенностей реальных КПД котлов и качества газа (см предыдущий пост), затраты на газ для нашего дома получается в диапазон от 25 до 60 т.р. в год. В принципе диапазон терпимый.
Исходные данные для расчета: Цена газа 4,6 руб/м3, площадь дома 150 м2, высота потолков 3 м, ГВС из расчета 70 литров на человека, проживание 5 человек. Не
Отопительный период 214 дней, средняя температура отопительного периода -3, температура в помещении 20 градусов
Я рассмотрел два сценария - оптимистический и пессимистический
В оптимистическом: тепловыделение при сжигании газа 9,4 кВт/м3, КПД газового котла 90%
В пессимистическом: тепловыделение при сжигании газа 5 кВт/м3, КПД газового котла 70%
Для оптимистического сценария
Отопление: 10181 руб
ГВС: 4355 руб
Вентиляция: 10457 руб
Итого: 24993 руб в год
Для пессимистического сценария получились следующие цифры:
Отопление: 24741 руб
ГВС: 10582 руб
Вентиляция: 25409 руб
Итого: 60773 руб в год
Все энергоэффетивные технологии, которые я рассматривал способны увеличить эффективность дома в 2 раза. А значит дать выигрыш в диапазоне от 12,5 до 30 т.р. в год, так затраты на газ будут в два раза меньше. Существует мнение, что срок окупаемости в строительстве должен быть не больше 12 лет. Получается, чтобы получить срок окупаемости 12 лет на энергоэффективные технологии я могут потратить в диапазоне 150-360 тысяч рублей.
Совсем другая ситуация в Европе. Цена газа в Европе в 2014 году в среднем в 6 раз больше, чем в России (см ссылку)
В результате затраты на газ в Европе составили бы от 150 т.р. в год до 360 т.р. в год. Понятно, что при таких затратах задумаешься о внедрении энергоэффетивных технологий. Увеличение эффективности дома в два раза дают выигрыш в диапазоне 75-180 т.р. в год. Умножаем на 12 лет получаем 900 т.р - 2160 т.р. Это деньги, за которые действительно можно увеличить энергоэффективность дома в два раза.
Отсюда в Европе все идеи пассивных домов, толстого утепления стен, рекуперации энергии.
При низких ценах на газ в России (несмотря на их рост) все эти идеи энергоэффективности экономически не очень оправданы.
Я посчитал стоимость газа на отопление+вентиляцию+ГВС нашего дома при утеплении в соответствии с текущими СНиП. С учетом текущих неопределенностей реальных КПД котлов и качества газа (см предыдущий пост), затраты на газ для нашего дома получается в диапазон от 25 до 60 т.р. в год. В принципе диапазон терпимый.
Отопительный период 214 дней, средняя температура отопительного периода -3, температура в помещении 20 градусов
Я рассмотрел два сценария - оптимистический и пессимистический
В оптимистическом: тепловыделение при сжигании газа 9,4 кВт/м3, КПД газового котла 90%
В пессимистическом: тепловыделение при сжигании газа 5 кВт/м3, КПД газового котла 70%
Для оптимистического сценария
Отопление: 10181 руб
ГВС: 4355 руб
Вентиляция: 10457 руб
Итого: 24993 руб в год
Для пессимистического сценария получились следующие цифры:
Отопление: 24741 руб
ГВС: 10582 руб
Вентиляция: 25409 руб
Итого: 60773 руб в год
Все энергоэффетивные технологии, которые я рассматривал способны увеличить эффективность дома в 2 раза. А значит дать выигрыш в диапазоне от 12,5 до 30 т.р. в год, так затраты на газ будут в два раза меньше. Существует мнение, что срок окупаемости в строительстве должен быть не больше 12 лет. Получается, чтобы получить срок окупаемости 12 лет на энергоэффективные технологии я могут потратить в диапазоне 150-360 тысяч рублей.
Совсем другая ситуация в Европе. Цена газа в Европе в 2014 году в среднем в 6 раз больше, чем в России (см ссылку)
Отсюда в Европе все идеи пассивных домов, толстого утепления стен, рекуперации энергии.
При низких ценах на газ в России (несмотря на их рост) все эти идеи энергоэффективности экономически не очень оправданы.
Затраты на магистральный газ в доме
При попытке рассчитать затраты на газ в доме сразу возникает вопрос сколько энергии образуется при сжигании 1м3 газа. Первая цифра, на которую наталкиваешься в интернете и на которой основаны многие расчеты -10 кВт/м3. При более пристальном рассмотрении оказывается, что даже теоретический газ бывает разный и что его теплотворная способность отличается (например на 16%). А уж практически так и того хуже, чуть ли не в два раза.
В общем я задумался можно ли брать в расчетах затрат на газ цифру 10кВт/м3. Заставили меня задуматься два "практических" сигнала.
Первый сигнал. По этой ссылке описывается реальный эксперимент по нагреву бойлера с помощью газового котла и электричества на одну и ту же температуру. В результате эксперимента оказалось, что при сжигании 1м3 газа удолось сообщить воде только 5 кВт. Эта цифра характеризует как реальную теплотворную способность газа, КПД котла, потери тепла бойлером и трактом. На нам то какая разница из чего состоит эта цифра - факт, что эти 5кВт в текущий момент будут стоить 4,6 рубля (в Московской области).
Второй сигнал. В книге Кокорина Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования теплотворная способность для выполнения оценок затрат на газ берется 5кВт/м3 и КПД котла 0,7 кВт. Либо это делается намеренно для выпячивания преимуществ энергоэффетивных технологий за счет занижения преимуществ конкурирующих. Либо это реальные цифры практика.
Кроме того, газ в каждом газопроводе разный, соответственно и теплотворная способность у него разная. По следующей ссылке доступе документ, в котором перечислены газопроводы и состав газа в них. Например, в Москву приходят три газапровода
- Саратов-Москва указано 34,16 Мдж/м3 (8160 ккал или 9,48кВт) и содержание метана 78,2 %
- Ставрополь-Москва 1я и 2я ветка 36.09 (8620 или 10,025 кВт) и 36.55 (8730 или 10,1527 кВт) и содержание метана 93,8 и 92,8 %
В инструкциях для европейских газовых котлов указываются расходы для двух типов газа LL и E. Эти типы газа отличаются количественным составом метана.
100% Natural gas E = 93% CH4 + 4,9% CnHm + 1,1% N2 + 1% CO2
100% Natural gas LL = 81,8% CH4 + 3,4% CnHm + 14% N2 + 0,8% CO2
Получается, что в газопроводе из Саратова у нас газ ближе к типу LL, а в ветке из Ставрополя газ ближе к типу E. Для выработки 1кВт расход газа E меньше, чем LL в 1,1638. Как я понимаю, оба типа газа при продаже населению идут по одной и той же цене.
Если для европейского котла написано (см например и брошюру для котла Viessmann Vitidens 200-W), что при 100% нагрузке и мощности 23,7 Вт он сжигает 2,61 м3 газа E или 3,04 м3 газа LL, то это означает, что из 1м3 газа он способен извлечь 23,7/2,61= 9,08 кВт/м3 или 7,796 кВт/м3. Это цифры уже с учетом КПД котла.
В статье дается ссылка на ГОСТ 5542-87 (Газоснабжение СНиП 2.04.08-87), который регламентирует качество газа. По этому ГОСТ минимальное значение теплотворной способности должно быть не ниже 7600 ккал/м3 (31,9 МДж), реально же поставляемый природный газ имеет теплотворную способность 8100-8170 ккал/м3. Также в статье говорится, что данный ГОСТ гармонизирован со стандартами стран Евросоюза. Поэтому нельзя сказать, что в Европе и России газ принципиально разный.
Рассчитывая затраты на газ можно взять лучший и худший сценарий. Если взять КПД 90% и 9,4 кВт/м3 то затраты на газ на наш дом (примерно 150 м2) при утеплении по СНиП получаются 25 т.р. в год, что . А если взять по Кокорину реальное КПД котла 70% и теплотворную способность газа 5кВт/м3 затраты получаются 60 т.р. в год. Вторая цифра примерно равна затратам при использовании ночного тарифа на электричество.
Также существует мнение, что газ в России бодяжится. Но как учесть этот момент я пока не знаю. Может быть этот момент и отражают низки оценки Кокорина.
В общем я задумался можно ли брать в расчетах затрат на газ цифру 10кВт/м3. Заставили меня задуматься два "практических" сигнала.
Первый сигнал. По этой ссылке описывается реальный эксперимент по нагреву бойлера с помощью газового котла и электричества на одну и ту же температуру. В результате эксперимента оказалось, что при сжигании 1м3 газа удолось сообщить воде только 5 кВт. Эта цифра характеризует как реальную теплотворную способность газа, КПД котла, потери тепла бойлером и трактом. На нам то какая разница из чего состоит эта цифра - факт, что эти 5кВт в текущий момент будут стоить 4,6 рубля (в Московской области).
Второй сигнал. В книге Кокорина Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования теплотворная способность для выполнения оценок затрат на газ берется 5кВт/м3 и КПД котла 0,7 кВт. Либо это делается намеренно для выпячивания преимуществ энергоэффетивных технологий за счет занижения преимуществ конкурирующих. Либо это реальные цифры практика.
Кроме того, газ в каждом газопроводе разный, соответственно и теплотворная способность у него разная. По следующей ссылке доступе документ, в котором перечислены газопроводы и состав газа в них. Например, в Москву приходят три газапровода
- Саратов-Москва указано 34,16 Мдж/м3 (8160 ккал или 9,48кВт) и содержание метана 78,2 %
- Ставрополь-Москва 1я и 2я ветка 36.09 (8620 или 10,025 кВт) и 36.55 (8730 или 10,1527 кВт) и содержание метана 93,8 и 92,8 %
В инструкциях для европейских газовых котлов указываются расходы для двух типов газа LL и E. Эти типы газа отличаются количественным составом метана.
100% Natural gas E = 93% CH4 + 4,9% CnHm + 1,1% N2 + 1% CO2
100% Natural gas LL = 81,8% CH4 + 3,4% CnHm + 14% N2 + 0,8% CO2
Получается, что в газопроводе из Саратова у нас газ ближе к типу LL, а в ветке из Ставрополя газ ближе к типу E. Для выработки 1кВт расход газа E меньше, чем LL в 1,1638. Как я понимаю, оба типа газа при продаже населению идут по одной и той же цене.
Если для европейского котла написано (см например и брошюру для котла Viessmann Vitidens 200-W), что при 100% нагрузке и мощности 23,7 Вт он сжигает 2,61 м3 газа E или 3,04 м3 газа LL, то это означает, что из 1м3 газа он способен извлечь 23,7/2,61= 9,08 кВт/м3 или 7,796 кВт/м3. Это цифры уже с учетом КПД котла.
Рассчитывая затраты на газ можно взять лучший и худший сценарий. Если взять КПД 90% и 9,4 кВт/м3 то затраты на газ на наш дом (примерно 150 м2) при утеплении по СНиП получаются 25 т.р. в год, что . А если взять по Кокорину реальное КПД котла 70% и теплотворную способность газа 5кВт/м3 затраты получаются 60 т.р. в год. Вторая цифра примерно равна затратам при использовании ночного тарифа на электричество.
КПД газового котла - основные факторы
КПД, которое приводится для котлов в маркетинговых брошюрах - это максимально достижимое КПД при оптимальном режиме работы котла. Часто - это режим с максимальной нагрузкой, в котором котел трудится очень малую часть года. Счета на отопление и ГВС сильно зависят от КПД котла в межсезонье.
Какое будет КПД в реальности зависит от следующих основных факторов:
- типа котла: конденсационный или простой
- тип горелки: атмосферная, наддувная
- режима работы для обеспечения меньшей мощности: включение/выключение, двухступенчатая горелка, модулирование пламени
- температуры обратки
Котлы с наддувной горелкой мне кажется должны давать больший КПД.
Но такой котел занимает больше места и шумит. При установке в доме необходимо принимать серьезные меры по звукоизоляции. Либо устанавливать его в отдельной котельной.
На КПД газового котла очень сильно влияет режим его работы, что определяется текущей потребляемой мощностью отопительной системы. Зимой в морозы и в межсезонье потребности дома в тепле разные. Существует несколько способов регулировки котла для обеспечения меньшей мощности: включение/выключение котла, применение двухтактной (или N-тактной) горелки (или как вариант нескольких небольших котлов), модулирование пламени. Для котлов с включением/выключением и двухтактной горелки при неполной загрузке эффективность снижается. Для модуляционных котлов (о чудо!) она наоборот растет.
Диапазон модуляции горелки может быть самый разный. Например, котел с модуляционной горелкой Viessmannn Vitodens 300-W может снижать мощность до 20%.
Более дательный удалось найти вот такой график. На нем видно как себя качественно ведет КПД для котлов с разными горелками: армосферной, наддувной, модуляционной. Это более пессимистичный график, на нем максимальные КПД котлов находятся в диапазоне 80-90%.
Видно, что для котла с атмосферной горелкой КПД существенно падает при малых нагрузках - аж до 55% при нагрузке в 20%.
Еще один способ повлиять на эффективность работы котла - это использование в системе отопления с газовым котлом теплоаккамулятора. Идея та же, что и с твердотопливным котлом. Обычный газовый котел, работая в режиме полной мощности, нагревает воду в тепло аккамуляторе и отключается. Благодаря теплоаккамулятору количество включений/выключений будет минимизировано, а значит повыситься и КПД котла.
Новые конденсационные котлы позволяют повысить КПД аж до 95-98%. Но тут нужно уточнить, что максимально достижимый КПД зависит от свойств системы отопления, а именно от температуры обратки. КПД конденсационных котлов в 98% достигается только при малых темпаратурах обратки. Для достижения этого КПД необходимо использовать либо полностью низкотемпературную систему отопления (теплые полы), либо при проектировании системы отопления увеличивать разницу температуры между подаваемым и возвращаемым теплоносителем.
Подтверждение этим графикам можно увидеть и в заявляемых характеристиках котлов, например см. вкладку Характеристики для Котла Buderus Logomax Plus GB072
Видно, что КПД для режима работы 80/60 меньше, чем для режима 50/30 на 8%.
Отсюда вывод - применение конденсационных котлов оправдано в низкотемпературной системе отопления.
Итак, для повышения КПД газового котла способствуют следующие меры
- использование конденсационного котла совместно с низкотемпературной системой отопления
- использование конденсационного котла с увеличением разности температур в высокотемпературной системе (например до 40 градусов возможно ли?)
- использование наддувной горелки с хорошей звукоизоляцией котла от жилых помещений
- использование горелки с модулированием пламени (типично в диапазоне 20-100%)
- использование в системе отопления с одно и двух ступенчатой горелкой теплоаккамулятора
Какое будет КПД в реальности зависит от следующих основных факторов:
- типа котла: конденсационный или простой
- тип горелки: атмосферная, наддувная
- режима работы для обеспечения меньшей мощности: включение/выключение, двухступенчатая горелка, модулирование пламени
- температуры обратки
Котлы с наддувной горелкой мне кажется должны давать больший КПД.
Но такой котел занимает больше места и шумит. При установке в доме необходимо принимать серьезные меры по звукоизоляции. Либо устанавливать его в отдельной котельной.
На КПД газового котла очень сильно влияет режим его работы, что определяется текущей потребляемой мощностью отопительной системы. Зимой в морозы и в межсезонье потребности дома в тепле разные. Существует несколько способов регулировки котла для обеспечения меньшей мощности: включение/выключение котла, применение двухтактной (или N-тактной) горелки (или как вариант нескольких небольших котлов), модулирование пламени. Для котлов с включением/выключением и двухтактной горелки при неполной загрузке эффективность снижается. Для модуляционных котлов (о чудо!) она наоборот растет.
Диапазон модуляции горелки может быть самый разный. Например, котел с модуляционной горелкой Viessmannn Vitodens 300-W может снижать мощность до 20%.
Более дательный удалось найти вот такой график. На нем видно как себя качественно ведет КПД для котлов с разными горелками: армосферной, наддувной, модуляционной. Это более пессимистичный график, на нем максимальные КПД котлов находятся в диапазоне 80-90%.
Видно, что для котла с атмосферной горелкой КПД существенно падает при малых нагрузках - аж до 55% при нагрузке в 20%.
Еще один способ повлиять на эффективность работы котла - это использование в системе отопления с газовым котлом теплоаккамулятора. Идея та же, что и с твердотопливным котлом. Обычный газовый котел, работая в режиме полной мощности, нагревает воду в тепло аккамуляторе и отключается. Благодаря теплоаккамулятору количество включений/выключений будет минимизировано, а значит повыситься и КПД котла.
Новые конденсационные котлы позволяют повысить КПД аж до 95-98%. Но тут нужно уточнить, что максимально достижимый КПД зависит от свойств системы отопления, а именно от температуры обратки. КПД конденсационных котлов в 98% достигается только при малых темпаратурах обратки. Для достижения этого КПД необходимо использовать либо полностью низкотемпературную систему отопления (теплые полы), либо при проектировании системы отопления увеличивать разницу температуры между подаваемым и возвращаемым теплоносителем.
Подтверждение этим графикам можно увидеть и в заявляемых характеристиках котлов, например см. вкладку Характеристики для Котла Buderus Logomax Plus GB072
Видно, что КПД для режима работы 80/60 меньше, чем для режима 50/30 на 8%.
Отсюда вывод - применение конденсационных котлов оправдано в низкотемпературной системе отопления.
Итак, для повышения КПД газового котла способствуют следующие меры
- использование конденсационного котла совместно с низкотемпературной системой отопления
- использование конденсационного котла с увеличением разности температур в высокотемпературной системе (например до 40 градусов возможно ли?)
- использование наддувной горелки с хорошей звукоизоляцией котла от жилых помещений
- использование горелки с модулированием пламени (типично в диапазоне 20-100%)
- использование в системе отопления с одно и двух ступенчатой горелкой теплоаккамулятора
вторник, 30 сентября 2014 г.
Бойлер ГВС с подключением к котлу и солнечному коллектору
Сформировались мои начальные требования к бойлеру для ГВС. Я планирую греть воду для ГВС в бойлере косвенного нагрева. Зимой делать это преимущественно ночью в неспешном режиме (с минимальной нагрузкой на котел). А летом для приготовления ГВС хотелось бы использовать солнечные коллекторы.
Необходимая мощность для обеспечения суточной потребностей 5 человек (350л) составляет 22 кВт. (нагрев от 5 до 60 градусов).
Для этого
- объем 500 литров
- один теплообменник для нагрева от котла
- второй теплообменник для нагрева от солнечных коллекторов
Наши потребности по ГВС летом могут закрыть два солнечных коллектора.
В среднем один выдает 9 кВт за день.
Стоит или нет связываться с солнечными коллекторами - надо считать окупаемость.
Необходимая мощность для обеспечения суточной потребностей 5 человек (350л) составляет 22 кВт. (нагрев от 5 до 60 градусов).
Для этого
- объем 500 литров
- один теплообменник для нагрева от котла
- второй теплообменник для нагрева от солнечных коллекторов
Наши потребности по ГВС летом могут закрыть два солнечных коллектора.
В среднем один выдает 9 кВт за день.
Стоит или нет связываться с солнечными коллекторами - надо считать окупаемость.
пятница, 26 сентября 2014 г.
Рекуперация тепла из сточных вод
Наконец наткнулся на реальный опыт применения простого (не дорогое) решения по извлечению тепла из хозяйственных стоков дома. http://sdinfo.ru/waste-water-heat-recovery/. Его использование позволило автору снизить затраты на ГВС на 40%. К сожалению, с утепленой шведской плитой данное решение не очень применимо.
Затраты на горячее водоснабжение (ГВС) достаточны большие. Они хоть и не равны затратам на отопление, но сопоставимы. В энергоэффективном доме они составляют от 30% до 50% от затрат на отопление. Летом затраты могут быть существенно снижены за счет использования солнечных коллекторов. А вот зимой теплая вода утекает из дома и обычно никак не используется.
Извлечение тепла из сточных вод пока не распространено. Похоже потому, что для этих целей обычно предлагается дорогие решение с использованием теплового насоса.
Само решение очень простое - догревать холодную воду за счет тепла уходящей воды в теплообменике, точно также как нагревается входяший воздух в воздушном рекуператоре для вентиляции. В результате понадобится гораздо меньше горячей воды для получения требуемой температуры после смешивания с подогретой холодной водой.
Для этих целей лучше использовать термостатические смесители, которые автоматически регулируют смешивание холодной и горячей воды для получения заданной температуры. Без них в начале придется покрутить ручку, настраивая требуемую температуру.
Давно о таком думаю, но пока не приобрел
Эффективность работы теплообменика иллюстрируют измеренные значения температуры на входе и выходе. На входе теплообменика температура 7,6, на выходе 19,4.
Автор провел реальные замеры в процессе эксплуатации.
В результате использования рекуперации для сточных вод затраты на ГВС удалось снизить на 30-40%. Для его дома это около 6 тысяч в год. Вскрытие теплообменика через год показало, что он практические не загрязнился.
Автор рекомендует использовать воду только из умывальника, ванны и душа и не использовать воду с кухни, которая из-за различных жиров приведет к быстрому загрязнению теплообменника. Для этого необходимо проложить отдельные канализационные трубы.
Насколько данная технология применимы в случае использования утепленной шведской плиты, в которой трубы замуровываются под плиту, надо думать. В любом случае доступ для обслуживания такого теплообменика должен быть. И в случае с плитой этот доступ возможен только на улице.
Затраты на горячее водоснабжение (ГВС) достаточны большие. Они хоть и не равны затратам на отопление, но сопоставимы. В энергоэффективном доме они составляют от 30% до 50% от затрат на отопление. Летом затраты могут быть существенно снижены за счет использования солнечных коллекторов. А вот зимой теплая вода утекает из дома и обычно никак не используется.
Извлечение тепла из сточных вод пока не распространено. Похоже потому, что для этих целей обычно предлагается дорогие решение с использованием теплового насоса.
Само решение очень простое - догревать холодную воду за счет тепла уходящей воды в теплообменике, точно также как нагревается входяший воздух в воздушном рекуператоре для вентиляции. В результате понадобится гораздо меньше горячей воды для получения требуемой температуры после смешивания с подогретой холодной водой.
Для этих целей лучше использовать термостатические смесители, которые автоматически регулируют смешивание холодной и горячей воды для получения заданной температуры. Без них в начале придется покрутить ручку, настраивая требуемую температуру.
Давно о таком думаю, но пока не приобрел
Эффективность работы теплообменика иллюстрируют измеренные значения температуры на входе и выходе. На входе теплообменика температура 7,6, на выходе 19,4.
Автор провел реальные замеры в процессе эксплуатации.
В результате использования рекуперации для сточных вод затраты на ГВС удалось снизить на 30-40%. Для его дома это около 6 тысяч в год. Вскрытие теплообменика через год показало, что он практические не загрязнился.
Автор рекомендует использовать воду только из умывальника, ванны и душа и не использовать воду с кухни, которая из-за различных жиров приведет к быстрому загрязнению теплообменника. Для этого необходимо проложить отдельные канализационные трубы.
Насколько данная технология применимы в случае использования утепленной шведской плиты, в которой трубы замуровываются под плиту, надо думать. В любом случае доступ для обслуживания такого теплообменика должен быть. И в случае с плитой этот доступ возможен только на улице.
суббота, 6 сентября 2014 г.
Энергоэффективность фундамента ТИСЭ
После всех исследований этого года по поводу энергоэффетивности дома по-новому взглянул на фундамент ТИСЭ и его энергоэффективность.
ТИСЭ - хорошо тем, что его можно сделать и пока дом строится не заморачиваться никакими утеплениями отмостки, цоколя и т.п. Утеплить можно в будущем. В случае с мелкозаглубленными и плитными фундаментами утеплять нужно в первый же сезон.
Внутри ТИСЭ даже можно сделать полы по грунту. В некоторых источниках предлагают засыпать отсыпку пола так, чтобы не засыпать щель под ростверком ТИСЭ. Это позволит земле под ростверком ходить при замерзании. Но если земля под ростверком будет промерзать, она будет промерзать и под полом по грунту. В результате буде ходить пол.
Вывод - при устройстве полов по грунту в ТИСЭ необходимо утеплять ростверк и отмостку точно также, как это делается для мелкозаглубленных фундаментов. Но с ТИСЭ тут возникает одно большое НО. Столбы ТИСЭ никаки образом не удается утеплить. При их большом количестве они выступают в роли очень даже не слабых мостиков холода.
В этом отношении утепленные мелкозаглубленные (под лентой и вокруг) и плитные фундаменты отсекают холод от почвы полностью.
Про ТИСЭ говорят - универсальный фундамент, имея ввиду применимости на различных почвах. Но получается, что ТИСЭ далеко не универсален в отношении энергоэффективности дома.
ТИСЭ - хорошо тем, что его можно сделать и пока дом строится не заморачиваться никакими утеплениями отмостки, цоколя и т.п. Утеплить можно в будущем. В случае с мелкозаглубленными и плитными фундаментами утеплять нужно в первый же сезон.
Внутри ТИСЭ даже можно сделать полы по грунту. В некоторых источниках предлагают засыпать отсыпку пола так, чтобы не засыпать щель под ростверком ТИСЭ. Это позволит земле под ростверком ходить при замерзании. Но если земля под ростверком будет промерзать, она будет промерзать и под полом по грунту. В результате буде ходить пол.
Вывод - при устройстве полов по грунту в ТИСЭ необходимо утеплять ростверк и отмостку точно также, как это делается для мелкозаглубленных фундаментов. Но с ТИСЭ тут возникает одно большое НО. Столбы ТИСЭ никаки образом не удается утеплить. При их большом количестве они выступают в роли очень даже не слабых мостиков холода.
В этом отношении утепленные мелкозаглубленные (под лентой и вокруг) и плитные фундаменты отсекают холод от почвы полностью.
Про ТИСЭ говорят - универсальный фундамент, имея ввиду применимости на различных почвах. Но получается, что ТИСЭ далеко не универсален в отношении энергоэффективности дома.
суббота, 17 мая 2014 г.
Полы по грунту в роли термо аккамулятора
Сегодня еще более явно осознал преимущества полов по грунту по сравнению с полами, омываемых снаружи воздухом. Полы по грунту используют землю как термо-аккумулятор, снижая тепло потери в самые холодные месяцы и остужая дом в самые жаркие месяцы.
В стандарте ISO 13370 приводится методика расчета тепло потерь через полы по грунту в зависимости от месяца. Ей я и воспользовался для построения диаграммы тепло потерь для полов по грунту (первая диаграмма ниже).
Тепло потери через полы, омываемых воздухом прямо пропорциальны разнице температур воздуха внутри и снаружи дома. Hg*(Tв-Tн). Для расчета я взял среднюю наружную температуру месяца и СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Для внутренней температуры Tв учел ее колебания на протяжении года (от 20 зимой до 25 летом). Результат представлен на второй диаграмме, который отображает тепло потери через перекрытие, омываемое снаружи воздухом.
Эти две диаграммы очень хорошо показывают отличия в поведении двух типов полов. Для данного примера теплоизоляция выбрана так, что суммарные тепло потери (за год) обоих типов полов одинаковы. В случае с полами по грунту тепло потери распределены по году более равномерно и имеют место даже в теплый период года. Чем лучше утеплен пол, тем ближе распределение приближается к равномерному. В обычных полах тепло потери в основном сосредоточены в отопительный период, с максимумом в январе и почти минимумом в июле.
Тепло потери в полах по грунту (Вт)
в зависимости от месяца (1-12)
Тепло потери в полах омываемых воздухом (Вт)
в зависимости от месяца (1-12)
Ниже представлены основные отличия в этих графиках и связанные с ними преимущества полов по грунту:
- Максимальная величина месячных теплопотерь в обычных полах больше (в январе), чем в полах по грунту (в апреле). Значит потребуется более мощный котел для компенсации теплопотерь.
- В янаваре (самый холодный месяц года) теплопотери в полах по грунту меньше благодаря тому, что грунт выступает как теплый буфер (он еще не успел отстыть и промерзнуть), который теплее окружающего воздуха.
- Максимум теплопотерь в полах по грунту смещен относительно самого холодного месяца(янаваря) на апрель. Это обусловлено инертностью земли и циклом промерзания-оттаивания. А в апреле уже начинает светить солнце, которое частично обеспечит теплом дом (через окна) и позволит бесплатно обеспечить эти теплопотери.
- Теплопотери в обычных полах в июле (самый теплый месяц) минимальны, так как средняя температура июля 17.5 близка к внутренней температуре. В полах же по грунту теплопотери в июле существенны, что приводит к непрерывному отстужанию дома и уменьшает затраты на кондиционирование.
суббота, 10 мая 2014 г.
Пол по грунту энергоэффективнее перекрытий с воздушной прослойкой
Полу по грунту гораздо энергоэффективнее полов по перекрытию, омываемых снаружи холодным воздухом. Достигается это за счет добавления к утеплению пола теплового сопротивления грунта. Вопрос был как это посчитать численно. Посвятил этому вопросу некоторое время на первых майских праздниках. Для расчета использовал метод из нашего СнИП и зарубежные стандарты.
Возьмем утеплитель - ЭППС толщиной 10 см. Тепловое сопротивление такого слоя утеплителя составляет 2,5 м2*С/Вт. То есть оно почти в два раз ниже норм СНиП, по которым тепловое сопротивление перекрытий должен быть 4.6. Таким образом, если делать перекрытие не по грунту, то придется добавить еще 10 см ЭППС.
В нашем СНиП предлагается очень простая методика расчета теплового сопротивления полов по грунту. Пол делится на зоны по 2 метра, отстоящие от внешнего периметра здания. И для каждой зоны грунта принимается следующие тепловые сопротивления грунта Rг1= 2.1, Rг2=4.3, Rг3=8.6.
Теплосопротивление пола по грунту в каждой зоне расчитывается отдельно и складывается из сопротивления перекрытия и сопротивления грунта Ri=R0+Rгi. Например, для первой (внешней) зоны получается 2.5+2.1 = 4.6, для второй 6,8 и для третьей 11,1.
Для примера я взял прямоугольный дом размеров 15*12. В таком доме получаются следующие площади зон S1 = 92, S2 = 60, S3 = 28 (всего 180 м2). Суммарные теплопотери через пол по грунту в таком доме получаются 31,34 Вт. Делим суммарные теплопотери на площадь пола 180 м2 и получаем теплопотери через 1м2 U=0,1741 Вт/м2*С. Обратная величина дает приведенное тепловое сопротивление пола по грунту, которое получается R = 5.74 м2*С/Вт.
Как видим, благодаря грунта тепловое сопротивление пола увеличивается более чем в 2 раза (против сопротивления 2.5 слоя ЭППС 10 см). Поэтому создание полов по грунту более энергоэффективно, чем полы с проветриваемой воздушной прослойкой.
В наших стандартах ни слова не говорится о расчете углов примыкания стен и полов по грунту. Через эти ребра происходит существенные потери, как и через всякие углы. Поэтому их тоже нужно считать. В зарубежных стандартах, а также в стандартах расчета пассивных домов этому вопросу уделено гораздо больше внимания. Об этом напишу чуть позже.
Возьмем утеплитель - ЭППС толщиной 10 см. Тепловое сопротивление такого слоя утеплителя составляет 2,5 м2*С/Вт. То есть оно почти в два раз ниже норм СНиП, по которым тепловое сопротивление перекрытий должен быть 4.6. Таким образом, если делать перекрытие не по грунту, то придется добавить еще 10 см ЭППС.
В нашем СНиП предлагается очень простая методика расчета теплового сопротивления полов по грунту. Пол делится на зоны по 2 метра, отстоящие от внешнего периметра здания. И для каждой зоны грунта принимается следующие тепловые сопротивления грунта Rг1= 2.1, Rг2=4.3, Rг3=8.6.
Теплосопротивление пола по грунту в каждой зоне расчитывается отдельно и складывается из сопротивления перекрытия и сопротивления грунта Ri=R0+Rгi. Например, для первой (внешней) зоны получается 2.5+2.1 = 4.6, для второй 6,8 и для третьей 11,1.
Для примера я взял прямоугольный дом размеров 15*12. В таком доме получаются следующие площади зон S1 = 92, S2 = 60, S3 = 28 (всего 180 м2). Суммарные теплопотери через пол по грунту в таком доме получаются 31,34 Вт. Делим суммарные теплопотери на площадь пола 180 м2 и получаем теплопотери через 1м2 U=0,1741 Вт/м2*С. Обратная величина дает приведенное тепловое сопротивление пола по грунту, которое получается R = 5.74 м2*С/Вт.
Как видим, благодаря грунта тепловое сопротивление пола увеличивается более чем в 2 раза (против сопротивления 2.5 слоя ЭППС 10 см). Поэтому создание полов по грунту более энергоэффективно, чем полы с проветриваемой воздушной прослойкой.
В наших стандартах ни слова не говорится о расчете углов примыкания стен и полов по грунту. Через эти ребра происходит существенные потери, как и через всякие углы. Поэтому их тоже нужно считать. В зарубежных стандартах, а также в стандартах расчета пассивных домов этому вопросу уделено гораздо больше внимания. Об этом напишу чуть позже.
Расчет теплопотерь ограждающих конструкций с учетом неоднородных элементов
Наконец разобрался как по-правильному считать теплопотери дома, учитывая не только плоские поверхности стен, но и различные ребра (стен со стенами, стен с перекрытиями, периметры окон и дверей) и примыкания. Путь был достаточно тернист. Запишу чтобы не забыть.
Из-за того, что внешняя поверхность в углах намного больше внутренней, теплопотери через них существенно выше, чем через плоскость стены. Потери через неоднородные поверхности могут составлять до 30-40% общих теплопотерь через ограждающие конструкции.
Начну с того, что так, как теплопотери через ограждающие конструкции прямо пропорциональны разнице между внутренней и наружной температурой воздуха, поэтому при их анализе сначала считают значения теплопотерь, соответствующей разности температур в 1 градус. Чтобы получить значение для реальных температур достаточно умножить полученное значение на разницу температур.
Q = H * (Tн-Tв) [Вт] [Дж/с]
Собственно теоретически посчитать величины H для ограждающей конструкции здания было примерно понятно из СнИП. Теплопотери складываются по участкам ограждающих конструкций различных типов
- по всем плоским участкам (стенам, перекрытиям, прозрачным и непрозрачным элементам окон)
- по всем линейным участкам (углам дома, примыканиям стен, балконов, границам окон и дверей)
- по всем точечным включениям (гвоздям и т.п., их пока отложим)
Что можно записать в виде формулы
H = Сумма(Ui*Ai) + Сумма(Фj * Lj) + Сумма (Xk)
Здесь
H - теплопроводность ограждающей конструкции (Вт/С)
Ui - теплопроводность плоского участка i (через 1м2)
Фj - теплопроводность линейного участка (Psi-value) (через 1 м)
Xk - теплопроводность через точечные включения
Ai - площадь внутренней поверхности i-го плоского участка (м2)
Lj - длина j-го линейного участка
Ui - определеяет количества тепла (Вт / м2*С), проходящего сквозь плоский участок площадью 1 м2 при разности температур воздуха внутри и снаружи 1 С. Например при U= 0,3174 Вт/м2*С и разности температур 48 С, для получения теплопотерь через стену в 10 м2, перемножаем все величины U*10*(Tн-Tв) и получаем 152,3 Вт.
Фj - количество тепла (Вт / м*С), уходящее с одного погонного метра j-го линейного участка (ребра двух стен, примыкании, границах окон и дверей) при разности температур внутри и снаружи в 1 С. Здесь я пишу Ф для обозначения символа Psi, который стандартно используется для этих целей. Например в качестве пессимистичной оценки для периметра окон берут Фj = 0,15. И тогда для окна с периметром 6 метров (1.5*1.5) получаем потери тепла через границу примыкания рамы окна и стены равным 6*0,15 = 0,9 Вт. (при разности температур 1 С ). При разности температур в 48 градусов через примакание окна теряется 0,9 * (20-(-28)) = 43,2 Вт.
Для получения числового значения Фj при расчете теплопотерь через линейные участки (мостики холода) используется построение тепловых полей на компьютере. Для стандартных конфигураций можно тепловые поля не строить, а взять пессимистичные значения. Для нестандартных конфигураций для получения реальных значений нужно строить тепловые поля.
Достаточно долго я мучился с методикой вычислением этих теплопотерь через линейные участки. Все никак дебет не сходился с кредитом. В результате оказалось, что
- существует два способа расчета (по внутренним и внешним стенам), в которых Фj имеют разные значения
- и второе Archicad EcoDesigner 17 (build 5019) отображает не верное значение Ф на основе построенного теплового поля
И только после изучения приличного количества материалов и установки бесплатной программы для построения тепловых полей THERM у меня в голове все сложилось.
На рисунке ниже схематично изображены два способа расчета величины Ф. При расчете по внутренним стенам величина Фint добавляется к теплопотерям через внутренние плоские участки. А при расчете по внешним стенам Фext по сути вычитается из теплопотерь через внешние плоские участки.
В нашем СнИП Тепловая защита зданий используется Фint. А вот за рубежом часто используется Фext. В стандартах проектирования пассивных домов указано требование, что Ф для всех тепловых мостов должно быть меньше 0,01. Здесь речь шла как раз о Фext. А я считал Фint, значения которого ну никак не получались такими малыми при любом утеплении углов. Плюс еще ошибка в EcoDesigner при расчете Ф меня с толку сбивала.
В результате значение Ф я научился считать в бесплатной программе (THERM), которую для этих целей похоже активно используют инженеры по всему миру. Для оценки в THERM берут двумерную область конструкции, содержащий неоднородный участок, к которой примыкают однородные. Собственно THERM позволяет в результате построения теплового поля оценить суммарные теплопотери Qsum через неоднородную и однородные констркции. После этого, зная теплопотери через однородные участки Ufl и Uw, а также их размеры Lint и Hint, легко подсчитать потери через углы.
Фint = Qsum - Ufl * Lint + Uw * Hint
А теперь вернусь к вычислению теплопотерь через плоские участки (стены, перекрытия,..) Теплопотери черед плоские участки Ui можно посчитать аналитически (по формулам).
Теплопотери через плоский участок (стены, перекрытия, ...) характеризует величина теплопроводности U-value, которая измеряется в Вт / м2*С. Теплопотери обратно пропорциональны тепловому сопротивлению участка U = 1 / R. Именно тепловое сопротивление нормируется в СнИП. Для Москвы для стен оно должно быть R >= 3,15, а для перекрытий R >= 4.6
Для многослойной конструкции (например брус, утепление, ...) сопротивления ckjtd складываются R = R1+R2+..... К этом делу добавляются еще тепловые сопротивления слоев воздуха (учитывает теплообмен стены с воздухом за счет конвекции), который примыкает к плоскому участку внутри (1/8.7) и снаружи (1/23). (значения взяты из СнИП, для Москвы).
Rобщее = 1/8,7+ R1+R2+..... Rn + 1/23
Собственно R характеризует тепловое сопротивление слоя некой толщины d и вычисляется на основе коэффициента теплопотерь Lyambda материала, как R = d / Lyambda. Именно значение Lyambda приводится в различных справочниках теплопроводности материалов. Например, коэффициент теплопроводности Lyambda сухой минеральной ваты может быть (зависит от плотности и влажности) 0,04, а Lyambda бруса из сосны равен 0,15. Например для стены из бруса 150мм утепленной 100мм минеральной ваты получаем
Rобщ = 1/8.7 + 0,1/0,04 + 0,15/0,15 + 1/23 = 3,6584
или теплопотери через квадратный метр такой стены Uобщ = 1/Rобщ = 1/3,6584=0,2733 Вт/С
При разности температур внутри и снаружи в 48 градусов получаем теплопотери с квадратного метра такой стену 13,12 Вт
Если плоский участок не совсем однородный, а в нем есть различные включения типа стоек каркаса утепления, приведенное теплопроводность слоя рассчитывается исходя из площадей разнородных элементов Ui = (Ua*Sa + Ub*Sb) / (Sa+Sb). Для примера я посчитал теплопроводность стены (брус 150 + эковата 100 + изоплат 25) с учетом и без учета стоек двойного каркаса. Значение теплопотерь с учетом стоек получилось примерно на 10% больше. При расчете теплопроводности черех перекрытие с использованием деревянных лаг, их тоже необходимо учитывать при расчете. Расчет теплопроводности неоднородных плоских элементов также можно делать с помощью построения тепловых полей.
Следующий мой шаг - это посчитать значения U и Ф для всех типов плоских и линейных участков нашего проекта. После этого я смогу забить их в проекте Archicad EcoDesigner и получить суммарные теплопотери с учетом реальных площадей нашего проекта.
Из-за того, что внешняя поверхность в углах намного больше внутренней, теплопотери через них существенно выше, чем через плоскость стены. Потери через неоднородные поверхности могут составлять до 30-40% общих теплопотерь через ограждающие конструкции.
Начну с того, что так, как теплопотери через ограждающие конструкции прямо пропорциональны разнице между внутренней и наружной температурой воздуха, поэтому при их анализе сначала считают значения теплопотерь, соответствующей разности температур в 1 градус. Чтобы получить значение для реальных температур достаточно умножить полученное значение на разницу температур.
Q = H * (Tн-Tв) [Вт] [Дж/с]
Собственно теоретически посчитать величины H для ограждающей конструкции здания было примерно понятно из СнИП. Теплопотери складываются по участкам ограждающих конструкций различных типов
- по всем плоским участкам (стенам, перекрытиям, прозрачным и непрозрачным элементам окон)
- по всем линейным участкам (углам дома, примыканиям стен, балконов, границам окон и дверей)
- по всем точечным включениям (гвоздям и т.п., их пока отложим)
Что можно записать в виде формулы
H = Сумма(Ui*Ai) + Сумма(Фj * Lj) + Сумма (Xk)
Здесь
H - теплопроводность ограждающей конструкции (Вт/С)
Ui - теплопроводность плоского участка i (через 1м2)
Фj - теплопроводность линейного участка (Psi-value) (через 1 м)
Xk - теплопроводность через точечные включения
Ai - площадь внутренней поверхности i-го плоского участка (м2)
Lj - длина j-го линейного участка
Ui - определеяет количества тепла (Вт / м2*С), проходящего сквозь плоский участок площадью 1 м2 при разности температур воздуха внутри и снаружи 1 С. Например при U= 0,3174 Вт/м2*С и разности температур 48 С, для получения теплопотерь через стену в 10 м2, перемножаем все величины U*10*(Tн-Tв) и получаем 152,3 Вт.
Фj - количество тепла (Вт / м*С), уходящее с одного погонного метра j-го линейного участка (ребра двух стен, примыкании, границах окон и дверей) при разности температур внутри и снаружи в 1 С. Здесь я пишу Ф для обозначения символа Psi, который стандартно используется для этих целей. Например в качестве пессимистичной оценки для периметра окон берут Фj = 0,15. И тогда для окна с периметром 6 метров (1.5*1.5) получаем потери тепла через границу примыкания рамы окна и стены равным 6*0,15 = 0,9 Вт. (при разности температур 1 С ). При разности температур в 48 градусов через примакание окна теряется 0,9 * (20-(-28)) = 43,2 Вт.
Для получения числового значения Фj при расчете теплопотерь через линейные участки (мостики холода) используется построение тепловых полей на компьютере. Для стандартных конфигураций можно тепловые поля не строить, а взять пессимистичные значения. Для нестандартных конфигураций для получения реальных значений нужно строить тепловые поля.
Достаточно долго я мучился с методикой вычислением этих теплопотерь через линейные участки. Все никак дебет не сходился с кредитом. В результате оказалось, что
- существует два способа расчета (по внутренним и внешним стенам), в которых Фj имеют разные значения
- и второе Archicad EcoDesigner 17 (build 5019) отображает не верное значение Ф на основе построенного теплового поля
И только после изучения приличного количества материалов и установки бесплатной программы для построения тепловых полей THERM у меня в голове все сложилось.
На рисунке ниже схематично изображены два способа расчета величины Ф. При расчете по внутренним стенам величина Фint добавляется к теплопотерям через внутренние плоские участки. А при расчете по внешним стенам Фext по сути вычитается из теплопотерь через внешние плоские участки.
В нашем СнИП Тепловая защита зданий используется Фint. А вот за рубежом часто используется Фext. В стандартах проектирования пассивных домов указано требование, что Ф для всех тепловых мостов должно быть меньше 0,01. Здесь речь шла как раз о Фext. А я считал Фint, значения которого ну никак не получались такими малыми при любом утеплении углов. Плюс еще ошибка в EcoDesigner при расчете Ф меня с толку сбивала.
В результате значение Ф я научился считать в бесплатной программе (THERM), которую для этих целей похоже активно используют инженеры по всему миру. Для оценки в THERM берут двумерную область конструкции, содержащий неоднородный участок, к которой примыкают однородные. Собственно THERM позволяет в результате построения теплового поля оценить суммарные теплопотери Qsum через неоднородную и однородные констркции. После этого, зная теплопотери через однородные участки Ufl и Uw, а также их размеры Lint и Hint, легко подсчитать потери через углы.
Фint = Qsum - Ufl * Lint + Uw * Hint
А теперь вернусь к вычислению теплопотерь через плоские участки (стены, перекрытия,..) Теплопотери черед плоские участки Ui можно посчитать аналитически (по формулам).
Теплопотери через плоский участок (стены, перекрытия, ...) характеризует величина теплопроводности U-value, которая измеряется в Вт / м2*С. Теплопотери обратно пропорциональны тепловому сопротивлению участка U = 1 / R. Именно тепловое сопротивление нормируется в СнИП. Для Москвы для стен оно должно быть R >= 3,15, а для перекрытий R >= 4.6
Для многослойной конструкции (например брус, утепление, ...) сопротивления ckjtd складываются R = R1+R2+..... К этом делу добавляются еще тепловые сопротивления слоев воздуха (учитывает теплообмен стены с воздухом за счет конвекции), который примыкает к плоскому участку внутри (1/8.7) и снаружи (1/23). (значения взяты из СнИП, для Москвы).
Rобщее = 1/8,7
Собственно R характеризует тепловое сопротивление слоя некой толщины d и вычисляется на основе коэффициента теплопотерь Lyambda материала, как R = d / Lyambda. Именно значение Lyambda приводится в различных справочниках теплопроводности материалов. Например, коэффициент теплопроводности Lyambda сухой минеральной ваты может быть (зависит от плотности и влажности) 0,04, а Lyambda бруса из сосны равен 0,15. Например для стены из бруса 150мм утепленной 100мм минеральной ваты получаем
Rобщ = 1/8.7 + 0,1/0,04 + 0,15/0,15 + 1/23 = 3,6584
или теплопотери через квадратный метр такой стены Uобщ = 1/Rобщ = 1/3,6584=0,2733 Вт/С
При разности температур внутри и снаружи в 48 градусов получаем теплопотери с квадратного метра такой стену 13,12 Вт
Если плоский участок не совсем однородный, а в нем есть различные включения типа стоек каркаса утепления, приведенное теплопроводность слоя рассчитывается исходя из площадей разнородных элементов Ui = (Ua*Sa + Ub*Sb) / (Sa+Sb). Для примера я посчитал теплопроводность стены (брус 150 + эковата 100 + изоплат 25) с учетом и без учета стоек двойного каркаса. Значение теплопотерь с учетом стоек получилось примерно на 10% больше. При расчете теплопроводности черех перекрытие с использованием деревянных лаг, их тоже необходимо учитывать при расчете. Расчет теплопроводности неоднородных плоских элементов также можно делать с помощью построения тепловых полей.
Следующий мой шаг - это посчитать значения U и Ф для всех типов плоских и линейных участков нашего проекта. После этого я смогу забить их в проекте Archicad EcoDesigner и получить суммарные теплопотери с учетом реальных площадей нашего проекта.
вторник, 29 апреля 2014 г.
Температура внутренних стен неутепленного брусового дома
Ни один из размеров от 150 до 250 см бруса не обеспечивает требуемую температуру в углах дома при расчетной наружной температуре -28 С. Как следствие в деревянном брусовом доме как минимум необходимо утеплять углы. Утеплять то нужно все стены, но углы просто обязательно.
Один из параметров, которые должны контролироваться при расчете энерго эффективности дома является температура внутренних поверхностей стен. В соответствии с "СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СниП 23-02-2003" температура внутренних поверхностей стен должна удовлетворять следующим требованиям:
Расчет температурного поля с помощью различных программ (Archicad EcoDesigner или бесплатной THERM) позволяет посмотреть температуру на внутренних поверхностях. Для эксперимента я проделал это для угла из бруса различной толщины и при различных наружных температурах.
Вот так выглядит графического отображение распределения температур (левый рисунок) и интенсивности теплового потока (правый) в углах деревянного дома из бруса 150 мм при наружной температуре -28 С и внутренней температуре 20 С.
Внешний коэффициент теплопередачи 23 Вт/м2*C
Внутренний коэффициент теплопередачи 8,7 Вт/м2*C
Один из параметров, которые должны контролироваться при расчете энерго эффективности дома является температура внутренних поверхностей стен. В соответствии с "СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СниП 23-02-2003" температура внутренних поверхностей стен должна удовлетворять следующим требованиям:
- быть выше температуры точки росы (для жилых зданий это около 12 С)
- температурный перепад между внутренней поверхностью стены и внутренней температурой воздуха должен быть не более 4 градусов (требование комфортности).
Самая низкая температура внутренней поверхности наблюдается в различных углах дома (стены-стены, стены-пол, стены-потолок, стены-окна и т.п.). Именно ее необходимо в первую очередь контролировать при расчете утепления дома.
Если температура на внутренней поверхности углов будет меньше или равна температуре точки росы, то на внутренней поверхности будет конденсироваться влага и образовываться плесень, чего необходимо всеми силами избегать.
Если температура на внутренней поверхности углов будет меньше или равна температуре точки росы, то на внутренней поверхности будет конденсироваться влага и образовываться плесень, чего необходимо всеми силами избегать.
Расчет температурного поля с помощью различных программ (Archicad EcoDesigner или бесплатной THERM) позволяет посмотреть температуру на внутренних поверхностях. Для эксперимента я проделал это для угла из бруса различной толщины и при различных наружных температурах.
Вот так выглядит графического отображение распределения температур (левый рисунок) и интенсивности теплового потока (правый) в углах деревянного дома из бруса 150 мм при наружной температуре -28 С и внутренней температуре 20 С.
При проведении всех расчетов температур использовались следующие параметры:
Внутренняя температура воздуха 20 С
Теплопроводность дерева 0,15 Вт/м*СВнешний коэффициент теплопередачи 23 Вт/м2*C
Внутренний коэффициент теплопередачи 8,7 Вт/м2*C
Результаты расчета температуры в углах брусового дома сведены в таблице
| Толщина бруса | -28 С | -15 С | -5 С |
| 150мм | 5 | 9 | 12,2 |
| 200мм | 7 | 10,8 | 13,3 |
| 250мм | 9 | 12,1 | 14,3 |
В следующей таблице приведены результаты расчетов температуры на внутренних поверхностях стен брусового дома в удалении от углов
| Толщина бруса | -28 С | -15 С | -5 С |
| 150мм | 14,2 | 15,4 | 17,1 |
| 200мм | 15,7 | 16,7 | 17,8 |
| 250мм | 16,4 | 17,4 | 18 |
Их этих расчетов вытекают следующие выводы.
В данном расчете не учтен эффект инфильтрации воздуха через стены (проще говоря продувания).
- Все размеры бруса от 150 мм до 250 мм обеспечивают температуру внутренней поверхности стены большую точки росы (+12 С) даже при самой низкой наружной температуре -28 С.
- Ни один из рассмотренных размеров бруса не обеспечивает температуры на внутренней поверхности в углах дома выше точки росы при наружной температуре -28 С, а значит там будет конденсироваться влага, что может приводить к образованию плесени.
- Брус 150 мм не обеспечивает температурный перепад меньше 4 градусов.
В данном расчете не учтен эффект инфильтрации воздуха через стены (проще говоря продувания).
вторник, 15 апреля 2014 г.
Archicad EcoDesigner для расчета энерго эффективности
Последнее время занимаюсь расчетом энерго эффективности дома. Вернее учусь это делать, как теоретически, так и практически
Недавно на работе услышал такую фразу от одного из заказчиков: У меня тут полный шкаф с книгами, содержащими формулы, но они мне не нужны. Мне нужны программы, которые умеют считать по этим формулам.
Наши СНиП содержат все нужные формулы (достаточно большое количество). Это позволяет разобраться как теоретически посчитать все характеристики энерго эффективности дома. Но следующим (уже практическим) шагом придется написать эту самую программу, чтобы действительно что-то посчитать.
И тут-то я вспомнил про расширение Archicad под названием EcoDesigner, которое как раз и занимается всеми расчетами энерго эффективности зданий. Оказалось, что с последней версии Archicad 17 вышла существенно обновленная версия под названием EcoDesigner STAR 17.
В общем удалось мне этот инструмент попробовать и можно сказать, что я его уже освоил и могу применять. Сейчас нахожусь в процессе осознания какие вычислительные модели лежат в его основе и насколько они соответствуют нашим СНиП.
Точность вычисления данного инструмента подтверждена сертификацией. Есть набор тестов для подобных инструментов на основе которых производится их независимая сертификация.
Инструмент позволяет рассчитать поступления от различных источников тепла:
- тепло от систем отопления
- тепло поступления от людей
- тепло от освещения и бытовых приборов
- тепло, поступающее от солнца
- тепло, проникающее снаружи летом
И сопоставить поступления с излучаемой домом энергией (с затратами энергии)
- теплопередача через ограждающие конструкции (стены, перекрытия, окна, двери)
- потери тепла, связанные с выбросом нагретого воздуха при вентиляции (естественной и приточной)
- потери тепла, связанные с нагревом воздуха, поступающего и уходящего через щели из-за разности давлений внутри и снаружи дома (инфильтрации)
- энергию, уходящую с теплой канализационной водой
- расходы энергии на охлаждение летом
В результате строятся графики затраченной и излученной энергии для каждой зоны здания и временных промежутков. Эти графики являются очень хорошей основой для сравнения различных мероприятий по повышению энерго эффективности дома. Для примера приведу один из промежуточных графиков исключительно для визуализации как это выглядит на выходе.
Но даже при использовании инструмента работа эта не маленькая. Чтобы провести вычисления необходимо определиться с огромным количеством входных данных, характеризующие конструкции и системы дома, а также профили его использования.
Недавно на работе услышал такую фразу от одного из заказчиков: У меня тут полный шкаф с книгами, содержащими формулы, но они мне не нужны. Мне нужны программы, которые умеют считать по этим формулам.
Наши СНиП содержат все нужные формулы (достаточно большое количество). Это позволяет разобраться как теоретически посчитать все характеристики энерго эффективности дома. Но следующим (уже практическим) шагом придется написать эту самую программу, чтобы действительно что-то посчитать.
И тут-то я вспомнил про расширение Archicad под названием EcoDesigner, которое как раз и занимается всеми расчетами энерго эффективности зданий. Оказалось, что с последней версии Archicad 17 вышла существенно обновленная версия под названием EcoDesigner STAR 17.
В общем удалось мне этот инструмент попробовать и можно сказать, что я его уже освоил и могу применять. Сейчас нахожусь в процессе осознания какие вычислительные модели лежат в его основе и насколько они соответствуют нашим СНиП.
Точность вычисления данного инструмента подтверждена сертификацией. Есть набор тестов для подобных инструментов на основе которых производится их независимая сертификация.
Инструмент позволяет рассчитать поступления от различных источников тепла:
- тепло от систем отопления
- тепло поступления от людей
- тепло от освещения и бытовых приборов
- тепло, поступающее от солнца
- тепло, проникающее снаружи летом
И сопоставить поступления с излучаемой домом энергией (с затратами энергии)
- теплопередача через ограждающие конструкции (стены, перекрытия, окна, двери)
- потери тепла, связанные с выбросом нагретого воздуха при вентиляции (естественной и приточной)
- потери тепла, связанные с нагревом воздуха, поступающего и уходящего через щели из-за разности давлений внутри и снаружи дома (инфильтрации)
- энергию, уходящую с теплой канализационной водой
- расходы энергии на охлаждение летом
В результате строятся графики затраченной и излученной энергии для каждой зоны здания и временных промежутков. Эти графики являются очень хорошей основой для сравнения различных мероприятий по повышению энерго эффективности дома. Для примера приведу один из промежуточных графиков исключительно для визуализации как это выглядит на выходе.
Но даже при использовании инструмента работа эта не маленькая. Чтобы провести вычисления необходимо определиться с огромным количеством входных данных, характеризующие конструкции и системы дома, а также профили его использования.
суббота, 29 марта 2014 г.
Энергетический паспорт здания
У меня появилась конкретная цель вычеслений, связанных с энергоэффективностью - сформировать энергетический паспорт нашего дома.
Энергетический паспорт здания - это один из разделов проекта дома.Он характеризует различные свойства здания, относящиеся к тепловой защите, но без учета нагрева воздуха для вентиляции. Данный паспорт содержит 41 величину, которая должна быть оценена в процессе проектирования. Формат энергетического паспорта приведен в СНИП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.
Дополнительные рекомендации по проектированию тепловой защиты зданий приведена в своде правил СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий
В Европе распространены услуги по сертификации, которые позволяют оценить результаты строительства на соответствие энергетическому поспорту здания. Сюда входят оценка на практике тепловых потерь (как я понимаю с помощью тепловизоров), оценка герметичности здания с помощью специальных дверей с вентиляторами и др.способами. В результате дом получает сертификат энергетической эффективности, который очень даже влияет на стоимость дома при продаже. В России данная практика пока не особо распространена. Человек, покупающий дом, или принимающий результаты строительства получает кота в мешке, без подтверждения характеристик.
Энергетический паспорт здания - это один из разделов проекта дома.Он характеризует различные свойства здания, относящиеся к тепловой защите, но без учета нагрева воздуха для вентиляции. Данный паспорт содержит 41 величину, которая должна быть оценена в процессе проектирования. Формат энергетического паспорта приведен в СНИП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.
Дополнительные рекомендации по проектированию тепловой защиты зданий приведена в своде правил СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий
В Европе распространены услуги по сертификации, которые позволяют оценить результаты строительства на соответствие энергетическому поспорту здания. Сюда входят оценка на практике тепловых потерь (как я понимаю с помощью тепловизоров), оценка герметичности здания с помощью специальных дверей с вентиляторами и др.способами. В результате дом получает сертификат энергетической эффективности, который очень даже влияет на стоимость дома при продаже. В России данная практика пока не особо распространена. Человек, покупающий дом, или принимающий результаты строительства получает кота в мешке, без подтверждения характеристик.
вторник, 25 марта 2014 г.
Теплопотери энергоэффективных домов
Посчитав теплопотери нашего дома решил я посмотреть европейские нормативы на теплопотери энергоэффективного дома. Мягко говоря я был поражен.
Вот требования на годовые удельные теплопотери (посчитанные для 1 м2 площади дома)
По требования нашего СНИП - 150 кВт*ч/м2
По европейским требованиям 60 кВт*ч/м2 (вроде как в Европе даже запрещено строить дома с большими теплопотерями)
Пассивный дом - 15 кВт*ч/м2
Для нашего дома у меня получились удельные тепло потери в час (1 м2 площади дома и для самого холодного дня -28С) в диапазоне от Qчас = от 50 до 85 Вт*ч/м2. Тепло потери можно снизить до 50 Вт*ч/м2 при применении целого ряда мер по обеспечению энергоэффективности. Теплопотери 85 получились у меня без применения каких либо мер.
Для расчета теплопотерь за отопительный период используется формула Qгод = Qчас*214*0,48*2, где
214 - дней отопительного периода
0,48 - коээфициент, позволяющий учесть количество дней с разной температурой
24 - количество часов в сутках
За год для нашего дома получаются удельные теплопотери (пересчитанные на 1м2 площади дома) в диапазоне от 123 до 209 кВт*ч/м2
Получается, что без применения мер по повышению энерго-эффективности наш дом не вписывается даже в нормы нашего СНИП, несмотря на то, что ограждающие конструкции выполнены в соответствии с нормами СНИП по тепло сопротивлению (и даже чуть лучше).
Годовые удельные тепло потери в 123 кВт*ч/м2 - это максимум, что у меня получилось добиться при выбранном уровне утепления. Насколько же толще должны быть стены, чтобы соответствовать европейским требованиям энерго-эффективного дома. Про пассивный дом я вообще молчу.
Да, я забыл учесть еще одну меру - нагрев входящего воздуха в грунтовом теплообменнике. Она должна позволить еще несколько снизить затраты на вентиляцию.
Вот требования на годовые удельные теплопотери (посчитанные для 1 м2 площади дома)
По требования нашего СНИП - 150 кВт*ч/м2
По европейским требованиям 60 кВт*ч/м2 (вроде как в Европе даже запрещено строить дома с большими теплопотерями)
Пассивный дом - 15 кВт*ч/м2
Для нашего дома у меня получились удельные тепло потери в час (1 м2 площади дома и для самого холодного дня -28С) в диапазоне от Qчас = от 50 до 85 Вт*ч/м2. Тепло потери можно снизить до 50 Вт*ч/м2 при применении целого ряда мер по обеспечению энергоэффективности. Теплопотери 85 получились у меня без применения каких либо мер.
Для расчета теплопотерь за отопительный период используется формула Qгод = Qчас*214*0,48*2, где
214 - дней отопительного периода
0,48 - коээфициент, позволяющий учесть количество дней с разной температурой
24 - количество часов в сутках
За год для нашего дома получаются удельные теплопотери (пересчитанные на 1м2 площади дома) в диапазоне от 123 до 209 кВт*ч/м2
Получается, что без применения мер по повышению энерго-эффективности наш дом не вписывается даже в нормы нашего СНИП, несмотря на то, что ограждающие конструкции выполнены в соответствии с нормами СНИП по тепло сопротивлению (и даже чуть лучше).
Годовые удельные тепло потери в 123 кВт*ч/м2 - это максимум, что у меня получилось добиться при выбранном уровне утепления. Насколько же толще должны быть стены, чтобы соответствовать европейским требованиям энерго-эффективного дома. Про пассивный дом я вообще молчу.
Да, я забыл учесть еще одну меру - нагрев входящего воздуха в грунтовом теплообменнике. Она должна позволить еще несколько снизить затраты на вентиляцию.
воскресенье, 23 марта 2014 г.
Расчет тепло потерь нашего дома
Сделал предварительный расчет тепло потерь для нашего дома. Сначала сделал расчет тепло потерь без применения мер для повышения энергоэффективности дома. А затем сделал расчет тепло потерь дома при применении целого ряд мер для повышения энерго-эффективности. В сумме получилось, что при применении рассмотренных мер тепло потери могут быть снижены на 40%.
Характеристики дома, использованые при расчете.
Площадь перекрытий 161,21 м2
Жилая площадь 110 м2
Площадь наружные стен без окон 167,7 м2
Общая площадь окон 28 м2
Температура воздуха в помещении 20 градусов
Термическое сопротивление стен 3,47=1,07 (брус 150 см) + 2*1,2 (два слоя минеральной ваты по 5 см)
Термическое сопротивление перекрытий 4,8 = 4*1,2 (4 слоя ваты по 5 см)
Термическое сопротивление обычных окон 0,525
Расчет выполнен при температуре -28 градусов (стандартная расчетная температура теплопотерь для Москвы). Для начала принял, что температура не неотапливаемом чердаке и неотапливаемом подполе равна температуре на улице (-28 градусов).
Вот результат расчета при использовании обычных окон и естественной вентиляции
- 8039,6 Вт*ч - Расход энергии на восстановление потерь тепла через ограждающие конструкции
- 5720 Вт*ч - Расход энергии на подогрев приточного воздуха при естественной вентиляции
Удельные расходы на отопления получаются 85 Вт*ч / м2
В данном расчете потери на подогрев приточного воздуха меньше потерь через ограждающие конструкции. Это связано с тем, что вентилируется не вся площадь дома, а только жилые комнаты. Для нашего дома это 110 м2 из суммарных 160 м2.
Расходы энергии на отопление могут быть снижены за счет применения следующих мер
- применением окон с лучшим теплосопротивлением (равным 1)
- создание полов по грунту с утепленным фундаментом
- применение механической приточно-вытяжной вентиляции- автоматическая регуляция температур батарей в зависимости от температуры в помещениях
При применении хороших окон (теплосопротивление 1) потери через ограждающие конструкции могут быть снижены до 6823 Вт*ч.
Удельные расходы на отопления получаются 77,8 Вт*ч / м2.
При устройстве утепленных полов по грунту с утепленным фундаментом температура под перекрытием будет выше температуры на улице, что приведет к снижению теплопотерь через нижнее перекрытие. Допустим температура грунта равна 0 градусов. Тогда получим теплопотери через ограждающие конструкции: 5882,6 и удельные теплопотери 72 Вт*ч/м2
Применение приточно-вытяжной вентиляции позволяет переиспользовать до 50% тепла, отбирая его от уходящего воздуха. В результате расход энергии на нагрев поступающего воздуха составит 5720 / 2 = 2860 Вт*ч.
Удельные расходы на отопления составят 54 Вт*ч/м2.
Применение теплодатчиков на батареях позволяет автоматических снижать количество тепла, которые отдают батареи в помещение. Это позволяет задействовать для отопления такие источники тепла, как бытовые поступления и нагрев от солнца через окна.
Жизнедеятельность человека создает дополнительные поступления тепла в дом (от самого человека, а также используемых бытовых приборов, которые выделяют тепло). Для 5 человек и площади жилых помещений 110 м2 можно принять количество поступающего тепла равным 16 Вт *ч /м2 (из рекомендации СНИП). (для жилой площади) В среднем для дома получаем бытовые поступления раными 16*110/160 = 11 Вт*ч/м2 . Если учесть тот факт, что люди не все время находятся дома, а в среднем 8 часов в сутки. В среднем получим среднесуточное поступление тепла от бытовых поступление 11/3 = 3,66 Вт*ч/м2. На практике при работе различных электрических приборов, бытовые выделения могут превышать в отдельные периоды 35 Вт*ч/м2.
Еще одним источником бесплатного тепла является солнце. Расчет количества энергии, поступающей в дом от солнца пока отложу.
Итого рассмотренные меры обеспечения энергоэффективности дома позволяют сократить удельные расходы энергии на отопление с 85 Вт*ч/м2 до примерно 50 Вт*ч/м2 (с учетом бытовых поступлений, но без учета энергии солнца). В относительных величинах суммарные улучшения от рассмотренных выше мер составляют 40%.
Характеристики дома, использованые при расчете.
Площадь перекрытий 161,21 м2
Жилая площадь 110 м2
Площадь наружные стен без окон 167,7 м2
Общая площадь окон 28 м2
Температура воздуха в помещении 20 градусов
Термическое сопротивление стен 3,47=1,07 (брус 150 см) + 2*1,2 (два слоя минеральной ваты по 5 см)
Термическое сопротивление перекрытий 4,8 = 4*1,2 (4 слоя ваты по 5 см)
Термическое сопротивление обычных окон 0,525
Расчет выполнен при температуре -28 градусов (стандартная расчетная температура теплопотерь для Москвы). Для начала принял, что температура не неотапливаемом чердаке и неотапливаемом подполе равна температуре на улице (-28 градусов).
Вот результат расчета при использовании обычных окон и естественной вентиляции
- 8039,6 Вт*ч - Расход энергии на восстановление потерь тепла через ограждающие конструкции
- 5720 Вт*ч - Расход энергии на подогрев приточного воздуха при естественной вентиляции
Удельные расходы на отопления получаются 85 Вт*ч / м2
В данном расчете потери на подогрев приточного воздуха меньше потерь через ограждающие конструкции. Это связано с тем, что вентилируется не вся площадь дома, а только жилые комнаты. Для нашего дома это 110 м2 из суммарных 160 м2.
Расходы энергии на отопление могут быть снижены за счет применения следующих мер
- применением окон с лучшим теплосопротивлением (равным 1)
- создание полов по грунту с утепленным фундаментом
- применение механической приточно-вытяжной вентиляции- автоматическая регуляция температур батарей в зависимости от температуры в помещениях
При применении хороших окон (теплосопротивление 1) потери через ограждающие конструкции могут быть снижены до 6823 Вт*ч.
Удельные расходы на отопления получаются 77,8 Вт*ч / м2.
При устройстве утепленных полов по грунту с утепленным фундаментом температура под перекрытием будет выше температуры на улице, что приведет к снижению теплопотерь через нижнее перекрытие. Допустим температура грунта равна 0 градусов. Тогда получим теплопотери через ограждающие конструкции: 5882,6 и удельные теплопотери 72 Вт*ч/м2
Применение приточно-вытяжной вентиляции позволяет переиспользовать до 50% тепла, отбирая его от уходящего воздуха. В результате расход энергии на нагрев поступающего воздуха составит 5720 / 2 = 2860 Вт*ч.
Удельные расходы на отопления составят 54 Вт*ч/м2.
Применение теплодатчиков на батареях позволяет автоматических снижать количество тепла, которые отдают батареи в помещение. Это позволяет задействовать для отопления такие источники тепла, как бытовые поступления и нагрев от солнца через окна.
Жизнедеятельность человека создает дополнительные поступления тепла в дом (от самого человека, а также используемых бытовых приборов, которые выделяют тепло). Для 5 человек и площади жилых помещений 110 м2 можно принять количество поступающего тепла равным 16 Вт *ч /м2 (из рекомендации СНИП). (для жилой площади) В среднем для дома получаем бытовые поступления раными 16*110/160 = 11 Вт*ч/м2 . Если учесть тот факт, что люди не все время находятся дома, а в среднем 8 часов в сутки. В среднем получим среднесуточное поступление тепла от бытовых поступление 11/3 = 3,66 Вт*ч/м2. На практике при работе различных электрических приборов, бытовые выделения могут превышать в отдельные периоды 35 Вт*ч/м2.
Еще одним источником бесплатного тепла является солнце. Расчет количества энергии, поступающей в дом от солнца пока отложу.
Итого рассмотренные меры обеспечения энергоэффективности дома позволяют сократить удельные расходы энергии на отопление с 85 Вт*ч/м2 до примерно 50 Вт*ч/м2 (с учетом бытовых поступлений, но без учета энергии солнца). В относительных величинах суммарные улучшения от рассмотренных выше мер составляют 40%.
Расходы в системе отопления на подогрев воздуха для вентиляции
Последнее время изучал вопросы энерго-эффективности дома, связанные с
вопросами отопления, вентиляции, кондиционирования. Прочитал две
хорошие книги по этому вопросу.
[1] О.Я. Кокорина Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования
[2] В.А. Майоров Передача теплоты через окна
Плюс изучил очень хороший блог www.domeconom.su.
Начну записывать какие моменты меня заставили задуматься.
Я снова задумался о необходимости применения механической приточно-вытяжной вентиляции, даже в доме из бруса ( с утеплением). Ранее я пришел к выводу, что данная система обязательно необходима в каркасном доме. Теперь же я прихожу к мысли, что данная система должна присутствовать в любом современном доме. И в первую очередь это связано с повышением энерго-эффективности дома, так как расходы энергии при отоплении на нагрев воздуха при естественной вентиляции превышает потери тепла через ограждающие конструкции. Но есть и другие за данный тип вентиляциции.
Расходы энергии на отопление идут на
- восстановление потерь через ограждающие конструкции
- нагрев воздуха, поступающего в помещение для вентиляции
Ограждающие конструкции: наружные стены, окна, перекрытия.
По СНиП 2.04.05-91 - 91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» санитарная норма смены воздуха в помещении составляет 3 м3/час на 1 квадратный метр помещения. Другими словами воздух в помещении должен полностью меняться в течении одного часа. Вновь поступивший с улицы воздух необходимо постоянно нагревать до комнатной температуры.
В книге [1] приводится пример расчета теплопотерь для угловой комнаты на третьем этаже трехэтажного дома при естественной вентиляции. Площадь комнаты 20 м2, площадь окна 2,7 м2. Утепление стен и перекрытий выполнено в соответствии со СНИП. Расчет для зоны Москвы делается для температуры -28 градусов. В данном примере теплопотерь через нижнее перекрытия нет, а через верхнее они меньше чем через стены из-за большей температуры на чердаке, чем на улице (-10 градусов).
Потери через ограждающие конструкции составили 617 Вт*ч. Из них 247 Вт*ч - это потери через окно. Расход энергии на подогрев поступающего воздуха составили 1040 Вт*ч.
Теплопотери через окно может быть уменьшено за счет применения лучших окон, что может снизить теплопотери до 130 Вт*ч и суммарные теплопотели через ограждающие конструкции до 500 Вт*ч .
Общий вывод - расход энергии в данном примере для одной жилой комнаты на вентиляцию превышает потери тепла через ограждающие конструкции. Поэтому для повышения энергоэффективности дома необходимо не только утеплять дом и устанавливать хорошие окна, но и задуматься над тем как не терять тепло с уходящим нагретым воздухом.
Механическая приточно-вытяжная вентиляции с рекуперацией позволяет уменьшить потери на подогрев воздуха за счет использования тепла уходящего воздуха для подогрева входящего воздуха. Правда и стоимость данной системы больше, чем системы естественной вентиляции.
Где-то увидел цифру в 12 лет - как ориентировачный период возврата инвестиций в строительстве. Оценивая лучшую технологию стоит оценивать позволит ли эта технология вернуть вложенные инвестиции за 12 лет. Если нет, то и рассматривать ее не стоит.
В случае с приточной вентиляцией кроме энерго-эффективности я вижу еще и другие преимущества для себя. Последнее несколько лет обнаружил у себя аллергию, в результате которой начинаю чихать, когда летом открываем форточки дома. В приточной вентиляции можно организовать очистку приточного воздуха от био-частиц, да и просто от пыли.
[1] О.Я. Кокорина Энергосбережение в системах отопления, вентиляции, кондиционирования
[2] В.А. Майоров Передача теплоты через окна
Плюс изучил очень хороший блог www.domeconom.su.
Начну записывать какие моменты меня заставили задуматься.
Я снова задумался о необходимости применения механической приточно-вытяжной вентиляции, даже в доме из бруса ( с утеплением). Ранее я пришел к выводу, что данная система обязательно необходима в каркасном доме. Теперь же я прихожу к мысли, что данная система должна присутствовать в любом современном доме. И в первую очередь это связано с повышением энерго-эффективности дома, так как расходы энергии при отоплении на нагрев воздуха при естественной вентиляции превышает потери тепла через ограждающие конструкции. Но есть и другие за данный тип вентиляциции.
Расходы энергии на отопление идут на
- восстановление потерь через ограждающие конструкции
- нагрев воздуха, поступающего в помещение для вентиляции
Ограждающие конструкции: наружные стены, окна, перекрытия.
По СНиП 2.04.05-91 - 91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование» санитарная норма смены воздуха в помещении составляет 3 м3/час на 1 квадратный метр помещения. Другими словами воздух в помещении должен полностью меняться в течении одного часа. Вновь поступивший с улицы воздух необходимо постоянно нагревать до комнатной температуры.
В книге [1] приводится пример расчета теплопотерь для угловой комнаты на третьем этаже трехэтажного дома при естественной вентиляции. Площадь комнаты 20 м2, площадь окна 2,7 м2. Утепление стен и перекрытий выполнено в соответствии со СНИП. Расчет для зоны Москвы делается для температуры -28 градусов. В данном примере теплопотерь через нижнее перекрытия нет, а через верхнее они меньше чем через стены из-за большей температуры на чердаке, чем на улице (-10 градусов).
Потери через ограждающие конструкции составили 617 Вт*ч. Из них 247 Вт*ч - это потери через окно. Расход энергии на подогрев поступающего воздуха составили 1040 Вт*ч.
Теплопотери через окно может быть уменьшено за счет применения лучших окон, что может снизить теплопотери до 130 Вт*ч и суммарные теплопотели через ограждающие конструкции до 500 Вт*ч .
Общий вывод - расход энергии в данном примере для одной жилой комнаты на вентиляцию превышает потери тепла через ограждающие конструкции. Поэтому для повышения энергоэффективности дома необходимо не только утеплять дом и устанавливать хорошие окна, но и задуматься над тем как не терять тепло с уходящим нагретым воздухом.
Механическая приточно-вытяжная вентиляции с рекуперацией позволяет уменьшить потери на подогрев воздуха за счет использования тепла уходящего воздуха для подогрева входящего воздуха. Правда и стоимость данной системы больше, чем системы естественной вентиляции.
Где-то увидел цифру в 12 лет - как ориентировачный период возврата инвестиций в строительстве. Оценивая лучшую технологию стоит оценивать позволит ли эта технология вернуть вложенные инвестиции за 12 лет. Если нет, то и рассматривать ее не стоит.
В случае с приточной вентиляцией кроме энерго-эффективности я вижу еще и другие преимущества для себя. Последнее несколько лет обнаружил у себя аллергию, в результате которой начинаю чихать, когда летом открываем форточки дома. В приточной вентиляции можно организовать очистку приточного воздуха от био-частиц, да и просто от пыли.
Подписаться на:
Сообщения (Atom)