Проблемы энергосбережения в зданиях и сооружениях
За последнее десятилетие в российских городах построены тысячи зданий, которые должны отвечать самым строгим требованиям по энергосбережению. Испытательные центры постоянно контролируют качество строительных материалов и конструкций. Результаты измерений, полученные с помощью государственного первичного эталона единицы теплопроводности (ВНИИМ им. Д. И. Менделеева) и национальных эталонов ведущих мировых держав, совпадают в пределах погрешности (1–2%). Отечественные теплофизические приборы по точности не уступают европейским аналогам (3–5%). Тем не менее Россия по-прежнему потребляет на нужды отопления в 3–4 раза больше невосполнимых природных ресурсов, чем зарубежные страны с похожими климатическими условиями. Почему? Давайте разберемся.
Проведение типовых, сертификационных и других периодических лабораторных испытаний, к сожалению, не может оградить потребителя от возможности появления брака при монтаже и в условиях эксплуатации ограждающих конструкций. Поэтому необходимо иметь узаконенные методики контроля качества конечной продукции, предъявляемой заказчику.
В первую очередь это касается определения сопротивления теплопередаче оконных и дверных остекленных блоков в отапливаемых зданиях и сооружениях. Конфликтные ситуации чаще всего возникают из-за того, что в домах холодно. Установить, кто виноват: энергетики или строители, — можно лишь после проведения испытаний в натурных условиях. Наша многолетняя практика энергетического аудита (лицензия Б 823649 № 549-С3, 1998 г.) подтверждает возможность достаточно точного инструментального контроля за соблюдением строительных норм и правил при эксплуатации ограждающих конструкций в отапливаемых зданиях и сооружениях.
Вместе с тем следует отметить, что отсутствие необходимой законодательной базы при наличии устойчивого спроса на подобные испытания порождает преждевременное использование недостаточно проработанных в метрологическом отношении методов, как якобы способных решить эту проблему. Ярким примером является широко разрекламированное «тепловизионное обследование». Нужно ясно представлять себе вспомогательную роль тепловизионного метода в системе качества. ГОСТ 26629-85 [1] при определенных условиях позволяет рассчитать лишь отношение сопротивления теплопередаче испытуемого участка к значению этого параметра на базовом участке, которое должно быть определено контактными, а не тепловизионными методами.
Проанализируем, с какой точностью могут быть выявлены тепловизионным методом дефекты теплозащиты ограждающих конструкций.
Процедура обнаружения скрытых дефектов ограждающих конструкций такова.
Измеряют сопротивление теплопере-даче базового участка .
Измеряют относительное сопротивление теплопередаче i-го участка ограждающей конструкции , равного, по определению, отношению сопротивления теплопередаче контролируемого и базового участков.
Производят оценку сопротивления теплопередаче i-го участка ограждающей конструкции по формуле:
(1)
Делают вывод об отсутствии дефекта теплозащиты на i-м участке испытываемой ограждающей конструкции, если справедливо неравенство:
(2)
где: — требуемое сопротивление теплопередаче, определяемое по нормативно-технической документации.
Или наоборот, делают вывод о наличии дефекта теплозащиты на i-м участке испытываемой ограждающей конструкции, если неравенство (2) не выполняется.
Оценку сопротивления теплопередаче i-го участка ограждающей конструкции по формуле (1) можно классифицировать как косвенное измерение со случайными некоррелированными погрешностями измерений аргументов и .
Считая, что закон распределения этих погрешностей является нормальным, определим относительную погрешность измерения сопротивления теплопередаче i-го участка по формуле:
(3)
где: — относительная погрешность измерения относительного сопротивления теплопередаче i-го участка ограждающей конструкции, которая, согласно ГОСТ 26629-85, нормируется на уровне 15%;
— относительная погрешность измерения сопротивления теплопередаче базового участка, которая, согласно ГОСТ 26254-84 [2], тоже нормируется на уровне 15%.
Подставляя численные значения в формулу (3), получим, что относительная погрешность измерения сопротивления теплопередаче тепловизионным методом составляет 21%. С учетом того, что минимально допустимое сопротивление теплопередаче наружных стен, согласно территориальным строительным нормам Санкт-Петербурга, составляет 1,76 кв. м·К/Вт, эта погрешность в абсолютной форме имеет значение 0,37 кв. м·К/Вт.
В результате обследование тепловизионным методом с учетом его погрешности позволяет принимать в эксплуатацию здания и сооружения с нижней границей сопротивления теплопередаче 1,39 кв. м·К/Вт.
С уверенностью можно сказать, что этому требованию отвечают все новые здания Санкт-Петербурга.
Таким образом, тепловизионный метод не обладает необходимой точностью. Он может служить лишь для выявления местонахождения возможных дефектов ограждающих конструкций с целью их последующего исследования более точными методами (это было установлено при проведении энергоаудита жилых зданий и сооружений еще в 2001 г. [3]).
Особенностью применения ГОСТ 26254-84 является то, что продолжительность непрерывных измерений должна составлять не менее 15 суток. Общую продолжительность испытаний «определяют по результатам предварительной обработки данных измерений, при которой учитывают стабильность температуры наружного воздуха в период испытаний и в предшествующие дни, а также тепловую инерцию ограждающих конструкции». При обработке результатов испытаний «выбирают периоды с наиболее установившимся режимом с отклонением среднесуточной температуры наружного воздуха от среднего значения за этот период в пределах ±1,5 0С и вычисляют средние значения сопротивления теплопередаче для каждого периода. Общая продолжительность расчетных периодов должна составлять не менее одних суток для ограждающих конструкций с тепловой инерцией до 1,5 и не менее 3 суток для конструкций с большей тепловой инерцией».
Сложность заключается в том, что обязательным условием получения достоверных результатов определения теплового сопротивления является соблюдение стационарных условий измерения. То есть его нужно измерять «в периоды, когда разность среднесуточных температур наружного и внутреннего воздуха и соответствующий тепловой поток обеспечивают получение результата с погрешностью не более 15%» [2].
Таким образом, приступая к измерению теплового сопротивления ограждающих конструкций в натурных условиях, согласно ГОСТ 26629-85 и ГОСТ 26254-84, нельзя гарантировать, что полученные через две недели данные будут обладать необходимой достоверностью. В связи с этим предлагаемая указанными стандартами методика измерений теплового сопротивления ограждающих конструкций в натурных условиях на практике применима лишь для проведения экспериментальных научных исследований и никак не подходит для заполнения графы «фактические значения показателей» в новомодных теплоэнергетических паспортах зданий.
Другие, более перспективные методы, используемые при энергоаудите, описаны в ГОСТ 31168-2003 [4], разработанном с целью подтверждения соответствия удельного потребления тепловой энергии на отопление за отопительный период эксплуатируемого здания нормативным значениям согласно СНиП 23-02-2003 [5]. После обработки данных измерений этот стандарт позволяет рассчитать общий коэффициент теплопередачи всего здания и отдельных элементов его ограждающих конструкций.
Потребление тепловой энергии измеряют теплосчетчиками для водяных систем теплоснабжения, по ГОСТ Р 51649-2000 [6], с пределом допускаемой относительной погрешности в условиях применения не более 3÷5% от измеряемого количества теплоты1 или аналогичными по точности счетчиками электрической энергии, по ГОСТ 6570-96 [7].
Применение метода дает возможность определить коэффициент теплопередачи наружных ограждающих конструкций и величину удельного потребления тепловой энергии на отопление здания с относительной погрешностью, не превышающей 10% [4], что вполне удовлетворительно.
Таким образом, разработанные технические средства и методики за отопительный период позволяют проконтролировать, насколько теплозащита здания соответствует заданному уровню с погрешностью 10–20%.
Многолетний энергетический мониторинг не выявил ни одного здания, которое потребляло бы на отопление в 3–4 раза больше энергии, чем аналогичные объекты в зарубежных странах с похожими климатическими условиями. Следовательно, сами здания не могут быть причиной гигантских потерь тепловой энергии. Что же тогда?
Первая возможная причина — буквально на поверхности. Маршрут залегания подземной теплоцентрали почти всегда можно определить по вечнозеленой растительности вдоль теплотрасс. Тепло просто не доходит до наших домов.
Вторая причина указана в счете-квитанции за коммунальные услуги. В графе «Отопление» там стоит тариф 10,86 руб. с квадратного метра жилой площади квартиры. При чем здесь тепло? Никто из нас материально не заинтересован в энергосбережении. Если зимой в квартире жарко, легче открыть окно, чем закрутить вентиль на батарее. Если бы там стоял теплосчетчик, многие предпочли бы сберечь свои деньги.До тех пор, пока мы платим налог за тепло, а не покупаем его, проблему энергосбережения нам не решить.
Литература
1. ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».
2. ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций».
3. Куренкова А. Ю., Соколов Н. А., Суворова Т. В. «Контроль качества светопрозрачных конструкций в условиях эксплуатации». // «Светопрозрачные конструкции», № 2, с. 69–71, 2001 г.
4. ГОСТ 31168-2003. «Здания жилые. Метод определения удельного потребления тепловой энергии на отопление».
5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
6. ГОСТ Р 51649-2000 «Теплосчетчики для водяных систем теплоснабжения. Общие технические условия».
7. ГОСТ 6570-96 «Счетчики электрические активной и реактивной энергии индукционные. Общие технические условия».
| Автор: Н. А. Соколов, С. Г. Петров Дата: 31.07.2008 Журнал Стройпрофиль 5-08 Рубрика: энергосбережение Внимание: Публикация является архивной и на текущий момент может быть не достоверной. |  |