Энергоэффективные здания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УО «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

Кафедра технологии важнейших отраслей промышленности

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

по дисциплине: Основы энергосбережения

на тему: Энергосберегающие здания

 

 

 

 

 

 

            

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНСК 2012 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………………...3

1.Энергосберегающие здания. Понятие об эксэргии.…………………………..5

2.Мировой опыт строительства энергоэффективных зданий………………...10

3.Энергоэффективные здания в Республике Беларусь………………………..12

Заключение………………………………………………………………………14

Список использованных источников…………………………………………..15

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее  время используемые человечеством  энергоресурсы постепенно иссякают, стоимость их добычи увеличивается, а нерациональное использование сказывается на экологии. Эффективное применение энергоресурсов за счет использования инновационных решений является ключом к решению этой проблемы. Только энергосбережение в любой сфере деятельности человека способно свести к минимуму бесполезные потери энергии, что сегодня является одним из приоритетных направлений.

Значительно повысить эффективность  использования любого вида энергии  способны современные энергосберегающие  технологии, применение которых несет  достаточно реальные выгоды — это экономия энергии и затрат, связанных с ее использованием, а также поддержание необходимого экологического равновесия.

Проектирование  и постройка энергосберегающих  зданий, является одним из наиболее важных вопросов в энергосберегающей  политике каждой развитой страны. Проблема создания и эксплуатации современного здания состоит в том, что в большинстве случаев его создатели не учитывают идею энергосбережения. Уже созданные здания постоянно теряют тепло через окна (порядка 19% теплопотерь) и стены (5% теплопотерь). А создаваемые в здании климатические системы по-прежнему не соответствуют современным стандартам энергосбережения, стоимость эксплуатации которых в несколько раз превышает все вместе взятые затраты по уходу за зданием.

Главными направлениями  повышения энергосбережения являются внедрение принципиально новых типов конструкций зданий, а также использование эффективных теплоизоляционных материалов. Речь идет как о современных методах строительства новых зданий жилого и производственного назначения, так и о комплексном переустройстве уже существующих зданий.

Изучаемая тема имеет очень  высокую актуальность, так как  от рациональности использования энергоресурсов напрямую зависит развитие и экономический  успех любого государства. Новейшие энергосберегающие технологии в строительстве помимо экономии финансовых ресурсов, открывают и принципиально новые возможности для снижения выбросов в атмосферу вредных веществ, которые образуются при обогреве и охлаждении зданий. Актуальность внедрения современных энергосберегающих технологий, по сути, сопоставима с непосредственным производством энергии. Энергосберегающие технологии представляют собой более выгодный и экологически грамотный способ обеспечения растущего с каждым годом спроса на энергоносители.

Целью данного реферата является изучение вопроса энергосберегающих зданий. Для достижения данной цели были поставлены три основные задачи:

1. Дать характеристику энергосберегающим зданиями и рассмотреть понятие эксэргии.
2. Проанализировать мировой опыт строительства энергосберегающих зданий.
3. Рассмотреть энергоэффективные здания в РБ и перспективы развития данного вопроса.

Данная работа имеет традиционную структуру и включает в себя введение, основную часть, состоящую из 3 глав, заключение и библиографический список.

 

1. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЗДАНИЯ. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКСЭРГИИ

 

Здания с  максимальным использованием выделяемой внутри них тепловой энергии и максимальной защитой от потерь теплоты через наружные поверхности и вентиляцию называются энергосберегающими, энергоэкономичным или энергоэффективными [3, стр.198].

Среди энергоэффективных  домов выделяют так называемые:

• пассивные дома, у которых в разы ниже удельное потребление тепла по сравнению с обычными современными зданиями;
• активные дома, которые кроме малого удельного потребления тепла имеют еще и встроенные источники энергии (как правило, используются установки на ВИЭ: тепловые насосы, ветряки, солнечные батареи);
• здания с нулевым потреблением, которым при малом энергопореблении достаточно собственных источников энергии, что делает необязательными сети и подключение к инфраструктуре.

Термин "энергоэффективное" здание появился после энергетического  кризиса 70-х гг. ХХ в., когда за рубежом  нормативы показателей теплозащиты  строительных конструкций были увеличены  в 2-3,5 раза. В дальнейшем эти нормы были уточнены и более ужесточены, в результате чего появились два новых термина: дома низкого энергопотребления (ДНЭ) и дома ультранизкого энергопотребления (ДУЭ). Годовой расход тепла для первых из них (ДНЭ) составляет 30-70 кВт•ч/м3, для вторых (ДУЭ) - 15-30 кВт•ч/м3.

Результатом дальнейшего  развития концепции энергосбережения стало появление еще двух понятий: "пассивный" и "активный" дом. Пассивный дом (от англ. passive house) – это сооружение, основной особенностью которого является малое энергопотребление (не более 10 % от энергии, расходуемой обычным зданием для обогрева единицы его внутреннего объема). Такого снижения удается достичь в первую очередь за счет того, что дом максимально улавливает и сохраняет в жилом пространстве тепло, поступающее из окружающей среды и выработанное внутренними источниками, включая электролампы, бытовые приборы и даже проживающих в здании людей. Для этого постройка должна быть компактной, качественно утепленной, герметичной и правильно ориентированной по сторонам света. Обязательно применяют также систему приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией воздуха.

Активный дом (от англ. active house) представляет собой  союз пассивного и "умного дома". Благодаря этому он не только тратит мало энергии, но и грамотно распоряжается тем незначительным ее количеством, которое потребляет. Главное, даже этим минимальным объемом активное здание в максимально возможной степени обеспечивает себя само, используя энергию солнца, ветра, тепло земли и т. д.

И ,наконец, о  понятии "зеленое здание" (от англ. green building). Это не просто название концепции строительства и эксплуатации энергоэффективных домов, которая преследует цель снизить уровень потребления энергетических и материальных ресурсов при одновременном повышении качества зданий и их комфортности. Это целая философия, основанная на идее сбережения природных ресурсов и даже "сотрудничества" с окружающей средой, что учитывает интересы будущих поколений.

Суть концепции  заключается в следующем. "Зеленый  дом" энергоэффективен, экономичен в эксплуатации и экологичен. Это значит, что его энергопотребление как минимум на 25 % меньше, чем обычного, а чтобы добиться этого, при строительстве нужно использовать материалы, которые не выделяют вредных веществ ни в период эксплуатации дома, ни после его демонтажа. Желательно также, чтобы их можно было использовать вторично. Экономное отношение к природным ресурсам предполагает и минимизацию потребления чистой воды, для чего организуется эффективная очистка и вторичное использование (для стирки, мытья полов, полива растений и т. п.) дождевых и сточных вод. Строиться "зеленое здание" должно с учетом особенностей местного климата, традиций и культуры населения и в гармонии с ландшафтом [4, стр.188].

Для анализа  эффективности сбережения энергии используется понятие эксэргии – воплощенной энергии, т.е. полезной доли затраченной энергии. Значения эксэргии рассматриваются при сопоставлении вариантов зданий на всех этапах – начиная от добычи материалов, изготовления строительных деталей и вплоть до разборки и повторного использования материалов и элементов. Более эффективно то здание, в котором эксэргия максимальна или ее потери в ходе возведения, эксплуатации и разборки здания минимальны. Понятие эксэргии оказалось весьма информативным и начинает широко использоваться в практике [3, стр.198].

Для развития концепции энергосберегающего дома, безусловно, необходимо опираться  на богатый опыт эксплуатации различных  зданий. Очевидно, что энергоэффективность  здания определяется совокупностью  многих факторов. Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного жилого дома через стены теряется до 40% тепла, через окна - 18%, подвал - 10%, крышу - 18%, вентиляцию - 14%. Поэтому свести теплопотери к минимуму возможно только при комплексном подходе к энергосбережению.

    Из приведенных данных следует, что недостаточное термическое сопротивление осаждающих конструкций наиболее существенно снижает энергоэффективность зданий. Однако утеплением лишь ограждающих конструкций нельзя добиться значительного уменьшения теплопотерь, поскольку существенная их доля приходится на так называемые "мостики холода", то есть участки интенсивного теплообмена с окружающей средой. Такие участки чаще всего образуются в местах контакта плит перекрытий с несущими стенами, в местах примыкания к наружным стенам внутренних стен и перегородок, а также при проседании некачественного теплоизоляционного материала в трехслойных ограждающих конструкциях с утеплителем в качестве среднего слоя [5, стр.29].

Для достижения экономии энергии предусматривают:

• энергоэффективные объемно–планировочные решения;
• использование эффективной теплоизоляции наружных стен;
• применение энергосберегающих окон, форточек, жалюзи;
• устройство на высоту одного-двух этажей зимнего сада;
• обваловку части здания;
• устройство кровли-газона, кровли-зимнего сада;
• герметичную заделку стыков и щелей, исключение утечек теплоты;
• устройство окон с двух смежных сторон здания
• выполнение наружных стен с повышенной теплоизоляцией со стороны действия холодных ветров;
• утилизация всей теплоты от внутренних источников (бытовые приборы, люди, теплая вода послу употребления);
• применение пассивной системы утилизации солнечной энергии;
• использование энергонезависимых технологий вентиляции, очистки стоков и др.;
• динамическую теплоизоляцию наружных стен [3, стр.199].

 

Современные системы утепления предусматривают создание комплексной защитной термооболочки вокруг конструкций здания. Такая оболочка включает в себя утепление контактирующих с грунтом конструкций фундамента в сочетании с утеплением скатных или плоских крыш, а также устройство вентилируемых фасадов, передвигающих зону положительных температур в несущие конструкции. Этот комплекс мер исключает появление "мостиков холода", повышает тепловое сопротивление ограждения и предотвращает выпадение конденсата, пагубно влияющего на теплоизолирующие и другие эксплуатационные характеристики конструкций.

    Еще одной немаловажной проблемой являются теплопотери через окна. Наиболее простой подход к решению этой проблемы - уменьшение площади окон – далеко не всегда приемлем, поскольку ухудшает комфортность и микроклимат помещений. Эта дилемма наилучшим образом разрешается использованием современных трехслойных стеклопакетов с низкой теплопроводностью.

В будущем должны найти  применение светопрозрачная и вакуумная теплоизоляция, стекла в системах пассивного отопления, пропускающие солнечную радиацию в наиболее энергоемкой части спектра, селективные светопоглощающие покрытия, системы автоматики, согласующие действие систем энергосбережения с температурными режимами снаружи и внутри здания. Идеальное энергоэкономичное здание требует использования высоких технологий.

Экономию энергии начинают на этапе выбора объемно-планировочных  решений, направленных на максимальное снижение потерь теплоты через ограждающие конструкции. Окна в доме лучше всего размещать с солнечной стороны; здание в плане должно иметь простую форму, а площадь окон должна быть минимально необходима для освещения; при возможности рекомендуется обваловка стен с северной стороны. Для одно- или двухэтажных зданий целесообразно устройство светопрозрачных оранжерей, зимних садов, теплиц с южной стороны на всю высоту стены. Желательно не жопускать сквозного проветривания через дверные и оконные проемы, устраивая теплые глухие стены главным образом с холодной северной стороны. Эти мероприятия требуют совершенных конструкций стен, перекрытий, окон и дверей, а также высокого качества работ при строительстве.

Широко применяемый метод  теплоснабжения – устройство дополнительной теплоизоляции внутри здания или снаружи. Последнее более эффективно. Для теплоизоляции применяют готовые панели из искусственных (пенополистирол, пенополиуретан, пенополивинилхлорид, легкие бетоны и др.) или естественных (древесно-волокнистые плиты, войлок, пробка, минеральная вата и др.) материалов, используют последующее отштукатуривание утеплителя по синтетической сетке. Панели крепят на специальных анкерах или на клею непосредственно к стене или же на небольшом относе с воздушной прослойкой. Иногда облицовочные теплоизоляционные панели имеют наружную поверхность, не требующую дополнительной отделки. При мягком рулонном утеплителе или плитах, не имеющих высококачественного наружного слоя, применяют декоративные облицовочные плиты из металла, пластмасс, цемента и др. [3, стр.200].

При динамической теплоизоляции  наружных стен свежий воздух, перед  тем как попасть в здание, проходит через сквозные вертикальные плоскости  в стене и нагревается от теплоты, проникающей в стену от пассивных  систем солнечного отопления и изнутри здания от систем отопления. Нагретый воздух идет в здание, а после использования проходит через полости в наружных стенах, отдавая им теплоту.