Здания с почти нулевым потреблением энергии (Near Zero Energy Building - NZEB) – это здания, обладающие очень высокими энергетическими характеристиками. Небольшое количество энергии, которое требуется таким зданиям, в основном поступает из возобновляемых источников.
Директива ЕС об энергетических характеристиках зданий требует, чтобы все новые здания к концу 2020 года были с почти нулевым потреблением энергии. Кроме того, правительства стран ЕС должны были составить национальные планы увеличения количества зданий с почти нулевым потреблением энергии в своих странах, чтобы выполнить директиву.
В случае энергоэффективного ремонта теплоизоляция и воздухонепроницаемость оболочки здания, включая окна и входные двери, улучшаются, чтобы как можно более соответствовать новым требованиям в строительстве.
Системы обслуживания зданий, такие как системы отопления, водоснабжения и вентиляции, а также электрические и телекоммуникационные системы также будут модернизированы, чтобы стать более функционально эффективными и энергоэффективными. Было показано, что даже в старых зданиях годовое потребление энергии может быть снижено до величин менее 75 кВт∙ч /м2.
При ремонте старых зданий потребность помещений в тепле значительно уменьшается. Типично, что соотношение потребности в тепле между разными помещениями также меняется, например - когда дополнительная теплоизоляция не всегда может быть применена равномерно во всех помещениях. Улучшенная вентиляция также часто меняет соотношение потребности в тепле между помещениями. По этим причинам для реконструируемого здания необходимо произвести новый расчёт потребности в тепле.
В качестве примера рассмотрим ситуацию в типичном малоэтажном здании 50-х - 60-х годов, когда энергопотребление здания обычно превышало
250 кВт-ч /м2.Сравнение проводится по комнатам одинаковых размеров на трех этажах здания.
Рис. 1 Подобные комнаты на трех перекрывающих друг друга этажах.
Расчет потребности в тепле основан на инструкциях раздела «Энергоэффективность 2018» Строительного кодекса Финляндии. Начальные значения для старого здания взяты из приложения к Руководству по энергетическому сертификату Министерства окружающей среды на 2018 год - типичные исходные проектные значения для существующих старых зданий.
Замечание:в примере расчета в качестве новой системы вентиляции выбрана двунаправленная система вентиляции. В качестве альтернативы, вентиляция может быть реализована в виде однонаправленной системы, в которой тепло отработанного воздуха передается в систему отопления и горячее водоснабжение с помощью теплового насоса вытяжного воздуха. В этом случае старые радиаторы заменяются радиаторами приточного воздуха.
Расчетные данные: площадь, м2 |
До ремонта |
После ремонта |
Пол |
20 |
20 |
Внешняя стена |
7 |
7 |
Окно 2,0×1,5 |
3 |
3 |
Верхнее, среднее и нижнее перекрытие |
20 |
20 |
Высота комнаты, м |
2,5 |
2,5 |
Значения теплопроводности Вт/(м2∙К) |
||
Внешние стены |
0,8 |
0,17 (+15 см доп. изоляции) |
Окна и наружные двери |
3,0 |
1,0 |
Верхнее перекрытие |
0,5 |
0,1 (+25 см доп. изоляции) |
Нижнее основание |
0,5 |
0,5 (без доп. изоляции от земли) |
Вентиляция, л/ч |
0,5 (естеств. тяга) |
0,5 (80% рекуперация) |
Прочие исходные данные: |
||
- тепловые мосты и инфильтрация воздуха – согласно инструкциям по расчету |
||
- расчетные температуры: внутренняя 21°С, внешняя -26 °С |
Потребность в тепле, Вт |
До ремонта |
После ремонта |
Изменение |
1-й этаж |
1304 |
429 |
33% |
2-й этаж |
1119 |
244 |
22% |
3-й этаж |
1604 |
353 |
22% |
Выводы
- Если бы старые радиаторы были сохранены, для помещения 1-го(цокольного)этажа потребовалась бы относительная теплоотдача на 50% выше (33% / 22% = 1,50), чем для помещений на других этажах. Регулирование температуры подающей линии, кривая нагрева, устанавливается в соответствии с максимальной температурной потребностью, т.е. в соответствии с требованиями помещения на 1-м этаже. В этом случае другие помещения получают перегретую воду, что приводит к постоянному открытию-закрытию термостатов, колебаниям комнатной температуры и дисбалансу тепловой сети.
- С точки зрения энергоэффективности, особенно при использовании теплового насоса для производства тепла, рекомендуется заменить радиатор 1-го этажа меньшего размера на радиаторы, которые на 50% больше и, следовательно, более эффективны, чтобы можно было регулировать температуру подачи по нижней части температурной кривой и - единообразно для всех радиаторов.
Рекомендации
Тепловая сеть должна быть изменена, а системная арматура модернизирована, когда здание реконструируется с целью почти нулевого энергопотребления. В результате реконструкции меняются несколько факторов: потребность в тепле, распределение тепла, уровни температуры и потоки воды и, возможно, внедряется новый способ производства тепла. Как правило, стояки и горизонтальная разводка сохраняются, статические регулирующие клапаны линии заменяются автоматическими регуляторами перепада давления в соответствии с новыми расчетами, а радиаторы оснащаются новыми предварительно настроенными термостатическими клапанами.
Рис. 2. Радиатор правильного размера имеет большую поверхность излучения. Замена радиатора упрощается при замене соединительных труб от стояков к радиаторным клапанам
Во многих случаях старые радиаторы полностью заменяются новыми. Таким образом, расчетные температуры могут быть выбраны оптимально как для системы отопления, так и для производства тепла. Когда все излучатели тепла в здании заменяются одновременно, потребность в замене отдельных радиаторов в будущем снизится. Это макроэкономическое решение. Новые радиаторы также улучшают эстетический вид комнат.
Рекомендуемые расчетные температуры радиаторной системы отопления
Рис. 3. Зависимость коэффициента теплоотдачи радиатора k от температурного напора ΔT.
Информация для определениятемпературного графика радиаторной системы отопления.
Например, тепловая мощность радиатора в старом здании составляет 1304 Вт при температурах Tпод / Tобр / Tпом = 80/60 /21°C, где ΔT = 48,3K. После ремонта потребность в тепле при нормальных условиях составляет 429 Вт, или 33% от старой. Согласно примеру на рисунке, точки с 1 по 4, новый температурный напор,с которым реализуются требуемые 429 Вт, составляет ΔT=20,5K. Подходящие температуры составляют, например, 50/35/21 ° C (ΔT20,6K) или 45/39 /21 ° C (ΔT20,9K).
Контрольное значение k = 1,0 для ΔT=50K на диаграмме относится к тепловой мощности радиатора, указанной в соответствии со стандартом EN 442.
По материалам сайта purmo.com