|
|
Главная страница -> Технология утилизации
Теплофизические свойства оконных конструкций. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.Аннотация. Компания «ЭСКО» занимается комплексным внедрением энергосберегающих технологий. Вашему вниманию представлено одно из технических решений при внедрении альтернативных источников энергии и даны основные технико- экономические оценки при сравнении традиционных и нетрадиционных технологий в области электро-тепло-водоснабжения. Целью настоящей статьи является популяризация нетрадиционных источников энергии, поэтому представленные технические решения упрощены до возможности понимания человеком, который не имеет специального образования в данной области. В действительности каждое техническое решение индивидуально и многообразно. Степень эффективности такого решения зависят от квалификации и таланта инженерного коллектива разработчиков. Подобные решения требуют определенных усилий и предполагают вступление с нашей компанией в договорные отношения. В принципе, мы можем выполнить весь комплекс работ от проектирования до пуска представленных технологий, но обычно предпочитаем оказывать необходимую техническую помощь соответствующим организациям на местах с тем, чтобы в каждом регионе у нас был полноценный партнер, умеющий не только грамотно проектировать и внедрять, но и осуществлять последующее обслуживание установленного оборудования. 1. Исходные данные. 1.1. Жилой поселок состоит из 60-ти котеджей. 1.2. Общая усредненная площадь котеджа –320 м2. 1.3. Для приготовления пищи котеджи укомплектованы стандартными электроплитами. 1.4. При расчете пиковой мощности электроэнергии, потребляемой поселком, максимальная мощность бытовых приборов каждого коттеджа, потребляемая единовременно принята как Nmax.БП = 7 кВт. 1.5. При расчете номинальной мощности электроэнергии, потребляемой поселком, усредненная мощность каждого коттеджа, потребляемая единовременно бытовыми приборами принята как Nср.БП = 4 кВт. 1.6. При расчете пиковой тепловой мощности принято, что удельное потребление тепла составляет qmax = 0.15 кВт/м2. 1.7. При расчете усредненной тепловой мощности принято, что удельное потребление тепла составляет qср = 0.09 кВт/м2. 1.8. Средняя нагрузка на горячее водоснабжение принята как 0.6 от средней отопительной нагрузки. 2. Предварительные расчеты. 2.1. Максимальная расчетная мощность электрической нагрузки бытовых приборов поселка, кВт 2.2. Средняя расчетная мощность электрической нагрузки бытовых приборов поселка, кВт 2.3 Максимальная расчетная мощность отопительной нагрузки поселка, кВт 2.4 Средняя расчетная мощность отопительной нагрузки поселка, кВт 2.5. Средняя расчетная мощность отопительной нагрузки поселка, кВт 2.6. Средняя расчетная мощность горячего водоснабжения, кВт 2. Традиционные решения 2.1. Для погашения нагрузок на отопление и ГВС устанавливается котельная с подземной прокладкой теплотрассы общей мощностью 2880 1.25= 3600 кВт с температурным графиком 90/70 °С. Коэффициент 1.25 учитывает теплопотери при транспортировке теплоносителя к потребителю. 2.2. Прокладывается линия электропередачи общей мощностью 420 кВт. 2.3. Часовая себестоимость покупаемой электроэнергии в текущих ценах октября 2002г составляет . 2.4. Часовая себестоимость производимой тепловой энергии определяется стоимостью газа и рассчитывается по методике: где 1163 кВт = 1.0 Гкал; 0.9 – средний расчетный КПД котлов; 8200 ккал/м3 – расчетная теплотворная способность природного газа; 0.6 руб/м3 – стоимость природного газа в ценах октября 2002г. 3600 кВт– расчетная максимальная тепловая нагрузка поселка в час с учетом теплопотерь. 2.5. Себестоимость потребляемой энергии (электрическая+тепловая) в традиционном варианте: 3. Нетрадиционные решения. 3.1. Вместо котельной устанавливаются мини электростанции (газовые электро-теплогенераторы- ГТЭ) на природном газе которые погашают 100 % нагрузку по электроэнергии поселка и частично тепловую нагрузку на отопление и горячее водоснабжение. Примечание- На 1 кВт электроэнергии ГТЭ вырабатывает 1.666 кВт тепловой энергии. 3.2. Каждый из потребителей поселка (коттедж) снабжается тепловым насосом, который компенсирует потребителю недостающую тепловую энергию, утилизируя низко потенциальную теплоту его отходов (теплоту канализационных стоков и уходящего с вентиляцией воздуха). Примечание – В принятом техническом решении на 1 кВт потребленной электроэнергии тепловой насос вырабатывает в среднем 4 кВт тепловой энергии. 3.3. Отопительные приборы выбираются из условий температурного графика 65/45, что снижает потери при транспортировке теплоносителя в 1.5 раза по сравнению с традиционным вариантом (коэффициент учета теплопотерь –1.17). 3.4. Максимальная суммарная электрическая мощность, потребляемая тепловых насосов поселка определяется из уравнения, кВт 3.5. Максимальная электрическая мощность электрогенераторов определяется из выражения, кВт: 3.6. Суммарная мощность (электрическая+тепловая), выделяемая газовыми электро-теплогенераторами (ГТЭ) определяется из выражения: 3.7. Часовая себестоимость энергии, потребляемой поселком в альтернативном варианте: руб/ч 4. Технико-экономическая оценка традиционного и альтернативного вариантов. 4.1. Часовая экономия альтернативного варианта по отношению к традиционному составляет: 4.2. Действительная часовая экономия вероятнее всего должна определяться из расчета средней энергетической нагрузки поселка, которая обычно оценивается как 60% от максимальной. 4.3. Действительная годовая экономия оценивается как: 4.4. Стоимость традиционных и альтернативных систем электро-тепло-водоснабжения поселка примерно одинаковы и в среднем составляют 1000000 $ США. Указанный комплекс работ включает: -проектирование данных систем (источник, сети, потребители воды, тепла и электроэнергии); -закупка стандартного и изготовление нестандартного оборудования; -строительно-монтажные работы; -пуско-наладочные работы. Более низкая стоимость оборудования в традиционном варианте с лихвой окупается более низкой стоимостью строительно-монтажных и пусконаладочных работ альтернативного варианта. Последнее утверждение объясняется более высоким качеством и степенью технологического совершенства применяемого оборудования. Учитывая новизну предлагаемого решения, следует учитывать более высокую стоимость проектных работ альтернативного варианта, которая оценивается дополнительными расходами в 50000 $ США и окупится более низкими эксплуатационными расходами в течение (6-9) месяцев эксплуатации. 4.4. Несомненным преимуществом альтернативного варианта (подробнее далее по тексту) является охлаждение помещений в летнее время. В указанных целях используется штатная отопительная система и тепловой насос в режиме реверсивного цикла. 4.5. Надежность и долговечность альтернативных систем, степень их автоматизации, а значит и уровень комфортности в широком смысле слова на порядок выше, чем у традиционных систем. 5. Техническое описание альтернативных систем электро-тепло-водоснабжения 5.1. На рисунке 3 приложения изображен план жилого поселка. Коммуникации к жилым домам (вода, тепло, электроэнергия) от централизованной системы электро-тепло-водоснабжения (ЦС-ЭТВ) предлагается прокладывать по наружной эстакаде изолированными полимерными трубопроводами и электрическими кабелями. Ввод в распределительный узел жилого здания (коттеджа) предлагается осуществлять верхним отводом от эстакады. Примечание – применение труб из полимерных материалов для водо-теалоснабжения позволяет снизить коэффициент потерь тепла до 1.08. 5.2.На рисунке 2 приложения представлен один из вариантов реализации ЦС-ЭТВ. 5.2.1.Основой водоснабжения является водонапорная башня с регулятором уровня (РУ-8) который управляет глубинным насосом (ГН). Вода в жилые дома подается за счет гидростатической разности уровня. Циркуляционный насос (ЦН6) служит для исключения замораживания водопровода и поддержания температуры холодной воды в пределах (18-20)°С с помощью подогревателя холодной воды (ПХВ), циркуляционного насоса ЦН5, управляемого регулятором РТ-В. Как только температура холодной воды падает ниже установленного значения регулятор включает насос ЦН5. Подает теплоноситель на пластинчатый подогреватель ПХВ, а затем останавливает насос (подачу теплоносителя) при достижении температуры холодной волы заданного значения. Указанная система в определенных пределах служит для сброса избытков тепла. 5.2.2. В качестве источника электрической и тепловой энергии служат три газовых электро-теплогенератора (ГТЭ). Параметры каждого: электрическая мощность-300 кВт, тепловая мощность-500 кВт, суммарный КПД-94 % ГТЭ- полностью автоматизированные устройства. Включение и выключение ГТЭ проводится автоматически в соответствии с реальным электрическим потреблением жилых домов. При включении ГТЭ автоматически включается система его охлаждения – соответственно циркуляционные насосы ЦН2, ЦН3, ЦН4. Тепло, утилизированное системой теплоснабжения подается в центральную теплосеть с помощью основного циркуляционного насоса ЦН1. Подобная схема широко применяется при подключении гидронных котлов. Система регулирования теплосети должна выполнить задачу поддержания температуры воды на вводе и выводе в установленных пределах, т.е. 45 и 65 °С соответственно. Если температура на выходе теплосети превышает 65°С, в работу включается регулятор РТ-ТС, который сбрасывает излишки тепла на воздушный охладитель теплосети ВОТС. Примечание – Если в поселке в непосредственной близости от ЦС-ЭТВ имеется водоем или речка, применяют водоводяной утилизатор излишков тепла. Для безаварийной работы электросети предусмотрены автоматические разъединители электрической нагрузки АР-1 и АР-2, которые позволяют при резком возрастании потребления электроэнергии временно отключить часть потребителей для возможности выхода резервного ГТЭ на требуемую нагрузку. Примечания. 1). ГТЭ имеют устройства автоматической синхронизации с внешней электросетью. Совместное применение централизованных и местных источников электроэнергии имеет двухстороннюю безусловную экономическую выгоду, но практически нигде не применяется. Причиной тому многолетний монополистический менталитет РАО ЕЭС. 2). Резервная электросеть установленной мощностью 900 кВт позволит безаварийно функционировать поселку даже в случае аварийного отключения газа. (см. далее по тексту). 5.3. На рисунке 1 приложения представлена принципиальная схема тепло –водоснабжения жилого дома (коттеджа). 5.3.1. Отопление осуществляется за счет циркуляции теплоносителя от внешней теплосети через подогреватель воздушного отопления (ПВО). Воздух через систему подпольных каналов здания в расчетном размере попадает в нижнюю часть помещений. Отсос воздуха осуществляется централизованнной системой вытяжки (ОВВ – охладитель вытяжки воздушный). Если температура теплоносителя за ПВО падает ниже 45°С, автоматически включается тепловой насос (ТН), циркуляционные насосы Н1 и Н2. Тепловой насос (ТН) «отсасывает» низкопотенциальное тепло от канализационных стоков и уходящего с вентиляцией воздуха. За счет этого подымает температуру теплоносителя до расчетного параметра (60-65)°С, и передает его в контур отопления и горячего водоснабжения. 5.3.2. Тепловой насос может работать в обратном цикле, т.е. как холодильная машина. Этот режим должным образом не отображен на рисунке 1. Суть его состоит в том, что в обратном (реверсивном) цикле ТН охлаждает нагнетаемый воздух и нагревает воздух и канализационные стоки, уходящие из помещения. Таким образом отопительное оборудование в летнее время используется в качестве эффективного кондиционера. Примечания. 1). По выбору жильца коттедж может быть поставлен в следующие режимы: - сбалансированный (весенне-осенний) режим, когда работает приточная и вытяжная вентиляция; - нагнетательный (летний) режим, когда работает только приточная (охладительная) вентиляция; - вытяжной (зимний) режим, когда работает только вытяжная вентиляция. 5.3.3. Горячее водоснабжение коттеджа осуществляется от «Бака горячей воды» (см. рисунок 1 приложения). Заданный уровень в указанном баке поддерживается с помощью регулятора уровня РУ3, который управляет электромагнитным клапаном ЭК3. Температурный режим поддерживается регулятором температуры РТ4, который при снижении заданной температуры включает циркуляционный насос Н5. Горячая вода нагревается в пластинчатом теплообменнике ПП3 внешним теплоносителем. Подобная организация горячего водоснабжения гарантирует устойчивую и надежную работу всей системы теплоснабжения даже при пиковых нагрузках. 5.3.4. Подогрев бассейна (система очистки воды на рисунке не указана) проводится регулятором РТ5, который при снижении температуры в бассейне включает циркуляционный насос Н4. Нагрев воды в бассейна проводится внешним теплоносителем от пластинчатого теплообменника ПП2. 5.3.5. Для исключения перегрева теплоносителя, циркулирующего через теплообменники ПП2 и ПП3 служит регулятор РТ1, который с помощью электрифицированного клапана ЭК1 поддерживает температуру «обратки» в пределах (40-45)°С. 5.3.6. Вода накапливается в «Баке холодной воды» и подается в дом за счет гидростатического перепада. Заданный уровень в указанном баке поддерживается регулятором уровня РУ2, который управляет электромагнитным клапаном ЭК2. 5.3.7. Существенным моментом в организации систем коттеджа является разделение канализации на участке отбора тепла на две линии. Фекальная канализация направляется прямо в канализационный коллектор. Все остальные стоки собираются в «Аккумулятор стоков». Уровень в «Аккумуляторе стоков» поддерживается регулятором уровня РУ1, который управляет электрифицированной задвижкой. Температурный режим «Аккумулятора стоков» поддерживается регулятором РТ3, который управляет циркуляционным насосом Н3. Охлаждение стоков проводится внешним холодоносителем теплового насоса при помощи пластинчатого теплообменника ПП1. 5.3.8. В случае аварийного отключения газа нагрев теплоносителя для отопления и горячего водоснабжения коттеджа осуществляется электрокотлом КЭР и тепловым насосом (ТН), которые получают электроэнергию из резерва- внешней электросети. Рис.1. Принципиальная схема водо- теплоснабжения коттеджа Рис.2. Централизованная система электро-тепло-водоснабжения Рис.3. План электро-тепло-водоснабжения поселка
А. Аветиков, кандидат физико-математических наук Проблема экономии энергоресурсов весьма актуальна для всего мира. Одним из путей ее решения является использование энергосберегающих ограждающих конструкций при строительстве новых зданий и санации существующих объектов. Как показывают обобщенные результаты теплотехнических обследований, на окна приходится от 50 до 80 % общих теплопотерь через ограждающие конструкции. Поэтому замена старых оконных конструкций, не отличающихся плотностью, на новые, отвечающие современным теплотехническим требованиям, дает существенный эффект в экономии потребления энергии, необходимой для отопления, и значительно улучшает тепловой комфорт в помещениях. Данной публикацией мы начинаем цикл статей, посвященных проблеме энергосбережения. И поскольку наш журнал называется Оконные технологии , то вполне естественно, что мы будем подробно рассматривать всевозможные зависимости утечки тепла через оконные или дверные конструкции от самых различных условий. Для лучшей ориентации в терминологии, касающейся данной проблемы, сначала приведем и расшифруем термины, которые будут встречаться в настоящей статье, а также в дальнейших публикациях. Светопрозрачная ограждающая конструкция - строительная конструкция, предназначенная для обеспечения естественного освещения внутри помещений здания. Световой поток - величина, пропорциональная потоку излучения, оцененному с учетом относительной спектральной эффективности монохроматического излучения (Ф, лм). Коэффициент остекления оконного блока или другой светопрозрачной конструкции - отношение площади светопрозрачной части окна к его общей рабочей площади. Общий коэффициент пропускания света - отношение светового потока, прошедшего сквозь изделие, к световому потоку, упавшему на него (t, отн. ед.). Воздухопроницаемость - свойство конструкции оконного блока пропускать воздух в закрытом состоянии при наличии разности давления воздуха на его наружных и внутренних поверхностях. Теплопередача - перенос температуры от среды с более высокой температурой через ограждающую конструкцию к среде с более низкой температурой. Тепловой поток - количество теплоты, проходящее через ограждающую конструкцию или среду в единицу времени (Q, Вт). Водопроницаемость - свойство конструкции оконного блока пропускать дождевую воду при наличии определенной разности давления воздуха на его наружных и внутренних поверхностях. Изоляция воздушного шума (звукоизоляция) - десятикратный десятичный логарифм отношения звуковой мощности, падающей на испытуемый образец, к звуковой мощности, переданной через этот образец. (R, дБА). Сопротивление теплопередаче - величина, обратная средней (по площади расчетной поверхности ограждающей конструкции) плотности теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию при разности температуры между внешней и внутрен ней сре дой в один градус Цельсия (Rt, м2 0C/Вт). Плотность теплового потока - количество теплоты, проходящее через ограждающую конструкцию за единицу времени через 1 м2 площади расчетной поверхности (q, Вт/м2). Утечка тепла через окна составляет, по разным оценкам, от 20 до 50% общего объема теплопотерь здания. Поэтому окна играют достаточно большую роль в формировании баланса теплопотерь здания. В данной ситуации вполне понятен интерес, проявляемый в последние годы к разработке новых конструкций окон и совершенствованию их теплозащитных свойств. Тем не менее основной функцией окна является освещение помещения при помощи дневного света, поступающего через оконный проем. К сожалению, как правило, любая мера, улучшающая теплофизические характеристики окна, одновременно ухудшает его светопрозрачные качества. Так, например, установка третьего стекла (двухкамерный стеклопакет) приводит к 15%-ному уменьшению общей освещенности помещения. Способствует этому также и напыление теплоотражающих покрытий, применение различных пленок - цветных, защитных и т.п. В этом случае освещенность помещения снижается от 10 до 35% от первоначального уровня (т.е. без применения упомянутых пленок). Для еще большего повышения теплозащитных свойств окон пространство между стеклами заполняется инертным газом (использование аргона делает cопротивление теплопередаче оконного проема равным 1,3, а при заполнении криптоном - 1,5 м2 0С/Вт). В этом случае теплофизические свойства окон приближаются к свойствам наружных стен. Но такое окно свет пропускает чуть ли не на 50% хуже. Поэтому очевидно, что для того, чтобы сохранить нормальную освещенность помещений, следует пропорционально увеличивать площадь остекления. Устанавливая двухкамерный стеклопакет с селективным покрытием и криптоновым заполнением и желая сохранить освещенность на первоначальном уровне, мы должны увеличить площадь окна примерно в 3,5 раза по отношению к исходному варианту, в то время как площадь остекления должна составлять 20% суммарной площади ограждения. Однако чем больше площадь окна, тем прочнее должна быть конструкция его обвязки и тем дороже это окно в производстве. Определенный выигрыш может быть получен за счет улучшения конструкции рамы окна и совершенствования технологии встраивания ее в стену - проем. В Германии при строительстве экспериментального теплого дома одним из требований, которые необходимо было выполнить, являлось следующее: доведение сопротивления теплопередаче окна до 1,25 м2 0С/Вт. Использование пенополиуретана в конструкции стыка окна и стены позволило почти решить эту задачу. А введение пенополиуретана в конструкцию самого окна с деревянным обрамлением привело к появлению суперокна с величиной Rt=1,4 м2 0С/Вт. Если при установке в проем рама несколько прикрывается утеплителем (точнее, кромка утеплителя находится чуть ближе к центру проема, чем внешняя кромка оконной коробки), то уменьшается негативное воздействие мостика холода, возникновение которого на стыке коробки и проема приводит к тому, что суммарное термосопротивление ограждения в этом месте не превышает 0,55 м2 0С/Вт. В результате эта величина возрастает до 0,73 м2 0С/Вт. В случае же, когда контуры оконной рамы выходят за пределы проема и утапливаются в утеплитель, можно сразу, без изменения конструкции стены, получить Rt=0,78 м2 0С/Вт. Существенную роль в борьбе за повышение сопротивления теплопередаче играет глубина заделки стеклопакета в обрамление. Конечно же, желательно отказаться от использования алюминиевых прокладок при обеспечении требуемой ширины между стеклами стеклопакета, заменяя алюминий более теплоизолирующим материалом. Иначе такая прокладка становится еще одним мостиком холода. Вопрос же, касающийся материала, из которого изготавливается обрамление, т. е. структура несущей конструкции, в данной ситуации не имеет первостепенного значения. Нашим белорусским коллегам, например, удалось достичь значения Rt=0,785 м2 0С/Вт, совершенно не прибегая к стеклопакетам, а используя отечественную столярку, раздваивая и раздвигая коробку и помещая между стеклами базальтовое волокно, а также увеличивая толщину стекла до 6 мм. Вместо замазки использовали специальные озоноустойчивые прокладки (с нашей точки зрения, подобные методы значительно удорожают конструкцию). Таким образом, решая проблему шумозащиты, которая также актуальна, попутно была решена проблема теплозащиты. Что же касается размеров проемов, то в республиках бывшего СССР они нормированы и варьировать их, как правило, не представляется возможным. В принципе пересмотру могут быть подвергнуты любые нормы, если в этом возникает объективная необходимость, но сделать это в короткие сроки довольно непросто. Светотехнические характеристики окон при проектировании рассчитываются по достаточно сложной методике. Непроста и зависимость общего коэффициента пропускания света (с помощью которого эти функции рассчитываются) от конструкции окна. Здесь учитываются и прозрачность исходных материалов, т.е. их физико-химические свойства, и вид остекления, и светопотери в переплетах проема и в несущих конструкциях, солнцезащитных устройствах и ограждающих сетках. Производятся при проектировании и теплотехнические расчеты, однако стремление потребителей иметь большие красивые окна входит в противоречие с концепцией энергосбережения. Большое окно пропускает много естественного света и тем самым создает более комфортную для человека световую среду. А ведь, как свидетельствуют последние результаты, полученные физиологами, естественное освещение - залог сохранения не только нормального зрения, но и нормального здоровья человека в целом. Расчеты специалистов показывают, что для типовой среднестатистической комнаты потери энергии через окна практически равны затратам энергии на искусственное освещение. Однако электроэнергия в наше время становится еще более дефицитной, чем тепловая. Поэтому уменьшение площади проемов с целью экономии тепла неизбежно вызовет увеличение продолжительности работы источников света, что, в принципе, нежелательно. Нам бы хотелось напомнить, что коэффициент преобразования энергии топлива в тепло в различных устройствах превышает 40-50%, а коэффициент преобразования энергии топлива в свет почти всегда меньше 25%. Себестоимость электрической энергии в настоящее время в странах СНГ почти вчетверо выше, чем тепловой. Ассортимент светопрозрачных материалов, применяемых в окнах, стремительно расширяется. Появляются стекла повышенной прочности, делаются попытки замены стекол различными пластмассами, разработан нетеплопроводный прозрачный пластик, решается проблема чистки стекол, предложены стекла, которые не нужно мыть, и т.п. Давно не является технической новинкой регулирование прозрачности стекол, покрытых пленкой окиси вольфрама. Понятно, что окно - это много функциональное изделие, которое должно не только регулировать поток света и тепла, но и защищать от пыли, шума и влаги. Совмещение всех этих функций в одном изделии является чрезвычайно трудной задачей, которая тем не менее успешно решается по мере развития техники. Устройство тройного остекления могло стать реальной альтернативой уменьшению теплопередачи через окна. Но это не может быть окончательным решением проблемы - в данном случае количество пропускаемого света еще более умень шается. Как альтернатива могут рассматриваться стекла с покрытиями, не выпускающими длинноволновую тепловую радиацию из помещения зимой или ночью (при ее дефиците) и отражающими ее летом и днем (при ее избытке). Кардинальное решение проблемы, очевидно, лежит на пути управления оптическими свойствами стекол. Они должны селективно изменять коэффициент отражения по спектральному диапазону в зависимости не только от естественной наружной освещенности, но и от времени суток. В светотехническом отношении окно обладает одним существенным недостатком. Оно создает крайне неравномерную освещенность помещения. Всегда имеет место избыток света у окна и недостаток его в глубине помещения. Недостаток этот можно устранить при переходе от бокового естественного освещения к верхнему, что не всегда приемлемо. В настоящее время технологически осуществимы два пути решения проблемы, причем применительно как к боковому, так и к верхнему освещению. Первый путь - это устройство световодного освещения на основе щелевых световодов с отражающими пленками с коэффициентами отражения, примерно равными 0,95, или со световодно-призматическими пленками с еще более высокими значениями коэффициентов отражения. Такие системы позволяют захватывать верхний свет вне здания и перераспределять его в помещении с помощью концентраторов - тех же световодов. Второй путь - это устройство освещения с выносными внутренними или наружными зеркалами, изготавливаемыми на основе тех же пленочных материалов. Идея его состоит в том, чтобы с помощью зеркал направить прямое солнечное излучение и рассеянный свет неба на рассеивающий потолок с высоким коэффициентом рассеяния с тем, чтобы избежать слепящего действия зеркал. Были проведены эксперименты, из которых следует, что при отражении прямого солнечного света от обычного побеленного потолка освещенность в глубине помещения может увеличиваться в 2-3 раза. Если применять специальные очень дорогие покрытия (такие, например, как окись магния или сульфид бария), которые имеют не зависящий от длины волны коэффициент отражения в видимом диапазоне, приближающийся к 0,99, то можно добиться еще большего роста освещенности. Наибольший эффект дают выносные зеркала. Дело в том, что коэффициент пропускания света стеклом существенно зависит от угла падения излучения на это стекло. Наиболее типичным решением является установка с северной стороны здания внешнего рефлектора, который может захватить любые лучи и направить их в самое темное место помещения. Однако с точки зрения создания более равномерного освещения помещения очень перспективными представляются системы подсветки с многократными отражениями, с захватом света от зенита, если это рассеянное излучение, или с захватом прямого солнечного света. В данном случае требуется очень высокий коэффициент отражения световодов, но зато и равномерность освещения повышается весьма существенно. В качестве конкретного примера рассмотрим продукцию датской фирмы Velux. Ею предложены энергосберегающие окна с деревянным обрамлением, устанавливаемые в плоскости скатной кровли. Угол наклона кровли, в плоскости которой могут устанавливаться окна Velux, к горизонту варьируется от 15 до 90°. Обрамление всех окон Velux изготавливается из отборной древесины северных хвойных пород. При изготовлении столярка пропитывается антисептиком. Снаружи оконные рамы имеют водонепроницаемые накладки из алюминия. Основное направление деятельности фирмы Velux - надстройка домов мансардами. В послевоенное время в Европе появилось много домов с плоскими кровлями. В эстетическом отношении такой дом подобен дереву без кроны. Именно скатная крыша придает облику здания необходимую законченность. В то же время пространство между скатами может быть достаточно эффективно использовано. Наличие эксплуатируемой мансарды благотворно отражается на состоянии дома в целом: становятся сухими стены, исключаются потолочные течи в квартирах последнего этажа. Улучшается микроклимат каждой из квартир. В мансарде как бы аккумулируется тепловая энергия всего дома. Название фирмы составлено из слов вентиляция и свет и выражает основное предназначение окон Velux, состоящее в обеспечении помещения вентиляцией и естественным освещением. Наклонные окна обеспечивают освещенность помещения на 40% большую, чем вертикальные. Что же касается, к примеру, вентиляции, то конструкция окон Velux, благодаря которой при открывании они вращаются вокруг горизонтальной оси, - не только дань моде. Во-первых, при этом происходит естественное разделение холодного и теплого воздушных потоков, что способствует активной циркуляции воздуха и эффективному вентилированию помещения. Во-вторых, такая конструкция способствует большему удобству при мытье окон. Створка может быть повернута на 180°. В этом положении она фиксируется при помощи защелки. Фирма Velux поставляет свои окна как для малоэтажного, так и для многоэтажного строительства, причем не только для жилищного, но и для офисов. Так как наклонные окна пропускают больше света, чем эквивалентные по площади отвесные, то соответственно требуется меньшая площадь остекления. Проблему равномерного естественного освещения помещения удается решить, располагая окна в несколько горизонтальных рядов и сочетая наклонные окна с отвесными. Часто с помощью мансардных окон удается решить и проблему достаточности естественного освещения помещений. В принципе рекомендуется принимать площадь остекления примерно равной 10% площади пола освещаемого помещения, хотя, как известно, соответствующие нормы позволяют ограничиваться 8%. На самом деле, кроме норм и рекомендаций, следует принимать во внимание назначение помещения (для спальни эта доля может быть меньшей, для мастерской - большей). Еще одна рекомендация: желательно расположение под каждым окном источника тепла для того, чтобы теплый воздух мог беспрепятственно омывать стеклопакет и не создавались бы условия выпадения конденсата (возможность выпадения конденсата на наклонных окнах гораздо выше, чем на отвесных). Очень важно, чтобы подоконный внутренний откос был вертикальным, а надоконный - горизонтальным. Это способствует, во-первых, максимальной освещенности помещения, во-вторых, более свободной циркуляции теплого воздуха. Если окна Velux применяются в составе скатной крыши с медной кровлей, тогда все наружные части окна специально изготавливаются из меди. Использование алюминия способствует появлению гальванической пары с медью, что вызывает коррозию. Путем выполнения соответствующих экспериментов было установлено, что гораздо большая, чем при установке одного большого окна, освещенность может быть получена в результате установки двух окон поменьше, суммарная площадь которых равна площади большого. А если с 2-х сторон мансардного помещения установить по 2 окна, каждое из которых еще меньше (при той же суммарной площади остекления, что и при установке одного большого окна), освещенность этого помещения достигнет 65%. Одним из слабых мест окна сегодня является стеклопакет. Ввиду конструктивных причин (использование алюминиевой разделяющей планки, или спейсера, которая является мостиком холода) на поверхности стеклопакета в местах его примыкания к штапику может образоваться конденсат. Сегодня подобные явления часто возникают при использовании стандартного однокамерного стеклопакета 4-16-4 (4-миллиметровое стекло, 16-миллиметровая воздушная прослойка и еще одно 4-миллиметровое стекло). Коэффициент сопротивления теплопередаче изделия в целом учитывает не только теплопроводность стеклопакета, но и теплопроводность изделия, обрамляющего этот стеклопакет. Для алюминиевого обрамления стеклопакет желателен только в трехслойном (двухкамерном) исполнении. При этом в одну из камер закачивается аргон и одно из стекол обязательно должно быть с энергосберегающим покрытием. Применение многослойных стеклопакетов, безусловно, ведет к удорожанию конструкции в целом. Поэтому все-таки немало клиентов заказывают стандартные стеклопакеты 4-16-4. Тепловой поток через стеклопакет может быть разделен на три части: лучистый теплообмен между стеклами, конвекция газа между стеклами и теплопроводность газа между стеклами. На лучистую составляющую приходится около 2/3 переносимого тепла. В Европе вопрос был решен просто: там разработали стекла с нанесением на их поверхность металлов или оксидов металлов напылением, химическим осаждением либо электрохимической обработкой. В качестве таких металлов выступают серебро, никель, медь, титан, олово, алюминий. Теплоотражающее покрытие имеет малую прочность на истирание, поэтому стекло устанавливается обработанной стороной внутрь стеклопакета и отражает до 90% лучистой составляющей, вырабатываемой всеми внутренними источниками тепла, обратно внутрь помещения. Аргон, закачиваемый в одну из камер стеклопакета, служит также для продления срока службы напыления. Он резко снижает конвекцию газа между стеклами. Значительное влияние на сопротивление стандартных стеклопакетов теплопередаче (любых стеклопакетов, которые делаются не по технологии Tremco, а по стандартной технологии, то есть с применением алюминиевых спейсеров) оказывает алюминиевая рамка. В месте нахождения любой алюминиевой детали возникает мостик холода. При температуре наружного воздуха -15 0С, а внутреннего +20 0С и стандартном стеклопакете 4-16-4 изотермы, соответствующие температурам 0 0С и +5 0С, выходят на поверхность стекла, обращенную внутрь помещения. При этом прилегающая к штапику область шириной 2-3 см обычно покрыта конденсатом. Более того, область шириной около 1 см вообще обледеневает. Закачивание же в камеру стеклопакета аргона и применение энергосберегающего стекла способствуют тому, что внутрь попадает только пятиградусная изотерма. Она примерно соответствует точке росы, то есть по краям стеклопакета будут наблюдаться капли влаги. Все вышеизложенное касается стандартной влажности воздуха. Если же в помещении производятся какие-либо ремонтные работы и влажность внутреннего воздуха приближается к 100%, вся избыточная влага осаждается на наиболее холодных точках помещения, геометрическим местом нахождения которых является оконное стекло. Достаточно несложно исследовать процесс промерзания наружных четвертей и участков стен, примыкающих к узким коробкам пластикового обрамления окон. Довольно высоким является коэффициент сопротивления теплопередаче оконной конструкции из ПВХ, включающей армированную коробку толщиной 60 мм и такой же толщины створку (0,65 м2 0С/Вт при норме 0,6 м2 0С/Вт). При установке такой коробки стена вокруг нее промерзает. Таким образом, на внутреннем откосе образуется холодная зона (иногда даже минусовая). При избыточной влажности такие зоны обледеневают (если температура этой поверхности все же больше нуля, то на ней наблюдается выпадение конденсата). Однако проблема может быть решена по-иному. Немецкая фирма KBE разработала специально для некоторых стран СНГ (России, Украины, Белоруссии) новую оконную конструкцию. Ширина ее - 130 мм, и пятиградусная изотерма, соответствующая точке росы, проходит внутри этой коробки. Что следует делать в условиях парникового эффекта, вызываемого герметичностью створок и недостаточностью параметров существующих вентиляционных систем? Один из путей - утепление внутренних откосов. Сейчас уже разработаны соответствующие монтажные узлы. Для утепления внутренних откосов используются термовкладыши, которые приклеиваются к их поверхности. Термовкладыш ограничивает отток тепла в наружную зону стены, улучшая теплотехнические свойства монтажного узла стена - оконный блок . Разумеется, это требует самого тщательного приклеивания теплоизоляции - без образования полостей. Штукатурка и окрашивание узла должны выполняться наименее паропроницаемыми составами. На наш взгляд, если такая многоступенчатая операция выполняется силами одной организации, то это резко удорожает монтаж. Появляется необходимость применения дополнительных материалов, монтажникам же необходимо по 5-7 раз возвращаться к одному и тому же окну. Фирма, монтирующая окна, не может себе такого позволить. Если же работы производятся двумя-тремя субподрядчиками (один устанавливает окна, второй утепляет откосы, третий штукатурит), то снижается общее качество монтажа. Невозможно проконтролировать выполнение работ сразу несколькими организациями. Серьезной проблемой также является необходимость герметизации монтажной пены как со стороны улицы, так и со стороны помещения. Сегодня эту операцию не выполняет 90% подрядных фирм. Монтажная пена, нанесенная между стеной и коробкой, разрушается в течение 2-3 лет контакта с наружным воздухом. Для герметизации такого стыка используется специальная предварительно сжатая уплотнительная лента. Она наклеивается на оконную коробку перед ее монтажом. Со временем лента, расширяясь, заполняет все неровности и швы. Защищая монтажную пену от дождя и ветра, лента обеспечивает восприятие давления до 600 Па. Если же пена наберется влаги из внутреннего воздуха, то перестанет выполнять функции утеплителя, так как будет полностью промерзать. В этом случае используются бустило-каучуковые ленты, что, конечно, удорожает монтаж, но, с другой стороны, иметь гарантию нормального функционирования дорогих окон в пластиковых рамах - в интересах потратившегося на них частного заказчика. Что же касается массового строительства, то это - тема отдельного разговора. В настоящее время в процессе решения проблемы воздухообмена разрабатываются всевозможные системы вентиляции. Приведем несколько цифр: нормой воздухообмена считается величина 25-30 м3 воздуха в час на человека. В режиме откидывания створки воздухообмен составляет уже около 440 м3, что явно превышает потребности и приводит к потере тепла. Попутно требуется решить следующие проблемы: - защита помещения от шума, поскольку коэффициент шумоподавления по СН 3077-84 нормируется для окна в режиме проветривания; - защита помещения от загрязнений наружного воздуха; - защита помещения от насекомых и т. д. Представленные сейчас на рынке системы вентиляции окон весьма разнообразны. В общих чертах их можно разделить по принципу комплектации окна на три большие группы: 1. Системы вентиляции, реализуемые посредством применения специальных профилей в рамках системы ПВХ профилей той или иной фирмы-производителя. 2. Системы вентиляции, реализуемые посредством применения специальных приборов в рамках системы оконной фурнитуры той или иной фирмы-производителя. 3. Системы вентиляции, реализуемые посредством применения дополнительных комплектующих или приборов, обычно производимых третьими фир мами. Неплохая и, на наш взгляд, приемлемая для многих типов современных пластиковых окон вентиляционная система представляет собой вентиляционный короб, который устанавливается на верхнюю часть оконной коробки и соединяет помещение с внешней средой. Основным элементом системы является запорный клапан, который при усилении ветрового напора автоматически перекрывает вентиляционный канал. Воздух же, проходя через многочисленные камеры внутри короба, нагревается до +8 0С даже в самые сильные морозы. Воздухообмен, обеспечиваемый коробом, устанавливаемым на одно окно, составляет 5-6 м3/час. Сегодня на отечественном рынке присутствует множество энергосберегающих оконных конструкций, базирующихся на использовании различных материалов, - ПВХ, металла, древесины. Окна из ПВХ заняли на рынке ведущее положение благодаря оптимальному соотношению цена - качество . Но ведь хорошо известно, что не все они одинаковы по своим строительно-техническим и эксплуатационным характеристикам. В прошедшей в конце июня сего года Первой международной конференции ОКНА 2000 среди многих других фирм участвовали такие как КВЕ и REHAU. Именно на примере разработок этих фирм мы хотим показать варианты решений в области вентиляции оконных конструкций и их энергосберегающих свойств. На примере разработки фирмы REHAU простейшим вариантом решения этой проблемы является применение специального уплотнения в верхней части примыкания створки к раме. В наружном примыкании створки к раме в уплотнении делается разрыв, длина которого зависит от объема воздуха, который мы хотим пропускать внутрь. В этот разрыв устанавливается специальное уплотнение, обеспечивающее постоянный зазор порядка 3 мм между рамой и створкой. Во внутреннем примыкании створки к раме это уплотнение устанавливается вверху по всей ширине створки. Воздух из-за разности давлений внутри и снаружи помещения поступает сначала в камеру между рамой и створкой, а затем и в помещение. Его выход в помещение происходит вверху, в зоне скопления теплого воздуха. Поэтому за счет перемешивания теплого и холодного воздуха последний снижает влажность теплого и в то же время нагревается, что не способствует образованию сквозняка. Принцип перемешивания воздуха под потолком дома является основным в вентиляционных системах. Данные типы уплотнений отражены в таблице 1 и свидетельствуют, что зависимость использования уплотнений по ветровым нагрузкам обратна объему пропускаемого в помещение воздуха. Кроме того, разработанная фирмой REHAU система для проветривания S710 представляет собой накладное механическое устройство - целостный строительный элемент, который надевается на оконную раму, и состоит из алюминиевого профиля с внешней и внутренней стороны, что обеспечивает требуемую стабильность, и из ПВХ профиля посредине в качестве термомоста. Устройство для проветривания обеспечивает независимый от оконного шва обмен воздуха, который возникает исключительно благодаря естественному движению (давлению и тяге) воздуха с внешней стороны фасада. В зависимости от силы ветра эластичная ламель из ПВХ автоматически и полностью бесшумно регулирует поток воз духа. Регулируемым клапаном с внутренней стороны можно открыть или закрыть устройство для проветривания. Регулируемый клапан управляет воздушным потоком, направляя его вертикально вверх. Таким образом сводятся к минимуму возможные сквозняки. Данная конструкция поставляется с фильтром от пуха и пыли, который легко снимается и чистится. Фирма КВЕ недавно представила новую саморегулирующуюся систему вентиляции <КлимаБокс>. Данная конструкция состоит из платикового короба, который крепится на верхней перекладине оконной рамы и обеспечивает контролируемый воздухообмен, предотвращающий возникновение сырости и способствующий созданию и поддержанию нормального микроклимата в помещении. Следующим типом вентиляционной системы является система со средним уплотнением (MD по германским обозначениям), специально отфрезерованными вентиляционными каналами и оснащенная звукопоглощающими подушками. Ярким представителем данного типа является система профилей S735 фирмы REHAU или система MD фирмы KBE. Эти системы обеспечивают следующие характеристики, отраженные в табл. 2. Высокие теплотехнические качества окон ПВХ заложены уже в самих используемых материалах и конструкциях. Во-первых, поливинилхлорид плохо проводит тепло. Во-вторых, так как оконные профили имеют многокамерную (трех-, четырех- или пятикамерную) конструкцию, находящийся в камерах воздух выступает в качестве теплоизоляционных прослоек. Теплотехнические качества оконных систем также улучшаются за счет контурных уплотнений. ПВХ-профили могут дополняться энергоэффективными стеклопакетами толщиной до 60-70 мм. При изготовлении окон ПВХ используются только простые технологические операции - резка профиля, его усиление металлом, сварка рам, зачистка сварных швов, монтаж фурнитуры и стеклопакетов. В сочетании с высокоточным оборудованием и немецкими комплектующими это обеспечивает высокое конечное качество итогового продукта. Немаловажным преимуществом таких окон является то, что они отличаются богатыми архитектурными возможностями. Из профиля ПВХ можно выполнять как стандартные, так и треугольные или арочные окна, маленькие окошки или витрины. Кроме окон из белого пластика, возможно изготовление оконных конструкций девяти основных и множества дополнительных цветов. Для исторических зданий существует специальная программа, позволяющая создавать окна, имитирующие исторические стили. Оконные системы ПВХ также помогают разнообразить планировочные возможности, позволяют реализовать любой из вариантов открывания окон - откидные, поворотные, поворотно-откидные, раздвижные окна. Опыт применения ПВХ окон в Германии В странах Западной Европы, в частности в Германии, окна из ПВХ находят широкое применение. Особенно это касается реконструкции крупнопанельных жилых застроек, аналогичных нашим хрущевкам . Характерным примером экономически эффективного подхода к реконструкции крупнопанельных зданий является опыт берлинского жилищного кондоминимума Гумбольд-Университет . При санации жилых домов особенно остро стоял вопрос о выборе оптимальной оконной конструкции. В качестве двух основных критериев выбора фигурировали: требование об обеспечении контролируемого воздухообмена в квартирах и требование об экструдировании профилей со строго определенными длинами, соответствующими размерам окон в зданиях. С учетом этих критериев предпочтение было отдано системе ПВХ с самовентиляцией. В общей сложности в домах кондоминимума было заменено 20000 окон и дверей. В совокупности с другими энергосберегающими мероприятиями затраты на отопление в зданиях снизились почти в два раза. Другие преимущества Кроме оптимальных теплотехнических, вентиляционных и эстетических свойств, оконные системы из ПВХ имеют и иные многочисленные плюсы. Во-первых, они служат надежным барьером для проникновения шума внутрь помещения. Степень звукоизоляции, достигаемой за счет установки ПВХ окон, зависит от выбранного стеклопакета, толщины стекол, положения уплотнений - то есть от типа остекления и исполнения конструкции. В любом случае ПВХ окна значительно улучшают шумозащиту помещения. Во-вторых, ПВХ окна обеспечивают надежную защиту жилища от несанкционированного проникновения. Конструкция ПВХ окон позволяет применять как обычную, так и специальную противовзломную фурнитуру. Обработка необходимых для такой фурнитуры отверстий и канавок в профиле не требует применения специальной оснастки. В третьих, ПВХ окна безопасны для здоровья людей, экологически чисты и пригодны для вторичной переработки. И, наконец, расходы на эксплуатационное обслуживание ПВХ окон практически равны нулю. Монтаж окон Как считают многие специалисты, основные проблемы при монтаже окон происходят из-за возникновения холодных зон в области неутепленных внутренних откосов и нижней части окна (области подоконника) или наружных и внутренних неплотностей, через которые влага может проникнуть в утеплитель (монтажную пену) и строительную конструкцию. Типичные ошибки при монтаже часто связаны с установкой наружных водосливов. Чтобы их избежать, необходимо подвести слив под оконную раму и закрепить его саморезами к установленному внизу расширителю. Если по каким-то причинам это невозможно сделать, необходимо установить над стыком специальный слезниковый профиль. Места примыкания жести к стенам обязательно герметизируются силиконом. Второй типичной ошибкой при монтаже является отсутствие утеплителя под внутренним подоконником. В-третьих, при замене старых узких подоконников на новые широкие, перекрывающие радиаторы отопления, затрудняется конвекция горячего воздуха от радиатора к оконной нише, что может быть одной из причин образования конденсата. Поэтому при установке широких подоконников следует делать в них прорези, оформляя отверстия декоративными решетками. Тщательное следование требованиям руководства по монтажу помогает избежать возникновения подобных проблем. ...Вроде бы еще один путь энергосберегающей эксплуатации проемов и створок знают пресловутые габровцы, которые ампутируют хвосты домашним кошкам и котам, дабы те тратили меньше времени на прохождение через наружные двери и не способствовали дополнительному выстуживанию помещения. Вероятно, взятие на вооружение всего вышеизложенного позволит нам воздержаться от подобной хирургии - хотя бы в ознаменование текущего года Кота. Вывоз мусора правило и утилизация отходов Использование перфоманс-контракт. Опыт проведения энергоэкономичес. Осушители сжатого воздуха термос. Руководителям и специалистам энергетических предприятий. Стандарт авок. Главная страница -> Технология утилизации Экологически чистая мебель: |
