Энергетические показатели этих зданий в основном были опубликованы в работах [4, 5], а расчеты для пп. 17 и 18 выполнены студентами Е.В. Колосовым и Ю.В. Оскеро в процессе разработки дипломных проектов под руководством автора. Табл. 1 содержит значения составляющих энергозатрат в долях от общего энергопотребления и их средние значения при учете только ранее использованных объектов с 1-го по 12-й и для сравнения по всем зданиям с 1-го по 18-е, чтобы можно было определить, насколько расширение массива данных влияет на уровень осредненных показателей. При этом считается, что во всех случаях реализован принятый в [1, 2] комплекс энергосберегающих мероприятий. Он предусматривает экономически целесообразное утепление несветопрозрачных ограждений, замену двойного остекления на тройное или аналогичное по теплотехническим свойствам, а также утилизацию теплоты вытяжного воздуха с применением промежуточного теплоносителя. Кроме того, в него входит установка автоматических терморегуляторов у отопительных приборов для использования внутренних тепловыделений и мероприятия по снижению расхода воды в системах горячего водоснабжения (ГВС). В предпоследней строке табл. 1 приведены средние квадратические отклонения (СКО) для каждой из составляющих энергетического баланса, а в последней — величина СКО для осредненных значений. Она получается из СКО показателя для отдельного здания делением на (формула), где n — число осредняемых параметров (в данном случае 18) [6]. Именно эта величина представляет наибольший интерес, поскольку показывает не разброс значений для различных объектов, а возможную погрешность конечного результата расчетов. Для сравнения в табл. 2 приведены такие же данные, относящиеся к соответствующим зданиям без реализации перечисленных энергосберегающих мероприятий и с теплозащитой наружных ограждений по минимальным санитарно-гигиеническим требованиям [3]. Абсолютный уровень удельного энергопотребления в кВт•ч/(м2•год) для верхней части табл. 1 и 2, относящейся к объектам с 1-го по 12-й, впервые был опубликован автором в работе [1]. В табл. 3 приведены сведения по относительномуснижению энергопотребления за счет использования рассматриваемых энергосберегающих мероприятий. Верхняя часть этой таблицы, относящаяся к зданиям с 1-го по 12-е, была ранее опубликована автором в работе [2]. Анализ табл. 1–3 показывает, что разница средних значений, вычисленных по данным для зданий с 1-го по 12-е и с 1-го по 18-е, у каждого из используемых показателей не выходит за пределы СКО, за исключением доли энергозатрат на подогрев воздуха и соответственно снижения энергопотребления за счет теплоутилизации. Но и здесь изменение среднего уровня при переходе к более широкому массиву данных является величиной того же порядка, что и СКО, превышая его лишь незначительно. Поэтому добавление результатов для зданий с 13-го по 18-е уже не приводит к статистически значимому отклонению осредненных показателей, что свидетельствует о практической достоверности ранее полученных результатов и сделанных на их основе оценок и рекомендаций. Теперь можно оценить зависимость относительного вклада в общий энергетический баланс основных составляющих расхода тепловой энергии — на подогрев воздуха и трансмиссионных потерь — от конструктивных характеристик здания, а именно коэффициента компактности (символ), м–1, и коэффициента остекления kо, а также от средней кратности воздухообмена в рабочее время Кр.р, ч–1. Результаты расчета данных показателей для пп. 1–12 были приведены автором в работе [7], для пп. 13–16 — в публикациях [4, 5], а вычисления для пп. 17 и 18 выполнены студентами Е.В. Колосовым и Ю.В. Оскеро. На рис. 1 представлена корреляционная зависимость доли энергозатрат на подогрев воздуха от величины Кр.р. Хорошо видно, что, хотя разброс точек довольно значителен, особенно при невысокой кратности воздухообмена, все же наблюдается достаточно четкий тренд, свидетельствующий о сильной зависимости данной доли от расхода воздуха. В самом деле, при росте Кр.р от 1,5 до 6,4 эта доля возрастает в среднем от 0,35–0,37 до 0,56–0,6, или в 1,6 раза. Это совершенно очевидно, если учесть, что энергозатраты на подогрев воздуха прямо пропорциональны воздухообмену. Этим же объясняется и замедление роста при больших Кр.р, поскольку другие составляющие баланса при этом остаются постоянными. Разброс точек связан с неравенством рабочего времени для рассматриваемых объектов, а также влиянием инфильтрационной составляющей, зависящей от остекленности. Надо заметить, что в условиях применения энергосберегающих мероприятий доля подогрева воздуха в балансе в целом несколько меньше, чем в их отсутствие, особенно при большом воздухообмене, но все же не настолько, чтобы это можно было считать статистически значимым. Это говорит о том, что решающим здесь является именно воздухообмен, а уменьшение доли трансмиссионных потерь происходит в основном за счет использования внутренних тепловыделений при установке термоклапанов. На рис. 2 показана корреляционная зависимость доли трансмиссионных теплопотерь от kо, представляющего собой, как известно, отношение площади остекления к суммарной площади фасадов. По графику легко заметить, что никакого существенного тренда в данном случае не наблюдается, особенно в варианте с применением теплотехнически эффективного остекления. Тем самым подтверждается вывод о независимости трансмиссионных потерь от kо, сделанный автором по результатам расчетов для зданий общеобразовательных школ [7], т.е. это универсальная закономерность для объектов любого назначения. Она объясняется тем, что дополнительный приток теплоты от солнечной радиации при росте остекленности практически компенсирует добавочные теплопотери за счет увеличения площади ограждений с меньшим сопротивлением теплопередаче, чем у наружной стены. В то же время абсолютные значения доли трансмиссионных потерь при использовании остекления с минимальной теплозащитой выше, чем для эффективных окон, примерно на 0,1, или на 30 %. Это лишний раз говорит о необходимости установки заполнений светопроемов с повышенным сопротивлением теплопередаче, в том числе во избежание формирования искаженной структуры энергетического баланса здания. Наконец, на рис. 3 приведена корреляционная зависимость доли трансмиссионных теплопотерь от (символ) Легко видеть, что с ростом (символ) эта доля также увеличивается. Таким образом, опять-таки подтверждается вывод, сделанный автором по результатам расчетов для школьных зданий [7], т.е. и данная зависимость является универсальной, действующей для объектов любого назначения. В самом деле, трансмиссионные потери при прочих равных условиях пропорциональны площади наружных ограждений, а другие составляющие баланса, особенно на подогрев воздуха, связаны главным образом с объемом здания. В то же время по определению коэффициент компактности как раз и представляет собой отношение суммарной площади наружных ограждений к отапливаемому объему. Однако, как и в случае зависимости от kо, здесь есть заметная разница между вариантами с использованием энергосберегающих мероприятий и без них. Характер изменения доли в балансе при этом практически один и тот же, и даже уклон аппроксимирующих прямых почти не отличается, но абсолютные значения доли трансмиссионных потерь при отсутствии специальных решений по энергосбережению выше примерно на 0,1, или в среднем на 28 %. Это очень близко к разнице между вариантами, если за независимую переменную принять коэффициент kо, что подтверждает самостоятельное значение этой разницы, связанной с использованием внутренних теплопоступлений. Таким образом, привлечение расширенного массива данных по энергетическим и конструктивным показателям группы общественных зданий позволяет оценить достоверность ранее сделанных выводов и рекомендаций по организации комплекса энергосберегающих мероприятий и распространить закономерности, выявленные для объектов специфического назначения, на общественные здания любого типа.
1. Самарин О.Д. Влияние энергосберегающих мероприятий на энергетический баланс здания // Энергосбережение и водоподготовка. №1/2007. 2. Самарин О.Д. О комплексном энергосбережении за счет малозатратных мероприятий. (Сб. докл. конф. НИИСФ «Строительная физика в XXI в.» 25–27 сентября 2006 г.). 3. Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий. Стандарт общественной организации — РНТО строителей / Колл. авторов под рук. Г.С. Иванова. — М.: ГУП ЦПП, 2006. 4. Самарин О.Д., Казаковцева С.А., Свиридонов К.В. О комплексной оценке энергоэффективности общественных зданий // Фасадные системы. №1/2007. 5. Самарин О.Д., Багренина И.М., Колесникова О.А. Комплексная оценка энергоэффективности общественных зданий в современных условиях // Журнал «С.О.К.», №3/2007. 6. Севастьянов Б.А. Вероятностные модели. — М.: Наука, 1992. 7. Самарин О.Д. Теплофизические и технико-экономические основы теплотехнической безопасности и энергосбережения в здании. — М.: МГСУ — «ТИСО-принт», 2007.
