ВВЕДЕНИЕ
1. Опыт проектирования и строительства индивидуальных жилых домов
пассивного типа. Современное состояние вопроса 7
1.1. Развитие и анализ российских и европейских строительных норм по
энергоэффективности зданий 7
1.2. Развитие пассивного строительства в России 9
1.3 Комплексный подход к проектированию и строительству пассивных
индивидуальных жилых домов 21
1.4 Современные инженерно-технические системы в строительстве
пассивных домов 23
1.4.1 Грунтовый теплообменник 23
1.4.2 Рекуператор 26
1.4.3 Геотермальный насос 27
1.4.4 Солнечный вентиляционный коллектор 28
2. Теоретическое исследование влияния различных факторов на
теплопроводность здания 31
2.1 Зависимость теплопотерь здания от показателя компактности здания... 31
2.1.1. Прямоугольные здания 32
2.1.2. Круглые здания 37
2.2. Зависимость теплопотерь здания от материала и конструкции стены здания 43
2.3. Влияние площади остекления на теплопотери здания 52
3. Проектирование экспериментального здания 64
3.1 Оценка и обоснование составляющих элементов системы
энергоснабжения 64
3.1.1 Целесообразность применения солнечных коллекторов для системы отопления пассивного дома в условиях климата Челябинской области 64
3.1.2 Целесообразность применения грунтовых теплообменников для системы отопления пассивного дома в условиях климата Челябинской
области 67
3.2 Математическая модель 70
3.2.1 Теплотехнический расчет жилого дома пассивного типа 70
3.2.2 Теплотехнический расчет жилого дома 85
4. Оценка экономической эффективности экспериментального жилого дома пассивного типа 103
Заключение 111
Библиографический список 113
Проблемы энергоэффективности и энергосбережения с каждым годом становятся все актуальнее для всех стран мира. Так 2012 год провозглашен годом устойчивой энергетики. Эта инициатива предусматривает решение нескольких задач к 2030 году:
- обеспечение общего доступа к энергетическим услугам;
- снижение потребления мировой энергии на 40%;
- увеличение доли возобновляемых ресурсов и энергии в мире до 30%.
Что касается России, проблемы энергоэффективности поднимаются с 2009
года, когда был принят Федеральный закон №261 ”Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации”. Решающим фактором снижения уровня энергопотребления в России является энергосбережение в строительстве, так как строительство - один из главных потребителей энергоресурсов.
Основное внимание в данной работе уделено разработке принципов домостроения с минимальными затратами энергетических ресурсов и денежных вложений. При этом энергоэффективное строительство рассматривается не только как экономия электрической и тепловой энергии, но и как улучшение качества жизни людей, улучшение их здоровья, комфорта и продуктивности.
В данной работе так же рассмотрены удачный опыт строительства и проектирования пассивных домов зарубежных стран, таких как Германия - родоначальник пассивных домов, и положительные примеры внедрения пассивных домов на территории России. Особое место отводится проектированию пассивных домов в сложных климатических условиях Челябинской области.
Пассивный дом - это стандарт в строительстве, который является энергоэффективным, создает комфортные условия проживания, является экономичным и оказывает минимальное негативное влияние на окружающую среду.
Пассивный дом представляет собой строительную концепцию - это здание, в котором возможно достичь комфортного микроклимата, как в зимний период без отдельной системы отопления, так и в летний период без системы кондиционирования.
Целью данной выпускной квалификационной работы является выбор и обоснование на основе исследований и комплексных расчетов наиболее подходящих объемно-планировочных и конструктивных решений, а также инженерного оборудования и систем для пассивного индивидуального жилого дома в условиях Челябинской области.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить несколько задач:
- обосновать выбор конфигурации здания, как базу для создания пассивного жилого дома;
- обосновать объемно-планировочные и конструктивные решения, принятые при проектировании пассивного дома, способствующие повышению энергоэффективности, качества функционирования и экономичности всех систем;
- провести обоснование и исследования технических систем, способствующих реализации энергосберегающих технологий в проектируемом пассивном доме;
- провести теоретические исследования эффективности принятых решений и оценку полученных технико-экономических результатов;
- систематизировать полученные энергосберегающие мероприятия для их внедрения в практику массового строительства пассивных домов по Челябинской области.
Научная новизна работы заключается в:
- обосновании возможности и целесообразности возведения пассивного жилого дома на территории Челябинской области;
- обосновании объемно-планировочных и конструктивных решений пассивного жилого дома;
- обосновании технических решений инженерных систем и оборудования для их устройства, подтверждении их энергоэффективности;
- в выполнении технико-экономической оценки полученных результатов;
- систематизировании оптимальных энергосберегающих мероприятий и технических решениях для их применения при проектировании и строительстве жилых зданий с пониженным энергопотреблением в период их эксплуатации для климатических условий Челябинской области.
Объектом исследования является пассивное жилое здание в процессе эксплуатации и строительства.
Предметом исследования являются объемно-планировочные и конструктивные решения зданий, а также технические решения инженерных систем и применяемого оборудования для их устройства, способствующие снижению энергопотребления в период их эксплуатации.
Теоретическими и методологическими основами исследований являются достижения отечественной и зарубежной науки в области энергосбережения.
Научно-техническая и практическая ценность работы заключается в обосновании и выборе оптимальных энергосберегающих мероприятий и технических решений для индивидуальных жилых домов пассивного типа, рекомендуемых к массовой застройке на территории Челябинской области.
Результаты работы рекомендуются для применения при проектировании, строительстве и эксплуатации пассивных домов в условиях климата Челябинской области. А так же для внесения изменений в нормативные документы Российской Федерации в сфере проектирования отопления, вентиляции и наружной тепловой ограждающей оболочки здания.
В результате проведенной работы были выявлены оптимальные конструктивные и инженерные решения для проектирования пассивного дома. Доказано, что правильная ориентация по сторонам света здания, способствует улучшению энергосберегающих характеристик здания. Математическими расчетами доказана и обоснована возможность проектирования и строительства индивидуального жилого дома пассивного типа на территории Челябинской области.
С помощью данных, полученных из математической модели проектируемого пассивного дома, произведены укрупненные расчеты стоимости строительства и эксплуатации пассивного жилого дома. Доказана возможность функционирования пассивной системы в климатических условиях Челябинской области.
Сравнительный расчет затрат показал, что затраты на строительство пассивного дома превышают затраты на строительство обычного дома.
Затраты на строительство и эксплуатацию зданий сравняются через 19 лет. С этой нулевой точки начинается процесс экономии затрат на эксплуатацию пассивного дома.
Окупаемость инженерного оборудования, установленного в пассивном доме за счет экономии средств произойдет через 32 года с момента ввода в эксплуатацию пассивного дома.
Окупаемость строительства и эксплуатации жилого дома, за счет сэкономленных средств, прогнозируется через 60 лет после ввода в эксплуатацию дома. При заданных условиях, что проектируемый срок эксплуатации пассивного дома 120 лет, прогнозируемая окупаемость будет достигнута за половину срока эксплуатации. Остальной срок жизни здания - это чистая экономия средств жильца.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
