Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus Александр Шеллхардт (Alexander Schellhardt) Отдел строительной физики Тел.030. - презентация

1 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus Александр Шеллхардт (Alexander Schellhardt) Отдел строительной физики Тел Факс: IV Международная конференция по энергоэффективности зданий Ingenieurgesellschaft BBP Bauconsulting mbH Wolfener Straße Berlin Проектирование, строительство и эксплуатация энергоэффективных многоэтажных жилых зданий Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

2 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 2 Введение Тепловой комфорт Акустический комфорт Качество воздуха в помещениях Предохранение сооружения от порчи (от влаги и плесени) J Сведение к минимуму затрат энергии Принцип: поддерживать потребность в энергии на минимальном уровне, обеспечивать максимально эффективное покрытие. Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

3 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 3 Введение Определения: effectiveenergy performanceoftechnical Работа инженерных систем finalenergy primaryenergy energetic effort for extraction, conversion and transport of energy qualityofbuilding Полезная энергия Конечная энергия Первичная энергия Затраты энергии на добычу, преобразование и транспортировку энергии Качество здания Полезная энергия или чистая затрата энергии поступает жильцам в виде тепла, охлаждения или света Конечная или доставленная энергия поставляется инженерными системами и включает потери в процессе преобразования, хранения, распределения и передачи Первичная энергия общее количество энергии, включая всю энергию, использованную в процессе выработки и транспортировки Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

4 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 4 Введение Определения: потребностьпотребление Ожидаемые значения (теоретически) Отопление Подогрев воды Электроснабжение Расчет по модели здания с учетом стандартных ограничений: -Внутренний климат -Наружный климат -Поведение пользователей -Параметры системы Практические значения (фактически) Отопление Подогрев воды Электроснабжение Оценка расчетов (корректировка в зависимости от погодных условий и степени заселенности здания) Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

5 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 5 Введение Энергоэффективность – факторы, влияющие на энергоэффективность Поступление солнечной энергии через остекление зданий Подача тепла Рекуперация энергии Подача энергии для жильцов Подача энергии для оборудования Технические потери Неиспользуемая полученная энергия Тепло, сбрасываемое оборудованием Тепло, сбрасываемое жильцами Потери при передаче Потери при вентиляции Потребность в отоплении помещения Применимая доля полученного тепла Внутреннее получение тепла Тепловая мощность генератора Подогрев воды Рекуперация тепла граница: здание Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

6 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 6 QSQS Первичная энергия Расчет потребности в энергии добыча переработка транспортировка Конечная или доставленная энергия ( граница : здание ) Выработка тепло и холод электричество Хранение Распределение Выпуск Подача энергии Чистая или полезная энергия ( граница : помещение с кондиционером ) QVQV QTQT Q c,e QdQd QsQs QgQg QiQi QhQh Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

7 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 7 Энергоэффективные решения ПассивныеАктивные ГерметичностьОтопление Вентиляция ИзоляцияПодогрев воды Коэффициент теплоотдачиКондиционирование воздуха Ориентация и местоположениеСтратегия охлаждения Пассивная солнечная архитектураОсвещение Остекление и поверхностьЭффективное оборудование ЗатемнениеВозобновляемая энергия Пассивные меры по отоплению Накопление тепла и тепловые буферные зоны Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

8 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 8 Энергоэффективные решения Герметичность Сведение к минимуму потерь инфильтрацией Комфорт Preventing Mold Испытания под давлением (метод «аэродверь») для обнаружения утечек воздуха. Приемлемый уровень герметичности: естественная вентиляцияn 50 3,0 ч -1 Механическая вентиляцияn 50 1,5 ч -1 n 50 = скорость воздухообмена при разнице давлений 50 Па (кратность воздухообменов в час) Внутренняя точка росы для здания Жидкая вода Водяной пар Кривая точки росы Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

9 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 9 Энергоэффективные решения Вентиляция Естественная (пассивная) вентиляция: Термическая плавучесть основана на том, что внутри здания теплый воздух поднимается вверх. Разница давлений – это использование эффекта ветра и давления над зданием и около него. Данные способы вентиляции используются в рамках следующих стратегий проектирования: Солнечная труба Вентиляционные решетки для вентиляции и затемнения Окно Атриумы Механическая (активная) вентиляция включает такие компоненты как вентиляторы, трубопроводы и вытяжные колпаки. В хорошо изолированных зданиях, в особенности в странах с холодным климатом, мы используем систему механической вентиляции с рекуперацией тепла (МВРТ). Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

10 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 10 Энергоэффективные решения Вентиляция Источник: Тренинг по энергоэффективности – TrEff 2012/13 Стратегия охлаждения летней ночью с использованием конвекционной ночной вентиляции Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

11 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 11 Энергоэффективные решения Изоляция Соответствующие и устойчивые строительные материалы. Выбор теплоизоляционных материалов: Тепловые свойства Срок службы и износоустойчивость Энергия, заключенная в материале: чем ниже, тем лучше. Затраты Простота монтажа Пожароустойчивость Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

12 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 12 Энергоэффективные решения Изоляция Тепловые свойства Source: Тренинг по энергоэффективности – TrEff 2012/13 Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь Минволокно Ячеистый пластик Стекловата 0,04 – 0,33 Вт/мК Минеральная вата 0,04 – 0,033 Вт/мК Фенольный 0,02 Вт/мК твердый полиуретан 0,028 – 0,022 Вт/мК Экструзионный полистирол 0,036 – 0,028 Вт/мК пенополистирол 0,04 – 0,032 Вт/мК Хуже Лучше

13 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 13 Энергоэффективные решения Изоляция Тепловые мостики Source: DIN EN ISO 14683: Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

14 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus T: > 5 K 14 Энергоэффективные решения Изоляция – Асимметрия теплоизлучения q e : -14°Cq i : 21°C T: < 3 K U w : 0,8 Вт/(м²K) q e : -14°Cq i : 21°C U w : 1,6 Вт/(м²K) Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

15 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 15 Энергоэффективные решения Требования Тепловые свойства КомпонентБеларусь ГерманияПассивный дом Внешняя стена 0,31 Вт/(м²K) см0,28 Вт/(м²K) см0,15 Вт/(м²K) Окна 1,00 Вт/(м²K) Двойное остекление 1,30 Вт/(м²K)Тройное остекление 0,80 Вт/(м²K) Кровля 0,17 Вт/(м²K) см0,20 Вт/(м²K) см0,10 Вт/(м²K) Пол 0,40 Вт/(м²K) см0,35 Вт/(м²K) см0,15 Вт/(м²K) Тепловые мосты U 0,05 Вт/(м²K) U 0,01 Вт/(м²K) Герметичность n 50 1,5 ч -1 n 50 0,6 ч -1 Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

16 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 16 Энергоэффективные решения Ориентация и затемнение Source: German Federal Ministry for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety Компактная оболочка здания, оптимизация соотношения площадь поверхности - объем (отношение A / V). Минимальная оболочка при максимальной начальной площади / отапливаемом пространстве. На пологих крышах можно произвести оптимизацию. Эффект нагрузок на отопление и охлаждение Ориентация основного фасада с жилым пространством по возможности с юго-востока до юго-запада. Избегать тени на главном фасаде от других зданий, растительности и т.д. Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

17 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 17 Энергоэффективные решения Остекление и поверхность Коэффициент естественной освещенности – это соотношение между уровнем освещенности в определенной точке к одновременной наружной освещённости. Выражается в процентах. Хороший коэффициент естественной освещенности : Кухня2% Гостиная1% bed room0,5% Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

18 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 18 Энергоэффективные решения Пассивный дизайн для использования солнечной энергии Может обеспечить большую часть потребности в отоплении здания, где сведены к минимуму потери тепла за счет хорошей изоляции и герметичности здания. Стратегии проектирования для обогрева с использованием энергии солнца в значительной степени зависят от местных климатических условий. Существует три различные стратегии пассивного солнечного отопления: Прямое поступление тепла прямого солнечного излучения, проходящего сквозь окна, стеклянную крышу или теплицы. Непрямое поступление тепла: использование массы здания, накапливающей энергию и испускающей тепло. Изолированное поступление тепла: солнечное излучение в точке вне здания может избирательно использоваться для обогрева других частей здания Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

19 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 19 Энергоэффективные решения Пассивный дизайн для использования солнечной энергии Какие возможности для пассивного отопления и охлаждения есть у вас? Например, большие остекленные окна можно использовать для увеличения поступления солнечного тепла зимой. Но летом, чтобы избежать перегрева, может понадобиться затенение окон или уменьшение их площади. Самый простой способ – расположить большую часть остекленных элементов по направлению к экватору. При применении окон с двойным остеклением площадь окон может составлять до 50% всего фасада. Но если площадь окон слишком велика, потери тепла сквозь окна могут перевесить преимущество получения большего тепла. Для определения оптимального размера окон необходимо провести исследования. Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

20 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 20 Энергоэффективные решения Затемнение Мобильные формы затемнения (например, жалюзи, навесы, солнцезащитные экраны) лучше подходят для различных времен года. В странах с более теплым климатом внутренние дворики также могут предоставить тень и усилить естественную вентиляцию в теплых влажных регионах. В странах с холодным климатом даже самые продвинутые остекленные окна будут терять тепло быстрее, чем изолированная стена. естественное затемнение в виде деревьев и растительности также может использоваться, чтобы предотвратить поступление тепла и ветра. Затемнение от солнца: Растения Выступы балконов/крыши Ставни, жалюзи Стекло Source: Тренинг по энергоэффективности – TrEff 2012/13 Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

21 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 21 Энергоэффективные решения Накопление тепла и тепловые буферные зоны Накопление тепла зачастую сопровождается перечисленными выше методами пассивного получения тепла. Способность накапливать тепло – это количество тепла, которое определенный материл может впитать и сохранить. Такие материалы как бетон, каменная кладка и вода – обычные материалы, используемые для хранения тепла – могут удерживать тепло зимой, а холод – летом. Термическая буферная зона: создание буфера из термической массы Действует как элемент охлаждения днем и как отопление ночью Источник: Федеральное министерство Германии по вопросам окружающей среды, сохранению энергии и ядерной безопасности Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь День Ночь внутри солнце тепло

22 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 22 Энергоэффективные решения ТехнологияНоситель/источник энергииПрименение Конденсационный котелПриродный газ/ биогаз/ древесные пеллеты/ древесная щепа/ растительные масла Тепло Комбинированная выработка тепла и электроэнергии Природный газ/ биогаз/ древесные пеллеты/ древесная щепа/ растительные масла Тепло + Электроэнергия Устройства для преобразования солнечной энергии в тепло Солнечное излучениеТепло Устройства для преобразования энергии солнца в электроэнергию Солнечное излучениеЭлектроэнергия Тепловой насосГеотермальная поверхностная / Электроэнергия Подземные воды/ Электроэнергия Сточные воды/ Электроэнергия Внутренние источники тепла/ Электроэнергия Воздух / Электроэнергия Тепло + (Охлаждение) Прямая подача тепла + (паровая турбина) Горячая вода – геотермальная поверхность - удаленная Тепло + Электроэнергия Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

23 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 23 Энергоэффективные решения Система отопления с использованием пеллет Высокое удобство использования Требуется хранение топлива ВыработкаТепло ПрименениеОбычная нагрузка или подогрев воды Уровень температурыВозможно > 60°C Эффективность 85% Подача топлива транспортером Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

24 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 24 Энергоэффективные решения Комбинированная выработка тепла и электроэнергии Общая производительность до 85% Электрический коэффициент полезного действия в зависимости от принципа сжигания 31%... 38% Топливо - обычно природный газ, также возможен биогаз ВыработкаТепло/ Охлаждение Применение Нормальная нагрузка Уровень температурыВозможно > 60°C Выработка от 5 кВт тепло до 2 МВт тепло ТЭЦ:50 кВт эл-воl 97 / 107 кВт тепло (без/с конденсацией) Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

25 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 25 Устройства для преобразования солнечной энергии в тепло и электроэнергию Устройства для преобразования солнечной энергии в электричество -выработка: кВтч/(м²a) электроэнергии в зависимости от мощности солнечного излучения -высокая стоимость -желательна многофункциональность Устройства для преобразования солнечной энергии в тепло- выработка : кВтч/(м²a) тепла в зависимости от мощности солнечного излучения -уровень температур: возможно > 60°C -применение: подогрев воды (поддержка отопления) Энергоэффективные решения Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

26 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 26 Тепловой насос (с электроприводом) Выработка:Тепло/Охлаждение Применение:Нормальная нагрузка Уровень температуры:Предпочтительно< 35°C КПД: 4-6 Энергоэффективные решения Геотермический источник энергии - удельный отбор тепла зависит от геологических условий (30 Вт/м² площадь; 50 Вт/м глубина) - возможно пассивное охлаждение Источник энергии – сточные воды - необходимо компенсировать отсутствие непрерывности входящего потока - удельный коэффициент отбора тепла зависит от процессов биологической очистки сточных вод Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

27 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 27 Энергоэффективные решения Соперничество различных технологий Конкуренция за место:Например, устройства для преобразования солнечной энергии в электричество и тепло Обеим системам требуется место на крыше или фасаде на южной стороне Экономичность:Например, геотермальная энергия Геотермальная энергия обеспечивает возобновляемый источник тепла с высокой температурой и обслуживанием на высоком уровне. – В данном случае не нужен дополнительный тепловой генератор, это только повысит затраты. Периоды работы:Например, комбинированная теплоэлектростанция - устройства для преобразования солнечной энергии в тепло Солнечная энергия, поступающая сквозь остекление в здание в течение лета, снижает потенциальный срок службы термоэлектростанции и вследствие этого выработку ею энергии. При более высоких вложениях выработка меньше. Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

28 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 28 Вентиляция Энергоэффективные решения Свободная вентиляция Механическая система вентиляции Приточно-вытяжная система вентиляции с рекуперацией тепла source: source: source: Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

29 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 29 Отопление - охлаждение Энергоэффективные решения 29 Системы отопления также можно использовать для охлаждения В первую очередь: поддерживать потребление/нагрузку на минимальном уровне Системы поверхностного отопления/охлаждения Размещение оборудования по возможности в отапливаемом объеме Хорошо изолированные трубы Управление с учетом потребности Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

30 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 30 Подогрев воды Энергоэффективные решения 30 Сведенный к минимуму объемный расход Отличная изоляция Хранение внутри отапливаемой оболочки здания Сведенные к минимум потери при циркуляции воды (например система «труба в трубе») Совместное энергоснабжение и хранение Многоступенчатый проточный принцип для горячей воды Промежуточный резервуар Механическое управление загрузкой и разгрузкой Требуется циркуляция горячей воды Профилактика сети Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

31 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 31 Освещение Энергоэффективные решения 31 Максимальное использование дневного света в качестве естественного источника света Energy-efficient lamps australien-verbietet-gluhlampen.html Energiesparlampen-Sockel-E-27/Philips-Tornado-ESaver-20W-827- E27::60969.html Датчики присутствия на лестничных клетках, в лифтах и коридорах Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

32 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus Умные счетчики 32 Отображение фактического потребления и фактического времени использования В зависимости от времени суток и, возможно, более низкой стоимости энергии Возможность для коммунальных предприятий использовать существующую инфраструктуру энергетической установки и избежать или отложить на более поздний срок инвестиций в более эффективное расширение пикового потребления Многофункциональные технические сети для отслеживания данных потребления по нескольким направлениям (электроэнергия, газ, вода, тепло) Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

33 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 33 Принципы Выбор подходящего места для размещения здания Высокая компактность, Массивность, Отличная изоляция оболочки здания, Высокая герметичность, Концепция вентиляции, Использование поступающего солнечного тепла, Производительные установки (малые потери при выработке, распределении, передаче),тепловая изоляция всех труб и фитингов, управление с учетом потребления Использование возобновляемых источников энергии Контроль Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь

34 Improving Energy Efficiency in Residential Buildings in the Republic of Belarus 34 СПАСИБО за внимание! Повышение энергетической эффективности жилых зданий в Республике Беларусь