Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГАОУ ВПО "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н.Ельцина"
Кафедра "Энергосбережения"
Здания с нулевым потреблением энергии (пассивные, здоровье)
Реферат по предмету "Энергосбережение"
Екатеринбург
2010
Оглавление
Введение
Отопительная система
Электроснабжение
Водоснабжение
Примеры
Заключение
Литература
По авторитетным мнениям ученых, мы неудержимо приближаемся к изменению климата. Такие климатические изменения периодически случались в истории нашей планеты, однако, впервые это вызвано деятельностью человека, и скорость текущих изменений беспрецедентна. СО2, выделяемый при сгорании ископаемого топлива и кислорода, изменяет состав нашей атмосферы. Кроме всего прочего, неконтролируемое использование ископаемой энергии ведет к драматическому истощению мировых запасов ископаемых энергоносителей. Малейшая экономия энергии, особенно в густозаселенных местах, ведет к снижению объема выброса загрязняющих веществ и, следовательно, помогает защитить окружающую среду.
Единственная область, где можно резко снизить объемы потребляемого топлива и, как следствие, расход энергии и объемы выбросов – это существующие и новые здания, для этого необходимо улучшить теплоизоляцию и установить более эффективные отопительные системы. Для снижения выбросов СО2 и защиты окружающей среды в будущем нам придется обходиться намного меньшим количеством энергии для отопления, чем мы использовали до сих пор. В то время, как существующие не усовершенствованные здания старой постройки расходуют на отопление от 300 до 400 кВт•ч/м2 энергии, потребность в отопительной энергии для зданий будущего поколения составит от 20 до 40 кВт•ч/м2. Так что основная характеристика архитектуры зданий будущего – это ультранизкое и даже нулевое потребление энергии.
Таким образом можно выделить основные направления развития зданий с нулевым энергопотреблением:
1. Снижение потребления тепловых ресурсов.
2. Полное или частичное удовлетворение электроэнергией.
3. Создания более совершенной вентиляции и теплоизоляции.
4. Снижения потребления воды.
Но эта задача не одного десятилетия, предстоит долгий путь перехода и первые шаги уже сделаны.[1]
Многие современные новации в области строительства направлены на то, чтобы человеческие поселения приносили как можно меньше ущерба окружающей среде. Примером домов, которые в будущем позволят нам жить в гармонии с природой, в то же время не лишая себя привычного комфорта, являются так называемые жилища "нулевой энергии" (zeroenergyhouse) или "пассивные" дома (passivehouse), объединяемые общим термином "энергоэффективные дома".
Концепция "пассивного" дома - один из самых значительных прорывов в строительстве. Такой дом не зависит от внешних источников энергии. Это становится возможным благодаря рациональному использованию источников тепла и энергии самого дома и окружающей его территории. Аварийное отопление (на случай длительных морозов), система горячего водоснабжения, электропитание пассивного дома осуществляются за счет энергии природных источников. Кроме того, максимально используется тепло от бытовых приборов, стоков, естественное тепло обитателей дома. Наиболее совершенные проекты учитывают даже ориентацию по сторонам света и розе ветров. При этом теплопотери предотвращаются благодаря конструктивным особенностям здания, использованию энергосберегающих технологий и высокоэффективных теплоизоляционных материалов.[2]
В современные энергоэффективные дома подразделяют:
1. Пассивный дом
Дом с ничтожно малым энергопотреблением (согласно нормативам Закона о сбережении энергии - менее 15 кВтч в год на 1 м2 отапливаемой площади). Отопление и горячее водоснабжение пассивного дома осуществляется с помощью альтернативных источников энергии. У такого дома есть целый ряд преимуществ:
Комфортный микроклимат. Даже в сильные морозы стены не промерзают, за счет чего температура и уровень влажности в помещении остаются постоянными.
Нет необходимости покупать емкости и выделять место для хранения топлива, не говоря уже о том, чтобы тратить деньги на его закупку и транспортировку.
Благодаря отсутствию вредных выбросов при отоплении можно наслаждаться свежим воздухом.
Пассивный дом по сути - энергоавтономная система, а значит, не требует прокладки масштабных инженерных сетей, а это - существенная экономия денег.
2. Дом с нулевым энергопотреблением
Здание, которое не нуждается во внешних (электричество, газ, нефтепродукты и т.д.) энергоносителях. Необходимая энергия (для отопления, горячего водоснабжения и бытовой техники) генерируется с помощью систем на основе альтернативных источников энергии - тепловых насосов, солнечных коллекторов и батарей. Технически дом с нулевым потреблением энергии - это улучшенный вариант пассивного дома, а если он генерирует больше энергии, чем потребляет, то можно уже говорить о энергогенерирующем доме.
3. Энергогенерирующий дом
Концепция дома, генерирующего энергию, сходна с концепцией пассивного дома: высокоэффективная теплоизоляция, энергоэффективные оконные системы и система вентиляции с рекуперацией тепла, а использование альтернативных источников энергии позволяет этому дому самому "производить" энергию, причем в большем количестве, чем может потребоваться жильцам дома.
4. Вращающийся "солнечный" дом
Вращающийся "солнечный" дом - это энергогенерирующий дом на одну семью, энергопотребление которого покрывается полностью или частично за счет использования солнечной энергии. От простого энергогенерирующего дома его отличает то, что все здание установлено на так называемой "вращающейся подставке", вследствие чего солнечные коллектора постоянно расположены оптимально по отношению к направлению инсоляции. Таким образом достигается более полное использование солнечной энергии.
5. 3-Liter-Haus
Для отопления этих домов требуется менее 30 кВтч в год на 1 м2 отапливаемой площади. Это соответствует примерно 3 литрам жидкого топлива в год на 1 м2 отапливаемой площади. Название "3-Liter-Haus" употребляется по большей части при продаже и покупке жилья для характеристики показателя энергопотребления. Критериев, позволяющих проверить энергопотребление дома на соответствие этому названию, нет, поэтому, "3-Liter-Haus" это, скорее, обещание, нежели реальные показатели. Это определение заимствовано из автомобильной отрасли, где существует такое понятие как "машина 3 литра" для автомобилей, расходующих очень малое количество топлива. В обиход определение "3-Liter-Haus" ввела немецкая компания Viebrockhaus. Позже появились также "1-Liter-Haus", "5-Liter-Haus" и т.п. Их можно объединить под одним общим понятием "Х-Liter-Haus".
Рассмотрим отдельно отопительную, энергосбережение, водоснабжение.
Благодаря быстрому развитию науки и переходу на использование новых энергоэффективных строительных конструкций и материалов, возможен переход от зданий старой постройки (группа 1) к зданиям с нулевым расходом энергии (группа 5). Проведенные в Германии исследования показывают, что в помещениях зданий старой постройки, на обогрев одного квадратного метра требуется от 300 до 400 кВт•ч/м2, а в зданиях, построенных в течение последних 20 лет, потребность в отопительной энергии снижена до 150–200 кВт•ч/м2 (группа 2). Сегодня уже эксплуатируются жилые здания, построенные с использованием новейших энергосберегающих технологий и с применением современных энергоэффективных материалов, в которых удельный расход энергии на отопление составляет около 20 кВт•ч/м2. [1] Для достижения таких целей требуется:
1. – высокоэффективная теплоизоляция зданий;
Исследования показывают, что при эксплуатации традиционного многоэтажного жилого дома через стены теряется до 40 % тепла, через окна — 18 %, подвал — 10 %, покрытия — 18 %, вентиляцию — 14 %.
Наиболее предпочтительным способом повышения теплозащиты уже имеющихся зданий (реконструируемых зданий) считается наружная теплоизоляция стен с применением эффективных теплоизоляционных материалов. При этом обеспечивается значительное повышение теплотехнической однородности наружных ограждений, простота конструктивных решений дополнительной теплозащиты, возможность утепления зданий без выселения жильцов, сохранение полезной площади, улучшение температурно-влажностного режима существующих наружных ограждений. Распространение в строительной практике получили конструкции наружной теплоизоляции, которые условно можно разделить на "мокрые" системы с оштукатуриванием плитного (предпочтительнее — минераловатного) утеплителя, и "сухие" вентилируемые системы с облицовкой на относе от слоя теплоизоляции. Те же подходы используются при проектировании и возведении новых энергоэффективных зданий. Применение новейших энергосберегающих решений с привлечением современных теплозащитных материалов, многослойных стеновых конструкций, герметичных многокамерных стеклопакетов, энергосберегающей сантехники и инженерного оборудования позволяет значительно сократить теплопотери. Снижение энергопотребления зависит от региона строительства и объемно-планировочных решений зданий и в среднем составляет около 40 % по сравнению со зданиями, построенными по старым нормам. Помимо вышеперечисленных аспектов пассивного энергосбережения, также стоит упомянуть о новейших решениях с привлечением высоких технологий. Имеются в виду интеллектуальные системы отопления, позволяющие оптимизировать поступление и распределение тепла в здании – то есть обеспечить необходимое и достаточное его количество тогда и там, где это необходимо. Однако такой подход требует внесения значительных и порой радикальных изменений в распространенную, в частности, в России схему централизованного отопления. [3]