Как сократить затраты на отопление и кондиционирование

В данной статье мы рассмотрим какими способами можно сократить потребление энергии зданиями и, как следствие, переплат в будущем, применяя принципы энергоэффективного строительства еще на стадии проектирования и разработки архитектурной концепции.

Чтобы вы не строили, будь это магазин, офисы, торговый центр, производственный цех, в любом случае в процессе эксплуатации вы будите оплачивать счета за тепловую и электрическую энергию. Учитывая то, что для целей отопления и кондиционирования здания тратится львиная доля энергии и её стоимость постоянно растет, сократив потребление на десяток процентов можно сэкономить огромные суммы. А если учесть, что большинство зданий эксплуатируются более 50ти лет?

Возможно и вы встречали офисы, жилые дома, другие здания в которых, например:

• летом слишком жарко, а зимой слишком холодно;
• до обеда комфортно, но после обеда такая жара, что спасает только кондиционер, хотя на улице прохладно.
• зимой всегда холодно, на сколько не выкручивай термостат;
• постоянно темно и приходится включать освещение, даже днем.

Весь этот дискомфорт приводит к тому, что вы включаете кондиционер, свет тратя недешевую электроэнергию, либо выкручиваете термостат на всю мощность и в итоге в конце месяца оплачиваете жирный счет и так каждый месяц из года в год.

Следуя 7-ми принципам при разработке проекта или архитектурной концепции вы сэкономите целое состояние за время эксплуатации здания, которое, возможно, потратите на реализацию своих новых идей и проектов.

Принцип №1. При возможности, размещайте здание на южном склоне холма.

Низкие участки холма, как правило, холоднее склонов, так как холодный воздух спускается в них и собирается там. Поэтому рекомендуется размещать здания на склонах холмов, а не у подножья, склоны не подвержены воздействию холодного ветра в такой же степени, как впадины, и получают выгоды от более теплых ветров.

При выборе места строительства необходимо учитывать то, что южный склон получает наибольшее количество солнечной энергии, поэтому самый теплый зимой. Здесь также наблюдаться наименьшее затенение от рядом стоящих зданий, поскольку объекты отбрасывают короткие тени.

Западный склон является самым жарким летом, так как солнечные лучи в вечернее время направлены под малым углом к горизонту.

Северный склон является самым тенистым и холодным, а вершина холма - самым ветреным местом (рисунок 1).

Как и место, так и влияние других зданий являются важным параметром. Взаимное расположение зданий влияет на количество поступающего солнечного излучения и скорость циркуляции воздуха вокруг.

Для выгодного использования солнечной радиации расстояние между зданиями должно быть достаточным, чтобы избежать затенения, расположение и расстояние до других зданий, также влияют на скорость и направление ветра, все это определяет энергетические характеристики.

В связи с этим, желательно что бы улицы располагались в широтном направлении (запад-восток), в таком случае южные окна здания будут выходить на улицу или во двор и, следовательно, будут меньше затеняться рядом стоящими соседними сооружениями (рисунок 2).

Принцип №2. Здание должно быть компактным, большей стороной ориентировано на юг.

В исследованиях было отмечено, что в зданиях, имеющих одинаковый объем, но выполненных в различных формах, получены разные результаты потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции. В качестве ориентира была принята поверхность куба, тепловые потери которого приняты как 100%, тепловые потери для других форм здания приведены на рисунке 3.

Поэтому, предпочтительно использовать компактные формы, которые минимизируют часть тепловых потерь. Здания желательно располагать так, чтобы сторона с большей площадью была сориентирована на юг-север, что позволит эффективнее использовать солнечную радиацию и приведет к сокращению затрат на отопление.

Принцип №3. При возможности, редко используемые или холодные помещения размещайте в северной части здания. Окна располагайте с юга и севера.

Рациональное расположение помещений внутри здания может уменьшить потребность здания в тепле. Поэтому, помещения с более низкой потребностью в тепле, такие, как столовая, ванная комната, туалет, гардероб, кладовые, склад, и т.д., могут быть расположены с северной стороны и использоваться в качестве буферных зон для сокращения тепловых потерь.

Нужно обеспечить минимальный приток тепла в теплое время года и максимальный в холодное. Этого можно достичь, если основную часть окон расположить с юга и севера. Южные окна позволяют использовать тепло солнечного излучения зимой, поэтому площадь окон в этом направлении должна быть максимальной (15-20% от площади помещения), южные окна не должны препятствовать проникновению ИК-излучения (без ИК защиты).

Окна, расположенные с северной стороны могут быть использованы для вентиляции здания в летний период, с северной стороны желательной использовать окна с покрытием, отражающим ИК-излучение, это позволит сократить потери тепла через северные окна в зимний период. По возможности, необходимо уменьшить количество и площадь восточных и западных окон, так как в летний период эти направления являются самыми жаркими, а зимой поступление солнечной энергии минимально.

Принцип №4. Рассчитать экономически выгодную толщину стен и остальных ограждающих конструкций.

При строительстве зданий одним из основополагающих моментов для обеспечения комфорта и снижения затрат на отопление и кондиционирование является выбор ограждающих конструкций здания. Ограждающие конструкции - это такие компоненты, как стены, кровля, окна и двери, которые отделяют здание от наружного воздействия и позволяют обеспечить необходимый микроклимат внутри.

Если стоимость строительства ограждающей конструкции составляет 15-40% от общей стоимости строительства, то ее вклад в стоимость жизненного цикла, особенно в стоимость энергии, составляет около 60%. Ограждающие конструкции минимизируют потери тепла зимой и поступление летом.

Для достижения наибольшей энергетической и экономической эффективности рационально для каждого здания индивидуально рассчитывать экономически эффективную толщину термоизоляции. Такой же расчет необходимо выполнять и для остальных ограждающих конструкций - кровли и пола.

Расположение наружных дверей следует выбирать с учетом ветрового воздействия, рекомендуется их размещать с наименее ветреной стороны. Для сохранения тепла или холода внутри здания желательно обустройство тамбура.

Принцип №5. Грамотно организовывайте ландшафтный дизайн вокруг здания.

Согласно некоторым исследованиям, применив описанный ниже подход для организации ландшафтного дизайна, можно снизить затраты на отопление в зимний и охлаждение в летний периоды до 30%. Для этого ландшафт должен максимизировать согревающее воздействие солнца зимой и обеспечивать затенение летом. Здание нужно защитить от холодных ветров.

Поэтому с северной стороны рекомендуется сажать постоянно зеленые деревья с низкими ветвями для защиты от холодного ветра.

На южный фронт следует высаживать невысокие кустарники или деревья, так чтобы они не заслоняли зимнее солнце.

На восточном и западном направлении рекомендуется высаживать высокие лиственные деревья для блокировки солнца и обеспечения прохладной естественной вентиляции.

Принцип №6. Придерживаетесь концепции «Солнечной архитектуры».

«Солнечная архитектура» (пассивное отопление) подразумевает под собой накопление солнечной энергии в элементах здания (стены, полы и т.д.) и последующее распределение его внутри помещений.

Для реализации принципов «солнечной архитектуры» здания должны обладить следующими особенностями:

• большие окна, обращенные на юг;
• высокое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций;
• рассчитанный нависающий козырек над южными окнами (либо другие варианты) для затенения окон летом, но с возможностью проникновения зимнего солнца зимой, когда оно светит под меньшим углом к горизонту;
• средства снижения тепловых потерь в ночное время.

Существует три способа организации пассивного отопления:

• прямой солнечный нагрев;
• косвенный солнечный нагрев («Trombe walls»);
• изолированный солнечный нагрев («Sun space»).

Подробнее можно узнать пройдя по ссылке.

Принцип №7. Освещайте помещения естественным светом.

Для повышения интенсивности дневного освещения в местах проникания дневного света необходимо использовать светлые тона, это позволит направить световой поток в глубь помещения. Поверхности стен и потолка должны быть окрашены в светлые тона. Рекомендуется, чтобы поверхности обладали следующей отражающей способностью:

• потолки >80%;
• стены 50-70%;
• пол 20-40%;
• мебель 25-45% (15).

При наличие окна размером около 20% от площади помещения, можно обеспечить достаточное освещение в глубь комнаты на расстояние в 1,5-2,5 раза превышает высоту оконного проема. Часть помещения, которое расположено глубже, уже нуждается в искусственном освещении.

Для того чтобы увеличить глубину проникновения дневного света в помещение, применяют системы естественного освещения, такие как:

• Световая полка;
• Зенитные фонари;
• Атриумы;
• Световые трубки (Light pipe);
• Солнечная труба (Solar tube);
• Оптические волокна (Fibres).

Следует помнить, что не только с точки зрения экономии средств и энергоэффективности, но и с точки зрения комфорта и здоровья людей, естественное освещение всегда было и будет предпочтительнее искусственного.

Резюме

Грамотно применяя 7 принципов энергоэффективного строительства, можно значительно снизить потребление энергии для отопления, кондиционирования и освещения на протяжении всего жизненного цикла здания, а это более 50 лет. При этом, окупив дополнительные затраты на мероприятия уже в первые годы эксплуатации своего здания.

Поэтому, для достижения успеха Уважаемые Господа, следите как выполняются Ваши проекты и обращаетесь к профессионалам.