В книге рассматриваются вопросы рационального использования и сохранения энергии в жилых и общественных зданиях для города и сельской местности. Приводятся новые и усовершенствованные традиционные конструктивные решения, в том числе отопительно-вентиляционные системы. Дана классификация типов гражданских зданий с солнечным энергосбережением. Приведены объемно-планировочные и региональные особенности энергоэкономичных и энергоактивных гражданских здаинй, рациональные типы зданий, аккумулирующих энергию солнца, ветра и др. Использован отечественный и зарубежный опыт проектирования и строительства энергоэкономичных и энергоактивных зданий. Может быть также использована инженерно-техническими работниками.

Предисловие
Введение

Раздел I. Энергоэкономичные здания

Глава 1. Энергоэкономичные здания с утилизацией тепла
Воздушно-лучистое отопление
Использование тепла уходящего воздуха
Здания с вентилируемыми стенами (СУТ)
Нетрадиционные средства экономии тепла в системах инженерного оборудования

Глава 2. Особенности проектировании энергоэкономичных зданий традиционного типа
Архитектурно- и объемно-планировочные решения
Региональные особенности проектирования
Энергосберегающие мероприятия
Совершенствование теплотехнических расчетов

Глава 3. Повышение тепловой эффективности эксплуатируемых зданий
Состояние проблемы
Оценка целесообразности утепления эксплуатируемых зданий
Энергосберегающие мероприятия

Раздел II. Энергоактивные гражданские здания

Глава 4. Основы архитектурно-строительного проектирования
Нетрадиционные возобновляемые источники энергосбережения зданий
Критерии повышения энергетического баланса здания
Системы солнечного энергоснабжения жилых и общественных зданий

Глава 5. Типология энергоактивных гражданских зданий
Классификация энергоактивных зданий
Объемно-планировочные решения гелиоэнергоактивных зданий
Жилые здания
Общественные здания
Гелиокомплексы жилых и общественных зданий
Архитектурная композиция в формообразовании гелиоэнергоактивных зданий

Глава 6. Архитектурно-строительное проектирование элементов энергоактивных зданий
Общие требования к конструированию энергоактивных зданий
Элементы энергоактивных жилых и общественных зданий

Глава 7. Интегральные энергоактивные системы зданий
Ветроэнергоактивные здания
Энергоактивные здания с использованием низкопотенциальной тепловой гео- и гидротермальной энергий
Биоэнергоактивные здания

Приложения    
Литература

Предисловие

Для роста социально-экономического развития нашей страны в ближайшие годы предусматривается обеспечение повышения уровня капитального строительства, внедрения новых форм конструктивно-планировочных элементов, обеспечивающих тепловую эффективность зданий массового строительства. В связи с этим предусматривается осуществление энергоснабжения жилых и общественных зданий с использованием нетрадиционных источников природной энергии.

Книга посвящена актуальной теме рационального использования и сохранения энергии в жилых и общественных зданиях городского и сельского типа, В ней приводятся новые и усовершенствованные традиционные решения и системы. Учитываются и оцениваются факторы, влияющие на экономику энергоснабжения. Рекомендуются рациональные типы зданий, аккумулирующих энергию солнца, ветра и других нетрадиционных источников энергии.

Рассматриваются архитектурно-художественные возможности энергоактивных солнечных зданий и их комплексов, определяющих новое направление создания «гелиоархитектуры».

Предполагается, что студенты уже изучили основы курсов архитектуры гражданских зданий, строительных конструкций и строительной механики.

В конце глав приводятся вопросы, по которым студенты могут проверить, насколько хорошо они усвоили материал.

Предисловие и введение написаны совместно канд. техн. наук В.С. Беляевым и канд. архит. Л.П. Хохловой, раздел первый (главы 1, 2, 3, приложения 1, 3, 4, 5) — В.С. Беляевым, раздел второй (главы 4, 5, 6, 7, приложение 2) — Л.П. Хохловой.

Авторы выражают глубокую благодарность сотрудникам кафедры архитектурной физики (зав. кафедрой проф. Н.В. Оболенский), канд. техн. наук Ю.А. Матросову (зав. лабораторией теплофизики НИИСФ), сотрудникам кафедры архитектуры ВЗИСИ (зав. кафедрой проф. Н.Н. Миловидов) за ценные замечания, сделанные при рецензировании книги.

Введение

Проблема повышения тепловой эффективности зданий и экономии топливно-энергетических ресурсов в гражданских зданиях является актуальной, но сложной как в нашей стране, так и за рубежом. Представляя по своей сути в большей степени проблему социальную, чем научно-техническую, она и решается по-разному в различных странах.

В настоящее время около 40% всего добываемого в нашей стране топлива расходуется на теплоснабжение зданий, при этом уровень расхода энергии в новых зданиях увеличивается, так же как и рост себестоимости добычи, выработки и транспортировки традиционного природного топлива (угля, нефти, газа), запасы которого постепенно истощаются во всем мире.

В большинстве стран мира разработаны национальные энергетические программы и созданы специальные административные органы для активного проведения их в жизнь. В рамках системы ООН международным сотрудничеством в области энергетики занимаются такие организации, как Европейская экономическая комиссия (ЕЭК ООН), Организация по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО) и др.

За счет экономии энергии намечено к 2000 г. удовлетворить 75...80% прироста потребностей в энергетических ресурсах. Энергоэффективность проектных решений в нашей стране оценивается по степени их соответствия нормативным удельным показателям расхода тепла на единицу общей площади жилых и общественных зданий.

Энергосбережение в зданиях при решении практических задач сокращения общего расхода невозобновляемых энергоресурсов (угля, газа, нефти и др.) реализуется путем применения эффективных теплоизоляционных материалов, энергоэкономичных конструкций наружных стен, существенного увеличения теплозащиты эксплуатируемого фонда и т. п.

Энергетической программой на основе научно-технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства предусмотрено создание технической и материальной базы для широкого использования таких нетрадиционных источников энергии, как солнечной, ветровой, геотермальной и биомассы.

В нашей стране значительное снижение расхода органического топлива и уменьшение загрязнения окружающей среды обеспечивается преимущественным применением возобновляемых источников энергии. Согласно классификации ООН к новым и возобновляемым источникам энергии относятся в основном: энергия солнца, ветра, биомассы различного происхождения, приливов и отливов, разности теплового градиента верхних и нижних слоев воды в океанах, а также геотермальная и гидравлическая энергия. Существенную экономию тепла можно получить в случае применения различных конструктивных решений и систем, позволяющих утилизировать тепло, теряемое зданиями в отопительный период. В строительной практике применяются как специальные вентиляционные устройства, утилизирующие уходящее через наружные ограждения тепло, так и утилизаторы-теплообменники, использующие уходящее с вентиляционным воздухом тепло.

Здание как энергетическая система формирует тепловой и воздушный режим (ТВР) помещений. При этом системы отопления и вентиляции наряду с наружными ограждениями играют решающую роль. Оптимизация ТВР должна иметь целью как экономию топливно-энергетических ресурсов (ТЭР), так и обеспечение требуемых санитарно-гигиенических условий. Последние зависят как от эффективности работы систем вентиляции, так и от загрязненности атмосферы. Поэтому экологически чистым источникам энергии в будущем должен быть отдан приоритет.

В настоящее время в нашей стране создается нормативная и организационная основа для широкого применения солнечной энергии в народном хозяйстве. Разработаны нормы проектирования жилых и общественных зданий с солнечными пассивными системами отопления, а также пособие к ведомственным строительным нормам ВСН «Установка солнечного горячего водоснабжения», нормативные документы на проектирование и приемку в эксплуатацию зданий с системами солнечного отопления и горячего водоснабжения. Создаются специализированные организации по монтажу солнечных установок теплоснабжения.

Действующими объектами солнечного отопления и горячего водоснабжения являются жилые дома в поселках Армянской ССР, Одесской обл., Московской обл., Якутской ССР, Закавказья, Средней Азии и др.

Разработано свыше 200 проектов, из них 16 типовых и повторного применения энергоактивных гражданских зданий. Начато промышленное производство солнечных коллекторов, освоена гелиотехнология при изготовлении железобетонных изделий.

Начат серийный выпуск ветроэнергетических агрегатов.

Геотермальная энергия используется для теплоснабжения и производства электроэнергии. Так, горячим водоснабжением на базе геотермальных вод обслуживается население Грузинской ССР, Дагестанской АССР, Чечено-Ингушской АССР, где имеются горячие источники.

Перспективным источником энергии является энергия, получаемая при переработке биомассы, к которой относятся различные виды растительности, отходы сельскохозяйственного производства, животноводства, птицеводства, промышленные отходы, жидкие стоки и твердые отходы городов и др. Использование биомассы кроме получения энергии обеспечивает понижение содержания углекислого газа в атмосфере, а переработка отходов способствует улучшению состояния окружающёй среды.

За последние годы в нашей стране построено и эксплуатируется восемь мусоросжигательных заводов. Находятся в эксплуатации 15 теплонасосных установок различной теплопроизводительности; утилизируется тепло вентиляционных сбросов общественных зданий.

Таким образом использование вторичных источников энергии открывает большие перспективы в проектировании энергоэкономичных и энергоактивных зданий. Велики их резервы в области автоматизации систем теплоснабжения, применения источников света, сокращения энергоемкости системы кондиционирования воздуха, архитектурно-планировочных и конструктивных решений, повышения энергоэффективности существующих гражданских зданий и т. п.

Однако в настоящее время уровень работ по осуществлению задач по экономии теплоэнергетических ресурсов не соответствует энергетической ситуации в нашей стране. В связи с этим данное учебное пособие несомненно поможет студентам овладеть основными принципами проектирования энергоэкономичных и энергоактивных гражданских зданий, которые направлены на решение задач по повышению энергетической эффективности народного хозяйства.