Энергоэффективные производственные здания

В. В. Гранев, профессор, доктор техн. наук, ОАО «ЦНИИпромзданий»

Важным требованием является обеспечение экологической безопасности при эксплуатации зданий. Энергосберегающие конструкции зданий вместе с эффективным сохранением заданного микроклимата в помещениях и снижении ресурсоемкости при их изготовлении также должны быть экологически безопасными за счет использования новых технологий. Обеспечению экологически чистой среды должны способствовать системы инженерного обеспечения.

Объемно-планировочные и конструктивные решения производственных зданий в целях энергосбережения разрабатываются с учетом:

- оптимальной ориентации зданий по странам света, функционального зонирования помещений, в том числе по температурно-влажностным параметрам микроклимата;

- удельного уменьшения объемов и площадей зданий на основе новых унифицированных решений;

- формирования зданий из модулей с учетом последующего блокирования, позволяющего сократить площади ограждающих конструкций;

- оптимизации соотношений площадей светопрозрачных и глухих ограждений с учетом ориентации таких ограждений по странам света;

- разработки новых многослойных ограждающих конструкций (вентилируемых, гелиоактивных, регулируемых и др.) и полимерных светопрозрачных ограждений;

- разработки несущих конструкций на основе современной энергосберегающей машинной технологии.

Внесенные изменения в теплотехнические нормы значительно повысили требования к теплотехническим характеристикам наружных ограждений, ограничили площади светопрозрачных конструкций. С учетом этого существенно расширилась номенклатура эффективных теплоизоляционных материалов и энергосберегающих светопропускающих изделий. В их числе окна из поливинилхлорида, стеклопластика, алюминия с термовставками, специальные виды утеплителя с отражающим эффектом, стеклопакеты с селективными свойствами и др.

Инженерные системы являются основными потребителями энергии в процессе эксплуатации производственных зданий. Основными направлениями совершенствования инженерных систем является применение технических решений и оборудования, позволяющих устранить или сократить избыточные затраты на нагрев, охлаждение и вентиляцию помещений, устранить или сократить избыточное водопотребление и освещение.

В производственных зданиях наряду с мероприятиями и техническими решениями, принятыми в гражданском строительстве (сокращение трансмиссионных и инфильтрационных потерь, сокращение расходов тепла на отопление и вентиляцию, сокращение расхода воды и тепла на горячее водоснабжение), используются ряд иных технических решений. Так, избыточные тепловыделения могут быть использованы для обогрева холодных зон, участков (прямое использование, установка утилизаторов, устройство оазисов с помощью теплонасосов). В производственных зданиях с теплонедостатками в холодный период года сокращение расходов тепла осуществляется точечно с помощью инфракрасного газового отопления, локального отопления при помощи завес и т. д. Сокращение воздухообмена осуществляется с помощью местных отсосов и рециркуляции, а также компенсационных укрытий.

Рисунок 1a. Многоэтажное здание нового типа с ядром жесткости многофункционального назначения и непрерывным перекрытием по вертикальной спирали	Рисунок 1б. Многоэтажное здание нового типа для интегрированного размещения нескольких предприятий – индустриальный отель

Одной из задач формирования новых типов зданий является поиск оптимального стоимостного соотношения между стоимостью теплозащиты ограждающих конструкций и энергозатратами, необходимыми для функционирования инженерных систем.

К новым типам зданий следует отнести производственные здания, в которых полностью или частично используются возобновляемые источники энергии: тепло земли и водоемов, энергия ветра и солнца.

Рисунок 2. Энергоэффективное производственное здание

Таким образом, концепция формирования новых типов энергоэффективных производственных зданий заключается в обеспечении архитектурно-строительными и инженерными решениями современных конкурентоспособных технологий при строжайшем соблюдении комплекса экологических требований: экономии земельных территорий при строительстве и реконструкции зданий, эффективной нейтрализации вредных выделений и шумов от технологического и инженерного оборудования, обеспечении комфортных условий работы и отдыха.

Одним из современных принципов формирования новых типов зданий является их многофункциональность. По такому принципу в ЦНИИпромзданий разработаны многоэтажные здания с ядрами жесткости, в которых размещены инженерные коммуникации и лифты. Разновидностью таких зданий являются многоэтажные здания с непрерывным перекрытием по вертикальной спирали и многоэтажные здания для интегрированного размещения нескольких предприятий (рис. 1а, б).

Эти решения были использованы в проектах Московского электромеханического ремонтного завода, корпуса сборки телевизоров в г. Александрове и ряде других объектов приборостроения.

При проектировании производственных зданий его объемно-планировочные и конструктивные решения принимаются на основе технологических решений. Так, производство лекарственных препаратов в п. Изварино Московской обл. осуществляется в одноэтажных корпусах большой протяженности с горизонтальным размещением технологических процессов (рис. 3). Менее энергоемким является выполняемый ЦНИИпромзданий проект завода по производству инфузионных растворов в Москве, в котором технологические процессы осуществляются в многоэтажном здании по вертикали (рис. 4). Благодаря резкому снижению соотношения площади ограждающих конструкций к объему здания энергозатраты на 1 м³ снизятся на 10–15% по сравнению с аналогом.

Рисунок 3. Завод готовых лекарственных препаратов, п.Изварино Московской обл.

При проектировании производственных зданий благодаря оптимизации инженерных систем можно существенно (на 30–40%) снизить энергозатраты по сравнению с аналогами. Так, в качестве энергоэффективных систем отопления можно использовать лучистые системы, предназначенные для обогрева отдельных зон и участков. Системы газового лучистого отопления с темными излучателями отечественного производства по проекту ЦНИИпромзданий применена в ремонтно-экипировочном депо «Москва – Киевская».

Основным резервом сокращения энергопотребления системами вентиляции является уменьшение воздухообмена, в том числе с помощью системы локализующей вентиляции и воздушных и воздушно-тепловых завес. Так, применение комбинированных воздушно-теловых завес у ворот уменьшает расход энергии в 2 раза.

Рисунок 4. Завод по производству инфузионных растворов, Москва, ул. Ижорская, д. 13/19

Проект системы воздушного отопления с направляющими соплами был разработан институтом для стеллажного склада комплекса «Шерленд» площадью более 25 тыс. м². Планируемое годовое сокращение расхода тепла на отопление по сравнению с аналогом составит около 25%.

Для реализации энергосберегающих решений при проектировании и строительстве зданий в ЦНИИпромзданий разработаны следующие документы:

1. Рекомендации по расчету отопительно-вентиляционных систем лучистого отопления / ОАО «ЦНИИпромзданий». М., 2002.

2. Рекомендации по применению систем обогрева с газовыми инфракрасными излучателями / ОАО «ЦНИИпромзданий». М., 1996.

3. Рекомендации по расчету отопительно-вентиляционных систем с направляющими соплами / ОАО «ЦНИИпромзданий». М., 1984.

4. Программа расчета парозащиты наружных стен по методике СНиП II-3-79*, раздел 6 / ОАО «ЦНИИпромзданий». М., 1999.