Совершенствование проектных решений жилых и общественных зданий, строящихся в Москве

Описание:

Продолжаем знакомить читателей с материалами Всесоюзного совещания о передовом опыте и результатах научно-исследовательских и научно-конструкторских работ по совершенствованию проектных решений жилых и общественных зданий в части экономии топливно-энергетических ресурсов и перспективах дальнейшего совершенствования этих решений

Из истории специальности: наши учителя

Одной из старейших и авторитетнейших организаций, которая внесла существенный вклад в формирование идеологии индустриального массового гражданского строительства в Москве, является Московский научно-исследовательский институт типового и экспериментального проектирования (МНИИТЭП)¹. На проектах института основывается строительство жилых домов и различных объектов во многих городах России и за рубежом. В МНИИТЭП фундаментальными исследованиями в области разработки систем инженерного оборудования занималась лаборатория, возглавляемая Грудзинским М. М.

Грудзинский Марк Моисеевич (1926–1999) – талантливый и разносторонний ученый² в области тепловодоснабжения, отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и автоматизации этих систем. Более 30 лет возглавлял лабораторию систем инженерного оборудования МНИИТЭП – ведущую лабораторию в этой области в нашей стране, в лучшие годы численность лаборатории превышала 50 человек.

Грудзинский М. М. известен фундаментальными исследованиями практически во всех областях нашей специальности. В частности, результаты его исследований теплового и воздушного режима многоэтажных жилых и общественных зданий различного типа легли в основу типовых проектов систем отопления, вентиляции и дымоудаления жилых домов массовых серий, систем воздушного отопления и теплоснабжения школ и других общественных зданий. Им разработаны алгоритмы и прикладное программное обеспечение для автоматизированного проектирования систем отопления, вентиляции и горячего водоснабжения зданий. Исследования, направленные на повышение устойчивости и энергоэффективности работы систем теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения позволили, в том числе, разработать автоматический регулятор подачи тепла на отопление с ассиметричной коррекцией по температуре внутреннего воздуха Т48М, нашедший широкое применение в московском строительстве, будучи одним из первых отечественных специализированных приборов в области регулирования отопления. Им вместе с его учениками предложены оптимальные решения по обвязке калориферов систем приточной вентиляции и кондиционирования, процессов увлажнения воздуха в кондиционерах и устройств утилизации тепла. Все перечисленные решения и в настоящее время находят широкое применение в строительстве.

М. М. Грудзинский организовал оснащение лаборатории современными испытательными стендами и оборудованием, была создана уникальная микроклиматическая камера. Наличие широкого парка совершенных измерительных приборов позволило выполнять комплексные натурные исследования теплового и воздушного режима жилых и общественных зданий и энергоэффективности разработанных систем авторегулирования.

В период подготовки к Олимпиаде 1980-го года под руководством Марка Моисеевича и его ведущих сотрудников была выполнена серия интереснейших работ по исследованию особенностей формирования микроклимата в помещениях большего объема, таких как ледовые арены, дворцы спорта, кинотеатры и т. п. Получены новые научные данные по специфике протекания процессов тепломассообмена между ледовым покрытием и воздухом, по динамике процессов теплообмена и воздухообмена в воздушном пространстве зрелищных залов большого объема и т. п. Все это позволили обеспечить проектирование и строительство четко функционирующих и энергоэффективных систем обеспечения микроклимата на спортивных олимпийских объектах.

Лаборатория состояла из секторов: вентиляции и кондиционирования воздуха общественных зданий, которую возглавлял Поз М. Я.; теплоснабжения жилых микрорайонов и общественных зданий (Ливчак В. И.), систем горячего водоснабжения (Чистяков Н. Н.), группы автоматизации систем инженерного оборудования (Горин О. Н.) и группы отопления, вентиляции и дымоудаления жилых зданий, которой параллельно руководил непосредственно Грудзинский М. М.

Лаборатория была кузницей научных кадров. Работая по тематике лаборатории, под руководством М. М. Грудзинского защитили кандидатские диссертации Чистяков Н. Н., Ливчак В. И., Прохоров Е. И., Галант Ю. Г., Кац Р. Д., Грановский В. Л., Сенатова В. И., Староверова И. И., Кудрявцев А. И., Поз М. Я. защитил докторскую диссертацию. Старожилы лаборатории, проработавшие в ней около 20 и более лет – Г. К. Первой, А. А. Мерзлютин, В. И. Медведь, А. А. Чугункин, В. Н. Гейко, Т. И. Оленева, И. Б. Покровская, А. И. Винокурова, Ю. И. Рюкина, Т. К. Авдеева, Ю. Е. Геренрот, В. А. Оленев, О. А. Александрова, А. А. Красновская, И. Д. Коренцвит, Л. М. Кац – вместе с перечисленными канд. техн. наук прожили в ней свои лучшие годы жизни.

Марк Моисеевич был не только руководителем, наставником, но и душой коллектива, был обаятелен, остроумен, любил общение, на все жизненные ситуации у него была своя принципиальная точка зрения.

¹ МНИИТЭП создан в 1951 году как Специальное архитектурно-конструкторское бюро (САКБ) для решения комплекса проблем по переводу московского строительства на индустриальную основу.

² Биографическую справку о жизни и деятельности Грудзинского М. М. предоставили Ливчак В. И. и Грановский В. Л.

Текст статьи Грудзинского М. М. читайте далее.

Совершенствование проектных решений жилых и общественных зданий, строящихся в Москве, в части экономии топливно-энергетических ресурсов

М. М. Грудзинский, канд. техн. наук, МНИИТЭП

Продолжаем знакомить читателей¹ с материалами Всесоюзного совещания о передовом опыте и результатах научно-исследовательских и научно-конструкторских работ по совершенствованию проектных решений жилых и общественных зданий в части экономии топливно-энергетических ресурсов и перспективах дальнейшего совершенствования этих решений2. Представленный материал написан М. М. Грудзинским в восьмидесятые годы, когда ощущался значительный дефицит в средствах автоматического регулирования систем ресурсоснабжения и эффективных материалов, обеспечивающих теплозащиту зданий, и когда нельзя было реализовать все в полном объеме. В постперестроечный период, когда на рынке оборудования появился большой выбор оборудования и средств автоматизации, Грудзинский М. М. активно участвовал в разработках и исследованиях новых автоматизированных систем отопления, включающих комплексные системы регулирования и учета тепла, в разработках новых типов отопительных приборов со встроенными терморегуляторами, индивидуальных тепловых пунктов, программ автоматизированного расчета систем отопления, оборудованных терморегуляторами, а также ряда нормативных документов, направленных на энергосбережение в системах теплоснабжения и отопления.

Экономия энергии является важной задачей нашей страны. В настоящее время расходы топлива на отопление и вентиляцию жилых, общественных и промышленных зданий в промышленно развитых странах составляют 20–30 %. Решение задачи экономии тепловой энергии в СССР усложнялось тем, что она производилась в условиях существенной напряженности в производстве строительных материалов и инженерного оборудования, а также ограничений возможных сверхплановых капитальных вложений в эти отрасли промышленности и в строительство.

В жилых и общественных зданиях наибольшие возможности экономии тепла связаны с улучшением их теплозащиты: нормализацией площадей световых проемов, увеличением термического сопротивления и уменьшением воздухопроницаемости окон.

Анализ существующих проектных решений и действующих нормативных документов показал, что в проектах, особенно общественных зданий, площади окон для большинства помещений завышаются в 2–2,5 раза.

Одним из наиболее эффективных средств увеличения термического сопротивления окон является применение стекол с высоким коэффициентом отражения для инфракрасной части спектра, которые позволяют довести термическое сопротивление до уровня, равноценного тройному остеклению. В связи с этим следует обратить внимание плановых органов на необходимость резкого увеличения производства такого стекла.

Важным источником экономии тепла является автоматизация отопительных систем. При этом отпуск тепла может производиться или только в зависимости от температуры наружного воздуха, или учитывать также действие ветра и солнечной радиации. В первом случае он должен быть ориентирован на возмещение теплопотерь в квартирах наветренной ориентации, причем независимо от фактической скорости ветра. Во втором случае основной график отпуска тепла ориентируется на изменение теплопотерь в квартирах заветренной ориентации, а при отклонениях температур внутреннего воздуха вследствие действия ветра или солнечной радиации этот график автоматически корректируется. Второй способ наиболее эффективен при пофасадном и вертикальном регулировании систем отопления. Однако, как показали натурные испытания, конструкция освоенного промышленностью регулятора температуры Т-48 позволяет применять его для регулирования в центральных тепловых пунктах (ЦТП). В этом случае он способствует сокращению расхода тепла. Дополнительная экономия топлива в результате увеличивается примерно на 3–5 %. Кроме того, использование регулятора Т-48 обеспечивает постоянный контроль за температурой внутреннего воздуха в отапливаемых помещениях.

В новом строительстве внедрение первого наиболее простого способа регулирования целесообразно только в ЦТП. Экономия тепла, достигаемая в результате этого, составляет 10–15 % по сравнению с существующим графиком отпуска тепла.

Большие перспективы для экономии тепла в общественных и промышленных зданиях открываются при использовании низкопотенциальных тепловых выбросов и в первую очередь тепла вытяжного воздуха для нагрева приточного. Расход тепла на нагрев приточного воздуха в общественных и промышленных зданиях составляет 40–80 % общего расхода, поэтому экономия до 50 % этого тепла позволяет на объектах такого класса сократить общий расход тепла на 20–40 %.

В настоящее время научно-исследовательскими институтами нашей страны и за рубежом разработаны технические средства для решения этой задачи. Для этих целей могут быть использованы теплообменники с промежуточным теплоносителем, регенеративные вращающиеся теплообменники, рекуперативные теплообменники, тепловые трубы и тепловые насосы.

Наиболее реальным в настоящее время для условий СССР является использование для утилизации тепла вытяжного воздуха установок с промежуточным теплоносителем. Такие установки могут быть использованы в магазинах, зрелищных учреждениях, больницах, на предприятиях бытового обслуживания, в административных зданиях.

Использование теплообменников с промежуточным теплоносителем только во вновь строящихся магазинах Москвы позволит сэкономить до 10 тыс. Гкал/год, или 2 тыс. т. у. т.

У промышленных предприятий, где наряду с общеобменной вентиляцией существуют высокотемпературные выбросы (50–200 °С) от различного рода технологического оборудования, имеется возможность круглогодичного использования тепла этих выбросов для нагрева горячей воды. Так, утилизация высокотемпературных выбросов только в одном отделении термического цеха ЗИЛ позволяет получать 16 тыс. Гкал/год, т. е. обеспечивать ежечасно нагрев 32 т горячей воды до температуры 60 °С.

Для широкого внедрения установок утилизации тепла вытяжного воздуха в общественных и промышленных зданиях необходимо: считать обязательным применение утилизаторов тепла во всех проектируемых крупных системах приточно-вытяжной вентиляции; организовать производство на предприятиях Москвы регенеративных теплообменников; наметить план широких мероприятий по переоборудованию действующих систем приточно-вытяжной вентиляции и в первую очередь промышленных зданий с целью использования в них утилизаторов тепла вытяжного воздуха.

Один из резервов экономии тепла заключается также в приведении в соответствие времени работы систем отопления и вентиляции с периодическим характером использования большинства общественных зданий. Для этого системы должны быть снабжены соответствующими устройствами, позволяющими не только снижать расход тепла на отопление в нерабочие периоды, но и полностью прекращать действие вытяжки.

¹ Дыховичная Н. А. Опыт ЦНИИЭП жилища по совершенствованию типовых проектов жилых домов в части повышения их теплозащиты //«Энергосбережение» 2007, № 6, с. 68–70.

² Совершенствование проектных решений жилых и общественных зданий в части экономии топливно-энергетических ресурсов: Материалы Всесоюзного совещания. – М. ВДНХ СССР, 1980. – С. 21–24.