Энергоэффективность заглубленных зданий

Энергоэффективность заглубленных зданий

,

ГВУЗ «Приднепровская государственная академия строительства и
архитектуры», г. Днепропетровск

energy effectiveness of subsurface BUILDINGs

N. V. Savitsky, T. D. Nikiforova

SHEE “Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture”, Dnipropetrovsk

В статье приводится энергоеффективность заглубленных зданий по сравнению с наземными зданиями с аналогичными заглубленному зданию конструктивными и геометрическими параметрами. Рассматриваются различные варианты схем расположения здания в грунтовом массиве.

Сегодня энергетическая эффективность зданий выступает как один из главных показателей на рынке недвижимости. Одним из способов повышения энергоэффективности зданий является использование принципов проектирования биопозитивных заглубленных зданий. Нами предложена инновационная стратегия проектирования энергоэффективных заглубленных зданий. Строительство таких зданий позволит значительно сократить эксплуатационные расходы за счет снижения потребления тепловой энергии заглубленными зданиями, поскольку почти 30% ограждающих конструкций оказываются заглубленными в грунт.

Для разработки проектных решений заглубленных зданий и возможных способов повышения энергоэффективности таких зданий определены тепловые потери через ограждающие конструкции и выявлены зоны с максимальными значениями тепловых потоков через конструкции ограждения, а также рассмотрены различные варианты утепления наружных ограждающих конструкций.

Для исследования тепловых потерь заглубленными зданиями использовалась стандартная программа, в которой реализован метод конечных разностей. В процессе моделирования назначались теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, грунта и начальное распределение температур в грунтовом массиве. При этом коэффициент теплопроводности грунта принимался как для суглинка λ= 2,944 Вт/мºС [1]. Температура грунта на определенной глубине и температура наружного воздуха была принята согласно климатологическим данным г. Днепропетровска. При расчетах тепловых потерь температура внутри помещения принималась равной 180С.

В результате расчета были получены температурные поля и тепловые потоки для зданий с различной степенью заглубления, а также для здания расположенного на склоне. Характер распределения температурных полей в зависимости от схем расположения здания в грунтовом массиве показан на рис. 1, на рис. 2 приведен график зависимости величины теплового потока от степени заглубления здания в грунтовый массив.

Для оценки энергетической эффективности заглубленных зданий в сравнении с наземными выполнен расчет тепловых потерь черерез ограждающие конструкции наземного здания с аналогичными заглубленному зданию конструктивными и геометрическими параметрами. Результаты расчета приведены в табл. 1.

а)

б)

в)

г)

Рис. 1. Температурные поля для зданий:

а) наземных; б) полузаглубленных (отметка верха покрытия +1,7 м);
в) заглубленных (отметка верха покрытия -0,3 м); г) размещаемых на склонах.

Рис. 2. График зависимости величины теплового потока от степени
заглубления здания в грунтовый массив.

Таблица 1

Общие потери тепла через ограждающие конструкции наземного здания и здания заглубленного в склон

Вариант размещения здания

Потери тепла через ограждающие конструкции, Вт/м

Разница потерь тепла в % соотношении

Заглубленное здание в склон

4258,444

32

Наземное здание

6239,214

В результате исследования величины теплового потока от степени
заглубления здания в грунтовый массив (рис. 2) установлено, что существенное снижение тепловых потерь происходит лишь при заглублении здания до определенной отметки (отметка верха покрытия здания -0.9 м). Дальнейшее заглубление энергетического эффекта не приносит, однако при этом увеличиваются объемы земляных работ.

Результаты расчета потерь тепла через ограждающие конструкции свидетельствуют, что при размещении заглубленного здания на склоне, теплопотери снижаются на 32% по сравнению с наземным зданием, при обваловке покрытия здания грунтом теплопотери снижаются на 65% и при дополнительном утеплении стены, которая граничит с наружным воздухом, теплопотери возможно понизить на 85%.

Использованная литература

1.  Методика и результаты экспериментальных исследований теплофизических характеристик грунтов/ , , - Сб. научн. трудов. Строительство, материаловедение, машиностроение. № 47 – Днепропетровск: ПГАСА, 2008. – с. 416-422.