Урок 1. Енергоефективність будівель

 

Урок №1

Тема програми: Енергоефективність будівель та термореновація.

Тема уроку : Енергоефективність будівель.

Мета уроку:

Ø навчальна: вивчити енергоефективність будівель ;

Ø виховна: формувати творчу працелюбну особистість, поважне ставлення до своєї професії;

Ø розвиваюча: сприяти розвитку пам'яті, технічного мислення, творчого мислення до підходу проблемних питань.

Вид уроку: комбінування.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Дидактичне забезпечення: опорний конспект, роздатковий матеріал, стенди.

Методи навчання: словесні (пояснення з елементами бесіди), наочні (демонстрації).

Матеріально-технічне забезпечення: дошка, опорний конспект учня, підручник, ноутбук.

Орієнтовний план проведення уроку:

І. Організаційна частина (3 хв)

ІІ. Актуалізація опорних знань (5 хв)

ІІІ. Повідомлення теми, мети завдань уроку (2 хв)

IV. Вивчення нового матеріалу (30 хв)

V. Підсумок уроку (5 хв)

Хід уроку

І. Організаційна частина.

1. Перевірка присутніх учнів

2. Назначення чергових

 ІІ. Актуалізація опорних знань (методом бесіди з'ясову питання): 

1. Що таке енергоефективність?

ІІІ. Мотивація навчально-трудової діяльності.

Сьогодні ми ознайомимося із енергоефективністю будівель. Отримані знання та вміння ви зможете застосовувати на практиці.

IV. Повідомлення теми, мети, завдань уроку.

Тема уроку «Енергоефективність». На цьому уроці ми ознайомимося із енергоефективністю будинку.

V. Вивчення нового матеріалу.

План вивчення:

1 ) Енергоефективність будівель.

2) Європейська класифікація будівель.

3) Нормативна документація енергоефективності в Україні.

4) Класифікація будівель в Україні.

VI. Підсумок уроку.

6.1 Рефлексія

1. Чи всі ви зрозуміли?

2. Тоді дайте відповіді на мої запитання:

1. Енергоефективність будови – це …

2. Європейська класифікація будівель.

3. Перелік нормативної документації з енергоефективності.

4. Яка послідовність розрахунку енергоефективності будови?

5. Назвіть класифікацію будівель в Україні.

Оцінювання активності учнів на уроці

Отже, сьогодні на уроці ви ознайомилися із енергоефективністю будинку.

Домашнє завдання

Конспект.

Опорний конспект

1. Енергетична ефективність будівлі

Це властивість будівлі, її конструктивних елементів та інженерного обладнання забезпечувати протягом ожиданого життєвого циклу будівлі побутові потреби людини та оптимальні мікрокліматичні умови для її перебування та/або проживання в приміщеннях такої будівлі при нормативно допустимому (оптимальному) рівні витрат енергетичних ресурсів на опалення, освітлення, вентиляцію , кондиціонування повітря, гаряче водопостачання з урахуванням місцевих кліматичних умов за ДБН В.2.6-31:2016 «Теплова ізоляція будівель» [1]

2. Європейська класифікація будівель

У Європі прийнято наступну класифікацію будівель, яка застосовується також і в Україні, для оцінки енергоефективності будівель при визначенні подальших кроків у нормуванні їх рівнів:

•  старі будинки, що побудовані до 1970-х років (в Україні до 2007 року) та вимагають для свого опалення та охолодження близько 300 кВт-год/м2;

•  нові будинки, які будувалися в Європі з 1970-х до 2002 року (в Україні до 2016 року) – 150 кВт-год/м2;

•  зведення низького споживання енергії (з 2002 року в Європі не дозволено зведення будівель з великим енергоспоживанням) - 60 кВт-год/м2;

•  пасивні будинки (прийнятий Закон, за яким з 2019 року в Європі не можна зводити будинки за стандартами нижче ніж пасивний будинок)- 15 кВт-год/м2;

•  будівлі нульової енергії (архітектурно має ті ж стандарти, що й пасивні будівлі, але інженерно оснащені так, щоб споживати виключно тільки ту енергію, яку самі й виробляють) - 0 кВт-год/м2;

•  будівлі плюс енергія, які за допомогою встановленого на них інженерного обладнання – сонячних батарей, колекторів, теплових насосів, рекуператорів та інших – виробляють більше енергії, ніж самі споживають.

3. Нормативна документація енергоефективності в Україні

На нормативному рівні енергоефективність в Україні почала втілюватися у новому будівництві та реконструкції існуючих будівель житлового та громадського призначення з виходом ДБН В.2.6- 31-2006 «Теплова ізоляція будівель» з 2007-го року і була підкріплена ДСТУ Б А2. :2010 [2], який запровадив окремий розділ «Енергоефективність» у складі проектної документації. На той момент українські нормативи енергоефективності будівель відповідали прийнятій у Європі Директиві 2002/91/ЄС. Основними методологічними факторами цієї директиви є: загальні методології розрахунків; мінімальні вимоги до нового будівництва; мінімальність при реконструкції; енергетична сертифікація будівель; регулярна інспекція.

На сучасному рівні нормативного забезпечення виступають зобов'язання України в імплементації ще трьох основних директив Європейського Союзу:

1.     Директива 2010/30/ЄС. Про вказування за допомогою маркування та стандартної інформації про товар обсягів споживання енергії та інших ресурсів енергоспоживчими продуктами;

2.     Директива 2010/31/ЄС. Про енергоефективність будівель (ЕРЕЮ);

3.     Директива 2006/32/ЄС. Про ефективність кінцевого використання енергії та енергетичні послуги (з 25.10.2012 EED 2012/27/ЄС Про енергоефективність).

Друга та третя директиви вже знайшли своє втілення в нормативних документах України, перша перебуває на стадії технічної підготовки, обговорення та необхідного погодження.

З виходом у 2013 році стандарту ДСТУ Б EN ISO 13790:2011 [3] відбувається перехід на новий рівень оцінки енерговитрат будівлі, коли поряд з опаленням передбачається враховувати й охолодження. Перехід на новий рівень проектування – вихід ДСТУ Б А.2.2-12:2015 «Енергетична ефективність будівель. Метод розрахунку енергоспоживання при опаленні, охолодженні, вентиляції, освітленні та гарячому водопостачанні» [7], який, враховуючи відповідні нормативи [4-6], пропонує метод розрахунку енергоспоживання при опаленні, охолодженні, вентиляції, освітленні та гарячому водопостачанні. Тобто з'являється можливість оцінити річний цикл експлуатації будинку та його сумарні енерговитрати.

У стандарті [3] прописано три основні методи оцінки енерговитрат: сезонний або місячний, попрощений погодинний та деталізованого моделювання. В Україні прийнято перший метод, як більш простий і який спирається на існуючий досвід визначення сезонних енерговитрат на опалення.

Методологія проектування енергоефективних будівель полягає у системному аналізі або дослідженні операцій, спрямованому на пошук альтернативних рішень та кількісного обґрунтування оптимальних їх варіантів.

Будівля розглядається як єдина енергетична система, що складається з незалежних підсистем:

•  зовнішнього клімату як джерела енергії та об'єкту, від якого треба захищати (ізолювати) будівлю;

•  комплексу інженерних підсистем, енергетично пов'язаних між собою.

Основний вплив на формування теплового режиму та, відповідно, енергетичного статусу будівлі (енергетичних витрат на забезпечення необхідного теплового режиму) здійснює його теплоізоляційна оболонка. Від властивостей цієї енергетичної підсистеми залежить вибір параметрів підсистеми опалення.

Об'ємно-планувальне рішення будівлі та конструктивні принципи теплоізоляційної оболонки обумовлюють ступінь корисного використання енергії сонця при кліматизації внутрішнього простору будівлі. Крім того, саме ця підсистема має найбільший потенціал у підвищенні енергоефективності будівель житлового та громадського призначення.

Параметри підсистеми вентилювання будівлі визначаються санітарно-гігієнічними вимогами до повітря приміщень. Наприклад, для житлових будинків розрахункова температура повітря та вимоги до повітряобміну в приміщеннях приймаються не менше 20°С та 0,8 (рік -1). Кількість та якість повітря обумовлена ​​фізіологічними потребами людини, але термодинамічні його параметри можуть регулюватися конструктивними елементами підсистеми, ефективність роботи яких впливає на загальну енергоефективність будинку.

Сучасний стан будівництва демонструє зміну в енерговитратах будівель. Без урахування витрат на охолодження трансмісійні та витрати на інфільтрацію (вентиляцію) у сучасних багатоповерхових будівлях складають приблизно 53%, а значна частка (47%) припадає на гаряче водопостачання.

У будівлях висотою до трьох поверхів тепловитрати через огороджувальні конструкції значно більші. У таких будівлях особливо інтенсивно теплообмін відбувається через конструкції покриття.

У стандарті ДСТУ Б А.2.2-12:2015 «Енергетична ефективність будівель. Метод розрахунку енергоспоживання при опаленні, охолодженні, вентиляції, освітленні та гарячому водопостачанні» [7] надана наступна схема послідовності розрахунку енергоефективності будівлі:

•  визначення  між кондиціонованих та некондиціонованих об'ємів  та розподілу будівлі на розрахункові зони (за потреби);

•  визначення  вхідних величин  щодо теплоізоляційної оболонки будівлі, умов внутрішньої та зовнішньої середовища, моделі зайнятості (роботи) та  інженерних систем  для кожної зони;

•  розрахунок теплопередачі трансмісією та вентиляцією для кожної зони будівлі та місяця року;

•  розрахунок внутрішніх та сонячних теплових надходжень для кожної зони будівлі та місяця року;

•  розрахунок енергоспоживання для опалення, охолодження, вентиляції та гарячого водопостачання (ГВП) для кожної зони та місяця року;

•  розрахунок додаткової енергії, теплових втрат систем виділення, розподілення та вироблення енергії для кожної зони будівлі та місяця року;

•  розрахунок енергоспоживання при опаленні, охолодженні, вентиляції, ГВП та освітленні для кожної зони та місяця року;

•  підсумування результатів енергоспоживання для всієї будови за рік;

•  складання звіту для будівлі.

Слід зауважити, що відтепер при проектуванні будівель в Україні головною вимогою стає досягнення нормованого рівня енергоефективності, яке забезпечується в тому числі контрольованим рівнем тепловитрат трансмісією через зовнішню оболонку. Але вимога до показників опорів теплопередачі її окремих конструктивних елементів виступає не головною.

Загальний показник енергоефективності зведення ЕР згідно з ДБН В.2.6-З1:2016 повинен визначатися за умовою:

EP EPmax де ЕР - розрахункова або фактична де ЕР - розрахункова або фактична питна річна енергоспоживання будівлі;

ЕРmax - максимально допустиме значення питомої річної енергоспоживання будинку, кВт-год/м2 або кВт-год/м3, що встановлюють за таблицею 1 залежно від призначення будівлі, її поверховості та температурної зони експлуатації.

Розрахункове значення ЕР визначають за формулою:

для житлових будинків

 ЕР = (0 _{H, nd +}  0 _{C, nd +}  Q _{DHW, nd} ) / А _f

для громадських (нежитлових) будівель

EP = 0 _{H, nd}  + 0 _{C, nd} + Q _{DHW, nd}  / V   

 де 0 _H,nd,  0 _C,nd,  Q _DHW,nd  - річна енергоспоживання будівлі для опалення, охолодження та гарячого водопостачання, відповідно, кВт рік;

Аf, V-кондиціонована (опалювальна) площа для житлової, м ² , та кондиціонований об'єм для громадської будівлі (або її частини), м ³ .

Фактичне значення ЕР визначають за ДСТУ Б В.2.2-39:2016 «Методі та етапи проведення енергетичного аудиту будівель».

Для будівель, що підлягають термомодернізації, допускається приймати збільшені значення максимальної річної питомої енергопотреби з коефіцієнтом 1 1,25 до ЕР _тах .

4. Класифікація будівель в Україні

В Україні прийнято визначати сім класів енергоефективності, що наведені в таблиці 2. При новому будівництві та термомодернізації існуючої забудови клас енергоефективності повинен бути не нижчим за «С». Інженерні системи повинні мати також клас енергоефективності не нижчий за «С».

Таблиця 1.  Нормативна максимальна питома енергоспоживання для житлових та громадських будівель  (ЕР _max )

 Таблиця 2.  Класифікація будинків за енергетичною ефективністю

При виконанні умови з енергоефективності ( клас не нижче С ) допускається застосовувати окремі конструктивні елементи теплоізоляційної оболонки зі зниженими значеннями опору теплопередачі до рівня 75 % від R _qmin   для непрозорих частей зовнішніх стін і до рівня 80 % від R _qmin  для інших огороджувальних конструкцій обов'язковому виконанні санітарно - технічних умов.

Таким чином, станом на 1 квітня 2017 року в Україні діють досить жорсткі вимоги до енергетичної ефективності будівель.

Нові будівлі необхідно обов'язково проектувати з низьким споживанням енергії -  класу  С  або  В  та втілювати прогресивні заходи щодо конструювання зовнішніх огороджувальних конструкцій будівель та інженерного обладнання для проектування пасивних будівель  класу А .

Зводити нові будинки з великим споживанням енергії -  класів  D, Е, F і G  - в Україні не дозволяється.

Використана література:

https://dergbud.org.ua/enerhoefektyvnist-budivelua.html

https://ela.kpi.ua/server/api/core/bitstreams/34ef9145-1020-4fbc-986e-8715dd62cfde/content