Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук:
05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения. —
Кубанский государственный технологический университет. — Краснодар,
2009. — 222 с.
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Иванченко В.Т. Актуальность темы диссертации. В настоящее время в мировой строительной практике доминирующим критерием качества проекта здания является его энергопотребление. В современных российских условиях на первое место выдвигается проблема не стоимости строительства, а стоимости эксплуатации возводимого и существующего жилого фонда страны и ответственности за несоблюдения архитектурно-строительных нормативов.
Энергопотребление в России на один квадратный метр жилья за год составляет около 400 кВт*ч/(м2*год) в многоквартирных домах и около 600кВт*ч/(м2*год) в частном секторе, против энергопотребления в западных странах со схожим климатом (Швеция, Финляндия, Германия, Нидерланды), в обычных домах - 120-150 кВт*ч/(м2*год) и энергоэффективных- 45-60 кВт*ч/(м2*год). Это не удивительно, потому что в России объем выпуска теплоизоляционных материалов на 1000 жителей составляет 120 м3, тогда как в Японии — 350 м3, Финляндии — 416 м3, США — 496 м3. Цель исследования - обоснование и применение на основе комплексных исследований эффективных архитектурно-планировочных и конструктивных решений энергоэффективных жилых зданий на примере дома усадебного типа с автономной системой энергоснабжения (АСЭ) на основе солнечной энергии в климатических условиях юга России.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью необходимо было решить комплекс задач:
выявить преимущества малоэтажной застройки с использованием пассивных и активных гелиосистем и их перспективы применения в климатических условиях юга России;
провести анализ распределения целесообразного использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), применимых в условиях юга России, с целью выбора альтернативного источника энергии для энергоснабжения зданий;
систематизировать и разработать методологические принципы комплексного подхода к оптимизации энергосберегающих мероприятий и технических решений для применения при проектировании и строительстве автономных ресурсосберегающих домов усадебной застройки;
разработать объемно-планировочные и конструктивные решения, повышающие энергоэффективность малоэтажного здания, с учетом местных климатических и региональных условий строительства;
выполнить теоретические и экспериментальные исследования комплекса свойств наружных ограждающих конструкций, изготовленных с использованием современных эффективных теплоизоляционных материалов;
определить потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период с целью выбора мощности системы климатизации (на примере жилого дома усадебного типа в п. Черноморском Краснодарского края);
провести экспериментальные исследования фотоэлектрического солнечного модуля (ФСМ) с целью построения годовой модели выдаваемой мощности для разработки автономной системы энергоснабжения (АСЭ) зданий на основе солнечной радиации в климатических условиях Краснодарского края;
разработать и провести функционально-стоимостной анализ экспериментального «солнечного» здания с АСЭ с учетом энергетической нагрузки автономного потребителя и провести технико-экономическую оценку характеристик ФСМ, используемых в жилищном строительстве, для нахождения оптимального значения КПД. Объектом исследования являются малоэтажные жилые дома усадебного типа.
Предметом исследовании являются методы и способы объемнопланировочных и конструктивных решений, обеспечивающие повышение тепловой эффективности здания; разработка экспериментального здания с активной солнечной системой на основе фотоэлектрических солнечных модулей. Методы исследований. В работе использован комплекс методов, включающий экспериментальные исследования, компьютерное моделирование, математическое моделирование с элементами математической статистики, функционально-стоимостной анализ.
Научная новизна работы включает в себя следующее:
теоретическое, экспериментальное обоснование и подтверждение целесообразности создания автономного энергоэффективного жилого дома усадебного типа с учетом использования солнечной энергии в климатических и региональных условиях тога России, в частности, Краснодарского края;
обоснование и применение наиболее рациональных объемнопланировочных и конструктивных решений энергоэффективного дома;
описание экономически целесообразного технического решения стеновой ограждающей конструкции с железобетонным сердечником, не являющегося «теплопроводным включением», обеспечивающего необходимые прочностные качества здания;
испытание и моделирование фотоэлектрической составляющей автономной системы энергоснабжения (АСЭ) экспериментального дома в климатических условиях Краснодарского края;
описание методики функционально-стоимостного анализа экспериментального "солнечного" здания с АСЭ, определяющей необходимое число элементов, принцип и схему работы, срок окупаемости системы энергоснабжения для устойчивого обеспечения электроэнергией автономного энергоэффективного жилого дома усадебного типа.
Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Иванченко В.Т. Актуальность темы диссертации. В настоящее время в мировой строительной практике доминирующим критерием качества проекта здания является его энергопотребление. В современных российских условиях на первое место выдвигается проблема не стоимости строительства, а стоимости эксплуатации возводимого и существующего жилого фонда страны и ответственности за несоблюдения архитектурно-строительных нормативов.
Энергопотребление в России на один квадратный метр жилья за год составляет около 400 кВт*ч/(м2*год) в многоквартирных домах и около 600кВт*ч/(м2*год) в частном секторе, против энергопотребления в западных странах со схожим климатом (Швеция, Финляндия, Германия, Нидерланды), в обычных домах - 120-150 кВт*ч/(м2*год) и энергоэффективных- 45-60 кВт*ч/(м2*год). Это не удивительно, потому что в России объем выпуска теплоизоляционных материалов на 1000 жителей составляет 120 м3, тогда как в Японии — 350 м3, Финляндии — 416 м3, США — 496 м3. Цель исследования - обоснование и применение на основе комплексных исследований эффективных архитектурно-планировочных и конструктивных решений энергоэффективных жилых зданий на примере дома усадебного типа с автономной системой энергоснабжения (АСЭ) на основе солнечной энергии в климатических условиях юга России.
Задачи исследования. В соответствии с поставленной целью необходимо было решить комплекс задач:
выявить преимущества малоэтажной застройки с использованием пассивных и активных гелиосистем и их перспективы применения в климатических условиях юга России;
провести анализ распределения целесообразного использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ), применимых в условиях юга России, с целью выбора альтернативного источника энергии для энергоснабжения зданий;
систематизировать и разработать методологические принципы комплексного подхода к оптимизации энергосберегающих мероприятий и технических решений для применения при проектировании и строительстве автономных ресурсосберегающих домов усадебной застройки;
разработать объемно-планировочные и конструктивные решения, повышающие энергоэффективность малоэтажного здания, с учетом местных климатических и региональных условий строительства;
выполнить теоретические и экспериментальные исследования комплекса свойств наружных ограждающих конструкций, изготовленных с использованием современных эффективных теплоизоляционных материалов;
определить потребность в тепловой энергии на отопление здания за отопительный период с целью выбора мощности системы климатизации (на примере жилого дома усадебного типа в п. Черноморском Краснодарского края);
провести экспериментальные исследования фотоэлектрического солнечного модуля (ФСМ) с целью построения годовой модели выдаваемой мощности для разработки автономной системы энергоснабжения (АСЭ) зданий на основе солнечной радиации в климатических условиях Краснодарского края;
разработать и провести функционально-стоимостной анализ экспериментального «солнечного» здания с АСЭ с учетом энергетической нагрузки автономного потребителя и провести технико-экономическую оценку характеристик ФСМ, используемых в жилищном строительстве, для нахождения оптимального значения КПД. Объектом исследования являются малоэтажные жилые дома усадебного типа.
Предметом исследовании являются методы и способы объемнопланировочных и конструктивных решений, обеспечивающие повышение тепловой эффективности здания; разработка экспериментального здания с активной солнечной системой на основе фотоэлектрических солнечных модулей. Методы исследований. В работе использован комплекс методов, включающий экспериментальные исследования, компьютерное моделирование, математическое моделирование с элементами математической статистики, функционально-стоимостной анализ.
Научная новизна работы включает в себя следующее:
теоретическое, экспериментальное обоснование и подтверждение целесообразности создания автономного энергоэффективного жилого дома усадебного типа с учетом использования солнечной энергии в климатических и региональных условиях тога России, в частности, Краснодарского края;
обоснование и применение наиболее рациональных объемнопланировочных и конструктивных решений энергоэффективного дома;
описание экономически целесообразного технического решения стеновой ограждающей конструкции с железобетонным сердечником, не являющегося «теплопроводным включением», обеспечивающего необходимые прочностные качества здания;
испытание и моделирование фотоэлектрической составляющей автономной системы энергоснабжения (АСЭ) экспериментального дома в климатических условиях Краснодарского края;
описание методики функционально-стоимостного анализа экспериментального "солнечного" здания с АСЭ, определяющей необходимое число элементов, принцип и схему работы, срок окупаемости системы энергоснабжения для устойчивого обеспечения электроэнергией автономного энергоэффективного жилого дома усадебного типа.