Энергоресурсосбережение в строительстве

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Томский государственный архитектурно-строительный университет»

А.В. Колесникова

ЭНЕРГОРЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ

В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Учебное пособие

Томск

Издательство ТГАСУ

2023

УДК 697.341:699.86(075.8)
ББК 38.431.11-047.6+31.381

Колесникова, А.В.

Энергоресурсосбережение в строительстве : учебное 

пособие / А.В. Колесникова. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2023. – 68 с. – Текст : непосредственный.

ISBN 978-5-6049514-2-2

В настоящем учебном пособии изложен теоретический матери
ал для практических занятий по курсам энергосбережения, а также
приведены примеры решения задач. 

Предназначено для бакалавров и магистров очной и заочной 

форм обучения по направлению 08.03.01 «Строительство» программ 
подготовки: 08.03.01.01 «Промышленное и гражданское строительство», 08.03.01.15 «Теплогазоснабжение», 08.03.01.17 «Жилищно-коммунальный комплекс» и 08.04.01.12 «Энергоресурсоснабжение населенных мест и предприятий».

УДК 697.341:699.86(075.8)

ББК 38.431.11-047.6+31.381

Рецензенты: 
директор НПО «ВЭСТ» Ю.О. Кривошеин;
докт. техн.
наук, профессор
кафедры ТИСС
ТГАСУ

Н.А. Цветков.

ISBN 978-5-6049514-2-2
 Томский государственный

архитектурно-строительный
университет, 2023

 Колесникова А.В., 2023

К60

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение ..................................................................................................... 4
1. Практическая работа № 1. Утепление подземных 
трубопроводов тепловых сетей.............................................................. 6

1.1. Теоретическая часть.......................................................................... 6
1.2. Пример расчета № 1.......................................................................... 8
1.3. Исходные данные для расчета....................................................... 16
Контрольные вопросы ........................................................................... 21

2. Практическая работа № 2. Определение срока окупаемости 
энергосберегающего мероприятия...................................................... 22

2.1. Теоретическая часть........................................................................ 22
2.2. Пример расчета ............................................................................... 22
Контрольные вопросы ........................................................................... 24

3. Практическая работа № 3. Утепление подземных 
трубопроводов тепловых сетей............................................................ 25

3.1. Пример расчета № 2........................................................................ 25
3.2. Исходные данные для расчета....................................................... 31

4. Практическая работа № 4. Определение срока окупаемости 
энергосберегающего мероприятия...................................................... 35

4.1. Пример расчета ............................................................................... 35

5. Практическая работа № 5. Утепление ограждающих 
конструкций зданий............................................................................... 37

5.1. Теоретическая часть........................................................................ 37
5.2. Пример расчета ............................................................................... 45
5.3. Исходные данные для расчета....................................................... 55
Контрольные вопросы ........................................................................... 59

6. Практическая работа № 6. Определение срока окупаемости 
энергосберегающего мероприятия...................................................... 61

6.1. Пример расчета ............................................................................... 61

7. Оформление отчета............................................................................ 64
Библиографический список ................................................................. 65
Приложение 1. Пример оформления титульного листа ...................... 66
Приложение 2. Климатологические данные для расчета.................... 67

ВВЕДЕНИЕ

Энергоресурсосбережение в строительстве – одно из наи
более важных направлений из возможных для экономики нашей 
страны. Около половины затрачиваемого топлива страны расходуется на теплоснабжение зданий. Самыми уязвимыми местами 
с огромными теплопотерями являются ограждающие конструкции зданий и тепловые сети, транспортирующие тепловую энергию от источника к потребителю. Именно они нуждаются в качественной и эффективной тепловой защите для максимально 
возможного сокращения тепловых потерь. В связи с этим ученые разрабатывают различные энергоэффективные конструкции 
наружных ограждений с использованием новейших теплоизоляционных материалов и эффективные прокладки трубопроводов 
тепловых сетей (ТС) с наименьшими теплопотерями и продолжительными сроками службы. 

Основным недостатком тепловых сетей является качество 

используемых материалов (трубопроводов, утеплителей, покровного слоя) при строительстве и реконструкции. Уменьшение тепловых потерь трубопроводами тепловых сетей зависит 
не только от теплотехнических свойств тепловой изоляции, но 
и от качества выполнения строительно-монтажных работ и условий эксплуатации. Попадающая в тепловую изоляцию влага на 
порядок уменьшает ее теплозащитные свойства и влияет на срок 
службы самой изоляции и трубопровода. При выборе тепловой 
изоляции желательно останавливаться на гидрофобных материалах с водонепроницаемым покровным слоем для защиты от губительного влияния грунтовых и поверхностных вод. Существуют предызолированные трубопроводы с пенополиуретановой изоляцией, выполняемой на заводах, но требуются специалисты по их монтажу, что увеличивает стоимость в сравнении 
с привычными трубопроводами, которые изолируются в натурных условиях.

В соответствии со СНиП 23-02 (СП 50.13330.2012) «Теп
ловая защита зданий» проектирование зданий и сооружений 
должно осуществляться с учетом требований к ограждающим 
конструкциям, обеспечивающим следующие параметры: заданные параметры микроклимата, необходимые для жизнедеятельности людей и работы технологического и бытового оборудования; тепловая защита; защита от переувлажнения ограждающих 
конструкций; эффективность расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию; необходимая надежность и долговечность 
конструкций.

Для исполнения вышеперечисленных требований необхо
димо применять мероприятия, направленные на сбережение 
тепловой энергии и ресурсов. Наилучший результат возможно 
получить при комплексном сочетании следующих мероприятий. 

1. Улучшение теплозащитных характеристик зданий. 
2. Применение технического оборудования для различных 

сфер энергосбережения: воздушные завесы при входе в здания;
прерывистое отопление для регулирования теплопотребления 
здания; пофасадное регулирование системы отопления, учитывающее неравномерность поступления солнечной радиации; рекуперация теплоты удаляемых выбросов систем вентиляции 
и водоотведения и т. д.

Перед внедрением мероприятий оценивают их экономиче
ский эффект и выбирают вариант с наилучшими показателями. 

В настоящем учебном пособии рассмотрены различные 

способы теплоизоляции трубопроводов тепловых сетей с определением эффективности ее применения. А также определены 
сроки окупаемости мероприятий по утеплению ограждающих 
конструкций зданий.

Цель настоящего учебного пособия – рассмотрение вари
антов применения энергосберегающих мероприятий и способов 
определения их эффективности, расчета экономии энергетических и тепловых ресурсов.

1. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1. 

УТЕПЛЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ 

ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ

Цель практической работы – определить эффективность 

тепловой изоляции тепловой сети, проложенной в непроходных 
каналах и бесканально.

1.1. Теоретическая часть

Теплоизоляционная конструкция должна обеспечивать 

параметры теплохолодоносителя при эксплуатации, нормативный уровень тепловых потерь оборудованием и трубопроводами, безопасную для человека температуру их наружных поверхностей.

Конструкции тепловой изоляции трубопроводов и обору
дования должны отвечать требованиям:

– энергоэффективности – иметь оптимальное соотноше
ние между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимостью тепловых потерь через изоляцию в течение расчетного срока эксплуатации;

– эксплуатационной надежности и долговечности – вы
держивать без снижения теплозащитных свойств и разрушения 
эксплуатационные температурные, механические, химические 
и другие воздействия в течение расчетного срока эксплуатации;

– безопасности для окружающей среды и обслуживающе
го персонала при эксплуатации и утилизации.

Материалы, используемые в теплоизоляционных кон
струкциях, не должны выделять в процессе эксплуатации вредные, пожароопасные и взрывоопасные, неприятно пахнущие 
вещества, а также болезнетворные бактерии, вирусы и грибки, 
в количествах, превышающих предельно допустимые концентрации, установленные в санитарных нормах.

При выборе материалов и изделий, входящих в состав 

теплоизоляционных конструкций для поверхностей с положи

тельными температурами теплоносителя (20 °С и выше), следует учитывать следующие факторы:

– месторасположение изолируемого объекта (СП 131.13330);
– температуру изолируемой поверхности;
– температуру окружающей среды;
– требования пожарной безопасности;
– агрессивность окружающей среды или веществ, содер
жащихся в изолируемых объектах;

– коррозионное воздействие;
– материал поверхности изолируемого объекта;
– допустимые нагрузки на изолируемую поверхность;
– наличие вибрации и ударных воздействий;
– требуемую долговечность теплоизоляционной конст
рукции;

– санитарно-гигиенические требования;
– температуру применения теплоизоляционного материала;
– теплопроводность теплоизоляционного материала;
– температурные деформации изолируемых поверхностей;
– конфигурацию и размеры изолируемой поверхности;
– условия монтажа (стесненность, высотность, сезонность 

и др.);

– условия демонтажа и утилизации.
Теплоизоляционная конструкция трубопроводов тепло
вых сетей подземной бесканальной прокладки должна выдерживать без разрушения воздействие грунтовых вод и нагрузки 
от массы вышележащего грунта и проходящего транспорта.

В конструкциях теплоизоляции оборудования и трубопро
водов с температурами содержащихся в них веществ в диапазоне от 20 до 300 °С для всех способов прокладки, кроме бесканальной, следует применять теплоизоляционные материалы 
и изделия с плотностью не более 200 кг/м3 и коэффициентом 
теплопроводности в сухом состоянии не более 0,06 Вт/(м·К) при 
средней температуре 25 °С. Допускается применение асбестовых шнуров для изоляции трубопроводов условным проходом 
до 50 мм включительно.

Для теплоизоляционного слоя трубопроводов с положи
тельной температурой при бесканальной прокладке следует 
применять материалы плотностью не более 400 кг/м3 и теплопроводностью не более 0,07 Вт/(м·К) при температуре материала 25 °С и влажности, указанной в соответствующих государственных стандартах или технических условиях.

Конструкция тепловой изоляции трубопроводов при бес
канальной прокладке должна обладать прочностью на сжатие 
не менее 0,4 МПа.

При бесканальной прокладке тепловых сетей следует 

преимущественно применять предварительно изолированные 
в заводских условиях трубы с учетом допустимой температуры 
применения теплоизоляционного материала и температурного 
графика работы тепловых сетей.

При бесканальной прокладке предварительно изолиро
ванные трубопроводы с изоляцией из пенополиуретана в полиэтиленовой оболочке должны быть снабжены системой оперативного дистанционного контроля влажности изоляции (ОДК).

Применение засыпной изоляции трубопроводов при под
земной прокладке в каналах и бесканально не допускается.
Не допускается применение металлического покровного слоя 
при подземной бесканальной прокладке и прокладке трубопроводов в непроходных каналах.

Покровный слой из тонколистового металла с наружным 

полимерным покрытием не допускается применять в местах, 
подверженных прямому воздействию солнечных лучей.

1.2. Пример расчета № 1

Необходимо определить эффективность тепловой изоля
ции двухтрубной тепловой сети с диаметром теплопроводов 
dн = 219 мм и длиной l = 500 м, проложенной в непроходных 
каналах, на глубине заложения оси трубопровода Н = 1,4 м
в г. Новосибирске (рис. 1.1).

Рис. 1. Схема канальной прокладки двухтрубной теплосети

в канале КЛс 120×60

Температурные режимы водяных тепловых сетей прини
маются 150–70 °С, принимается качественное регулирование.

Размер непроходного канала принимается по табл. 1.1 в за
висимости от диаметра прокладываемого трубопровода.

В соответствии с dн = 219 мм по табл. 1.1 тип канала –

КЛс 120-60, с внутренним размером 1,2–0,6 м, наружным размером 1,48–0,88 м.

Расчетные температуры теплоносителей принимают в со
ответствии с п. 6.1.6 СП 61.13330.2012 [1]. Для трубопроводов 
водяных тепловых сетей принимают:

– для подающего трубопровода при переменной темпера
туре сетевой воды и качественном регулировании – в соответствии с табл. 15 СП 61.13330.2012 – 90 °С;

dн = 0,419 м 
dн = 0,435 м

dн = 0,219 м

0,6 м

0,88 м

1,2 м 

1,48 м 

1,4 м

– для обратных трубопроводов водяных тепловых се
тей – 50 °С.

Толщина основного слоя изоляции без учета уплотнения

δиз = 0,1 м. Основной слой изоляции – маты минераловатные 
прошивные, сжимаемостью не более 55 %. Покровный слой из 
бризола в два слоя толщиной δпс = 0,008 м.

Таблица 1.1

Размеры непроходных каналов

dн, м
Тип канала
Внутренний 

размер, м

Наружный 
размер, мм

0,219
КЛс 120-60
1,2–0,6
1,48–0,88

0,273
КЛс 150-90
1,5–0,9
1,78–1,18

0,325
КЛс 150-90
1,5–0,9
1,78–1,18

0,377
КЛс 150-90
1,5–0,9
1,78–1,18

0,426
КЛс 150-90
1,5–0,9
1,78–1,18

0,476
КЛс 210-120
2,1–1,2
1,78–1,18

0,530
КЛс 210-120
2,1–1,2
2,38–1,48

0,630
КЛс 210-120
2,1–1,2
2,38–1,48

0,720
КЛс 210-120
2,1–1,2
2,38–1,48

Толщина теплоизоляционного слоя из уплотняющихся 

материалов определяется с учетом коэффициента уплотнения 
по формуле Д.1 прил. Д СП 61.13330.2012 [1]:

1

δ
δ 
δ 
2δ

с

d
К d

+
=

+
,

где δ – толщина теплоизоляционного слоя без уплотнения, м; Кс –
коэффициент уплотнения теплоизоляционных изделий, принимаемый по табл. Д.1 СП 61.13330.2012 – 1,2; d – наружный 
диаметр изолируемого трубопровода, м.

В случае, если в формуле Д.1 СП 61.13330.2012 произве
дение 
δ
2δ

с

d
К d

+
+
меньше единицы, оно должно приниматься 

равным единице.

δ
0,219
0,1
1,2
0,91
2δ
0,219
2 0,1

с

d
К d

+
+
=
=
+
+ 
– принимаем 1.

Толщина теплоизоляционного слоя с учетом уплотнения: 

δ 1
δ 1
0,1 1
0,1
=
 =
 =
м.

Грунты – песок плотностью 1600 кг/м3 при массовой 

влажности 15 %. Температура грунта: tг = 3 °С. Температура 
в канале: tк = 40 °С. Теплопроводность грунта определяется 
по табл. В.6 СП 61.13330.2012: λгр = 1,92 Вт/(м∙°С).

Коэффициент теплопроводности основного слоя изоляции 

определяется по табл. Б.1 СП 61.13330.2012 [1, 2] при температуре теплоносителя 20 °С и выше: 

λиз = 0,038 + 0,00021 ∙ tср, Вт/(м∙°С).

Для подающего трубопровода при средней температуре 

утепляющего слоя 
65
2

40
90

2

к
1

ср1
=
+
=
+
=
t
t
t
°С:

λиз1 = 0,038 + 0,00021 ∙ 65 = 0,0517 Вт/(м∙°С).

Для обратного трубопровода при средней температуре 

утепляющего слоя 
45
2

40
50

2

к
2

ср2
=
+
=
+
=
t
t
t
°С:

λиз2 = 0,038 + 0,00021 ∙ 45 = 0,047 Вт/(м∙°С).

Термическое сопротивление основного слоя изоляции для 

каждой трубы:

из

из1

из1
н

1
1
0,419
ln
ln
2
2πλ
2 3,14 0,0517
0,219

d
R
d
=
=
=


(м2∙°С)/Вт;