Кондиционирование Вентиляция Сантехника Отопление
Кондиционирование Вентиляция Сантехника Отопление
СОК СОК
Главное меню
Главная
Новости
СОК онлайн
Рубрики
О журнале
Медиаплан
Реклама
Реклама на сайте
Выставки
Семинары
Контакты
Поиск
Форум
Библиотека
Фотогалерея
Рубрики
Сантехника
Отопление
Кондиционирование
Вентиляция
Энергосбережение
Нормативная База
Объекты
Рекомендуем
Системы воздушного отопления
Top100+ :: Teplo.com
Кондиционеры, вентиляция, тепловые насосы.
Тепловые насосы, Телпый пол и Воздушные фильтры
Кондиционеры Daikin
Aqua-Term 2013
c-o-k.ru

Системный анализ и климатизация зданий Версия для печати Отправить на e-mail
08.05.2012

Основными источником потребления энергии в зданиях являются такие внутренние инженерные системы как системы вентиляции и кондиционирования воздуха. При решении задач энергосбережения систу- мы, например, можно выключить и включать только по необходимости. Расход наружного воздуха при использовании естественной вентиляции также можно регулировать — достаточно установить стеклопакеты. Если требуется регулировать расход наружного воздуха, можно использовать дополнительную опцию в виде встроенной регулируемой щели для его притока. Возникает вопрос: «К какому определению можно отнести эти действия? К энергосбережению или к экономии энергии?».

Для того, чтобы нам установить, различаются или нет между собой такие понятия как «энергосбережение» и «экономия энергии», нам необходимо воспользоваться определениями. Экономия — бережливое ведение хозяйства, в основе которого лежит уменьшение издержек, расходов, затрат экономических ресурсов: материалов, энергии, оборудования, труда, рабочего времени. Энергосбережение (экономия электроэнергии) — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономических мер, направленных на эффективное (рацио-нальное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии.

Таким образом, определения однозначного ответа не дают. Поэтому, для того, чтобы нам получить ответ на данный вопрос воспользуемся системным подходом к данной проблеме. Системный подход — направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, т.е. рассмотрение объекта как системы.

Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Ответ мы можем получить, если будем использовать метод системного анализа. Системный анализ — научный метод познания, представляющий собой последовательность действий по установлению структурных связей между переменными или элементами исследуемой системы. Опирается на множественный комплекс общенаучных, экспериментальных, естественнонаучных, статистических, математических методов.

Предметом изучения такой самостоятельной дисциплины, как «системный анализ», является система, независимо от ее природы, организации, способа существования и способа описания, а целью рассмотрения системы является решение задач анализа, управления и проектирования.

На наш взгляд необходимость применения системного подхода при решении задачи кпиматизации зданий продиктована тем, что индустрия климата подошла к той границе, когда для извлечения прибыли уже недостаточно использовать те или иные физические или биохимические процессы в помещении для создания комфортных условий для человека [1]. Прогрессирующее ухудшение экологической обстановки вынуждает переходить к созданию индивидуальной системы безопасности, т.е. к управлению теми или иными физическими и биохимическими процессами в организме человека через создание искусственной среды обитания человека и управлением рисками.

Процесс проектирования любой искусственной системы начинается с формирования цели [2]. Отказ от четкого ее определения заставляет проектировщиков ориентироваться лишь на собственные цели, которые, как правило, связаны со стремлением минимизировать материальные затраты и, возможно, максимизировать доход. Данное утверждение в полной мере характеризует состояние строительного комплекса на современном этапе.

Если воспользоваться тезисом, который формулируется в системном анализе как «система есть средство достижения цели» и считается, что он полностью соответствует как назначению, так и смыслу создания искусственных систем, тогда исходя из данного тезиса, нам необходимо определить цель, которой служат внутренние инженерные системы здания. Очевидно, что воздух помещения после обработки внутренними инженерными системами может отличаться от естественного (атмосферного) как по микроклиматическим параметрам, так и по химическому составу и концентрациям, поэтому воздух помещения можно отнести к внешним условиям искусственной среды обитания человека. Аналогично будет и с водой при водоподготовке.

Если эксплуатацию внутренних инженерных систем здания будем рассматривать в комплексе, тогда их назначением будет являться обеспечение поддержания определенных внешних условий искусственной среды обитания в здании. Следовательно, тогда они будут являться подсистемами системы «искусственная среда обитания» ограниченными размерами здания.

Человек как биологическое существо адаптирован к строго определенным факторам внешней среды. Поэтому цель создания искусственной среды обитания для человека будет заключаться в том, чтобы внешние условия искусственной среды обитания в здании существенно не отличались от условий, к которым адаптирован человек. Существенное различие хотя бы одного из этих параметров, которые относятся к внешним условиям, будет, так или иначе, отражаться на функционировании организма человека, приводя его к адаптационному синдрому. Попытаемся данное утверждение обосновать.

Элементы окружающей человека среды и в соответствии с его биологической и социальной сущностями экологи подразделяют на [3]: природные (основные источники жизни — пища, вода, воздух и т.д.); искусственные, т.е. созданные человеком (дома, предметы быта и орудия труда, произведения искусства и т.д.); социальные (люди и их группы, общество).

С другой стороны они выделяют: рабочую среду, среду проживания и рекреационную среду. В среде проживания обычно преобладают социальные элементы (члены семьи, сограждане) и искусственные, которые во многом влияют и на качество природных элементов среды (воды, воздуха). Эту среду человек может существенным образом изменять, создавая благоприятные условия. В рабочей среде в зависимости от профессии индивида отдельные элементы могут быть представлены весьма различно. Например, на промышленном предприятии преобладает влияние искусственных элементов, тогда как в сельском хозяйстве — природных. В рекреационной среде часто преобладают природные элементы (пребывание на природе), однако нередко на первый план выступают и искусственные элементы (различного рода культурные учреждения) — все зависит от характера отдыха.

Экологи производят данное деление среды на виды и элементы функционально и условно, т.к. среда воздействует на человека во всей своей целостности. Поэтому более подробно рассмотрим, как среда может воздействовать на человека во всей своей целостности.

Живой природе свойственно системное устройство. Система есть совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Живые системы являются всегда открытыми, т.е. взаимодействуют с окружающей средой: из нее они получают вещество, энергию и информацию, необходимую для жизни, и поставляют в нее продукты и вещества, образовавшиеся в результате жизнедеятельности. Живой системой являются клетка, организм, сообщество организмов (популяция, биоценоз) и их объединение с окружающей средой (экосистема, область, биосфера). Каждая система, в свою очередь, является подсистемой системы более высокого порядка (табл. 1).

Image

Любой живой организм, в т.ч. организм человека, представляет собой целостную систему, находящуюся под воздействием окружающей среды. Внутренняя среда организма человека сохраняет свое постоянство в виде определенного химического состава и постоянными физическими характеристиками, т.е. гомеостаз, тогда как внешние условия (температура, влажность, шум, нагрузка) постоянно меняются.

Таким образом, на основе физиологических функций человека определяется интервал параметров внешних условий (физиологических норм), которые не меняются с течением времени в отличие от санитарно-гигиенических норм, которые задаются человеком исходя из тех или иных соображений.

Внутреннюю среду образуют клетки различных тканей и их непосредственное окружение животных и растений — внеклеточная жидкость, лимфа и кровь. Из крови необходимые вещества поступают во внеклеточную жидкость, и наоборот, неиспользованные и вредные вещества из клетки через внеклеточную жидкость попадают назад в кровь. Именно кровеносная система объединяет внутреннюю среду организма человека в единое целое.

Здесь следует добавить, что необходимые вещества, поступающие во внеклеточную жидкость, имеют определенную концентрацию, которая влияет на клеточные функции. В свою очередь концентрация веществ во внеклеточной жидкости зависит от содержания этого вещества в пище воде и воздухе.

Опираясь на экспериментальные данные по кристаллизации в гелях [Л, 5], мы пришли к выводу, что физические и биохимические процессы в организме человека, которые формируют зависимость «доза-ответ», можно разбить на несколько этапов [6]. На первом этапе повышенная концентрация углекислого газа в помещении может приводить к повышению концентрации кристаллообразующих ионов кальция в организме челове-ка и к снижению растворимости ионов кальция. На втором этапе при достижении определенного пересыщения близкого к пределу метастабильности по В.Ф. Оствальду может происходить образование полостей (центров кристаллизации). На третьем этапе при пересыщении превышающем предел метастабильности может начинаться процесс кальцификации, который при высокой концентрации углекислого газа в помещении можно отнести к колебательным химическим реакциям. Результатом процесса кальцификации является образование патогенных био-минералов в организме человека [7, 8]. Если при кристаллизации в гелях колебательные химические реакции могут проявляться в пространстве по столбу геля в виде колец Яизеганга, тогда как в патогенных биоминералах кольца Яизеганга могут проявляться во времени в виде послойного роста биоминерала с различным количеством примесей в каждом слое. Можно предположить, что формирование колец Яизеганга в среде, где идет кристаллизация, происходит по причине возникновения колебательных химических реакций.

В свою очередь патогенные биоминералы, включая среду, где они образовались, называют активными органно-минеральными агрегатами (ОМА), роль которых в функционировании организма еще не установлена. Кроме этого, мы пришли к выводу, что при возникновении процесса кальцификации появление ацидоза связано не с биологическими, а с физико-химическими процессами в организме человека.

Мы, неожиданно для себя, пришли к еще одному интересному выводу, что на втором этапе формирования зависимости «доза-ответ», при образовании центров кристаллизации может повышаться риск повреждения механоуправляемых ионных каналов (МСК) в клетках [9]. Повреждения МСК в свою очередь может приводить к увеличению количества мутаций и к повышению риска образования раковых опухолей в организме челове-ка. Все эти процессы, так или иначе, связаны с вещественным обменом между внутренней средой организма человека и окружающей его средой.

Вещественный и энергетический обмен между внутренней средой и меняющимися внешними условиями осуществляется с помощью пищеварительной, дыхательной и выделительной систем организма человека.

Пищеварительная система обеспечивает поступление воды и пищи (веществ, необ ходимых для строения тела и высвобождения жизненной энергии), которые в процессе пищеварения под воздействием пищеварительных ферментов (энзимов) из пищи постепенно высвобождаются и впитываются кровью. Непереваренные остатки удаляются непосредственно во внешнюю среду. Дыхательная система принимает кислород, необходимый для высвобождения энергии при клеточном дыхании и обеспечивает его поступление в кровь (красные кровяные тельца, содержащие гемоглобин, с его помощью связывают кислород и разносят по всему организму). Наоборот, во внешнюю среду выделяется углекислый газ, который образуется при клеточном дыхании и кровью доставляется в легкие. Выделительная система устраняет из крови избыточную воду, неиспользуемые и вредные вещества, образующиеся во внутренней среде в виде мочи (в почках) и пота.

Рассмотрим это на примере.

Различные вредные вещества попадают в человеческий организм вместе с пищей, водой и при дыхании. Постепенное накопление этих веществ или длительное их воздействие (время экспозиции) создают стрессовую ситуацию для организма человека (адаптационный синдром), которая может отразиться на здоровье человека.

Каждый организм живет в определенных условиях, которые образуют живые и неживые компоненты среды: вода, атмосфера, тепло и свет, минеральные вещества, наличие иных организмов и их взаимоотношения. Каждый организм чувствует себя наилучшим образом при определенных (оптимальных) условиях среды: при определенной температуре среды, при наличии определенного количества кислорода, воды и т.д. Различные виды организмов предъявляют различные требования к условиям среды. Различные факторы оказывают свое влияние одновременно и совместно. Организм в некоторой мере способен приспосабливаться к определенным границам температур, количеству воды и т.д.

Большие колебания значений отдельных факторов среды, например, слишком высокое увлажнение или, наоборот, недостаток воды, воздействуют на организм как отягощающая (стрессовая) ситуация. В стрессовой ситуации организм подвергается угрозе, так как она истощает, обессиливает организм, ведь реагируя на неблагоприятные условия, он должен израсходовать большее количество энергии, должен менять режим регуляции процессов, происходящих внутри организма, и т.д.

Организмы одного и того же вида по-разному (одни в большей, другие в меньшей степени) чувствительны к изменениям условий среды. Сопротивляемость к некоторым неблагоприятным факторам среды можно несколько повысить соответствующей тренировкой. И наоборот: искусственно поддерживаемые благоприятные (комфортные) условия среды снижают сопротивляемость организма.

Определенные значения факторов среды — минимальные (максимальные) — представляют собой границы существования данного вида. Это лимитирующие (ограничивающие) факторы. Ими могут быть количество воды в среде, температура среды, наличие или отсутствие определенного вещества в среде и т.п. Возможность существования организма в данной среде всегда определяется тем условием среды, которое в наибольшей степени приближается к лимитирующему значению. Диапазон условий среды, к которым организм может приспосабливаться, образует диапазон экологической приспособляемости организма. Таким образом, такие внутренние инженерные системы здания как водоснабжение, вентиляция и канализация при осуществлении вещественного и энергетического обмена помогают обеспечивать связь между пищеварительной, дыхательной и выделительной системами организма человека и внешней средой.

Всем ходом процессов взаимодействия между внутренней средой организма человека и внешней средой управляют регулирующие системы организма — гормональная и нервная, обеспечивающие согласованную работу всех систем.

Импульсы принимаются органами чувств (зрения, слуха, вкуса, обоняния, осязания), которые улавливают информацию о внешних условиях и состоянии внутренней среды организма человека.

Организм как целое реагирует на различные импульсы внешней среды таким образом, чтобы сохранялось постоянство внутренней среды. Например, одновременно меняются частота дыхания, давление крови, скорость клеточного метаболизма. И внешняя среда как целое воздействует на весь организм человека. Таким образом, от состояния искусственной среды обитания будет зависеть и состояние внутренней среды организма человека. Учитывая, что человек 80-90 % своего времени проводит в помещении, функционирование его организма всецело будет зависеть от квалификации представителей строительного комплекса.

Например, медики отмечают [10], что в современных условиях проживания сопротивляемость организма человека к болезням снижается из-за постоянного комфортного микроклимата, вследствие воздействия химических веществ, выделяющихся из полимерных отделочных материалов, а также накопления антропотоксинов при отсутствии естественной вентиляции. Использование же систем кондиционирования воздуха приводит к появлению новых инфекционных заболеваний. Так, в 1977 г. в США впервые была описана болезнь легионеров, вызванная легионеллами, которые размножаются в кондиционерах. В результате неправильного хранения продуктов питания появилось новое инфекционное заболевание — иерсиниоз.

В 1950-1960 гг. было доказано отрицательное воздействие загрязнения окружающей среды на здоровье населения. По мере развития эпидемиологии неинфекционных заболеваний ученые все чаще обращались к анализу и оценке роли профессиональных факторов риска, связанных с условиями труда на производстве и неблагоприятными факторами окружающей среды.

Кроме того, в 1950-е годы прошлого столетия экологическая эпидемиология обратилась к изучению количественных зависимостей между неблагоприятными факторами окружающей среды и их воздействием на здоровье человека. Причинами этого явилась серия тяжелейших ситуаций сначала в 1948 г. в г. Донора (США), когда в результате загрязнения атмосферного воздуха заболело 1А тыс. человек и из них 20 умерло, а затем в Лондоне в 1952 г., где погибло 4 тыс. человек и заболело более 20 тыс. из-за воздействия смога. В Лос-Анджелесе в результате взаимодействия оксидов азота с углеводородами под действием интенсивной радиации было обнаружено явление фотохимического смога, приведшего к значительному повышению концентрации озона и других фотооксидантов в воздухе.

В эти же годы впервые были идентифицированы собственно «экологические» заболевания, в возникновении которых основную роль сыграло поступление в организм с продуктами питания или с водой избыточных количеств токсикантов. Это болезнь Минимата, связанная с загрязнением ртутъсодержащи- ми промышленными стоками морской и речной фауны; болезнь «итай-итай», обусловленная поливом рисовых полей водой, загрязненной сточными водами, содержащими кадмий; болезнь «черная пята» и рак кожи, явившиеся результатом использования питьевой воды с высоким содержанием мышьяка.

Медики отмечают, что, возможно, и в СССР имелись «экологические» заболевания. Однако не существует однозначного мнения относительно того, какие именно факторы окружающей среды были причиной таких явлений, как массовое облысение детей в городе Черновцы (Украина) и в районе Силумяэ (Эстония), рождение «желтых» детей в Алтайском крае.

Предметом изучения эпидемиологии неинфекционных заболеваний является исследование причин возникновения, факторов риска и закономерностей развития заболеваний неинфекционного характера, разработка мер профилактики и планов действий по предотвращению заболеваний сердечнососудистой системы, органов дыхания, аллергических, психических и т.д., а также заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований.

Таким образом, эпидемиология неинфекционных болезней изучает причины и условия возникновения и распространения неинфекционной заболеваемости среди населения для разработки и применения профилактических мероприятий.

Тогда становится очевидным, что в том случае, если основная функция строительного комплекса создавать искусственную среду обитания для человека, тогда в компетенцию строительного комплекса должны входить и профилактические мероприятия по снижению инфекционных и неинфекционных заболеваний связанных с искусственной средой обитания.

Тогда здания и сооружения необходимо рассматривать как некие экосистемы, которые включают в себя сообщество живых организмов, в т.ч. и человека и неживую природу (стены, потолки, окна, внутренние инженерные системы, внутренний воздух помещения и т.д.). Отличительной особенностью экосистемы «здание» является то, что она в большей степени является искусственной средой обитания человека и создается самим человеком. Например, архитекторами, дизайнерами, проектировщиками и т.д., а реализуется строителями, отделочниками, специалистами по кпи- матизации зданий и т.д.

Аналогичную экосистему образуют города и населенные пункты. Данная экосистема образуется как из искусственной среды обитания человека (здания, автодороги и т.д.), так и природной (парки, скверы и т.д.). Отличительной особенностью экосистемы «город» является то, что архитектор берет на себя ответственность и на свое усмотрение задает соотношение между искусственной и природной средой обитания человека в этой экосистеме, тем самым, влияя на функционирование организма жителя этой экосистемы. Очевидно, что созданная представителем строительного комплекса искусственная среда обитания или заданное соотношение между искусственной и природной средой обитания человека (факторы внешней среды) будут влиять на реакцию организма человека.

При вхождение подсистемы «здание» в экосистему «город» связь между ними обеспечивается через воздухообмен в помещении. Следовательно, состояние экосистемы «здание» должно зависеть от состояния экосистемы «город». Например, в основу разработки стандарта АЗНРАЕ 62-1-2004 был положен метод определения качества внутреннего воздуха через реакцию органов чувств человека (сенсорная реакция).

Разработчиком этого метода являлся П. Оле Фангер, который дал этому следующую оценку [11]: «Часто встречаются высказывания о том, что сенсорные измерения более предпочтительны, чем химические измерения. В течение нескольких десятилетий эти измерения сформировали базу для стандартов и предписаний по системам вентиляции (СЕЫ, 1998; АБНР!АЕ, 2004). Эти стандарты и предписания обычно определяют воздух с приемлемым качеством как воздух, вызывающий неудовлетворение у 15,20 или 30 % людей. Кроме того, эти стандарты задают соответствующие необходимые параметры вентиляции. На практике эта «философия» стандартов определяет посредственное качество воздуха, которым недовольно большее количество людей, чем ожидалось, что документально зафиксировано в результатах многих исследований в реальных условиях, в зданиях по всему миру, построенных согласно этих стандартов».

Применим к данному экспериментальному факту системный подход.

При недостаточном поступлении какого- либо элемента в организм человека наносится существенный ущерб его росту и развитию. Это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит данный элемент. При повышении дозы поступления этого элемента ответная реакция организма возрастает, достигает нормы в зоне оптимума. Данная концентрация биогенного элемента, при которой организм функционирует в норме, называется биологически значимой концентрацией (БЗК). Дальнейшее увеличение дозы приводит к ухудшению функциони-рования организма вследствие токсического действия избытка этого элемента вплоть до летального исхода.

Биогенные элементы поступают в организм человека с водой, пищей и воздухом. Учитывая, что поступление биогенных элементов у различных индивидуумов на различных территориях с водой и пищей в организм различное, а стандарт (CEN, 1998; ASHRAE, 2004) не учитывает данного факта, по этой причине фиксированный воздухообмен и приводит к столь различным экспериментальным данным. И данная системная ошибка переноситься в более поздние варианты стандарта.

В статье [12] отмечается, что: «Насколько нам известно, в беседе с профессором Бьер- ном В. Ольсеном (Bjarne W. Olesen), директо-ром Международного центра по качеству воздуха и энергосбережению, рекомендуемые в стандарте величины воздухообмена (ASHRAE 62-1-2004, 62-1-2007) не основываются на объективных физиологических реакциях человека, а получены путем стати-стической выборки среди людей, адаптированных к внутренней воздушной среде (количество удовлетворенных—80 %)».

Таким образом, стандарты ASHRAE как впрочем, и других странах не основываются на объективных физиологических реакциях человека, поэтому на сегодняшний день ни один специалист строительного комплекса не в состоянии гарантировать, что проектные решения, принятые в проекте будут соответствовать требованиям экологических норм (физиологических). Они могут соответствовать только санитарно-гигиеническим нормам. Данная системная ошибка приводит к ложному выводу, что проект обеспечивает безопасную для жизни и здоровья людей эксплуатацию объекта.

Если архитектор или проектировщик не в состоянии уверенно, опираясь на научную базу отметить те границы, в которых будет функционировать организм конечного пользователя при эксплуатации здания, тогда он не может гарантировать, что функционирование организма человека не попадет в зону верхнего пессимума.

Кроме этого П. Оле Фангер подчеркивает: «Недавние исследования поназали, что повышение качества внутреннего воздуха в два- семь раз, по сравнению с существующими стандартами, значительно повышает производительность труда сотрудников офисов, эффективность учебного процесса в школах и снижает число астматических и аллергических заболеваний. Чтобы сделать воздух приемлемым даже для наиболее чувствительных людей, необходимо повышение его качества на один-два порядка».

При вентилировании помещений, как правило, используется метод разбавления вредностей. Если предположить, что в помещении отсутствует источник загрязнения, а загрязнение произошло под воздействием внешней среды, тогда используя закон разбавления получаем, что при фиксированной в начальный момент времени концентрации «-го вещества в помещении, превышающем ПДК, и по мере загрязнения атмосферного воздуха объем наружного воздуха, который необходимо будет подавать в помещение для того, чтобы привести концентрацию этого вещества до нормируемой концентрации, будет возрастать в логарифмической зависимости [13]:
Image

где Унар — объем наружного воздуха, который необходимо будет подать в помещение, для того чтобы привести концентрацию i-ro вещества до нормируемой концентрации, М3; Vjjom — объем помещения, м3; HQ0 — начальное значение коэффициента опасности воздействия i-ro вещества в помещении; HQaTM — значение коэффициента опасности воздействия i-ro вещества в атмосферном воздухе.

При ингаляционном поступлении расчет коэффициента опасности может осуществляться ПО следующей формуле:
Image

где HQ — коэффициент опасности воздействия i-ro вещества; С> — уровень воздействия i-ro вещества, мг/м3; Rfc — безопасный уровень воздействия, мг/м3. Для решения нашей задачи выражение (2) можно представить как:
Image
где Chi — концентрация i-ro вещества в воздухе помещения, мг/м3; Спдк — предельно допустимая концентрация i-ro вещества в воздухе помещения, мг/м3.

Если считать, что выводы П. Оле Фангера построенные на экспериментальных данных о том чтобы сделать воздух приемлемым даже для наиболее чувствительных людей, необходимо повышение его качества на один-два порядка и расчетные (1) хорошо соотносятся, тогда можно считать, что в стандарте (CEN, 1998; ASHRAE, 2004) заложена еще одна системная ошибка. Стандарт не учитывает различное загрязнение атмо-сферного воздуха на различных территориях. Но и в наших нормативных документах заложена эта же системная ошибка, когда проектировщики на всей территории России при отсутствии естественного проветривания обеспечивают расход наружного воздуха в помещении из расчета 60 м3/чел.

Отсюда вытекает следующая системная ошибка, которая заложена в Федеральном законе от 23 ноября 2009 г. №261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Закон требует снижение удельных показателей энергоемкости к 2020 г., по сравнению с 2007 г., не менее чем на 40 %, в течение последующих пяти лет сни-жение для учреждений объемов потребленных тепло- и электрической энергии не менее чем на 15% и т.п.

Например, хорошо известно, что источником энергии для естественной экосистемы является солнечное излучение, а для создания искусственной экосистемы требуется дополнительная энергия, источником которой чаще всего является различное природное топливо. Для удовлетворения своих потребностей в пище, одежде, тепле, транспорте трудовой деятельности, образовании, отдыхе, поддержании здоровья и т.п. люди должны располагать большим количеством энергии, производство которой связано со значительным негативным влиянием на окружающую среду.

Давайте выдернем из экосистемы «здание» подсистему «энергосбережение» и будем рассматривать проблемы энергосбережения строго в рамках этой подсистемы. Подсистема «энергосбережение» сразу же становится системой. Тем самым нарушается взаимосвязь между другими подсистемами «здание». Тогда в системе «энергосбережение» под физическим смыслом энергосбережения можно понимать экономию энергию за счет устранения неоправданных потерь на внутренних инженерных системах, через наружные ограждающие конструкции и т.д. Тогда изначальные условия эксплуатации всех зданий достаточно уравнять и потребовать снизить энергопотребление в здании на определенную величину за определенный срок. Что и требует Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. №261 -ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

Вернем подсистему «энергосбережение» обратно в систему «здание». Тогда все здания как экосистемы будут отличаться: одни здания будут сформированы как единая экосистема, другие будут еще формироваться. Следовательно, в тех зданиях, где сформирована искусственная среда обитания как законченная экосистема энергопотребление, необходимое для нормального ее функционирования будет выбрано. Другие здания по мере окончания формирования этой среды должны наращивать энергопотребление. Уравняв условия эксплуатации во всех зданиях, и потребовав снизить энергопотребление в них на определенную величину за определенный срок, мы тем самым в части зданий остановим процесс формирования искусственной среды обитания человека как законченную экологическую систему. Интересно отметить, что смысл энергосбережения в разных экосистемах и обычных системах различается.

На наш взгляд в системе «энергосбережение» физический смысл энергосбережения заключается в том, чтобы понизить энергопотребление здания за счет ликвидации неоправданных потерь. В подсистеме «энергосбережение» физический смысл энергосбережения заключается в том, что, зная то минимальное количество энергии, которое необходимо подавать в экосистему для нормального ее функционирования, такое количество энергии и будет обеспечено. А эффективность энергосбережения будет определяться от соотношения доли использования первичных и вторичных источникам энергии.

Отсюда можно сделать вывод, что такие понятия как «энергосбережение» и «экономия энергии» различаются. Следовательно, и действия по реализации этих программ различаются. Например, в одном случае достаточно выключить лампочку освещения и тем самым понизить интенсивность освещения, а во втором случае не меняя интенсивности освещения необходимо лампу накаливания заменить на энергосберегающую. В первом и втором случае потребление энергии будет снижено, а в первом случае в состояние экосистемы будут внесены изменения.

При загрязнении атмосферного воздуха и повышения Я<3атм от 0 до 1 при остальных равных условиях минимальное количество энергии вырастет на:

Image
где Ср — теплоемкость воздуха, 1,005 кДж/ (кг-°С); рн — плотность наружного воздуха при расчетных температурах, кг/м3; ґв и — значения температуры наружного и внутреннего воздуха в помещении.

Следовательно, по мере загрязнения атмосферного воздуха минимальное количество энергии, которое необходимо подавать в экосистему «здание» для нормального ее функционирования будет возрастать в логарифмической зависимости. Таким образом, система «здание» подпадает под определение сложной системы. Сложной системой называется система, в модели которой недостаточно информации для эффективного управ-ления этой системой.

При практической деятельности проектировщик сталкиваясь со сложной системой, начинает ее упрощать и сводит ее до набора простых несвязанных между собой традиционных систем: отопление, вентиляция, кондиционирование и т.д., т.е. заведомо в экосистему закладывает системную ошибку. На наш взгляд одной из причин таких действий проектировщика является несоответствие законодательных нормативных документов и заложенных в них критериях реально решаемым, например вентиляцией проблемам. Оправдано ли, нормировать кратность воздухообмена, когда целью системы вентиляции является не периодическая замена воздуха в помещении, а поддержание в помещении требуемого состава воздушной среды. Очевидно, что только опираясь на биологические и медицинские показатели по микроклимату помещения, можно разработать оптимальную систему вентиляции — по энергосбережению, воздействию на окружающую среду, капитальным затратам и т.п. В противном случае мы оптимизируем «кратность воздухообмена». Мы считаем, что только с переходом к решению конкретной задачи можно ее оптимизировать. Поэтому системность подхода это смена критериев, уход от усреднения условий конкретной задачи.

В обязательном порядке системный подход должен включать в себя целевую функцию — здоровье человека. Системный подход позволяет проектировщику оптимизировать расход воздуха, системы очистки воздуха и т.п., с учетом индивидуальных особенностей человека исходя из конкретных условий объекта, а не из умозрительных и усредненных условий для всего государства. Другими словами системный подход это подход к решению частной задачи, который должен основываться на конкретных условиях, а для этого необходимо определить цель, которой служат внутренние инженерные системы здания и на основании этого сменить критерии проектирования.

1. Гошка Л.Л. Качество воздуха в помещении и система индивидуальной безопасности // Инженерно-строительный журнал, №6/2010.
2. Хачатурова С.М. Электр, учеб. по дисц. «Математические модели системного анализа» ИНр://егтак. cs.nstu.ru/mmsa/main/proba.htm
3. Квасничкова Д., Калина В. Схемы по экологии и методическая разработка к ним / Наглядное пособие для школьных курсов базовых дисциплин. Пер. с чешек. — Библ. журнала «Экология и жизнь».
4. Гошка Л.Л. Математическое моделирование и экспериментальные данные по росту кристаллов в двухфазной системе // Инженерно-строительный журнал, №4/2009.
5. Гошка ЛЛ. Климатические системы: моделирование процессов влияния воздуха на организм человека // Инженерно-строительный журнал, СПб.: №5/2009.
6. Гошка Л.Л. К вопросу о границах сферы ответственности в деятельности специалистов по климагазации зданий // Инженерно-строительный журнал, СПб.: №3/2010.
7. Гошка Л.Л. Климатические системы: влияние воздуха на организм человека // Инженерно-строительный журнал, СПб.: №1/2009.
8. Гошка Л.Л. Климатические системы и образование патогенных биоминералов в организме человека // Инженерно-строительный журнал, СПб.: №2/2009.
9. Гошка Л.Л. Климатические системы: влияние воздуха на клеточные функции // Инженерно-строительный журнал, СПб.: №6/2009.
10. Ревич Б.А. Экологическая эпидемиология: Учебник для ВУЗов / Б.А. Ревич, С.Л. Авалиани, Г.И. Тихонова; Под ред. Б.А. Ревича. — М.: Изд. центр «Академия», 2004.
11. Оле Фангер П. Качество внутреннего воздуха в зданиях, построенных в холодном климате // АВОК, №2/2006.
12. Шилькрот Е.О., Губернский Ю.Д. Сколько воздуха нужно человеку для комфорта? // АВОК, №4/2008.
13. Гошка Л.Л. Энергосбережение и эффектавностъ климатических систем // Инженерно-строительный журнал, СПб.: №1/2010.

 
< Пред.   След. >

Будем благодарны, если воспользуетесь одной из этих кнопок: