Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Методические указания к решению задачи.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций выполняется в соответствии со СНиП 23-02-2003 Тепловая защита здания [1]. Нормами рекомендуется применять многослойные ограждающие конструкции с применением эффективных утеплителей для сокращения потребления тепловой энергии на отопление. Расчетом предусматривается определение сопротивления теплопередаче R, м2ºС/Вт, которое должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче определяемого санитарно-гигиеническими условиями:

, (1)

и на основе градусо-суток отопительного периода:

ГСОП = (tв – τот.пер )Z от.пер , (2)

в зависимости от климатических условий места строительства [4] и расчетной температуры воздуха внутри здания:

n - коэффициент, учитывающий размещение ограждения по отношению к наружному воздуху;
tв - температура внутри здания, ºС;
tн - температура наиболее холодной пятидневки, ºС;
∆t - нормируемый перепад температур между воздухом внутри помещения и внутренней поверхностью ограждения, ºС;
αв - коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к внутренней поверхности ограждения, Вт/(м2ºС);
τот.пер - средняя температура отопительного периода, ºС;
Zот.пер - продолжительность отопительного периода, сут.

 

На основании полученного значения ГСОП по таблице [1] определяется приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций:

(3)

Rп - приведенное сопротивление теплопередаче, м2ºС/Вт;
а,в - табличные коэффициенты для соответствующих групп зданий, табл. 4 [1].

 

К дальнейшему расчету сопротивления теплопередаче слоя утеплителя принимается большее из значений, полученных на основании формул (1) или (2). Как, правило, большее значение имеет приведенное сопротивление теплопередаче, полученное на основании ГСОП. Увеличение составляет 2 и более раз. В результате сокращается потребление тепловой энергии и уменьшаются эксплуатационные затраты на отопление, повышается температура на внутренних поверхностях ограждений и улучшаются санитарно-гигиенические условия в помещении.

Строительными нормами [1] предусматривается располагать утеплитель в многослойных ограждениях ближе к наружной поверхности ограждения.

Сопротивление слоя утеплителя определяется в зависимости от приведенного сопротивления теплопередаче ограждения с учетом сопротивления теплопередаче конструктивных слоёв ограждения:

, (4)

- сопротивление теплоотдачи от воздуха внутри помещения к внутренней поверхности ограждения и от наружной поверхности ограждения к наружному воздуху, м2ºС/Вт;
- сопротивление теплопередаче конструктивных слоев многослойного ограждения, м2ºС/Вт.

 

Из приведенного следует, что теплозащитные свойства ограждающих конструкций зависят только от климатических условий места строительства и теплофизических характеристик строительных материалов. Стоимостные показатели строительных материалов и тепловой энергии отсутствуют.

Анализируя климатические условия, установлено, что по регионам России имеется значительная разница между температурами наружного воздуха и по продолжительности отопительного периода [4]. В результате технические решения ограждающих конструкций будут отличаться по регионам, а также по расходам тепловой энергии на отопление.

Существующая методика расчета теплозащиты здания не учитывает зависимость между эксплуатационными затратами на отопление и капитальными затратами на устройство утеплителя в ограждающих конструкциях. Эти два показателя имеют взаимообратную зависимость. При увеличении капитальных затрат (устройства утеплителя) уменьшаются теплопотери и соответственно уменьшаются затраты на отопление. В данном случае имеет место оптимальное соотношение между капитальными и эксплуатационными затратами, которые должны соответствовать минимуму приведенных затрат в зависимости от сопротивления теплопередаче утеплителя.

 

Задача. Определить сопротивление теплопередаче слоя утеплителя, соответствующего минимуму приведенных затрат для чердачного перекрытия, рис.1.

Рис.1 – Конструктивная схема ограждения чердачного перекрытия

 

Процесс передачи происходит через чердачное перекрытие жилого дома, рис.1.

Для нахождения минимума приведенных затрат составляется уравнение, в котором капитальные затраты выражаются через конструктивное решение многослойного ограждения с учетом слоя утеплителя и их стоимость, а эксплуатационные затраты - через расход тепловой энергии через ограждение и ее стоимость. При составлении уравнения учитываются теплотехнические свойства конструктивных слоев ограждения, которые предназначены для обеспечения несущей способности и устойчивости здания и являются независимой постоянной величиной. Переменной величиной является сопротивление теплопередаче слоя утеплителя, который предназначен для снижения теплопотерь и для сокращения потребления тепловой энергии:

, (5)

δki, - толщины конструктивных слоев ограждения, м;
Сki; Сут; Сэн - стоимость конструктивных слоев ограждения, утеплителя и тепловой энергии, руб/м3, руб/Квт-ч;
tв, τот.пер - температура внутри помещения и средняя температура отопительного периода, оС;
Rут - сопротивление теплопередаче утеплителя, мС/ Вт;
αв,; αн - коэффициенты теплоотдачи от воздуха помещения к внутренней поверхности ограждения и от наружной поверхности ограждения к наружному воздуху, Вт/(мС);
λут - коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м оС);
Sок - нормативный срок окупаемости, лет;
Z от.пер - продолжительность отопительного периода, сут.

 

- стоимость ограждения, руб;

 

-сопротивление теплопередаче через ограждение с утеплителем, мС/ Вт;

- первых два члена (5) капитальные затраты;

- третий член (5) эксплуатационные затраты.

Найдем первую производную приведенных затрат, приняв за переменную величину сопротивления теплопередаче утеплителя, и определим сопротивление теплопередаче утеплителя соответствующего минимуму приведенных затрат, прировняв (6)=0:

. (6)

После преобразования получим формулу для определения сопротивление теплопередаче утеплителя, соответствующего минимуму приведенных затрат:

. (7)

Первый член (7) представляет собой сопротивление теплопередаче утеплителя эквивалентное по сопротивлению теплопередаче всей ограждающей конструкции, второй член – сопротивление теплопередаче утеплителя эквивалентное по сопротивлению теплопередаче конструктивной части ограждения.

Сопротивление теплопередаче утеплителя зависит не только от климатических характеристик района строительства и от стоимостных показателей единовременных и капитальных затрат, но и так называемого срока окупаемости, Sок, который является заданной величиной.

Исходные данные для расчета приведены в таблице.

 

Методические указания к решению задачи.

1. Для конструктивного решения ограждения рис.1 определить теплотехнические показатели строительных материалов [4].

2. По [3] определить климатические параметры района строительства (среднюю температуру за отопительный период и продолжительность отопительного периода).

3. Срок окупаемости принять 10 лет.

4. Расчеты выполнить для утеплителей пенопласт и керамзит. Теплопроводность керамзита принять λ = 0,12(Вт/(моС) и пенопласт λ = 0,041(Вт/(моС).

5. Стоимостные показатели строительных материалов и тепловой энергии принять в соответствии с таблицей.

6. Температуру воздуха внутри помещения принять tв=20 ºC.

7. Коэффициент теплоотдачи от воздуха внутри помещения к внутренней поверхности ограждения и от внешней поверхности к наружному воздуху принять соответственно 8,7 и 23 Вт/(моС), в соответствии [1].

8. Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов принять в соответствии с [4].

9. Определить сопротивление теплопередаче утеплителя, соответствующее минимуму приведенных затрат.

10. Определить стоимость утеплителя.

11. Определить количество часов работы системы теплоснабжения с учетом срока окупаемости.

12. Определить сопротивление теплопередаче через ограждение с учетом утеплителя.

13. Выполнить анализ полученных результатов.

Контрольные вопросы.

1. Назовите строительные материалы, используемые для выполнения данной работы и их теплотехнические характеристики.

2. Что означает ГСОП?

3. Сущность метода минимума приведенных затрат.

4. Как изменяются единовременные и эксплуатационные затраты?

5. Что означают единовременные и эксплуатационные затраты?

6. Назовите существенные различия строительных материалов (утеплителя и других)?

7. Отчего зависят теплозащитные свойства ограждающих конструкций?

 

Список литературы

 

1. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита здания. – М., 2004.

2.Гагарин В. Г. Методы экономического анализа повышения уровня теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Журнал АВОК, №3/2009.

3. СНиП 23–01–99. Строительная климатология. – М., 2000.

4. СП 23-101-2000 Проектирование тепловой защиты зданий.- М., 2001, 95 с.

 

 


Таблица исходных данных для вариантов решения задачи.

Таблица

 

Величины                        
Стоимость утеплителя, руб/м3                        
Стоимость тепловой энергии, руб/кВтч     1,3   1,29   1,28   1,27   1,26   1,3   1,31   1,32   1,33   1,34   1,35
Город Орел Рязань Петрозаводск Казань Оренбург Челябинск Хабаровск Архангельск Благовещенск Курск Ростов-на-Дону  

 

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...