Учебное пособие 833

УДК 699.8:697(07) ББК 65.441:31.15я7

Составители М.С. Кононова, А.В. Исанова

Энергосберегающие технологии : Метод. указания к практическим занятиям спец. 270105 «Городское строительство и хозяйство» всех форм обучения/; Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т; сост.: М.С. Кононова, А.В. Исанова – Воронеж, 2010. – 26 с.

Методические указания содержат задачи, затрагивающие вопросы нескольких направлений энергосберегающих мероприятий, наиболее актуальных в настоящее время. Каждая задача имеет постановочную часть, перечень необходимых исходных данных, расчетные зависимости и рекомендации по последовательности выполнения расчетов.

Предназначены для студентов специальности 270105 «Городское строительство и хозяйство» всех форм обучения.

Ил. 1. Библиогр.: 4 назв.

УДК 699.8:697(07) ББК 65.441:31.15я7

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Рецензент - Б.П. Новосельцев, канд. техн. наук, доцент кафедры отопления и вентиляции Воронежского государственного архитектурностроительного университета.

ВВЕДЕНИЕ

Энергосбережение было и остается одним из важнейших направлений жизни современного общества. При этом особое внимание уделяется комплексному подходу к проблеме энергосбережения, включающему решение законодательных, административных, экономических и технических задач.

Одной из основных задач дисциплины «Энергосберегающие технологии» является знакомство студентов с практически применимыми и экономически целесообразными решениями и схемами городских систем тепло-, газо-, водоснабжения, а также изучение методов техникоэкономического обоснования плановых и проектных решений этих систем и путей повышений эффективности их работы.

Кроме того, немаловажное значение имеет получение студентами знаний о современных технологиях использования нетрадиционных источников энергии и возобновляемых ресурсов.

Будущие специалисты городского строительства и хозяйства нуждаются в получении систематизированной информации,

Методические указания содержат задачи, затрагивающие вопросы нескольких направлений энергосберегающих мероприятий, наиболее актуальных в настоящее время. Навыки, полученные студентами при решении учебных задач, могут пригодиться им в дальнейшей профессиональной деятельности.

Задача №1 Определение требуемой толщины

для наружной стены утеплителя здания

1.1.Задание. Для заданных климатических условий и конструкций стены определить соответствие сопротивления теплопередаче стены современным нормам [1] и рассчитать требуемую толщину утеплителя (при необходимости).

1.2.Исходные данные:

­район строительства (город);

­расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92,

text t50.92 , °С [2];

­средняя температура наружного воздуха, за отопительный период, tht , °С [2];

­продолжительность отопительного периода Zht , сут;

3

­ расчетная температура внутреннего воздуха для жилых зданий tint , °С [1];

­толщина стены δ, м (для многослойной стены – толщина отдельных слоёв δi , м);

­коэффициент теплопроводности материала из которого сделана стена λ (или отдельные её слои λi ), Вт м С , [3];

влажностный режим помещения [1, таб. 1]

зона влажности района строительства [1, прил. В];

условия эксплуатации ограждающих конструкций [1, таб. 1].

1.3.Расчётные зависимости

где int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей

принимаемый с учетом условий эксплуатации конструкций [3, прил. Д]. Приведенное сопротивление теплопередаче наружной неоднородной

стены Ror , м2 С Вт, определяем по формуле

где Rcopo – сопротивление теплопередаче i-го участка однородной ограждающей конструкции, м2 С Вт; r – коэффициент теплотехнической однородности [3, таб. 6].

В проектируемом здании защита обеспечена, если соблюдены требования показателей «а» и «б»:

«а» – теплотехническое требование, в соответствии с которым приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций должно быть не менее нормируемого значения.

«б» – санитарно-гигиенического требование, в соответствии с которым расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемого значения.

4

Соблюдение требования показателя «а» (теплотехническое)

заключается в выполнении неравенства

нормируемое в соответствии с [1, табл. 4] в зависимости от градусо-суток отопительного периода Dd , °С·сут, рассчитываемых по формуле

где zht , tint , tht – см. исходные данные.

Соблюдения требования показателя «б» (санитарно-гигиеническое)

обеспечивается, если сопротивление теплопередаче ограждения имеется значение не менее Rreq II, м2 С Вт, рассчитываемого по формуле:

где tn – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, С [1, табл. 5]; n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [1, табл. 6]; int , ext – см. формуле (1.1); tint , text – см. исходные данные.

Необходимая толщина дополнительного слоя утеплителя δут, м,

1.4.Порядок работы

Используя нормативно-справочную литературу [1–3], выписать необходимые значения исходных данных для заданного района строительства и конструкций стены.

Используя формулы (1.1) И (1.2) определить приведённое сопротивление теплопередаче стены Ror , м2 С Вт. Рассчитать количество градусо-суток отопительного периода Dd , °С·сут, по формуле (1.4).

Найти требуемое сопротивление теплопередаче стены для рассчитанного количества градусо-суток отопительного периода Rreq I [1, табл. 4].

По формуле (1.5) рассчитать требуемое сопротивление теплопередаче Rreq II.

Сравнить приведённое сопротивление теплопередаче Rro с большим из значений

5

Rreq I и Rreq II. Если величина Rro меньше требуемых значений Rreq I и Rreq II, то вычислить необходимую толщину утеплителя ут по формуле (1.6).

Задача №2 Составление энергетического паспорта здания

2.1.Задание. Для заданных климатических условий и имеющихся чертежей здания составить энергетический паспорт здания в соответствии с требованиями [1,3]

2.2.Исходные данные:

план здания, разрез;

район строительства;

климатические данные (см. задачу 1);

сопротивление теплопередаче всех наружных ограждений здания (или их конструктивное исполнение).

2.3.Расчётные зависимости

(2.2)

где Аверт,АF, Аed – площадь вертикальных ограждений, окон и балконных

дверей, входных дверей соответственно, м2 (вычисляется по чертежам здания с учётом их количества и геометрических размеров).

где Нзд – высота здания, м; Аэт – площадь этажа, ограничивается внутренними поверхностями наружных стен, м2.

6

2.3.3. Вычисление теплоэнергетических показателей

Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный

где qint – величина бытовых тепловыделений на 1 м2 площади жилых помещений

где Кm – см. формулу (2.9); Аsume , Vh – см. п. 2.3.1.

Относительное снижение потребности в тепловой энергии на отопление за отопительный период Qhy , %:

отопительный период «до» и «после» утепления соответственно, МДж.

2.4. Порядок работы

Произвести расчёт показателей и внести их в таблицу энергетического паспорта. Заполнить таблицу энергетического паспорта здания (прил. 1) для здания «до» и «после» утепления наружных стен.

По формуле (2.15) рассчитать снижение расхода теплоты Qhy в связи с произведённым утеплением стен.

8

Задача №3 Выбор экономически целесообразного варианта

энергосберегающего мероприятия

3.1.Задание. Выбрать один вариант из нескольких энергосберегающих мероприятий с различными капитальными затратами и ожидаемой экономией.

3.2.Исходные данные:

Для каждого из участвующих в выборе вариантов задаются следующие значения:

Рt – годовая экономия, р./год.;

Кt - капитальные затраты, р.;

3.3.Расчётные зависимости

Выбор экономически целесообразного варианта осуществляется путём сравнения каждого варианта с базисным. Экономическая эффективность варианта определяется на основе оценки чистого дисконтированного дохода, получаемого при реализации рассматриваемого варианта.

Чистый дисконтированный доход (ЧДД) – текущая стоимость будущих доходов (разности поступлений и затрат) за минусом затрат текущего периода.

Логика критерия чистого дисконтированного дохода такова:

1.Если ЧДД<0, то проект убыточен.

2.Если ЧДД=0, то это не прибыльный и не убыточный инвестиционный проект. В случае его принятия благосостояние организации не изменится, но в то же время объемы производства возрастут, компания увеличится в масштабах.

3.Если ЧДД>0, то это прибыльный инвестиционный проект.

При оценке альтернативных вариантов лучшим будет тот инвестиционный проект, чистый дисконтированный доход которого больше.

Положительные качества ЧДД:

чёткие критерии принятия решений

показатель учитывает стоимость денег во времени (используется коэффициент дисконтирования в формулах).

Отрицательные качества ЧДД:

показатель не учитывает риски.

ЧДД не учитывает вероятность исхода события.

Чистый дисконтированный доход ЧДД, р., считается по формуле:

где t – шаг расчёта, год; Т – расчётный период времени, равный 5 годам; Рt – годовая экономия, р./год.; Кt – капитальные затраты, р.;

9

Е – норма дисконта, равная норме дохода на капитал, Е=0,5;

1

1 Е t – коэффициент дисконтирования.

3.4. Порядок работы

Для каждого из вариантов, характеризующихся заданными значениями капитальных затрат Кt и годовой экономией Рt, рассчитать значения ЧДД по формуле (3.1).

На основе сравнения значений ЧДД сделать вывод об экономической целесообразности приведённых вариантов.

Задача №4 Расчёт срока окупаемости дополнительного утепления стен

4.1. Задание. Для заданной конструкции стены и климатических условий определить срок окупаемости дополнительного утепления стен за счёт снижения затрат на отопление.

4.2.Исходные денные:

тариф на тепловую энергию, Sтепл, р./ГДж;

стоимость монтажа 1 м2 утеплителя, Sмонт , р./м2 ;

сопротивление теплопередаче стены:

до утепления RwI , м2 С Вт;

после утепления RwII , м2 С Вт;

климатические данные (см. задачу 1);

толщина утеплителя ут , м;

стоимость утеплителя Sут, р./м3

5.1.Расчётные зависимости

Одной из составляющих теплового баланса здания, определяющих расход теплоты на отопление, являются потери теплоты через ограждающие конструкции Qw , Вт, рассчитываемые по формуле