Добавил:

mihail1000 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Воронежский государственный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Учебное пособие 1124

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.04.2022

Размер:

793.39 Кб

Скачать

☆

1 / 31 2 3 > Следующая >>>

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»

Кафедра городского строительства и хозяйства

Ресурсоэнергосбережение

Методические указания к практическим занятиям для студентов,

обучающихся по программе подготовки бакалавров, направление 270800 «Строительство»

для всех форм обучения

Воронеж 2015

УДК 699.8:697(07)

ББК 65.441:31.15я7

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

Ресурсоэнергосбережение : метод. указания к практическим занятиям по дисциплине «Ресурсоэнергосбережение» для студентов, обучающихся по программе подготовки бакалавров, направление 270800 «Строительство всех форм обучения / Воронежский ГАСУ; сост.: А.В. Исанова, М.С. Кононова, М.В. Семенов – Воронеж, 2014. – __ 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 бакалавров специальности 270800 «Строительство» 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, к. т. н., проф. кафедры отопления и вентиляции Воронежского ГАСУ

ВВЕДЕНИЕ

Важность и необходимость повышения энергетической эффективности хозяйственного комплекса России в настоящий момент является одной из первостепенных задач. При этом особое внимание уделяется комплексному подходу к проблеме энергосбережения, включающему решение законодательных, административных, экономических и технических задач.

Одной из основных задач дисциплины «Ресурсоэнергосбережение» является формирование у студентов систематизированной базы знаний об организационных, управленческих, технических, технологических и экономических мерах, направленных на эффективное использование энергетических ресурсов в городском хозяйстве. Важной является подготовка специалистов к ведению работ с рациональным использованием энергетических ресурсов при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Кроме того, немаловажное значение имеет освоение бакалаврами основ составления энергетических паспортов зданий, изучение современной практики использования возобновляемых источников энергии и вторичных энергоресурсов, освоение современных методов организации, контроля и учёта потребления энергоресурсов и т.д.

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 Составление энергетического паспорта здания

1.1.Задание

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

1.2.Исходные данные

план здания, разрез;

район строительства;

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

tН t50.92 , °С [2];

продолжительность отопительного периода ZОТ , сут.;

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

расчетная температура внутреннего воздуха для жилых зданий tВ , °С [3].

1.3.Расчётные зависимости

Форма энергетического паспорта приведена в прил. 1. В составе энергетического паспорта различают три группы показателей: геометрические, теплотехнические и теплоэнергетические.

1.3.1. Вычисление геометрических размеров здания

Площадь вертикальных ограждений АВЕРТ , м, определяется по формуле

		АВЕРТ P HЗД ,	(1.1)
где P – периметр здания, м; HЗД – высота здания, м.
Площадь стен	А	, м2 , вычисляется по формуле
	СТ
		АСТ АВЕРТ АОК АВД ,	(1.2)
где АВЕРТ , АОК , АВД	–	площадь вертикальных ограждений,	окон и балконных

дверей, входных дверей соответственно, м2 (вычисляется по чертежам здания с

учётом их количества и геометрических размеров).							, м2,
Площадь покрытий верхнего этажа А					и перекрытий подвала	A	, м2,
				ПОК		ЦОК
принимается равной площади этажа АЭТ .
Отапливаемый объём V			, м3	,определяется по формуле
	ОТ
			VОТ	AЭТ НЗД ,			(1.3)
где НЗД	– высота здания, м;	АЭТ – площадь этажа, ограничивается внутренними
поверхностями наружных стен, м2.
Коэффициент остекления f рассчитывается по формуле
				f AОК / АВЕРТ ,			(1.4)
где АОК ,	АВЕРТ – см. формулу (1.2).
Показатель компактности kКОМП , 1 м , вычисляется по формуле
				kКОМП АСУМ	VОТ ,		(1.5)
где А	– общая площадь наружных ограждающих конструкций здания, м2
СУМ
( АСУМ АСТ АОК АВД АЦОК		АПОК ); VОТ – см. формулу (1.3).

1.3.2. Вычисление теплотехнических показателей

Приведенное сопротивление теплопередаче стен, покрытий верхнего этажа, перекрытия подвала, окон и балконного заполнения, в рамах данной задачи

принимается равным нормируемому значению в соответствии с [1, табл. 3] и зависит от градусо-суток отопительного периода ГСОП, °С·сут, рассчитываемых по формуле

	ГСОП t В tОП ZОП ,			(1.6)
где ZОП , tВ , tОП – см. исходные данные.
Сопротивление	теплопередаче	входных	дверей	равно

RВД =0,6 RОК .

Приведённый трансмиссионный коэффициент, Вт(м2 С) , определяется по формуле

АВД

АЦОК

СТ

ОК

0,9

0,6

ПОК

/ Аsum ,

(1.7)

ОБЩ

ЦОК

СТ

ОК

ВД

ПОК

где АСТ , АОК , АВД , АЦОК , АПОК

– геометрические параметры, см. п. 1.3.1;

RСТ , RОК

RВД , RЦОК , RПОК – сопротивление теплопередаче стен, окон и балконных дверей, входных дверей, покрытия верхнего этажа и перекрытия подвала, м2 С Вт .

Удельная теплозащитная характеристика здания kОБ , Вт(м3 С) , рассчитывается по формуле

kОБ kКОМП kОБЩ ,

(1.8)

где kКОМП – см. формулу (1.5), а kОБЩ

–

Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период nВ , 1 ч ,

определяется по формуле

nВ 3 АЖ / v VОТ

(1.9)

где v – коэффициент, учитывающий долю

внутренних ограждающих

конструкций в общем объёме здания,

v =0,85

[1],

АЖ

– площадь жилых

помещений и кухонь, м2, определяется по плану здания.

Удельная вентиляционная характеристика здания, учитывающая теплопотери

за счёт инфильтрации и вентиляции k

ВЕНТ

, Вт (м3 С) , рассчитывается по формуле

1 k

ВЕНТ

0,28 с n

ВЕНТ

ЭФ

(1.10)

где с

– удельная теплоёмкость воздуха,

кДж (кг С) ;

ВЕНТ

– средняя плотность

приточного воздуха,

кг м3 ;

, А

– см. формулы (1.9), (1.3), (1.5),;

ОТ

СУМ

kЭФ – коэффициент эффективности рекуператора.

1.3.3. Вычисление энергетических показателей

Общие теплопотери через ограждающую оболочку здания за отопительный

период QГОД , кВт ч год , определяются по формуле

ОБЩ

0,024 ГСОП V k

QГОД

ОБЩ

ВЕНТ

(1.11)

ОБЩ

ОТ

где VОТ ,			ГСОП , kОБЩ , kВЕНТ – см. формулы (1.3), (1.6), (1.7), (1.10) соответственно.
	Расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период
QГОД , кВт ч год , рассчитываются по формуле
ОТ
			QГОД 0,024 ГСОП V		qР	,	(1.12)
			ОТ	ОТ	ОТ
где	V	,	ГСОП – см. формулы (1.3), (1.6),	qР		– расчетная	удельная
	ОТ				ОТ

характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, Вт/(м3·°С) равная

qР

ОБЩ

ВЕНТ

БЫТ

РАД

v 1

(1.13)

ОТ

где kОБ , kВЕНТ – см. формулы

(1.7),

(1.10)

соответственно;

kРАД

– удельная

характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, Вт/(м3·°С)

( k	РАД	принимаем	равным 0,1 Вт/(м3·°С));	h	– коэффициент,	учитывающий
	РАД			h
дополнительное			теплопотребление системы		отопления ( h	= 1,07 –

многосекционные и другие протяженные здания); ζ – коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления, ζ = 0,85; ξ – коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, принимается до получения статистических данных фактического снижения, ξ = 0,1; kБЫТ –

удельная характеристика бытовых тепловыделений здания, Вт/(м3·°С) определяются по формуле

		kБЫТ	qБЫТ АЖ VОТ tВ tОТ ,	(1.14)
где tВ , tОП –	см.	исходные	данные, VОТ , АЖ – см. формулы (1.3),	(1.9)
соответственно,	qБЫТ	– величина бытовых тепловыделений на 1 м2 площади

жилых помещений или расчётной площади общественного здания, Втм2

( qБЫТ = 17 Втм2 ) [1];

v – коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций, рассчитываемый по формуле

0,7 +0,000025 ГСОП - 1000 ,

(1.15)

где ГСОП – см. формулу (1.6).

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный
период q , кВт ч м2 год равен
q QГОД / А		,	(1.16)
ОТ	ОТ

где АОТ – сумма площадей этажей здания, измеренных в пределах внутренних

поверхностей наружных стен, м2, за исключением технического этажей и подвала.

1.4. Порядок работы

Используя справочную литературу [1-3] выписать необходимые данные для заданного района строительства.

По чертежам здания выполнить требуемые измерения и рассчитать геометрические показатели здания.

По формуле (1.6) рассчитать количество градусо-суток отопительного периода и по [1, табл. 3] определить значения сопротивлений теплопередаче стен ( RСТ ), покрытий верхнего этажа ( RПОК ), перекрытий подвала ( RЦОК ) и окон ( RОК ).

Используя расчётные зависимости п. 1.3.3. и 1.3.4. вычисляются значения теплотехнических и энергетических показателей. Результаты вычислений заносятся в соответствующие графы энергетического паспорта (см. прил. 1).

Класс энергосбережения, определяемый по [1, табл. 14], зависит от величины отклонения расчётного значения удельной характеристики расхода

тепловой энергии на отопление и вентиляции ( qОТР ) от нормируемого ( qОТТР ), указанного в [1, табл. 13].

Задача №2 Расчёт срока окупаемости дополнительного утепления стен

2.1. Задание

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

2.2.Исходные денные

влажностный режим помещения [1, таб. 1];

стоимость утеплителя SУТ , р./м3;

стоимость монтажа утеплителя, SМОНТ , р./м2 ;

климатические данные tВ , tОП , tН , ZОП (см. задачу 1);

сопротивление теплопередаче стены:

после утепления RСТПОСЛЕ УТЕПЛ , м2 С Вт (см. значение из 1 задачи);

до утепления RСТДО УТЕПЛ RСТПОСЛЕ УТЕПЛ / 2 , м2 С Вт ;

тариф на тепловую энергию, SТЕПЛ , р./ГДж.

2.3.Расчётные зависимости

Одной из составляющих теплового баланса здания, определяющих расход теплоты на отопление, являются потери теплоты через ограждающие конструкции

QСТ , Вт, рассчитываемые по формуле
QСТ FСТ KСТ tВ tН ,	(2.1)
7

где

–

расчётная

площадь

ограждающей

конструкции,

м2;

–

см.

СТ

исходные данные; KСТ

– коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·°C).

Коэффициент теплопередачи K

СТ

Вт

м2 С , определяется по формуле

KСТ

1 RСТ ,

(2.2)

где

– сопротивление теплопередаче стены, м2 С Вт .

СТ

Так как при утеплении стен коэффициент теплопередачи KСТ

уменьшается,

то снижаются потери теплоты. Величина снижения теплопотерь

QСТ ,

Вт,

вычисляется по формуле

ДО УТЕПЛЕН

K ПОСЛЕ УТЕПЛЕН

(2.3)

СТ

где

, t

–

см. формулу (2.1);

ДО УТЕПЛЕН , K ПОСЛЕ УТЕПЛЕН –

коэффициент

СТ

теплопередаче стены до и после утепления, Вт м2 С , (см. формулу (2.2)).

Годовая экономия теплоты QГОД ,

Вт ч год , определяется по формуле

24 z

tВ tОТ

Q ,

(2.4)

ОТ

ГОД

tВ tН

СТ

где tВ , tН ,

tОТ , zОТ

– см. исходные данные;

QСТ

– см. формулу (2.3).

Стоимость сэкономленной теплоты за год Sгодтепл , р. год , рассчитывается по

формуле

S ГОД

= Q

· S

ТЕПЛ

·3,6 ·10 6 ,

(2.5)

ТЕПЛ

ГОД

где

QГОД

– годовая экономия теплоты,

Вт ч год; SТЕПЛ – стоимость тепловой

энергии, р. ГДж .

Затраты на утепление КУТ, р., можно рассчитать по формуле

KУТ SМОНТ FСТ SУТ VУТ ,

(2.6)

где

МОНТ

– см. исходные данные;V

– объём утеплителя, м3, вычисляемый

УТ

по формуле

VУТ УТ FСТ ,

(2.7)

где F СТ

– см. формулу (2.1); УТ

– толщина утеплителя, м.

Толщина утеплителя δ, м, определяется по формуле

УТ

Rстпосле ут Rстдо ут ут / r

(2.8)

где

Rпосле ут ,Rдо ут

–

см. исходные

данные,

м2·°С/Вт; λ

–

коэффициент

ст

ут

теплопроводности утеплителя [1, Приложение Т], r – коэффициент теплотехнической однородности (r принимаем равным 1).

	Срок окупаемости TОК , год, определяется по формуле
				T	К	/ S ГОД ,	(2.9)
				ОК	УТ	ТЕПЛ
где	S ГОД	, К	УТ	– см. формулы (2.5) и (2.6) соответственно.
	ТЕПЛ		УТ
					8

2.4.Порядок работы

Произвести расчёт в следующей последовательности:

по формуле (2.2.) рассчитать два значения коэффициента теплопередачи стены («до» и «после» утепления);

используя формулы (2.3), (2.4.), (2.5) определить стоимость теплоты, сэкономленной на отопление за год;

определить зону влажности района строительства по [1, Приложение В];

определить условия эксплуатации ограждающей конструкции по [1, табл.2],

затем коэффициент теплопроводности материала, используя данные [1, Приложение Т] и формулу (2.6);

по формулам (2.7) и (2.8) вычислить затраты на возведение утепления стены;

по формуле (2.9) рассчитать срок окупаемости дополнительного утепления стен.

Задача №3 Определение оптимальных размеров здания по минимуму теплопотерь

3.1.Задание

Для заданного объёма здания и некоторых геометрических параметров определить оптимальную этажность здания, обеспечивающую наименьшие теплопотери через наружные ограждающие конструкции.

	3.2. Исходные данные
наружный объём здания V, м3;
	коэффициент остекления фасада здания f;
	коэффициенты теплопередачи: стены kСТ, окна kОК, покрытия верхнего
	этажа kПОК, перекрытия подвала kЦОК , Вт м2 С ;

высота этажа h, м;

ширина здания А, м.

3.3.Расчётные зависимости

Средний коэффициент теплопередачи вертикальных ограждений
Вт м2 С , определяем по формуле
kВЕРТ kСТ f kОК	kСТ ,

где kСТ , kОК , f – см. исходные данные.

Средний коэффициент теплопередачи горизонтальных ограждений

Вт м2 С , определяем по формуле

kГОР 1 kПОК 2 kЦОК ,

kВЕРТ ,

(3.1)

kГОР ,

(3.2)

где	ψ1, ψ2 – понижающие	коэффициенты,				равные	соответственно	0,9	и 0,6;
kПОК , kЦОК – см. исходные данные.
	Удельные теплопотери здания q				, Вт (м3 С) определяются по формуле
			ОТ
		qОТ	kВЕРТ P S kГОР				H ,		(3.3)
где	Р – периметр здания,	м; S	–	площадь		здания	в плане, м2; Н	–	высота

здания, м; kВЕРТ , kГОР – из формул (3.1) и (3.2).

Для вычисления геометрических параметров используемых в формуле (3.3)

применяются следующие зависимости:
H N h , S V / H , B S / A, P 2( A B ) ,	(3.4)

где N – количество этажей, шт.; В – длина здания, м; h, A – см. исходные данные.

3.4.Порядок работы

Для нескольких значений этажности (3, 5, 9, 12, 16 этажей) произвести расчёт по формулам (3.1) – (3.4) величины qОТ . Результаты свести в таблицу (см. прил. 2).

По результатам расчётов построить график зависимости удельных теплопотерь здания от этажности. Выбрать из рассчитываемых вариантов здание с этажностью, соответствующей минимальным теплопотерям.

Задача №4 Определение экономически выгодной толщины теплоизоляции

трубопровода тепловой сети

4.1.Задание

Для заданных значений диаметра трубопровода и температуры теплоносителя рассчитать экономически целесообразную толщину теплоизоляции с учётом капитальных и эксплуатационных затрат.

4.2.Исходные данные

наружный диаметр трубопровода dН , м;

среднегодовая температура теплоносителя СР ,°С;

коэффициент теплопроводности теплоизоляции ИЗ , Вт м С ;