Теплотехника_РГР_2013

1. Определим расходы тепла за отопительный сезон через все конструкционные элементы здания.

Найдем геометрические параметры здания.

Площадь стен (строка таблицы 4) Fс находим, умножая периметр здания на его высоту:

Fс 40 50 40 50 3 540 м2

Площадь потолка (строка 6) Fп находим, умножая ширину здания на длину:

Fп 40 50 2000м2

Общую площадь окон (строка 12) Fо находим, умножая ширину окна на его высоту и на их общее количество:

Fо 1, 7 1,5 5 12, 75м2

Находим суммарную площадь дверей (строка 18) Fд , складывая произведения высоты дверей на ширину:

Fд 2 0,9 2 0,8 3, 4 м2

Площадь кирпичной кладки (строка 22) Fк равна площади стен за вычетом площади окон и дверей:

Fк Fс Fо Fд 540 12,75 3, 4 523,85 м2

Площадь утеплителя совпадает с площадью кладки:

Fу Fк 523,85 м2

11

толщиной к 1м будет равно (строка 23):

12

Тогда потери тепла через кладку без утеплителя (строка 24) будут равны

Видно, что потери тепла через стены в данном случае играют значительную роль.

При наличии утеплителя к термическому сопротивлению кладки необходимо добавить термическое сопротивление утеплителя (строка 27):

При толщине утеплителя 0,2 м получим:

Общее сопротивление стенки будет равно (строка 28):

Rс Rк Rу 4 0,566 4,566 м2 С

Вт

Тогда потери тепла через стены (строка 29) будут равны

13

Обратим внимание, что потери тепла через стенку снизились при утеплителе примерно в 7 раз.

2.Определим общие затраты тепла за отопительный сезон и за планируемое время эксплуатации без утеплителя

ис утеплителем и экономию энергозатрат за счет установки утеплителя.

Общие потери тепла во время отопительного сезона без утеплителя Q б и с утеплителем Q у будут соответственно равны (строки таблицы 33 и 34):

Q б Qп Qо Qд Qк 266112 11566,8 2741,76 569828,2 850248,76МДж

Q у Qп Qо Qд Qк 266112 11566,8 2741,76 69540,05 349960,61МДж

Вычислим эти же величины в Гкал (строки 35 и 36). Для этого поделим полученные значения в МДж на 4183,45:

850248,76

Q б 203, 24Гкал

4183, 45

349960,61

Q у 83,65Гкал

4183,45

Экономия энергозатрат во время отопительного сезона за счет установки утеплителя Q равна (строка 37):

Q Q б Q у 203,24 83,65 119,59Гкал

За 6 лет планируемой эксплуатации общие потери тепла без утеплителя Q6 б и с утеплителем Q6 у (строки 38, 39) и экономия энергозатрат за счет установки утеплителя Q6 составят:

14

3. Определим стоимость энергии за отопительный сезон без утеплителя и с утеплителем и экономию финансовых затрат за счет установки утеплителя.

Стоимость энергии за год P равна произведению затрат энергии Q в Гкал на цену p за 1 Гкал, которая нам из-

1

вестна:

P Q p

1

Подставляя наши данные, получаем (строки 43 и 44):

P б 203,24 1,6 325,18тыс.руб. в год

1

P у 83,65 1,6 133,84 тыс.руб. в год

1

Экономия годовых финансовых затрат на оплату тепловой энергии (строка 45) равна:

15

Заметим, что этот финансовый результат пока получен без учета стоимости установки утеплителя.

4. Рассчитаем затраты на установку утеплителя и определим период окупаемости его установки.

Затраты на закупку и установку утеплителя равны произведению его объема на цену за объем (строка 46):

Y Vу yу 104,77 3 314,31тыс.руб.

Здесь yу – цена закупки и установки 1м3 утеплителя.

Очевидно, за один год затраты на утеплитель не окупятся.

Период окупаемости утеплителя (строка 47) определим по формуле:

Таким образом, установка утеплителя окупится менее чем через 2 года.

5. Найдем стоимость энергии за планируемое время эксплуатации без утеплителя и с утеплителем и определим общую экономию затрат за счет установки утеплителя за этот период.

Затраты на оплату энергии за 6 лет без утеплителя и с ним (строки 48 и 49) будут соответственно равны:

Затраты на закупку и установку утеплителя от срока эксплуатации не зависят. Тогда суммарные затраты с утеплителем за 6 лет эксплуатации здания (строка 50) будут равны:

16

P6 у Y 803,04 314,31 1117,35тыс.руб.

Экономия суммарных затрат от установки утеплителя (строка 51), таким образом, составит:

6 1951,08 1117,35 833,73тыс.руб.

что в процентном соотношении (строка 52) равно:

6 – 8. Построение графиков и определение оптимальной толщины утеплителя.

Выполнив расчет по пунктам 1 – 5 при различных толщинах слоя утеплителя у (используется в формулах 1.1 и

1.2) получим значения всех величин в зависимости от толщины утеплителя. Удобнее автоматизировать расчеты и проводить их, например, в MS Excel.

Заметим, что при решении в MS Excel все процедуры расчетов проводятся с гораздо большей точностью и итоговые результаты могут немного отличаться от результатов, полученных вручную. В частности, если посмотреть на общие затраты при толщине утеплителя 20 см, полученные при использовании MS Excel, то получим число 1123,20 тыс. руб., что немного отличается от полученной нами суммы 1117,35 тыс. руб. Отличие составляет менее 0,6%. Очевидно, это отличие не превышает принятой нами допустимой погрешности вычислений в 5% (максимальная погрешность при округлении до 2-й значащей цифры).

В результате расчетов получаем следующие таблицы и графики.

17

Годовая экономия тепла в зависимости от толщины утеплителя:

18

Затраты на оплату энергии за период эксплуатации, затраты на установку утеплителя и суммарные затраты в зависимости от толщины слоя утеплителя:

19

Как видно из последних графика и таблицы, оптимальные суммарные расходы достигаются при толщине слоя утеплителя 12 см = 0,12 м. Эти расходы равны 1084,54 тыс. руб. Заносим эти данные в строки 53 и 54 таблицы.

Внесем все полученные данные в таблицу. Получим:

20