ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГСОП НА РАСЧЕТНУЮ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ - Студенческий научный форум

VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГСОП НА РАСЧЕТНУЮ МОЩНОСТЬ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ

Логинов И.А. 1, Малышев Н.А. 1
1ННГАСУ
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Градусо-сутки отопительного периода. В СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» [1] представлена трактовка оптимизации коэффициента теплопередаче (сопротивления теплопередаче) теплового контура зданий «…в целях экономии энергии при обеспечении санитарно-гигиенических и оптимальных параметров микроклимата помещений и долговечности строительных конструкций зданий и сооружений». Там же во введении говорится о мерах «…по сокращению расхода тепловой и электрической энергии путем автоматического управления и регулирования оборудования и инженерных систем в целом».

Прежде чем перейти к анализу предлагаемого нового варианта оптимизации сопротивления теплопередаче ограждений, укажем на ошибочность или небрежность в употреблении понятий в последнем утверждении. Расход тепловой энергии Qот, Вт, основная, первичная величина, которая задана в соответствии с расчетом и не может быть сокращена без нарушения температурного режима помещения. Любое управление или регулирование оборудования и инженерных систем является только методом борьбы с перерасходом тепловой энергии в процессе неэффективной эксплуатацией систем теплообеспечения зданий.

Рекомендовано нахождение требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждений Rо тр для всех видов зданий и сооружений принимать по табличным данным в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства (ГСОП):

ГСОП = (tвtо.п)nо.п. (1)

Исключение сделано лишь для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м3 и зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха tв ≤ 12 оС. Для них величина Rо тр определяется по традиционной зависимости:Rо тр = (tвtн)n/αвtн. (2)

По физической сущности величина ГСОП является одной из характеристик интегральных значений необходимой тепловой производительности систем отопления (теплообеспечения) зданий за отопительный период для конкретного климатического района. На рисунке 1 видно соотношение фигур, когда количественно величина ГСОП (площадь прямоугольника g-h-i-k) равна площади фигуры a-b-c-d-e-f-a. Величина ГСОП удобна и обоснована для ориентировочных перспективных расчетов необходимого количества теплоты для группы зданий, районов города, населенных пунктов, а также сопутствующих технических расчетов и эксплуатационных показателей.

Показывая значимость разработанного СНиП [1], его авторы во введении приводят странную по научному, техническому и инженерному содержания фразу, ни в коей мере не соответствующую нормативному документу: «Нормы по тепловой защите зданий гармонизированы с аналогичными зарубежными нормами развитых стран». Как понимать основное слово предложения «гармонизировать» в научной или инженерной деятельности? А какие страны считать развитыми: теплую Италию, относительно холодные Скандинавию, США или Китай, Индию, в которых подача теплоты для отопления менее актуальна, как в России?

Рис.1. К расчету ГСОП: tн.о = 8 оС – начало (окончание) отопительного периода

Проанализируем обоснованность и точность определения требуемого сопротивления теплопередаче Rо тр по методике ГСОП для гражданских и промышленных зданий. Расчетная потребность помещения в теплоте для поддержания допустимого температурного режима характеризуется условием Rо Rо тр. Температура холодной пятидневки tн5, а не средняя температура отопительного периода tо.п определяет суровость или мягкость холодного периода года. Продолжительность стояния одинаковой среднесуточной температуры nt, час, в отопительный период (в Москве nо.п = 214 сут., то есть ≈ 7 мес.) приведена на рисунке 2. Конфигурации линии nt для регионов с более мягким или резкоконтинентальным климатом имеют другие очертания, но определяющим количественно физический процесс переноса теплоты при расчетах требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждений и потерь теплоты помещением остается температура холодной пятидневки (для Москвы tн5 = −28 оС). Поэтому температура отопительного пери-

Рис. 2. Зависимость nt от температуры наружного воздуха tн для Москвы

ода (для Москвы tо.п = −3,1 оС) и полученные на ее основе значения ГСОП не могут оказывать влияние ни на нормирование, ни на конструктивное исполнение теплового контура зданий.

Анализ количественных значений требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждений Rо тр, приведенных в [1] по ГСОП, показал общую тенденцию прямолинейного увеличения значений Rо тр практически всех конструкций теплового контура любых зданий пропорционально повышению величины ГСОП. Однако в тепловой баланс для определения мощности системы отопления Qот входят кроме потерь теплоты через наружные ограждения Qогр затраты теплоты на нагрев вентиляционного воздуха Qин. В помещениях жилых зданий величина Qин достигают 40 % от общей мощности системы отопления, в производственных – от 15 % до 60 %, в производственных сельскохозяйственных − до 75 %. Поэтому пропорциональное повышение теплозащитных качеств наружных ограждений при увеличении ГСОП не является физически и математически обоснованным процессом.

Изменение потерь теплоты через наружные ограждения связано с их сопротивлением теплопередаче гиперболической зависимостью (рис. 3) и повышение его целесообразно лишь до определенного предела. Например, увеличение Rо наружных стен в животноводческих зданиях (т.п. № 801–99) в два раза (с 1,03 до 2,06 м2 ºС/Вт) приводит к сокращению общих потерь теплоты здания на 2,6 %. Дальнейшее увеличение значений Rо с 2,06 до 3,09 дает сокращение теплопотерь лишь на 0,9 %. Повышение теплотехнических качеств покрытия (с 1,36 до 2,72 м2 ºС/Вт) для того же типового проекта снижает общие потери теплоты здания на 6,7 %, а при дальнейшем увеличении с 2,72 до 4,08 – на 2,4%.

Рис. 3. Удельные теплопотери здания при различных температурных перепадах

Указанные отклонения от закономерностей теплофизических процессов при определении требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждений, включенные в нормативные документы, идут в разрез с оптимизацией энергопотребления и не способствуют снижению экономических затрат конкретных возводимых и эксплуатируемых зданий. Этот факт подтверждает также проведенный нами технико-экономический анализ.

Заключение:

Величина ГСОП не может являться основополагающей при нормировании теплотехнических показателей теплового контура производственных, гражданских и сельскохозяйственных зданий. Отсутствует физическая и логическая взаимосвязь процессов переноса теплоты через ограждения с климатическими условиями местности при формировании расчетного дефицита теплоты в помещениях в холодный период года.

Просмотров работы: 709