Помощь студентам в учебе
Оптимизация наружных ограждающих конструкций с учетом энергосбережения и экономической целесообразности
|
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1 Основные термины и определения
1.2 Современное состояние проблемы тепловых потерь через светопрозрачные ограждающие конструкции
1.2.1 Методы снижения тепловых потерь через оконные блоки
1.2.2 История развития и мировой опыт применения энергоэффективных светопрозрачных ограждающих конструкций 17
1.3 Историография вопроса
1.4 Нормативная база проектирования светопрозрачных ограждающих конструкций
1.4.1 Система государственных стандартов на оконные блоки
1.4.2 Сравнение Российских и Европейских стандартов на стеклопакеты
1.4.3 Требования тепловой защиты к оконным блокам
1.4.4 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче оконных
Выводы
ГЛАВА 2. Программные комплексы, приборы и оборудования, используемые в работе
2.1 Теоретические расчеты
2.2 Экспериментальные измерения
2.2.1 Измерение плотности теплового потока
2.2.2 Измерение температуры блоков. Методы испытания 30
ГЛАВА 3. Исследования, направленные на выбор оптимальных технических решений светопрозрачных ограждающих конструкций с позиции энерго - и ресурсосбережения в климатических условиях г. Красноярска 44
3.1 Зависимость сопротивления теплопередаче стеклопакета от климатических условий региона строительства 44
3.2 Экспериментальное определение сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета 55
3.3 Определение нормируемого сопротивления теплопередаче для центральной зоны стеклопакета в г. Красноярске 62
3.4 Оптимизация параметров стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности 67
3.4.1 Вывод уравнения регрессии для оптимизации двухкамерных стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче 69
3.4.2 Вывод уравнения регрессии для оптимизации двухкамерных стеклопакетов с позиции экономической целесообразности 72
3.4.3 Оптимизация параметров стеклопакетов с помощью функции желательности Харрингтона 75
3.5 Экономическая эффективность использования стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом и заполнением камер аргоном 78
3.5.1 Скорость утечки инертного газа из стеклопакета 78
3.5.2 Изменение сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета с учетом диффузии аргона со временем 79
3.5.3 Оценка тепловых потерь и экономической эффективности 80
3.5.4 Сравнение эффектов от применения выбранных конструкций стеклопакетов 85
3.6 Выводы 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1 Основные термины и определения
1.2 Современное состояние проблемы тепловых потерь через светопрозрачные ограждающие конструкции
1.2.1 Методы снижения тепловых потерь через оконные блоки
1.2.2 История развития и мировой опыт применения энергоэффективных светопрозрачных ограждающих конструкций 17
1.3 Историография вопроса
1.4 Нормативная база проектирования светопрозрачных ограждающих конструкций
1.4.1 Система государственных стандартов на оконные блоки
1.4.2 Сравнение Российских и Европейских стандартов на стеклопакеты
1.4.3 Требования тепловой защиты к оконным блокам
1.4.4 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче оконных
Выводы
ГЛАВА 2. Программные комплексы, приборы и оборудования, используемые в работе
2.1 Теоретические расчеты
2.2 Экспериментальные измерения
2.2.1 Измерение плотности теплового потока
2.2.2 Измерение температуры блоков. Методы испытания 30
ГЛАВА 3. Исследования, направленные на выбор оптимальных технических решений светопрозрачных ограждающих конструкций с позиции энерго - и ресурсосбережения в климатических условиях г. Красноярска 44
3.1 Зависимость сопротивления теплопередаче стеклопакета от климатических условий региона строительства 44
3.2 Экспериментальное определение сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета 55
3.3 Определение нормируемого сопротивления теплопередаче для центральной зоны стеклопакета в г. Красноярске 62
3.4 Оптимизация параметров стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности 67
3.4.1 Вывод уравнения регрессии для оптимизации двухкамерных стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче 69
3.4.2 Вывод уравнения регрессии для оптимизации двухкамерных стеклопакетов с позиции экономической целесообразности 72
3.4.3 Оптимизация параметров стеклопакетов с помощью функции желательности Харрингтона 75
3.5 Экономическая эффективность использования стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом и заполнением камер аргоном 78
3.5.1 Скорость утечки инертного газа из стеклопакета 78
3.5.2 Изменение сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета с учетом диффузии аргона со временем 79
3.5.3 Оценка тепловых потерь и экономической эффективности 80
3.5.4 Сравнение эффектов от применения выбранных конструкций стеклопакетов 85
3.6 Выводы 92
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 94
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Актуальность работы обусловлена необходимостью научной проработки вопросов повышения энергоэффективности зданий за счет сокращения тепловых потерь через светопрозрачные ограждающие конструкции.
В настоящее время проблема энергоэффективности является одной из наиболее актуальных для развития России. Страна располагает масштабным недоиспользуемым потенциалом энергосбережения, который по способности решать проблему обеспечения экономического роста страны сопоставим с приростом производства всех первичных энергетических ресурсов.
Энергоемкость российской экономики существенно превышает в расчете по паритету покупательной способности аналогичный показатель в США, в Японии и развитых странах Европейского Союза. Нехватка энергии может стать существенным фактором сдерживания экономического роста страны.
Меры по снижению энергоемкости за период 1998-2005 гг. оказались недостаточными для того, чтобы остановить динамичный рост спроса на тепловую энергию. Рост спроса на газ и на электроэнергию оказался выше значений, предусмотренных «Энергетической стратегией России». Суммарное энергопотребление России в 2007 г. составило около 990 млн. тонн условного топлива. При доведении внедрения энергосберегающего и энергоэффективного оборудования до уровня в странах - членах ЕС, энергопотребление снизилось бы до величины 650 млн. тонн условного топлива. Другими словами, около 35% энергии в Российской Федерации используется неэффективно.
В 2008 году Указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» была определена цель - снизить к 2020 году энергоёмкость валового внутреннего продукта (ВВП) на 40% от уровня 2007 года. Во исполнение Указа Президента был принят Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», после чего началась систематическая работа в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в различных секторах и сферах экономики России. Для достижения указанных целей в 2010 году Минэнерго России совместно с ЗАО «АПБЭ», ООО «ЦЭНЭФ» и ФГУ «РЭА» разработало Государственную программу Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года»(«ГПЭЭ- 2020»), которая была одобрена на заседании Правительства Российской Федерации 21.10.2010 и утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 27.12.2010 № 2446-р. В 2016 году Министр энергетики Российской Федерации Александр Новак отметил позитивную динамику роста энергоэффективности экономики: «По итогам 2016 года снижение энергоемкости ВВП по отношению к 2007 составило почти 11%» [1].
Начавшийся в 2014 году геополитический кризис и введение рядом стран финансовых и технологических ограничений против России, изменение динамики мировых цен на энергоносители и начало нового этапа более жестокой глобальной конкуренции за ресурсы и рынки потребовали от России пересмотра прогнозов развития энергетической стратегии страны, и в 2016 году был разработан проект «Энергетическая стратегия России на период до 2035 года». Согласно этой стратегии в составе мер реализации потенциала энергосбережения и повышения энергоэффективности будут использоваться как совершенствование нормативно-правовой базы, включая введение запрета на производство и использование энергетически неэффективной техники, оборудования и зданий, так и разработка стандартов энергоэффективности зданий и сооружений. Важным следствием политики энергосбережения станет существенное сдерживание роста эмиссии парниковых газов и сокращение вредных выбросов энергетического комплекса в окружающую среду. [2]
Крупнейшим потребителем тепловой энергии является сфера ЖКХ. На отопление идет более 40% всего вырабатываемого тепла, при этом расход энергоресурсов на отопление в России выше, чем в других странах со схожим климатом [1]. Повышение энергоэффективности жилого фонда является одной из первоочередных задач энергосбережения в сфере ЖКХ, а так же важным условием снижения платёжной нагрузки на население за коммунальные услуги.
В 2016 году утверждено Распоряжение Правительства РФ от 01.09.2016 N 1853-р «Об утверждении плана мероприятий ("дорожной карты") по повышению энергетической эффективности зданий, строений и сооружений». План направлен на снятие технических, регуляторных, информационных и других барьеров повышения энергетической эффективности и установление соответствующих показателей энергетической эффективности при проектировании, строительстве, эксплуатации и проведении капитального ремонта зданий, строений и сооружений. За счёт установления требований энергетической эффективности зданий, строений и сооружений будет обеспечиваться рациональное использование энергетических ресурсов при эксплуатации объектов капитального строительства.[3]
Согласно «дорожной карте» к 2025 году планируется уменьшение удельного годового расхода тепловой и электрической энергии на 1 м2 всех площадей в многоквартирных домах на территории Российской Федерации на 25% по сравнению с 2015 годом. Доля многоквартирных домов наивысшего класса энергетической эффективности в общем числе вводимых в эксплуатацию многоквартирных домов на территории РФ должна составлять 30%.
На основе проведенного нами анализа установлено, что наибольшие теплопотери для жилых зданий через ограждающие конструкции происходят через стены и окна. Структура теплопотерь жилого здания представлена на рисунке 1.1.
Несмотря на то, что коэффициент остекленности фасада жилых зданий обычно составляет не более 20%, суммарные теплопотери через окна сопоставимы с теплопотерям через стены. Таким образом, сокращение потерь тепла через светопрозрачные ограждающие конструкции, является важной задачей по выполнению плана повышения энергоэффективности зданий.
Цель работы: обоснование и выбор на основе научных исследований оптимальных технических решений светопрозрачных ограждающих конструкций, направленных на энерго - и ресурсосбережение в климатических условиях г. Красноярска.
Объект исследования: светопрозрачные наружные ограждающие конструкции зданий.
Предмет исследования: изменение уровня тепловой защиты светопрозрачных ограждающих конструкций в зависимости от их конструктивных особенностей с учетом экономической целесообразности, а так же климатических характеристик региона строительства.
Основные задачи магистерской работы:
1. Изучить развитие и мировой опыт применения энергоэффективных светопрозрачных ограждающих конструкций.
2. Изучить современную историографию вопроса и выявить непроработанные области.
3. Установить зависимость сопротивления теплопередаче стеклопакета от температуры наружного воздуха и провести экспериментальное определение сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета в климатических условиях г. Красноярска.
4. Обосновать необходимость определения нормируемого сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета, определить его для г. Красноярска и провести оптимизацию параметров стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности для г. Красноярска.
5. Провести анализ изменения сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета при замещении инертного газа воздухом и определить экономическую эффективность использования стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом и заполнением камер аргоном.
Научная новизна работы заключается в установке нестационарного характера сопротивления теплопередаче стеклопакета, выводе формул для определения нормируемого сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета для г. Красноярска, оптимизации параметров стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности, в определении долговечности стеклопакетов, заполненных инертным газом.
Апробация работы. Основные положения магистерской работы докладывались и обсуждались на международных конференциях, в том числе: на Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный - 2016» (Красноярск, 2016) и Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный - 2017» (Красноярск, 2017).
Публикации. Основные положения магистерской работы изложены в 3 печатных работах, в том числе в 1 статье в рецензированном журнале из перечня ВАК.
Положения, выносимые на защиту:
- зависимость сопротивления теплопередаче стеклопакета от климатических условий региона строительства;
- экспериментальное определение сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета в климатических условиях г. Красноярска;
- определение нормируемого сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета для г. Красноярска;
- оптимизация параметров двухкамерного стеклопакета с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности для г. Красноярска;
- экономическая целесообразность использования стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом и заполнением камер аргоном.
Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, три главы, заключение и библиографический список источников из 82 наименований. Общий объем работы изложен на 104 страницах. Основной текст диссертации - 93 страницы, включая 42 рисунка и 32 таблицы.
В настоящее время проблема энергоэффективности является одной из наиболее актуальных для развития России. Страна располагает масштабным недоиспользуемым потенциалом энергосбережения, который по способности решать проблему обеспечения экономического роста страны сопоставим с приростом производства всех первичных энергетических ресурсов.
Энергоемкость российской экономики существенно превышает в расчете по паритету покупательной способности аналогичный показатель в США, в Японии и развитых странах Европейского Союза. Нехватка энергии может стать существенным фактором сдерживания экономического роста страны.
Меры по снижению энергоемкости за период 1998-2005 гг. оказались недостаточными для того, чтобы остановить динамичный рост спроса на тепловую энергию. Рост спроса на газ и на электроэнергию оказался выше значений, предусмотренных «Энергетической стратегией России». Суммарное энергопотребление России в 2007 г. составило около 990 млн. тонн условного топлива. При доведении внедрения энергосберегающего и энергоэффективного оборудования до уровня в странах - членах ЕС, энергопотребление снизилось бы до величины 650 млн. тонн условного топлива. Другими словами, около 35% энергии в Российской Федерации используется неэффективно.
В 2008 году Указом Президента Российской Федерации от 4 июня 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики» была определена цель - снизить к 2020 году энергоёмкость валового внутреннего продукта (ВВП) на 40% от уровня 2007 года. Во исполнение Указа Президента был принят Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», после чего началась систематическая работа в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в различных секторах и сферах экономики России. Для достижения указанных целей в 2010 году Минэнерго России совместно с ЗАО «АПБЭ», ООО «ЦЭНЭФ» и ФГУ «РЭА» разработало Государственную программу Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года»(«ГПЭЭ- 2020»), которая была одобрена на заседании Правительства Российской Федерации 21.10.2010 и утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 27.12.2010 № 2446-р. В 2016 году Министр энергетики Российской Федерации Александр Новак отметил позитивную динамику роста энергоэффективности экономики: «По итогам 2016 года снижение энергоемкости ВВП по отношению к 2007 составило почти 11%» [1].
Начавшийся в 2014 году геополитический кризис и введение рядом стран финансовых и технологических ограничений против России, изменение динамики мировых цен на энергоносители и начало нового этапа более жестокой глобальной конкуренции за ресурсы и рынки потребовали от России пересмотра прогнозов развития энергетической стратегии страны, и в 2016 году был разработан проект «Энергетическая стратегия России на период до 2035 года». Согласно этой стратегии в составе мер реализации потенциала энергосбережения и повышения энергоэффективности будут использоваться как совершенствование нормативно-правовой базы, включая введение запрета на производство и использование энергетически неэффективной техники, оборудования и зданий, так и разработка стандартов энергоэффективности зданий и сооружений. Важным следствием политики энергосбережения станет существенное сдерживание роста эмиссии парниковых газов и сокращение вредных выбросов энергетического комплекса в окружающую среду. [2]
Крупнейшим потребителем тепловой энергии является сфера ЖКХ. На отопление идет более 40% всего вырабатываемого тепла, при этом расход энергоресурсов на отопление в России выше, чем в других странах со схожим климатом [1]. Повышение энергоэффективности жилого фонда является одной из первоочередных задач энергосбережения в сфере ЖКХ, а так же важным условием снижения платёжной нагрузки на население за коммунальные услуги.
В 2016 году утверждено Распоряжение Правительства РФ от 01.09.2016 N 1853-р «Об утверждении плана мероприятий ("дорожной карты") по повышению энергетической эффективности зданий, строений и сооружений». План направлен на снятие технических, регуляторных, информационных и других барьеров повышения энергетической эффективности и установление соответствующих показателей энергетической эффективности при проектировании, строительстве, эксплуатации и проведении капитального ремонта зданий, строений и сооружений. За счёт установления требований энергетической эффективности зданий, строений и сооружений будет обеспечиваться рациональное использование энергетических ресурсов при эксплуатации объектов капитального строительства.[3]
Согласно «дорожной карте» к 2025 году планируется уменьшение удельного годового расхода тепловой и электрической энергии на 1 м2 всех площадей в многоквартирных домах на территории Российской Федерации на 25% по сравнению с 2015 годом. Доля многоквартирных домов наивысшего класса энергетической эффективности в общем числе вводимых в эксплуатацию многоквартирных домов на территории РФ должна составлять 30%.
На основе проведенного нами анализа установлено, что наибольшие теплопотери для жилых зданий через ограждающие конструкции происходят через стены и окна. Структура теплопотерь жилого здания представлена на рисунке 1.1.
Несмотря на то, что коэффициент остекленности фасада жилых зданий обычно составляет не более 20%, суммарные теплопотери через окна сопоставимы с теплопотерям через стены. Таким образом, сокращение потерь тепла через светопрозрачные ограждающие конструкции, является важной задачей по выполнению плана повышения энергоэффективности зданий.
Цель работы: обоснование и выбор на основе научных исследований оптимальных технических решений светопрозрачных ограждающих конструкций, направленных на энерго - и ресурсосбережение в климатических условиях г. Красноярска.
Объект исследования: светопрозрачные наружные ограждающие конструкции зданий.
Предмет исследования: изменение уровня тепловой защиты светопрозрачных ограждающих конструкций в зависимости от их конструктивных особенностей с учетом экономической целесообразности, а так же климатических характеристик региона строительства.
Основные задачи магистерской работы:
1. Изучить развитие и мировой опыт применения энергоэффективных светопрозрачных ограждающих конструкций.
2. Изучить современную историографию вопроса и выявить непроработанные области.
3. Установить зависимость сопротивления теплопередаче стеклопакета от температуры наружного воздуха и провести экспериментальное определение сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета в климатических условиях г. Красноярска.
4. Обосновать необходимость определения нормируемого сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета, определить его для г. Красноярска и провести оптимизацию параметров стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности для г. Красноярска.
5. Провести анализ изменения сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета при замещении инертного газа воздухом и определить экономическую эффективность использования стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом и заполнением камер аргоном.
Научная новизна работы заключается в установке нестационарного характера сопротивления теплопередаче стеклопакета, выводе формул для определения нормируемого сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета для г. Красноярска, оптимизации параметров стеклопакетов с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности, в определении долговечности стеклопакетов, заполненных инертным газом.
Апробация работы. Основные положения магистерской работы докладывались и обсуждались на международных конференциях, в том числе: на Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный - 2016» (Красноярск, 2016) и Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Проспект Свободный - 2017» (Красноярск, 2017).
Публикации. Основные положения магистерской работы изложены в 3 печатных работах, в том числе в 1 статье в рецензированном журнале из перечня ВАК.
Положения, выносимые на защиту:
- зависимость сопротивления теплопередаче стеклопакета от климатических условий региона строительства;
- экспериментальное определение сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета в климатических условиях г. Красноярска;
- определение нормируемого сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета для г. Красноярска;
- оптимизация параметров двухкамерного стеклопакета с позиции нормирования сопротивления теплопередаче и экономической целесообразности для г. Красноярска;
- экономическая целесообразность использования стеклопакетов с низкоэмиссионным стеклом и заполнением камер аргоном.
Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, три главы, заключение и библиографический список источников из 82 наименований. Общий объем работы изложен на 104 страницах. Основной текст диссертации - 93 страницы, включая 42 рисунка и 32 таблицы.
Интенсивно развивающийся жилищный комплекс в городах с продолжительным отопительным сезоном ведет к ежегодному увеличению потребности в тепловой энергии, в связи с чем, вопрос проектирования зданий, обладающих высокими классами энергетической эффективности, становится актуальным и приоритетным.
На основе проведенного анализа тепловых потерь здания и конструкции оконных блоков определен рациональный способ уменьшения теплопотерь за счет использования энергоэффективных стеклопакетов.
В ходе исследования проведен обзор и анализ опубликованных научных статей, согласно которому в настоящее время исследования направлены на светопрозрачные конструкции с теплоотражающими экранами, а так же стеклопакеты с низкоэмиссионными стеклами. Анализ публикаций показал, что в изученных статьях не достаточно отражены вопросы изменения сопротивления теплопередаче стеклопакетов в зависимости от температуры наружного воздуха. Авторами не ставилось цели в проведении оптимизации стеклопакетов с позиции энергосбережения и экономической целесообразности. Отсутствуют работы на тему долговечности стеклопакетов, заполненных инертным газом.
В основной части диссертационной работы представлены исследования, направленные на выбор оптимальных технических решений светопрозрачных ограждающих конструкций с позиции энерго - и ресурсосбережения для климатических условий г. Красноярска.
Проведен натурный эксперимент по определению теплотехнических характеристик стеклопакета, эксплуатируемого в течение 10 лет, который позволил установить высокую сходимость численных расчетов со значениями, полученными экспериментальным путем, которые отличаются на 2,6 %. Результаты данной работы свидетельствуют, что сопротивление теплопередаче стеклопакета не является постоянной величиной и меняется при изменении температуры наружного воздуха.
На основании анализа ГОСТов на оконные блоки и численных расчетов определено, что с позиции обеспечения поэлементных требований к тепловой защите здания для г. Красноярска, стеклопакеты без низкоэмиссионного покрытия не соответствуют нормам.
Обоснована необходимость определения нормируемого сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета, и выведены формулы для нахождения этого значения для г. Красноярска. Тепловые потери через двухстворчатый оконный блок, у которого ширина больше высоты, меньше, чем через двухстворчатый оконный блок той же площади, у которого высота больше ширины. Это обуславливается тем, что в первом случае длина краевых зон меньше, а следовательно снижаются потери тепла.
Проведена оптимизации параметров стеклопакетов, которая позволила сделать вывод, что с позиции теплотехнических качеств и денежных вложений для нашего города наиболее эффективен стеклопакет конструкции 4M1-12Ar-4M1-12Ar-H4 при этом сопротивление теплопередаче центральной части составляет 0,877 (м2^°С)/Вт, а стоимость равняется 3360 руб/м2.
На основании проведенного анализа изменения сопротивления теплопередаче стеклопакета при замещении инертного газа воздухом сделан вывод, что сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета 4M1-12Ar-4M1-12Ar-H4 через 30 лет эксплуатации снижается на 3,3%.
Экономическая эффективность применения таких стеклопакетов заключается в экономии эксплуатационных затрат, а именно расхода потребления тепловой энергии здания, за счет снижения расхода денежных средств на потери тепла через остекление. По результатам произведенной оценки экономической эффективности сделан вывод, что с учетом стоимости стеклопакетов расход денежных средств за срок эксплуатации на потери тепла через остекление стеклопакетами 4M1-12Ar-4M1-12Ar-H4 составляет
36,71 млн. руб, что на 20 % меньше, чем при применении 4М1-8-4М1-8-И4, и меньше на 44%, чем при стеклопакетах 4М1-14-4М1-14 -4М1.
Оценена экологическая составляющая применения энергоэффективных стеклопакетов и установлено, что при применении стеклопакетов 4М1-12АГ-4М1-12АГ-И4 для получения тепловой энергии, которая тратится на потери тепла через остеклении фасада необходимо сжечь 5,74 тыс. тонн бурого угля, при этом выделится 24 тыс. тонны углекислого газа. Эти значения на 24 % меньше, чем при применении стеклопакетов 4М1-8-4М1-8-И4, и на 55 % меньше, чем при использовании 4М1-14-4М1-14 -4М1.
Возможны пути дальнейшего снижения тепловых потерь здания в следующих направлениях:
- исследование и применение динамических стекол;
- снижение потерь тепла в краевых зонах;
- устранение мостиков холода в зоне стыков стен и окон, откосов;
- определение наиболее эффективного местоположения светопрозрачных ограждающих конструкций в проеме стены.
На основе проведенного анализа тепловых потерь здания и конструкции оконных блоков определен рациональный способ уменьшения теплопотерь за счет использования энергоэффективных стеклопакетов.
В ходе исследования проведен обзор и анализ опубликованных научных статей, согласно которому в настоящее время исследования направлены на светопрозрачные конструкции с теплоотражающими экранами, а так же стеклопакеты с низкоэмиссионными стеклами. Анализ публикаций показал, что в изученных статьях не достаточно отражены вопросы изменения сопротивления теплопередаче стеклопакетов в зависимости от температуры наружного воздуха. Авторами не ставилось цели в проведении оптимизации стеклопакетов с позиции энергосбережения и экономической целесообразности. Отсутствуют работы на тему долговечности стеклопакетов, заполненных инертным газом.
В основной части диссертационной работы представлены исследования, направленные на выбор оптимальных технических решений светопрозрачных ограждающих конструкций с позиции энерго - и ресурсосбережения для климатических условий г. Красноярска.
Проведен натурный эксперимент по определению теплотехнических характеристик стеклопакета, эксплуатируемого в течение 10 лет, который позволил установить высокую сходимость численных расчетов со значениями, полученными экспериментальным путем, которые отличаются на 2,6 %. Результаты данной работы свидетельствуют, что сопротивление теплопередаче стеклопакета не является постоянной величиной и меняется при изменении температуры наружного воздуха.
На основании анализа ГОСТов на оконные блоки и численных расчетов определено, что с позиции обеспечения поэлементных требований к тепловой защите здания для г. Красноярска, стеклопакеты без низкоэмиссионного покрытия не соответствуют нормам.
Обоснована необходимость определения нормируемого сопротивления теплопередаче центральной зоны стеклопакета, и выведены формулы для нахождения этого значения для г. Красноярска. Тепловые потери через двухстворчатый оконный блок, у которого ширина больше высоты, меньше, чем через двухстворчатый оконный блок той же площади, у которого высота больше ширины. Это обуславливается тем, что в первом случае длина краевых зон меньше, а следовательно снижаются потери тепла.
Проведена оптимизации параметров стеклопакетов, которая позволила сделать вывод, что с позиции теплотехнических качеств и денежных вложений для нашего города наиболее эффективен стеклопакет конструкции 4M1-12Ar-4M1-12Ar-H4 при этом сопротивление теплопередаче центральной части составляет 0,877 (м2^°С)/Вт, а стоимость равняется 3360 руб/м2.
На основании проведенного анализа изменения сопротивления теплопередаче стеклопакета при замещении инертного газа воздухом сделан вывод, что сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета 4M1-12Ar-4M1-12Ar-H4 через 30 лет эксплуатации снижается на 3,3%.
Экономическая эффективность применения таких стеклопакетов заключается в экономии эксплуатационных затрат, а именно расхода потребления тепловой энергии здания, за счет снижения расхода денежных средств на потери тепла через остекление. По результатам произведенной оценки экономической эффективности сделан вывод, что с учетом стоимости стеклопакетов расход денежных средств за срок эксплуатации на потери тепла через остекление стеклопакетами 4M1-12Ar-4M1-12Ar-H4 составляет
36,71 млн. руб, что на 20 % меньше, чем при применении 4М1-8-4М1-8-И4, и меньше на 44%, чем при стеклопакетах 4М1-14-4М1-14 -4М1.
Оценена экологическая составляющая применения энергоэффективных стеклопакетов и установлено, что при применении стеклопакетов 4М1-12АГ-4М1-12АГ-И4 для получения тепловой энергии, которая тратится на потери тепла через остеклении фасада необходимо сжечь 5,74 тыс. тонн бурого угля, при этом выделится 24 тыс. тонны углекислого газа. Эти значения на 24 % меньше, чем при применении стеклопакетов 4М1-8-4М1-8-И4, и на 55 % меньше, чем при использовании 4М1-14-4М1-14 -4М1.
Возможны пути дальнейшего снижения тепловых потерь здания в следующих направлениях:
- исследование и применение динамических стекол;
- снижение потерь тепла в краевых зонах;
- устранение мостиков холода в зоне стыков стен и окон, откосов;
- определение наиболее эффективного местоположения светопрозрачных ограждающих конструкций в проеме стены.
Подобные работы
- Уровень тепловой энергоэффективности жилых домов серии 83-НЧ
Магистерская диссертация, строительство . Язык работы: Русский. Цена: 4915 р. Год сдачи: 2017 - Анализ энергопотребления и эффективности использования энергетических
ресурсов учебно-лабораторного корпуса образовательного учреждения
Дипломные работы, ВКР, электроэнергетика. Язык работы: Русский. Цена: 4850 р. Год сдачи: 2020 - ПРОЧНОСТНЫЕ, ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИСТИРОЛБЕТОНА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ИЗДЕЛИЙ
Диссертации (РГБ), строительство . Язык работы: Русский. Цена: 4235 р. Год сдачи: 2010 - ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСНОГО ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КАЧЕСТВ МОНОЛИТНЫХ И СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ (НА ПРИМЕРЕ СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА УРАЛА)
Диссертации (РГБ), технология строительных процессов. Язык работы: Русский. Цена: 4270 р. Год сдачи: 2021 - Повышение энергоэффективности вентиляции жилых помещений с учетом физиологических потребностей человека
Дипломные работы, ВКР, экология и природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 5900 р. Год сдачи: 2016 - Быстровозводимые здания для гибкой технологии
Магистерская диссертация, строительство . Язык работы: Русский. Цена: 5700 р. Год сдачи: 2017 - Сравнительный анализ по прочности вариантов несущих конструкций автовокзала, площадь 1000 м2, г. Нурлат
Магистерская диссертация, технология строительных процессов. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018 - Разработка системы энергоснабжения для строительной компании «Атакент» на основе альтернативных источников энергии
Магистерская диссертация, электротехника. Язык работы: Русский. Цена: 5000 р. Год сдачи: 2023 - СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ БУРЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ СКВАЖИН ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ УЧЕБНОГО КОРПУСА № 6 ТПУ
Дипломные работы, ВКР, природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 5900 р. Год сдачи: 2016