Главная   >>   Энергосбережение на промышленных предприятиях

Энергосбережение на промышленных предприятиях

10.2. Тепловой баланс здания и его составляющие

В течение отопительного периода вследствие разницы между температурой внутреннего воздуха здания и наружного воздуха происходят потери тепла:

  • трансмиссионные - через наружные ограждающие конструкции;
  • связанные с воздухообменом - за счет подогрева до температуры внутреннего воздуха поступающего через неплотности или открытые окна и двери холодного наружного воздуха.

Часть этих потерь восполняется за счет:

  • теплопоступления от внутренних источников (электрические, осветительные приборы, потребление горячей воды, люди и т.д.);
  • воздействия солнечной радиации на здание, особенно через окна.

Остальные теплопотери должна восполнить система отопления. Тепловой баланс здания можно записать в следующем виде:

Qот = Qт + Qв – (Qбыт –Qсол)n,

где     Qот ‑ реальное использование тепловой энергии в здании;

Qт ‑ общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции;

Qв ‑ теплопотери, связанные с воздухообменом;

Qбыт ‑ теплопоступления от внутренних источников в здании;

Qсол ‑ теплопоступления от солнечной радиации;

n ‑ коэффициент, учитывающий способность ограждающих конструкций здания аккумулировать или отдавать тепло.

Величина теплопотерь через наружные ограждения (стены, покрытия, цокольные перекрытия, окна) определяется сопротивлением теплопередаче конструкции. Нормативные требования по теплозащите ограждающих конструкций гражданских зданий в Сибири за последние 20 лет, а также фактические сопротивления теплопередаче, установленные по результатам обследований, приведены в табл. 10.3.

Исследования теплового режима зданий, проведенные в Томске, показали, что фактическая тепловая защита наружных ограждений на 15-20 % ниже нормативной. Причинами являются неучтенный фактор неоднородности конструкций в действующей методике теплотехнического расчета, часто низкое качество строительства и плохая эксплуатация зданий. Это приводит к неучтенным потерям тепла, неудовлетворительному микроклимату и снижению долговечности зданий. С 1996 года строительными нормами и правилами предусмотрено двухэтапное повышение уровня тепловой защиты ограждающих конструкций. Значения нормативных сопротивлений теплопередаче в гражданских зданиях с 2000 года приведены в табл. 10.3.

Таблица 10.3

Вид ограждающей
конструкции

Нормативное сопротивление теплопередаче на период, Rотр, м2 °С/Вт

Фактическое сопротивление теплопередаче на период, Rотр, м2 оС/Вт

1981

1986

2000

1998

Общественные здания

Стены

Чердачные перекрытия

Окна

Жилые здания

Стены

Чердачные перекрытия

Окна

 

0,95

1,21

0,48

 

1,15

1,72

0,53

 

1,05

1,57

0,48

 

1,26

2,24

0,53

 

3,22

4,29

0,54

 

3,75

5,0

0,64

 

0,7

1,1

0,3

 

0,8

1,6

0,3

Наибольшими из составляющих теплового баланса гражданских зданий являются теплопотери, связанные с воздухообменом в помещениях. Количество поступающего в помещения наружного воздуха определяется санитарными нормами и воздухопроницаемостью ограждающих конструкций, прежде всего окон.

В частности, для жилых зданий по санитарным нормам требуется  поступление 3 м3 свежего воздуха на 1 м2 жилого помещения в час, а воздухопроницаемость окон не должна превышать 6 кг/м2 в час.

До 1986 года воздухопроницаемость окон допускалась до 10 кг/м2ч. Фактическая воздухопроницаемость окон в существующих зданиях из-за отсутствия уплотнителей на притворах окон и плохого качества столярных изделий достигает 18-20 кг/м3 .ч. В результате кратность воздухообмена в помещениях квартир достигает 21 1/ч вместо 0,8-1 1/ч по нормам. В таблице 10.4 приведен расход топлива на отопление односемейного дома в зависимости от его герметичности.

Таблица 10.4

Степень герметичности здания

Кратность воздухообмена в час

Потребность топлива на отопление дома площадью100м2 в литрах в год

Очень слабая

2

1500

Слабая

1

765

Нормальная

0,7

540

Полная

0,4

300

Все составляющие теплового баланса за отопительный сезон (234 суток) на примере жилого кирпичного трехэтажного 23–квартирного дома 1960 г. постройки с общей площадью 1740 м2 выглядят следующим образом (табл. 10.5-10.6).

Таблица 10.5

Фактическая теплоизоляция ограждающих конструкций
(сопротивление теплопередаче)

Стены

 

Rстен=0,95 м2 0С/Вт

Чердачное перекрытие

Rчерд= 1.0   м2 0С/Вт

Цокольное перекрытие

Rцок=0.7 м2 0С/Вт

Окна

 

Rокно= 0.35 м2 0С/Вт

Таблица 10.6

Теплопоступления и соответствующие им теплопотери

Теплопоступления от солнечной радиации 3,3%

Теплопотери через стены 26%

Теплопоступления от внутренних источников в здании 18%

Теплопотери через окна 18%

Расход условного топлива на отопление 71242 кг у.т./ год \ 41 кг у.т. /м2 год 78,7%

Теплопотери через крышу 11%

Загрязнение окружающей среды в
результате сжигания топлива

СО2 206760кг/год

СО                                     129 кг/год

SO2 337 кг/год

Теплопотери через подвал 9%

Всего теплопоступлений

541445 Вт.ч/год 100%

Теплопотери на воздухообмен 36%

Всего теплопотерь 541445 кВт.ч/год 100%

После реконструкции и утепления ограждающих конструкций рассматриваемого дома в соответствии с действующими в настоящее время нормами потери тепла сократятся на 40%, изменятся соотношения тепловых потерь в тепловом балансе и уменьшится количество вредных выбросов в атмосферу (табл.10.7-10.8).

Таблица 10.7

Теплоизоляция ограждающих конструкций
(сопротивление теплопередаче) после реконструкции

Стены

 

Rстен=3,75 м2 0С/Вт

Чердачное перекрытие

Rчерд= 5.0 м2 0С/Вт

Цокольное перекрытие

Rцок=5.0 м2 0С/Вт

Окна

 

Rокно= 0.64 м2 0С/Вт

Таблица 10.8

Теплопоступления и соответствующие им теплопотери

Теплопоступления от солнечной радиации 6 %

Теплопотери через стены 16 %

Теплопоступления от внутренних
источников в здании 19 %

Теплопотери через окна 24 %

Расход условного топлива на отопление

42855 кг у.т./ год \  24,6 кг у.т. /м2 год 75 %

Теплопотери через крышу 3 %

Загрязнение окружающей среды в результате сжигания топлива

СО2 147667 кг/год

СО                                     92 кг/год

SO2 240 кг/год

Теплопотери через подвал 2 %

Всего теплопоступлений

325700 кВт.ч/год 100 %

Теплопотери на воздухообмен 55 %

Всего теплопотерь 325700 кВт.ч/год 100%