Диссертация (1141539), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Разработана новая методика определения годового энергопотреблениясистемами отопления, свободного и машинного охлаждения помещений на основе математического моделирования нестационарного теплового режима офисныхпомещений с учетом режима внутренних теплопоступлений и теплоустойчивостипомещения;2. Обоснован расширенный по сравнению с заложенным в действующиенормативные документы перечень факторов, влияющих на энергетически и экономически целесообразный уровень теплозащиты офисных зданий.
Установлено,что базовая теплозащита при учете стоимостей всего перечня определяющих факторов может быть экономически целесообразна в отличие от варианта с учетомтолько стоимости теплозащиты и теплоты, расходуемой на отопление;3. Введено понятие зоны экономически целесообразного утепления зданий,формирующейся сочетаниями значений удельной теплозащитной характеристикиздания и совокупных дисконтированных затрат на поддержание в здании допустимых температурных условий.Теоретическая и практическая значимость работы.Теоретическая значимость работы:- разработана методика и алгоритм определения границ зоны экономическицелесообразного утепления зданий, включающий в себя расчет годового энергопотребления системами отопления и охлаждения здания при различных вариантахтеплозащиты с дальнейшей экономической оценкой каждого варианта и выборанаименее затратного из них. Методика учитывает совокупные дисконтированныезатраты на утепление, на системы круглогодичного поддержания допустимогомикроклимата в офисных помещениях, на присоединение их к энергосетям и насами энергоносители;- на основе многовариантных расчетов проведены исследования зданий сразличными геометрическими размерами, площадью остекления, теплозащитой,8при различных уровнях теплопоступлений в зданиях, выявившие особенностиформирования зон экономически целесообразного утепления зданий.Практическая значимость работы следующая:- предложенная методика позволяет определить диапазон удельной стоимости систем отопления, машинного и свободного охлаждения общественных зданий на 1 кВт установленной мощности системы;- доказано, что электроэнергия, потребляемая оборудованием системы свободного охлаждения составляет значительную часть (20% - 60%) от годового потребления электроэнергии системой машинного охлаждения;- разработанная система обобщения зависимости удельной нагрузки на системы круглогодичного поддержания микроклимата офисных помещений от общего коэффициента теплопередачи здания позволит проектировщикам уже напервой стадии проектирования прогнозировать годовое энергопотребление офисным зданием.Методология и методы исследования.
Методологической основой работыявляются достижения отечественных и зарубежных ученых в области исследования теплового режима зданий и экономических обоснований различных вариантов теплозащиты здания. Основными методами, использованными в диссертационной работе, являются: метод конечных разностей в декартовых координатах понеявной схеме при моделировании нестационарного теплового режима офисныхпомещений. Автоматическая обработка результатов эксперимента выполнена сприменением программного пакета Microsoft Office Excel; в качестве теоретической базы для исследования использованы фундаментальные положения строительной теплофизики.Положения, выносимые на защиту:- алгоритм выявления энергетически и экономически целесообразной теплозащиты офисных зданий;- результаты натурного и аналитического исследования энергопотреблениясистемами отопления и охлаждения помещения;9- результаты экономической оценки уровня теплозащиты здания с различными внутренними теплопоступлениями.Степень достоверности.
Достоверность полученных результатов оценена спомощью современных математических вероятностных методов; в диссертациииспользуются общепринятые научные подходы к математическому моделированию нестационарного теплового режима помещения; климатическая информацияопирается на данные климатологического справочника; экспериментальныенатурные методики исследований выполнены с применением поверенных приборов, результаты экспериментальных и теоретических исследований показываютудовлетворительную сходимость.Апробация результатов.
По теме диссертации были сделаны доклады наследующих конференциях: Научно-техническая конференция по итогам научноисследовательских работ студентов МГСУ за 2009-2010 учебный год. Москва,2010г.; Международная специализированная выставка холодильного оборудования, климатической техники и тепловых насосов для промышленности, торговлии строительства «Индустрия холода для продовольственной, энергетической иэкологической безопасности», г.
Москва, февраль 2013 г.; Пятая международнаянаучно-техническая конференция «Теоретические основы теплогазоснабжения ивентиляции», г. Москва, МГСУ, ноябрь 2013г.; Девятая международная конференция «Инженерная экология», г. Вильнюс (Литва), май 2014 г.; Пятая международная научная конференция «Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании», г. Москва, ноябрь 2016 г.; Студенческий научнотехнический семинар «Энергосбережение и рациональное использование ресурсов в инженерных системах зданий и сооружений», г. Москва, апрель 2017; Вторая Международная научная конференция «Science, society, progress», г.
КарловыВары, Чехия, июль 2017.Личный вклад автора диссертации заключается в модернизации программыдля ПК расчета нестационарного суточного температурного режима помещенийздания; в проведении натурного эксперимента и анализе его результатов; в исследовании факторов, влияющих на величину годового потребления теплоты и холо-10да на поддержание заданного микроклимата здания; в разработке методики и реализации расчета по установлению стоимости системы отопления на 1 кВт мощности системы и холода, в проведении экономического сравнения вариантов для выявления целесообразной теплозащиты административного здания с учетом внутренних теплопоступлений и других факторов, в написании текста диссертации.Реализация результатов работы.1.
Графики энергопотребления системами отопления и охлаждения, полученные автором, применяются в ЗАО «Промстройпроект» для первоначальнойоценки необходимых затрат теплоты и электроэнергии на поддержание микроклимата офисных зданий.2. Алгоритм выявления энергетически и экономически целесообразной теплозащиты зданий со значительными внутренними тепловыделениями применяются в учебном процессе НИУ МГСУ в составе дисциплины «Основы нормированияэнергосбережения в РФ и за рубежом» для студентов, обучающихся по магистерской программе «Энергосбережение и энергоэффективность в зданиях».Публикации.
По содержанию диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 6 работ, опубликованы в «Перечне рецензируемых научных изданиях, в которых должны быть опубликованы основные научные результатыдиссертации на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученойстепени доктора наук» ВАК Минобрнауки РФ.Структура и объем работы.Диссертационная работа включает в себя: введение, пять глав, заключение,список литературы (116 наименований, в том числе 11 на иностранных языках),32 рисунка, 25 таблицы, 47 формул.Общий объем диссертации –147 страниц.11ГЛАВА 1.
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА О ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКЕНА СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ МИКРОКЛИМАТАОФИСНЫХ ПОМЕЩЕНИЙ1.1Теплопоступления в офисных помещениях и способыподдержания в них теплового микроклиматаВ соответствие с действующими нормами теплозащиты зданий [86] необходимо проектировать ограждающие конструкции офисных зданий с довольно высоким сопротивлением теплопередаче. Так, для условий Москвы базовое значениесопротивления теплопередаче наружных стен должно быть равно 2,68 м2.оС/Вт, апокрытий 3,58 м2.оС/Вт.
В своей работе А.Л. Наумов [69] для зданий с теплоизбытками поднял вопрос о необходимости пересмотра этих норм в сторонууменьшения. В подтверждение того, что офисные здания характеризуются значительными внутренними тепловыделениями, в [69] в табличной форме приводятсязначения уровней удельных тепловыделений на 1 м2 офисной площади в зависимости от плотности размещения сотрудников, который воспроизведен в таблице1.1.Таблица1.1 – Внутренние тепловыделения в офисных зданиях, Вт/м2Виды тепловыделенийПлощадь на 1 сотрудника, м26812Тело человека (90 Вт)15,011,37,5Компьютер с периферией (150-250 Вт)25-4319-3112,5–20,8Освещение15-2515-2515–25Общая оргтехника (принтер, копир, плоттер)5-104-83–6Всего60-9050-7535–60В зависимости от величины теплопоступлений на 1 м2 офисной площади ипродолжительности рабочей недели в [69] все здания разделены на три категории:к I отнесены здания с тепловыделениями 40 – 60 Вт/м2 и продолжительностью работы 40 – 60 ч в неделю; ко II категории соответственно 60 – 80 Вт/м2 и 50 – 60 чв неделю; к III – 80 – 100 Вт/м2 и 50 – 60 ч в неделю.Следует обратить внимание на то, что в полученные величины удельных тепловыделений включены только ежедневно имеющие место в среднем за рабочее12время поступления теплоты и не учтены дополнительно возникающие: теплотасолнечной радиации, проникающей через окна, и др.Этой проблеме много внимания уделяется и за рубежом.
Например, в работах P. Hoes [110], T. Hong [111], A. Mahdavi [112, 113], D. Bourgeiois [107], D.Wang [116] говорится об необходимости учитывать мгновенные теплопоступления от различных источников в офисных помещениях.В работе [93] говорится о том, что при довольно низкой температуре наружного воздуха есть необходимость в охлаждении офисных помещений при значительных тепловыделениях, в которых круглогодично поддерживается температуравнутреннего воздуха в пределах от 18 до 24 оС [28]. И таким образом считается[69], что снижению потребности в дорогостоящем холоде для оттока из помещений наружу избытков теплоты способствуют более низкие сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций таких зданий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
