Диссертация (1141539), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Таким образом, надо продифференцировать выражение (1.2) и, приравняв нулю производную, чтобы найти минимум приведенных затрат и соответствующее ему экономически целесообразное приведенноесопротивление теплопередаче.Недостатком этой методики, указанном в [9], является то, что изменение капитальных затрат на конструкцию считается линейной функцией от ее сопротивления теплопередаче Ro. На самом деле по мере увеличения Ro капитальные затраты меняются скачкообразно. Так как К - это одно из слагаемых приведенныхзатрат П, то дифференцирование выражения (1.2) становится не корректным.1.4.2 Метод совокупных дисконтированных затрат (СДЗ)В современных условиях рыночной экономики методом выявления экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкциинаиболее предпочтительным и наглядным считается метод совокупных дисконтированных затрат (СДЗ) [80], которые рассчитываются по формуле:ТТ  100 р р  ,СДЗ  К1   Э1   1   100  100   р (1.10)где р – норма дисконта, %, равная среднерыночной банковской ставке покредитам;К – капитальные затраты, руб., для соответствующего варианта;Т – годы;Э – годовые эксплуатационные затраты по вариантам.Суть метода заключается в том, что для оплаты дополнительного утепленияздания привлекаются заемные средства (кредит банка).

Если годовая экономиярасходов на тепловую энергию в дополнительно утепленном варианте превзойдетгодовой процент за кредит, то вариант рентабелен, если нет, то следует уменьшить толщину доутепления. При использовании выражения (1.10) удается болеекорректно выявить экономическую целесообразность одного варианта утеплениянад другим. Для определения срока окупаемости средств следует построить гра-25фики СДЗ для сравниваемых вариантов от Т и найти точку их пересечения.

Такимобразом, метод позволяет найти вариант не только с минимальными СДЗ за заданное число лет, но и определить за какое время дополнительные затраты окупятся.1.5 Выводы по главе 11. Так как теплоизбытки имеют место только в рабочее время, а сами помещения обладают тепловой инерцией, для определения необходимой нагрузкина системы поддержания микроклимата в помещениях следует рассчитывать нестационарный тепловой режим в течение представительных суток в каждом сезоне года.2.

В качестве исходной климатической информации для оценки энергозатрат на поддержание микроклимата в офисных помещениях следует разделить годна несколько интервалов с известной продолжительностью и принять значениетемпературы в середине интервала. Совокупность этих значений температурынаружного воздуха с известной продолжительностью наблюдения в течение годасоставит описание годового хода температуры наружного воздуха.3. В качестве математической основы для программы расчета на персональном компьютере принимается метод конечных разностей по неявной схеме, который реализован в имеющейся на кафедре Теплогазоснабжения и вентиляция программе на ЭВМ.

Программу следует модернизировать в части задания возможныхизменений температурных условий в помещении в течение суток в каждый годовой период, в части моделирования работы системы отопления с местными отопительными приборами, а системы охлаждения с помощью воздушной системы.4. Для экономического анализа затрат на поддержание микроклимата офисных зданий принимается методика сравнения совокупных дисконтированных затрат (СДЗ) при различных вариантах теплозащиты здания.26ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИО ТЕПЛОВОМ РЕЖИМЕ ПОМЕЩЕНИЯ И ЕЕ РЕШЕНИЕМЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ РАЗНОСТЕЙ2.1 Принятые допущения в постановке задачиДля решения поставленной задачи требуется расчет нестационарного теплового режима каждого помещения.

Сначала рассмотрим задачу о нестационарном тепловом режиме помещения в общей постановке.Несветопрозрачные многослойные ограждения могут граничить с наружнойсредой, а могут отделять от аналогичных или с другим тепловым режимом помещений. При этом считается, что все светопрозрачные ограждающие конструкцииявляются наружными, а ограждающие конструкции являются неоднородными.Введем в описание задачи следующие допущения:- теплофизические характеристики материалов слоев в исследуемой задачене зависят от влажности и температуры материала;- теплопередача через конструкцию происходит за счет теплопроводности;- влияние внутренних связей ограждений, откосов оконного проема, стыков,наружных углов, теплопроводных включений на искажение температурного поляограждения корректируется с помощью введения эквивалентных теплотехнических показателей, так что температурное поле конструкции можно считать одномерным;- через окно процесс теплопередачи, считающийся стационарным из-за небольшой тепловой инерции окна, происходит за счет теплопередачи, непосредственного проникания коротковолновой солнечной радиации через светопрозрачную часть окна и инфильтрации через неплотности в окнах;- между слоями в каждой многослойной конструкции существует идеальный контакт;- температура воздуха во всем объеме помещения в каждый момент времени считается одинаковой, также как температура каждой поверхности в каждыймомент времени описывается одним значением.272.2 Математическая модель теплопередачи через ограждающие конструкцииС учетом принятых допущений уравнение теплопроводности для ограждающей конструкции, как сказано в разделе 1.3, можно записать в виде:c j ( x)  j ( x)t jzt j   j ( x),x x (2.1)где с(x), (x), (x) – постоянные в каждом слое теплоемкость, Дж/(кг·оС),плотность, кг/м3, и теплопроводность, Вт/(м·оС ), материалов, из которых состоятслои ограждения;t – температура стенки, меняющаяся во времени и по толщине конструкции,оС;z – текущее время, с;x– координата по толщине конструкции, м.На наружной поверхности каждой наружной ограждающей конструкцииучитывается теплообмен с наружной средой и теплота солнечной радиации, поглощенная наружной поверхностью: jt jxx 0  н, j (tн  t jx 0)   jq j ,(2.2)где j –теплопроводность наружного слоя j-го ограждения, Вт/(м·оС);н,j - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности j-го ограждения,Вт/(м·оС);tн –температура наружного воздуха, оС;ρj – коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностьюj-го ограждения;qj – изменяющаяся во времени интенсивность суммарной солнечной радиации, облучающая наружную поверхность j-го ограждения, Вт/м2.Для упрощения уравнения (2.2) обычно вводят условную температурунаружной среды, в которой учитывается не только температура воздуха, но и влияние солнечной теплоты на поверхность, обращенную наружу:tнусл, j  tн  jq j,н(2.3)28Тогда условие (2.2) можно записать в виде: jt jxx 0  н, j (tнусл  t jx 0(2.4))На внешней поверхности каждого внутреннего ограждения учитываетсятеплообмен этой поверхности с воздухом соседнего помещения: jt jxx 0  вн, j (tвн  t jx 0),(2.5)где j –теплопроводность внешнего слоя j-го ограждения, обращенного в другоепомещение, Вт/(м·оС);вн,j – коэффициент теплоотдачи слоя j-го ограждения на внешней поверхности, обращенной в другое помещение, Вт/(м2·оС);tвн – изменяющаяся во времени температура воздуха в соседнем помещении, оС.Если внутреннее ограждение отделяет расчетное помещение от помещенияс аналогичным тепловым режимом, как сказано в разделе 1.3, на его тепловой осизадается условие отсутствия теплового потока: jt jxx 0 0.(2.6)Система уравнений, описывающая тепловой баланс помещения, состоит изусловий на каждой внутренней поверхности, обращенной в помещение и из уравнения теплового баланса воздуха в помещении, представляющих собой дифференциальные уравнения.На внутренней поверхности j-го ограждения учитывается лучистый теплообмен этой поверхности со всеми другими внутренними поверхностями, конвективный теплообмен с воздухом, а также доля лучистой солнечной радиации, проникающей в помещение через окна, и лучистой теплоты от внутренних источников.

Эти потоки считаются равномерно распределенными по поверхностям, обращенным в помещение:I jt jxxJ  k , j t j  tв    л, j n t j  tn n j1,i 2,i Aii 1Аoqi  Qвн1, (2.7)Аo29где j –теплопроводность материала внутреннего слоя j-го ограждения,Вт/(м·оС);л,j-n – коэффициент лучистого теплообмена между внутренними поверхностями j-го ограждения и любого другого n-го с учетом угловой облученности n-гоограждения с j-го и приведенного излучения, Вт/(м2·оС);к,j – коэффициент конвективной теплоотдачи внутренней поверхности j-гоограждения, Вт/(м2·оС);tв – температура внутреннего воздуха рассматриваемого помещения, оС;qi – изменяющаяся во времени интенсивность суммарной солнечной радиации, облучающей i-ое окно, Вт/м2;1,i – коэффициент проникания солнечной радиации через i-ое окно, учитывающий его конструкцию (затенение переплетами, прозрачности стекла, его загрязнение и пр.);2,i – коэффициент пропускания теплоты солнечной радиации через солнцезащитные устройства на i-е окно;Аi – площадь i-го окна, м2;Аo – общая площадь всех внутренних поверхностей обращенных в помещение, м2;Qвн – изменяющиеся во времени внутренние лучистые тепловыделения, Вт.Теплота непосредственно прошедшей через окно суммарной солнечной радиации, а также лучистый тепловой поток от внутренних источников равномернораспределяются по всем ограждениям введением сомножителя 1/Аo.

Для краткости обозначим сумму этих лучистых потоков Qл, ее плотность q л :Oi 11,i 2,i АiАoqi  Qвл1 Qл qл .Fo АoВ тепловом балансе окна учитывается теплота, полученная стеклами в результате нагрева солнцем, конвективный теплообмен внутреннего стекла с воздухом помещения, лучистый теплообмен внутренней поверхности стекла со всемидругими поверхностями. обращенными в помещение, и лучистый тепловой поток,30поглощенный внутренним стеклом от внутренних источников:k 'j tнусл,j tjx к, j t jx tв   л, j n t j  tn Jn jx q лj , (2.8)где k’j– неполный коэффициент теплопередачи окна, Вт/(м2·оС);qjл – лучистая теплота внутренних источников, поглощенная внутреннимстеклом, Вт/м2.tнусл, j – условная температура наружной среды с учетом солнечного облучения стекол, оС, определяется по формуле (2.3).А уравнения, описывающие тепловое состояние помещения входят следующие – уравнения теплового баланса всех внутренних поверхностей наружных ивнутренних ограждений помещения, которые приведены выше, и теплового баланса воздуха помещения.Тепловой баланс внутреннего воздуха включает в себя учет теплообменавоздуха с поверхностями, обращенными в помещение, конвективные теплопоступления внутренних источников, теплоту, вносимую системой кондиционирования воздуха :dtв Jсв .в .Vп k , j t j tв А j  Qинф  Qконд ,xdz j 1(2.9)где св .в .Vп dtв – тепловой поток, поглощенной внутренним воздухом, за время dz,dzВт;св.в – объемная теплоемкость воздуха, Дж/(м3·оС);Vп – объем помещения, м3;tв - температура внутреннего воздуха, оС;к,j - коэффициенты конвективной теплоотдачи каждой внутренней поверхности ограждений помещения, Вт/(м2·оС);Аj - площадь внутренней поверхности, обращенной в помещение, каждого jго ограждения, м2;Qинф, Qконд – тепловые потоки, поступающие в помещение с инфильтрационным воздухом и от системы кондиционирования воздуха, Вт.312.3 Решение задачи теплопередачи через непрозрачное массивноеограждение2.3.1 Представление задачи в виде системы конечно-разностныхалгебраических уравненийРешение задачи теплопередачи через непрозрачную массивную конструкцию представим на примере наружного ограждения [51].

Характеристики

Список файлов диссертации