Энерго- и ресурсосбережение при проектировании в строительстве
Министерство
образования и науки Российской Федерации
ФГОУ
ВПО "Ангарский государственный технический университет"
Кафедра
"Промышленное и гражданское строительство"
Расчетно-графическая
работа
по
курсу: Энерго- и ресурсосбережение при проектировании в строительстве
Выполнил: студент
группы
Проверил:
преподаватель
Кузьмин С.И.
Ангарск
2016
Содержание
. Исходные данные
. Определение расчетных показателей
здания
.1. Расчетная мощность системы
отопления
.2. Определение годовых показателей
. Изучение способов снижения
энергозатрат
.1 Влияние объемно-планировочных
решений
.2 Влияние параметров остекления
.3 Влияние утепления ограждающих
конструкций
Литература
отопление энергозатрата остекленение
утепление
1. Исходные
данные
Район строительства объекта - г. Москва;
Параметры воздуха в помещении - t= +21°С, 
70%;
Размеры здания по внутренним
поверхностям - А = 110 м, В = 55 м, Н = 10 м;
Соотношение сторон здания - 1:2;
Конструкция ограждения -
многослойная:
- й слой наружный - кирпичная кладка
толщиной 250 мм ρ
=1200
кг/м3;
- й слой утеплитель - пенополиуретан
ρ=80 кг/м³;
- -й слой внутренний - кирпичная
кладка толщиной 130 мм;
Здание имеет неотапливаемый подвал.
Определяем стороны здания и по
формулам: 
; 
Рисунок 1 - Схема здания
Таблица 1 - Исходные данные для расчетов
|
Параметр
|
Обозначение
|
Единицы
измерения
|
Значение
параметра
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
|
1.
Условия эксплуатации ограждения
|
А,
Б
|
-
|
Б
|
|
2.
Коэффициент теплопроводности материалов однородных слоев наружной стены: 1-й
слой - конструктивный наружный - кладка из силикатного кирпича на
цементно-песчаном растворе ρ=1200кг/м3 2-й слой -
утеплитель пенополиуретан ρ=80кг/м3 3-й слой -
внутренний - кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе ρ=1200кг/м3
|
λ
|
Вт/мºС
|
0,52 0,05 0,52
|
|
3.
Нормативные значения: ·
коэффициента
тепловосприятия внутренней поверхности стены · коэффициента тепловосприятия внутренней
поверхности потолка ·
коэффициента
тепловосприятия внутренней поверхности пола · коэффициента теплоотдачи наружной поверхности · поправочный коэффициент к
разности температур для пола · поправочный
коэффициент к разности температур для потолка · нормативная разность температур для пола · нормативная разность
температур для стены ·
нормативная
разность температур для потолка · сопротивление
теплопередачи двойного остекления в деревянных переплетах · сопротивление теплопередачи
тройного остекления в деревянных переплетах
|
αв αв αв αн n n ∆tрн ∆tрн ∆tрн Rо.ост.2 Rо.ост.3
|
Вт/мºС Вт/мºС Вт/мºС Вт/мºС ºС ºС ºС м2ºС/Вт м2ºС/Вт
|
8,7
8,7 8,7 23 0,6 0,9
2
4 3 0,4 0,55
|
|
4.
Параметры наружного воздуха: · температура
наиболее холодной пятидневки при Коб=0,92 · температура по параметрам
"Б" · среднемесячная
температура в: - сентябре - октябре - ноябре - декабре - январе - феврале -
марте - апреле - мае ·
продолжительность
отопительного периода
|
tн tнБ t09 t10 t11 t12 t01 t02 t03 t04 t05 τо.п.
|
ºС ºС ºС ºС ºС ºС ºС ºС ºС ºС ºС сутки
|
-28
-28 10,7 4,3 -1,9 -7,3
-10,2
-9,2 -4,3 4,4 11,9 252
|
|
5.
Стоимость тепловой энергии
|
СТ
|
Руб/Гкал
|
612,33
|
2. Определение расчетных показателей
здания
2.1 Расчетная
мощность системы отопления
Расчетным показателем здания
является тепловая мощность системы отопления Qс.о.,
вычисляемая по укрупненным показателям:
, Вт
где q0 - удельная
отопительная характеристика здания, Вт/м3ºС.
Определяется по формуле:
,
где Р - периметр здания,
определенный по наружному обмеру, м;
S - площадь
здания в плане, определенная по наружному обмеру, м2;
Sо и Sв.о. - площадь,
соответственно остеклений и вертикальных ограждений здания, м2;
kо, kст, kпт, kпл -
коэффициенты теплопередачи, соответственно остекления, наружной стены, потолка
и пола, Вт/м2ºС;
Н - высота здания, м.
Коэффициенты теплопередачи
ограждающих конструкций определяются из условия равенства общего сопротивления
теплопередачи Rо требуемому
значению Rотр:
, м2ºС/Вт.
;
;
;
Принимая, что наружная стена
представляет собой однородную конструкцию, определяется толщина стены δст:
, [м]
Определяем периметр здания по
формуле:
Определяем площадь здания:
Определяем удельную отопительную
характеристику здания:
Определяем объем по наружному
обмеру:
Определяем тепловую мощность системы
отопления:
2.2 Определение годовых показателей
Годовыми показателями для здания
являются потребление тепла на отопление за холодный период 
и
финансовые затраты на эти нужды 
.
Количество тепла, затраченное на
отопление здания в k-ом месяце, определяется по формуле:
− поправочный коэффициент на
среднюю температуру наружного воздуха в k-ом месяце
равен:
; 
Определяем количество тепла,
затраченное на отопление здания:
Годовое потребление составит:
− количество месяцев,
составляющих отопительный период, шт.
Финансовые затраты на отопление
здания составят:
− В k-ом месяце: 
.
Годовые финансовые затраты составят:
Результаты расчета представлены в
таблицах 2,3.
Таблица 2 - Расчетные показатели
здания
Объем м3 Высота м Периметр
м Площадь м2 Коэффициент теплопередачи Вт/ м2 
|
Вт
|
|
|
|
|
|
|
   
|
|
|
|
|
|
|
62661,9
|
10
|
335,2
|
62661,19
|
0,71
|
2,5
|
0,59
|
0,59
|
0,142
|
435653,6
|
Таблица 3 - Затраты на отопление здания
Месяц Средне-месячная
темпера-тура 
Расчетная
разность темпера-тур
°СФактическая
разность темпера-
тур
°СТемпера-турный
коэффи-циент
Период работы отопления
, чТеплопо-требление
Затраты на отопление
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сентябрь
|
10,7
|
49
|
10,3
|
0,21
|
384
|
34,68
|
21235,60
|
|
Октябрь
|
4,3
|
49
|
16,7
|
0,341
|
744
|
109,09
|
66799,08
|
|
Ноябрь
|
-1,9
|
49
|
22,9
|
0,467
|
720
|
144,58
|
88530,67
|
|
Декабрь
|
-7,3
|
49
|
28,3
|
0,577
|
744
|
184,59
|
113030,00
|
|
Январь
|
-10,2
|
49
|
31,2
|
0,637
|
744
|
203,79
|
124786,73
|
|
Февраль
|
-9,2
|
49
|
30,2
|
0,616
|
672
|
178,00
|
108994,74
|
|
Март
|
-4,3
|
49
|
25,3
|
0,516
|
744
|
165,08
|
101083,44
|
|
Апрель
|
4,4
|
49
|
16,6
|
0,339
|
720
|
104,95
|
64264,03
|
|
Май
|
11,9
|
49
|
9,1
|
0,186
|
360
|
28,79
|
17628,98
|
|
Итого:
|
|
|
|
|
|
1153,55
|
706353,30
|
По результатам расчета строится график изменения
теплопотребления и затрат по месяцам в течение года.
Рисунок 2 - График изменения теплопотребления по
месяцам в течение года
3.
Изучение способов снижения энергозатрат
При проектировании здания основные мероприятия,
направленные на снижение энергозатрат на отопление здания сводятся к поиску
оптимального объемно-планировочного решения, снижению коэффициента остекления
здания, увеличению сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций.
3.1 Влияние объемно-планировочных
решений
Изменение соотношения сторон здания
при неизменном его объеме может привести к изменению энергопотребления.
Необходимо вычислить расчетные показатели и энергопотребление при различных
значениях отношения сторон здания в пределах от 
до 
и изменении высоты здания от 70% до
150%.
Построить график зависимости
помесячного изменения энергопотребления по отношению к базовому варианту.
Определить наиболее оптимальное соотношение размеров здания.
Для А/В=1:
А*В=6000 
Для А/В=1/2:
А*В=6000 
Для А/В=1/3:
А*В=6000 
Для А/В=1/4:
А*В=6000 
Результаты расчета представлены в
таблицах 4,5.
Таблица 4 - Расчет теплопотерь здания
Н,
мA,
мB,
мVН,
м3SН,
м2РН,
м
|
Вт
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 10787862884,96288,49317,20,142437553,13
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 105511062661,
96266,19335,20,142436001,5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 104513462643,96264,39363,20,153469641,32
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 103915462585,96258,59391,20,156478406,62
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3 - График изменения теплопотребления
при изменении соотношения сторон.
Н=0,7Н0=0,7*10=7 м.
А*В=8571,43 
Н=0,9Н0=0,9*10=9 м.
А*В=6666,67 
Н=1,1Н0=1,1*10=11 м.
А*В=5454,55 
Н=1,3Н0=1,3*10=13 м.
А*В=4615,38 
Н=1,5Н0=1,5*10=15 м.
А*В=4000 
Таблица 5
Н Н, м A, м B, м VН, м3 SН, м2 РН,
м
|
Вт
|
|
|
|
0,7
|
7
|
65
|
131
|
61400,43
|
8771,49
|
397,2
|
0,174
|
523500,07
|
|
0,9
|
9
|
58
|
115
|
62069,31
|
6896,59
|
0,154
|
468375,01
|
|
1,1
|
11
|
52
|
105
|
72124,69
|
6556,79
|
319,2
|
0,14
|
494775,37
|
|
1,3
|
13
|
48
|
96
|
62359,57
|
4796,89
|
293,2
|
0,133
|
406397,32
|
|
1,5
|
15
|
45
|
89
|
62713,35
|
4180,89
|
273,2
|
0,13
|
399484,04
|
Рисунок 4 - Изменение теплопотребления при
изменении объема здания
.2 Влияние параметров остекления
В базовом варианте в качестве лучепрозрачного
ограждения принято двойное остекление в деревянных переплетах с заданной общей
площадью S0.
Изменяя площадь остекления и конструкцию переплетов, можно снизить теплопотери
здания. Возможные конструктивные решения сводятся к замене двухслойного
остекления на трехслойное и снижению коэффициента остекления на (10-40)%.
Расчет производится для базового варианта геометрических размеров здания и
представляются в таблице 6.
Двойное остекление:
Для S0/S =0,2
Для S0/S =0,18
Для S0/S =0,16
Для S0/S =0,14
Тройное остекление:
Для S0/S =0,2
Для S0/S =0,18
Для S0/S =0,16
Для S0/S =0,14
Таблица 6 - Расчет теплопотерь
здания
|
Параметры
остекления
|
Двойное
остекление
|
Тройное
остекление
|
% к базовому 
, м2 
Вт
|
Вт
|
|
|
|
|
|
|
|
100
|
0,20
|
2,5
|
0,142
|
436001,5
|
1,818
|
0,135
|
414508,47
|
|
90
|
0,18
|
2,5
|
0,14
|
429860,63
|
1,818
|
0,133
|
408367,6
|
|
80
|
0,16
|
2,5
|
0,138
|
423719,77
|
1,818
|
0,132
|
405297,17
|
|
70
|
0,14
|
2,5
|
0,136
|
417578,9
|
1,818
|
0,131
|
402226,74
|
Строим графики изменения теплопотерь по отношению
к базовому варианту в процентах.
Рисунок 5 - Изменение теплопотерь здания при
изменении коэффициента остекления, для двойного остекления
3.3 Влияние утепления ограждающих
конструкций
Экономия теплопотребления на отопление может
быть достигнута за счет увеличения общего сопротивления теплопередачи наружных
ограждающих конструкций R0.
Сопротивление теплопередачи
ограждения может быть увеличено в несколько раз по отношению к требуемому 
за счет
введения в конструкцию утеплителя. При этом изменяются и геометрические
параметры здания так, как разному значению R0
соответствует разная толщина наружной стены.
Расчет производится с
геометрическими параметрами базового варианта с увеличением общего
сопротивления теплопередачи наружной стены на (50−300)% по сравнению с
требуемым значением и сводится в таблицу 3.2.
Для 
:
Для 1,5
:
Для 2:
Для 2,5:
Для 3:
Таблица 7 - Теплопотери здания
Толщина утеплителя,
ммТолщина стены,
ммПериметр,
мПлощадь здания,
м2Объем наружный,
м3
|
Вт
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 6677335,426275,2462752,40,145445855,8
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 31712335,76286,9962869,90,145446690,64
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 57747335,986298,7462987,40,145447525,48
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 82783336,266310,8463108,40,145448385,18
|
|
|
|
|
|
|
|
|
 107817336,546322,2863222,80,145449197,99
|
|
|
|
|
|
|
|
Строим графики изменения теплопотребления по
отношению к базовому варианту.
Рисунок 6 - График изменения теплопотребления
при увеличении сопротивления теплопередачи наружной стены.
Литература
1. Методические указания по
практическим занятиям и выполнению Расчетно-графической работы по дисциплине
"Энергосбережение". /доцент Кузьмин С.И., Ангарская государственная
техническая академия. - Ангарск, АГТА, 2005. - 14с.
2. СНиП II-3-79**
Строительная теплотехника. - М.: Стройиздат, 1979. - 32с.
. СНиП 2.01.01. Строительная
климатология и геофизика. - М.: Стройиздат, 1983. - 136с.
. СНиП 2.04.05-85. Отопление,
вентиляция, кондиционирование. - М.: Стройиздат, 1986. - 88с.