О МЕРАХ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ

I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

О МЕРАХ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПОМЕЩЕНИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЙ

Кочетов Н.А. 1
1МБОУ СОШ № 91, г. Н. Новгород
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Оглавление

Введение………………………………………………………………………..

3

1.

Определение тепловых потерь в помещениях МБОУ СОШ № 91 г.Н. Новгорода ………………………………………………………….

4

Заключение……………………………………………………………………

19

Список литературы…………………………………………………………...

20

ВВЕДЕНИЕ

Согласно Федеральному закону №261 «Об энергосбережении ….» [7] все здания и сооружения должны соответствовать требованиям энергетической эффективности.

В Постановлении Правительства РФ № 18 от 25 января 2011г «Об утверждении правил установления требований энергетической эффективности для зданий…» указано, что показатели, характеризующие величину расхода энергетических ресурсов в зданиях и сооружениях в период с 2011 по 2015гг должны быть снижены не менее чем на 15%, в период 2016 - 2020 гг – еще не менее чем на 15% и с 1 января 2020 г. – еще не менее чем на 10%, то есть суммарно на 40% [4].

Основной мерой по повышению энергетической эффективности зданий, предусмотренной законодательством, является обязательная установка приборов учета используемых воды, природного газа, тепловой и электроэнергии.

В рамках решения проблемы повышения энергетической эффективности зданий и сооружений рассматривается и вопрос снижения тепловых потерь в помещениях в отопительный период. Существуют данные, что 40% тепловой энергии в зимний период фактически расходуется на обогрев воздуха на улице.

Таким образом, актуальность изучения проблемы изучения и снижения тепловых потерь в помещениях не вызывает сомнения.

Цель работы – определение тепловых потерь в учебных помещениях школы с помощью наиболее доступного метода.

Задачи работы:

  1. определить основной доступный метод определения тепловых потерь;

  2. выполнить эксперимент по определению теплопотерь в нескольких учебных помещениях;

  3. проанализировать полученный результат с целью определения факторов, снижающих тепловые потери в помещениях.

Тепловые потери помещения определяются двумя факторами:

- трансмиссионными потерями, которые складываются из потоков тепла, которое помещение отдает через стены, окна, двери, потолок и пол.

- вентиляционными потерями, под которыми понимается количество тепла, необходимое для нагрева до температуры помещения холодного воздуха, проникающего через негерметичности окна и в результате вентиляции.

Основными способами определения тепловых потерь в настоящее время является тепловизионная диагностика, компьютерное моделирование, расчетные методы.

Тепловизионная диагностика позволяет определить частичные и общие теплопотери, выявить нарушения теплозащиты ограждающих конструкций, обнаружить скрытые дефекты строительства. Несмотря на то, что этот метод является очень надежным и достоверным, его значительная стоимость не всегда позволяет его использование.

Компьютерное моделирование предусматривает наличие специализированных программ.

Расчетный метод, как правило, применяется на стадии проектирования зданий и сооружений. Тем не менее, анализ расчетного метода определения тепловых потерь в помещениях показал возможность его использования для существующих зданий. Его адаптация к существующих условиям заключается в том, что в расчетных формулах использованы не нормативные значения температуры в помещениях и вблизи ограждающих конструкций, а фактические.

В соответствии с Руководством по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий [5] трансмиссионные теплопотери помещения через наружные ограждающие конструкции за отопительный период определяются по формуле:

, где

Dd- градусо-сутки отопительного периода, °С сут;

Ri- приведенное сопротивление теплопередаче, м2*°С/Вт, стен, окон, перекрытий верхнего этажа, цокольных перекрытий, наружных дверей;

Fi- площадь, м2, i –й стены, окна,

n - поправочный коэффициент. Для наружных стен и окон, n =1.

Градусо-сутки отопительного периода (Dd) определяются по формуле:

, где

tint- средняя за отопительный период температура внутреннего воздуха в здании, °С;

textm- средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С;

z - продолжительность, сут., отопительного периода.

Величиной приведенного сопротивления теплопередаче (R) характеризуется способность материала, препятствовать потерям тепла от среды с более высокой температурой к среде с более низкой температурой.

Сопротивление теплопередаче наружной однородной ограждающей конструкции (за исключением светопрозрачных) определялась по формуле:

где,

tв – температура внутреннего воздуха на ограждающей конструкции , °С;

tн – температура наружного воздуха, °С;

tн–температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;

αβ – коэффициент теплоотдачи.

Сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций рассчитывается по формуле:

, где

β – отношение площади остекления к площади заполнения светового проема;

Rp–сопротивление теплопередачи переплета;

Rsp (Rок) – сопротивление теплопередачи стеклопакета или оконного стекла.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПОТЕРЬ В ПОМЕЩЕНИЯХ

МБОУ СОШ № 91 Г. Н. НОВГОРОДА

В январе 2016г мною был проведен эксперимент по определению тепловых потерь в помещениях МБОУ СОШ № 91. В учебном помещении № 220 установлены окна старого образца с двойным остеклением и деревянными переплетами. В учебном помещении № 301 - однокамерные стеклопакеты и профилем из ПВХ.

В ходе эксперимента проводились измерения температуры высокоточным термометром и площади ограждающих конструкций рулеткой.

Измерения температуры выполнялись в центре помещения; на расстоянии 15 см от стен на высоте 1,3м от пола; на расстоянии 15 см от светопрозрачных конструкций (стекол или стеклопакетов) на высоте 1,3м от пола; а также замерялась температура наружного воздуха.

Здание школы № 91 построено в конце 80-х – начале 90-х годов прошлого века по типовому для того времени проекту. В качестве ограждающей наружной конструкции в тот период использовались трехслойные железобетонные панели [2], состоящие из

- наружного железобетонного слоя толщиной (x1) 65-80мм с коэффициентом теплопередачи (αβ1) 1,92;

- теплоизоляционного слоя (пенопласта или минераловатных плит) толщиной (x2) 120-155мм с коэффициентом теплопередачи (αβ2) 0,04;

- внутреннего железобетонного слоя толщиной 80-100мм (x3) с коэффициентом теплопередачи (αβ3) 1,92.

Учитывая слоистое строение наружных конструкций, средневзвешенное значение коэффициента теплопередаче рассчитано в зависимости от мощности каждого слоя:

На рис. 1, 2 показаны схемы учебных помещений №№ 220, 301 и точки замера (ТЗ) температуры.

   

Рис. 1. Схема учебного помещения № 220 МБОУ СОШ № 91.

Рис. 2. Схема учебного помещения № 301 МБОУ СОШ № 91.

В табл. 1 показаны замеренные значения температуры.

Таблица 1

Значения температуры в точках замера в учебных помещениях

№ помещ.

№ (ТЗ)

Темп-ра, °С

№ помещ.

№ (ТЗ)

Темп-ра, °С

220

1

16,0 (tв1)

301

1

18,0 (tв1)

220

2

19,0 (tв2)

301

2

15,3 (tв2)

220

3

20,5 (tв3)

301

3

15,3 (tв3)

220

4

21,7 (tв4)

301

4

22,0 (tв4)

220

5

20,5 (tв5)

301

5

20,0 (tв5)

220

6

21,6 (tв6)

301

6

22,5 (tв6)

220

7

-11,0 (tн)

301

7

-11,0 (tн)

В табл. 2 показаны результаты определения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций учебных помещений по приведенным выше формулам.

Таблица 2

Сопротивление теплопередачи наружных ограждающих конструкций учебных помещений

Определяемый показатель

Уч. помещение №220

Уч. помещение №301

R наружной стены с оконными проемами

10,99 м2*°С/Вт

3,48 м2*°С/Вт

R наружной стены без оконных проемов

27,16 м2*°С/Вт

3,48 м2*°С/Вт

R светопрозрачных конструкций

0,11 м2*°С/Вт

0,29 м2*°С/Вт

Для расчета сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций определялась площадь световых проемов, площадь остекления и отношение площади остекления к площади заполнения светового проема.

В учебном помещении № 220 площадь одного светового проема (окна) составляет 3,41м2, площадь остекления в одном окне – 2,76м2. Отношение площади остекления к площади заполнения светового проема составляет 0,81.

В учебном помещении № 301 площадь одного светового проема (окна) составляет 3,34м2, площадь остекления в одном окне –2,4м2. Отношение площади остекления к площади заполнения светового проема составляет 0,72.

В соответствии со справочными материалами сопротивление теплопередачи деревянных переплетов составляет 0,09 м2*°С/Вт, переплётов из ПВХ - 0,19 м2*°С/Вт.

Светопрозрачная часть окна в учебном помещении № 220 состоит из двух слоёв стекла толщиной 0,4см с сопротивлением теплопередаче 0,76 м2*°С/Вт и воздушной пятисантиметровой прослойки сопротивлением теплопередаче 0,024 м2*°С/Вт. Средневзвешенное значение сопротивления теплопередаче прозрачной части (Rок)рассчитано в зависимости от мощности каждого слоя:

Сопротивление теплопередаче однокамерных стеклопакетов общестроительного назначения в учебном помещении № 301 в соответствии со справочными материалами составляет 0,32 м2*°С/Вт [3].

В табл. 3 показаны объемы тепловых потерь учебных помещений МБОУ СОШ № 91.

Таблица 3

Трансмиссионные тепловые потери в классных помещениях с разными типами светопрозрачных конструкций

Определяемый показатель

Уч. помещение №220

Уч. помещение №301

Градусо-сутки отопительного периода

5148°С при tint=плюс 20°С [1]; textm =минус 4,4°С [6]; z =211 [6]

Теплопотери через светопрозрачные конструкции, Вт

11476,7

4258,7

Теплопотери через наружную стену без оконных проёмов, Вт

81,5

730,9

Теплопотерии через наружную стену с оконными проемами, Вт

161,2

639,2

Суммарные теплопотерии, кВт

12,0

5,6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При приблизительно равном объеме классных помещений по табл. 3 видно, что тепловые потери отличаются почти в два раза. Полученные результаты исследования позволяют сделать следующие выводы:

  1. Основная доля тепловых потерь происходит через светопрозрачные конструкции, но наличие стеклопакетов снижает их почти в три раза.

  2. Температура в помещении с меньшими теплопотерями выше, чем в помещении с большими теплопотерями.

  3. Температура внутренней поверхности ограждающей несветопрозрачной конструкции, через которую происходят значительные объемы теплопотерь, значительно ниже, чем температура внутреннего воздуха помещения.

  4. Метод, основанный на измерении разницы температур внутри помещения, на внутренней поверхности ограждающих конструкций и наружной температуры, условно названный мною температурным методом, позволяет провести экспресс-оценку уровня и путей тепловых потерь существующих помещений.

Повышение энергоэффективности зданий за счет снижения тепловых потерь возможно достичь за счет замены окон старого образца на окна со стеклопакетами. Даже использование однокамерных стеклопакетов общестроительного назначения, которые в строительной отрасли не заявляются как энергосберегающие дает экономию тепловой энергии для одного помещения около 7кВт за отопительный период.

Экономическая выгода от замены окон старого образца на окна со стеклопакетами не рассматривается, так как приоритетом является экологический эффект, связанный с сохранением невозобновляемых источников энергии.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. ГОСТ 30494-2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. – Введ. 01.01.2013г – М.: Стандартинформ, 2013г – 12с.;

  2. ГОСТ 11024-84. Панели стеновые наружные бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия. – Введ. 01.01.1985г – М.: Госстрой России, 1985г – 31с.;

  3. ГОСТ 24866-99 Стеклопакеты клееные строительного назначения. Технические условия. – Введ. 01.01.2001г – М.: Госстрой России, 2001г – 22с.;

  4. Постановление Правительства РФ № 18. Об утверждении правил установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов. – Утв. 25.01.2011г;

  5. Руководство по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий. Руководство АВОК-8-2005. - М., 2005 – 49с;

  6. ТСН 23-301-97. Строительная климатология для пунктов Нижегородской области. – Введ. 01.01.1997г - Н.Новгород, 1997г – 2с;

  7. Федеральный Закон № 261. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации. – Утв. 23.11.2009г.
Просмотров работы: 579