Дипломная работа: Повышение энергоэффективности зданий

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО КЛАССА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЯ

1.1 Характеристика объекта проектирования

1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха

1.3 Расчёт

2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЯ

2.1 Правила проведения испытаний по определению фактического сопротивления теплопередачи

2.2 Экспериментальное определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

2.3 Тепловизионное обследование

2.4 Определение теплопотерь здания

3. РАСЧЕТ НАГРЕВА ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА В УСТАНОВКЕ УТИЛИЗАЦИИ ВЫБОСНОГО ВОЗДУХА

3.1 Расчетная схема

3.2 Баланс теплообмена

3.3 Пример расчета

4. ПОВЫШЕНИЕ КЛАССА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ

4.1 Улучшение теплозащитных свойств ограждающих конструкций

4.2 Определение класса энергетической эффективности после применения приточно-вытяжной системы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Одним из приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации является «Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика». С одной стороны, это связано с географическим расположением территории страны, что обуславливает значительные затраты на выработку, транспортировку и потребление газа, теплоты и других энергоносителей. С другой стороны, возрастающие тарифы на энергоносители и мировая конкуренция на производимые товары, являются двигателями оптимизационных процессов для выпуска продукции мирового качества при минимуме затрат.

Цель данной дипломной работы состоит в рассмотрении двух наиболее распространённых энергосберегающих мероприятий на примере здания ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет» по адресу ул. Гагарина, д. 81а.

Задачи: 1) определить фактический класс энергоэффективности здания по расчетным данным; 2) определить фактический класс энергоэффективности здания по расчетным данным с учетом утепления; 3) определить фактический класс энергоэффективности здания по фактическим значениям сопротивления теплопередачи ограждающей стены и окна, определенных в натурных условиях; 4) осуществить расчет приточно-вытяжной системы с утилизацией вытяжного внутреннего воздуха по расчетным значениям воздухообмена; 5) определить на сколько повышается энергоэффективность здания с учетом утепления и применения системы утилизации внутреннего воздуха; 6) рассчитать срок окупаемости утепления; 7) рассчитать срок окупаемости применения системы утилизации вытяжного воздуха.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО КЛАССА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЯ

1.1 Характеристика объекта проектирования

На рисунке 1.1 представлено фото объекта

Рисунок 1.1 - Фото объекта

Характеристика объекта проектирования:

Объект эксплуатации - 4 этажное общественное здание с отапливаемым подвалом.

Район строительства - г. Вологда.

Ориентация главного фасада - С.

Основной материал ограждающей конструкции - железобетон.

Климатологические данные района строительства.

Климатологические характеристики района строительства установлены согласно таблица. 1 СП 131.13330.2012 [1].

Средняя температура наиболее холодной пятидневки t н=-32 ?.

Средняя температура отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха ?8?: t_(ср.от.)=-4,0?.

Продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха ?8?: Z=228 сут.

1.2 Расчетные параметры внутреннего воздуха

Расчетная скорость ветра (максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь): V=3,9 м/с.

Расчетные параметры внутреннего воздуха для отопительного периода определяют для всех отапливаемых помещений проектируемого здания, согласно ГОСТ 30494-2011[2] и СП 118.13330.2012 [3]

Полученные данные указаны в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Расчетные параметры внутреннего воздуха

1.3 Расчёт

Удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию

Определение класса энергетической эффективности эксплуатируемого здания.

Включает в себя расчеты нормативной и фактической удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания. При известных параметрах наружного воздуха и характеристиках ограждающих конструкций определяем класс энергоэффективности здания.

Нормативная (базовая) характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию определятся согласно таблица. 14 приложение. 10 СП 50.13330.2012 [4], .

Фактическая удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания , определяется по формуле (1.1):

, ,

где - удельная теплозащитная характеристика здания, ;

- удельная вентиляционная характеристика здания, ;

- удельная характеристика бытовых тепловыделений здания, ;

- удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, ;

- коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, принимается до получения статистических данных фактического снижения, ;

- коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых помещениях, теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения для многосекционных и других протяженных зданиях согласно приложению Г [4];

- коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций; рекомендуемые значения определяются по формуле (1.2):

,

где ГСПО - градусо- сутки отопительного периода; определяется по формуле (1.3), согласно [4]:

,

где - средняя температура отопительного периода, ;

Z - продолжительность отопительного периода, сут;

- коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления, , согласно приложению .Г [4].

Данные для определения класса энергоэффективности приведены в таблице 1.2.

Данные рассчитаны по приложению Г [4].

Таблица 1.2 - Расчетные данные по определению фактической удельной характеристики расхода тепловой энергии на вентиляцию и отопление

По вышеизложенным данным была рассчитана удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания по формуле (1,1) из приложения Г [3]. Полученное значение.

Считаем отклонение удельной расчетной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемой (базовой) величины. Оно равно и соответствует классу энергосбережения Е, согласно таблице 15 [4].

2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ЗДАНИЯ

Действующее в РФ законодательство обязывает организации, затраты на энергоресурсы которых превышает 50 миллионов рублей в год, проходить энергетическое обследование и составлять энергетический паспорт раз в 5 лет. К зданиям и сооружениям, в том числе к многоквартирным жилым зданиям предъявляются требования к классу энергетической эффективности.

Одной из задач при проведении энергетического обследования здания является расчетно-экспериментальное определение соответствия теплотехнических характеристик узлов примыкания оконных блоков к стеновым проёмам. Данная задача включает в себя сбор информации об объекте, в который входят ознакомление с ГОСТ, по которому было построено здание, проверка здания на соответствие современным стандартам строительства, ознакомление с технической документацией объекта. Затем следует определить необходимые достаточные условия для проведения испытаний (степень готовности ограждающей конструкции, уточнить состояние объекта, режим функционирования системы отопления). Далее следует выезд на объект, на объекте проводится тепловизионная съемка для выявления неравномерности распространения тепловых потоков и выявления строительных дефектов , затем на основе полученных данных производится расчет.

2.1 Правила проведения испытаний по определению фактического сопротивления теплопередачи

Фактическое сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций рассматриваемого здания производилось по ГОСТ Р 56623-2015 [5].

Программа испытаний представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 - Программа испытаний по определению сопротивления теплопередачи в натурных условиях.

Испытания в натурных условиях проводят в периоды, когда разность среднесуточных температур наружного и внутреннего воздуха и соответствующий тепловой поток обеспечивают получение результата с погрешностью не более 15% Продолжительность измерений в натурных условиях определяют по результатам предварительной обработки результатов измерений в ходе испытаний, при которых учитывают стабильность температуры наружного воздуха в период испытаний и предшествующие дни и тепловую инерцию ограждающей конструкции. Продолжительность измерений в натурных условиях эксплуатации должна составлять не менее 15 суток, согласно [5].

2.2 Экспериментальное определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Экспериментальное исследование, проведенное в натурных условиях было произведено для определения реальной температуры внутренней и наружной поверхности ограждающих и свето-прозрачных конструкций, а так же относительную влажность воздуха внутри помещения для здания корпуса №3 ВоГУ по адресу Гагарина 81а, согласно ГОСТ Р 56623-2015 [5] и ГОСТ Р 54861-2011[7], с целью расчета фактической экспериментального сопротивления теплопередаче ограждающих и свето- прозрачных конструкций здания.

Рисунок 2.2- Схема распределения контрольных точек измерения

Экспериментальные данные были получены в следствии проведения эксперимента при помощи теплографа. Схема распределения контрольных точек измерения для получения экспериментальных данных представлена на рисунке 2.2.

Экспериментально получены данные: температуры поверхностей, воздуха и тепловые потоки. Они представлены в виде графика, изображенного на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 - График изменения температур в точках от времени

Сопротивление для термически однородной зоны ограждающей конструкции вычисляют по формуле (2.1), согласно [5]:

, ,

где и сопротивления теплопередаче соответственно внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, ;

термическое сопротивление однородной зоны ограждающей конструкции, ;

и средние за расчетный период измерений значения температур соответственно внутреннего и наружного воздуха, ;

исредние за расчетный период измерений значения температур соответственно внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, ;

средняя за расчетный период измерения фактическая плотность теплового потока, , рассчитывается по формуле (2.2), согласно [5]:

, ,

где средняя за расчетный период измеренная плотность теплового потока, ; термическое сопротивление преобразователя теплового потока, определяемого по его паспортным данным, ;

термическое сопротивление слоя, прикрепляющего преобразователь теплового потока, ;

температура поверхности преобразователя теплового потока, обращенная внутрь помещения, .

Приведенное термическое сопротивление испытанного оконного блока, определяется по формуле (2.3), согласно [7]:

, ,

где , Приведенное термическое сопротивление светопропускающей и не прозрачной частей оконного блока, , определяются по формулам (2.4), (2.5), согласно [7];

, площади расчетной поверхности светопропускающей и непрозрачной частей оконного блока, .