Введение к работе
Актуальность темы. Использование резервов теплоэнергетичес- . ких ресурсов (ТЭР) в промышленных зданиях со значительными тепло-избытками - одно из важнейших направлений развития экономики и энергетики России, один из способов решения экологических проблем.
Эти здания отличаются высокой потребностью в тепловых ресурсах, что обусловлено технологией производства готовой продукции. В связи с наличием теплоизбыгков такие здания проектируются с минимальной теплозащитой, например ,0 50'.-70$ площадью остекления в наружных стенах, с 40$ остеклением в покрытиях, применением однослойного остекления, невысоким сопротивлением глухих участков наружных ограждений.
Уровень теплозащиты зданий определяет размер энергетического потребления санитарно-техническими системами.
Натурные исследования показывают, что деке при 30$ площади остекления в наружных огракдениях создаются дискомфортные условия в цехах как е летнее, так и в зимнее время, требуются высокие текущие расходы по содержанию чрезмерного остекления и высокие энергетические расхода для поддержания нормируемых микроклиматических параметров.
Избыточные теплопосгупления часто не используются непосредственно для отопительных целей, из-за содержащихся в них газов, пыли, паров, негерметичности контура рассматриваемых зданий.
Часто удаление теплоизбыгков производится без теплоутилиза-ции не только низкопотенпиального, но и высокопотенциального тепла, что увеличивает экологические проблемы и непроизводительные потери тепла.
Причина этого, с одной стороны, обусловлена диспропорциями в ценностной оценке энергоресурсов, с другой - отставанием в области оптимизации теплоэнергетических балансов рассматриваемых
здании и нормирования теплозащиты наружных ограждений.
В связи с переходом к рыночным отношениям в экономической политике страны и неизбежностью многократного возрастания стоимости энергетических ресурсов в переходный период обуславливается необходимость принятия мер по всемерной экономии и наиболее полному использованию теплоэнергетических ресурсов.
В связи с этим особое значение приобретает возможность вторичного использования тешюпосгуплений от технологического оборудования и выбора соответствующих теплотехнических параметров ограждающих конструкций таких типов зданий.
Целью -работы являются анализ отечественного и зарубежного опыта проектирования производственных зданий со значительными теплоизбытками, совершенствование методики определения энергоэкономических решений ограждающих конструкций с учетом теплоути-лизапии для отопительных целей, разработка принципов нормирования теплозащитных параметров наружных ограждений, обеспечивающих энергосбережение при соблюдении основного экономического критерия - минимум народнохозяйственных затрат.
Объект исследования - целлюлозно-бумажная (здания с влажным режимом эксплуатации) и машиностроительная (здания с высокотемпературным режимом эксплуатации) отрасли.
Предмет исследования - годовой теплоэнергетический баланс зданий с Елажным режимом эксплуатации (цеха сушильные, картоно-и бумагоделательные) в высокотемпературным (цеха штамповочные, кузнечные, прессовые) режимами эксплуатации, конструктивные и теплозащитные решения наружных ограждений.
Где я работы - определение энергоэффективных решений наружных ограждений зданий, исходя из оптимизации всех основных элементов их теплоэнергетических балансов, составленных с учетом
теплоутилизации низкопотенциального тепла в системах обеспечения микроклимата.
Методы исследования:
изучение и обобщение отечественных и зарубежных методов расчета и нормирования теплозащиты рассматриваемых зданий;
изучение проектной практики;
натурные исследования действущих объектов Братского, Усть-Ияим-ского лесопромышленных комплексов,Светогорского целлюлозно-бумажного комбината, Камского автомобилестроительного завода;
определение исходной технико-экономической информации для совершенствования действущих методик по теплозащите зданий с высокотемпературными и влажными режимами;
построение модели теплоэнергетического баланса зданий, экономико-математического алгоритма, программы расчетов;
проведение расчетов по энергоэффективной теплозащите;
разработка принципов нормирования теплозащиты и эффективного использования тепловых ресурсов.
Основные научные положения, разработанные лично автором и выносимые на защиту:
I.Повышение эффективности тепловой защиты производственных зданий со значительными теплоизбытками достигается сокращением площади остекления наружных стен с 80% до 3-12% и увеличением сопротивления глухих участков наружных стен и покрытий в среднем на 30% на основе использования, разработанной автором методики расчета,которая отличается от ранее известных учетом низкопотенциального тепла на покрытие тепловых расходов по воздушному отаиетго и затрат по соответствующей теплоутилизационной системе.
2.В качестве нормируемых показателей тепловой защиты наружных ограждений производственных зданий с высокотемпературными и влажными
режимами рекомендуются энергоэкономические площади остекления, толщины глухих участков наружных стен и покрытий. Впервые предлагается установление ограничений максимальных размеров площадей остекления и использование среднего коэффициента теплопередачи по всем теплоотдающим поверхностям в качестве ограничителя по теплопотреблению ограждениями.
3.Оптимизация теплоэнергетического баланса производственного здания достигается за счет оптимизации всех его элементов и систем на основе разработанных автором методики и программы расчетов, системы уравнений,описывающих энергобаланс в годовом цикле.
Такой подход позволяет впервые комплексно учесть все возможные взаимосвязи при выборе оптимальных параметров тепловой защиты зданий и достигнуть экономию энергоресурсов на отопительные цели в среднем в размере 30% по сравнению с аналогичными затратами действующих предприятий целлюлозно-бумажной и машиностроительной отраслей.
Научная новизна результатов исследований,полученных автором, заключается в разработке новых взаимосвязей,которые позволили улучшить теплозащитные параметры наружных ограждений.Достигнуть энергоэкономического решения ограждений здания можно за счет:
сокращения остекления (окон и фонарей);
повышения сопротивления глухих участков стен,понрн*ий. Улучшить метод расчета теплозащиты зданий со значительными
теплоизбытками, который отличается от ранее известных, позволяет учет возможного использования низкопотенциального тепла на отопительные цели.
Научное значение работы состоит в совершенствовании нормирования теплозащиты,развитии направлений энергоэффективного проектирования зданий со значительными теплоизбытками.
Практическое значение ра_боты. Реализация новых предложений позволит сократить тепловые потери в зданиях, большие площади остекления, повысить сопротивление теплопередаче глухих участков наружных ограждений, использовать вторичные знергети-тические ресурсы для догрева и охлаждения воздуха в системах
вентиляции, уменьшить капитальные и эксплуатационные затраты по содержанию ограждений и их обслуживающих систем, снизит остроту экологических проблем, создаст предпосылки к поддержанию стабильных микроклиматических параметров.
По методике, предложенной в диссертации, с участием автора разработаны рекомендации по совершенствованию теплозащитных параметров производственных зданий Ереванского станкостроительного завода, подлежащих реконструкции. Рекомендации по реконструкции приняты к внедрению. Частичное внедрение этих рекомендаций обеспечило экономический эффект, размер которого в 1985 г. составил 240 тыс. рублей. Основные положения и методика внедрены на ЗиЛе в 1992 г.
Апробация работы. Основные научные результаты докладывались на :
- 3-ей научно-практической конференции Молодых Ученых
и Специалистов ЦЖИпромзданий, посвященной 60-летию образования
СССР и XIX съезду Е1ІКСМ, проводившейся 19-21 мая I9B2 г. в Москве;
- 5-ой научно-практической конференции Молодых Ученых и
Специалистов ЦНИИпромзданий, проводившейся 4-6 февраля 1986 г. в .Москве;
- научно-практической конференции Молодых Ученых и Специалис
тов ЦНИИпромзданий, проводившейся 5-7 апреля 1988 г. в Москве;
-ХІУ научно-практической конференции Молодых Ученых и Специалистов на тему: "Научно-технический прогресс и совершенствование хозяйственного механизма в строительстве",проводившейся в ШИЭС в июне 1986 г. в Москве;
- заседании научно-технической секции экономики ограждающих
конструкций 3 22, проходившего 21 марта 1980 г. в Москве;
заседании научно-технической секции экономики ограждающих конструкций № 12, проходившего 25 ноября 1987 г. в Москве;
заседании научно-технической секции экономики ограждающих конструкций № 7 ЦНИИпромзданий, проходившего 14 сентября 1987г.
в Москве.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов, рекомендаций подтверждается результатами натурных исследований
производственных зданий со значительными теплоизбытками, соответствующими расчетами, выполненными по предлагаемой методике по действующим предприятиям кузнечного цеха ІСАМАЗа (г.Набережные Челны ) и сушильного цеха БЯПК (г.Братск), а также включением основных положений диссертации в нормативно-справочную литературу.
Основные результаты исследований опубликованы автором в 7-ми статьях и вошли в состав 4 научных тем,по разделу важнейших, связанных с экономией энергоресурсов.
Объем работы.Обций объем диссертации содержит 203 страниц^, в том числе 128 страниц основного текста, 31 таблицу, 17 рисунков
Диссертация состоит из введения, трех глав, основных выводов
списка литературы и приложений.