Теплопередача и оконные заполнители

Экономическое обоснование различных способов повышения теплозащиты оконных блоков

Согласно полученным в работе результатам видно, что большое влияние на тепловые потери через окна оказывает инфильтрация холодного воздуха. При проведении натурных измерений получено, что фактическая воздухопро­ницаемость окон превышает нормативную в несколько раз и тепловые потери на нагрев инфильтрующегося воздуха достигают 500 Вт/м. В тоже время трансмиссионные потери за счет теплопередачи, например, для остекления из однокамерного стеклопакета составляют 150 Вт/м2. Как видно, фактические теплопотери за счет инфильтрации намного превышают трансмиссионные по­тери тепла. Поэтому для снижения теплопотерь через окна в первую очередь необходимо снизить потери тепла за счет инфильтрации, чтобы они соответст­вовали нормативным теплопотерям. Для этого необходимо применять уплот­нительные прокладки в притворах окон, тем самым, повысив их герметич­ность.

Вторым этапом уменьшения теплопотерь через окна, после снижения их воздухопроницаемости, является снижение трансмиссионных теплопотерь из помещения. Уменьшение этих теплопотерь осуществляется за счет повышения сопротивления теплопередаче окна, которое может быть достигнуто примене­нием теплоотражающих покрытий, заполнения межстекольного пространства стеклопакета газами, использование обогрева межстекольного пространства. Поэтому определим эффективность применения покрытия, аргонового запол­нения и обогрева межстекольного пространства для повышения тепловых ха­рактеристик окна на основе рассмотренных в экспериментах конструкций.

Расчет экономической эффективности применения различных видов окон проведен на основе “Методических рекомендаций по оценки эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования”, 1994 и [28]. Сравнение проведено с вариантом окна при двойном остеклении на основе чистого дисконтированного дохода {ЧДД): где Р - результат, получаемый от производства продукции, выполнения работ или оказания услуг, руб.; 3 - затраты, осуществляемые в год, руб.; Т - период времени, принятый в качестве расчетного для оценки эффективности инвести­ций, называемый горизонтом расчета, год; t - шаг по времени, год.

Теплопотери через окна складываются из трансмиссионных потерь Qoep и потерь, связанных с нагревом инфильтрующегося через окна наружного воз­духа Qкнф.

Qozp Fок($в Вт,

(П.2)

QuH<j) С 'GqK ’FОк(^в tfi) У Вт.

За отопительный период 234 сутх24 час = 5616 час. При tomn~%$ °С

5616

<2огр=-^т - F0K(te~t0mM)/R0K, МВт-час/год,

(П.3)

Qutup 'GOKFOK(te tomnJ, МВт-час/год.

где GOK - воздухопроницаемость окна, кг/(м2-ч); с=1006 Дж/кг-°С - теплоем­кость воздуха; tom n - средняя температура отопительного периода.

Экономическая оценка проведена для следующих случаев:

- снижения воздухопроницаемости окна до нормативной величины;

- повышения сопротивления теплопередаче окна.

Для расчетов взяты следующие цифры: стоимость тепловой энергии равна 167,30 руб/Гкал, длительность отопительного периода в Томске 234 суток, расчетная температура -8,8°С, параметр 6739 градусо-суток. Сравнение прове­дено на основе цен, сложившихся в г. Томске в III квартале 1999 года. Расчет срока окупаемости затрат выполнен с учетом экономии платы за тепло при норме дисконта £=0,15. Другие благоприятные факторы: улучшение микро­климата в помещении и т. д. не учтены.

Сравнение проведено для следующих видов оконных заполнений: одно­камерный стеклопакет, однокамерный стеклопакет с аргоновым заполнением, однокамерный стеклопакет с применением теплоотражающего покрытия, тройное остекление с обогревом межстекольного пространства.

Таблица П.2

Расчет теплопотерь через оконные заполнения

Расчет эффективности снижения воздухопроницаемости окна. Экономи­ческий эффект от снижения фактической воздухопроницаемости окон до нор­мативной составит: 1,169 - 0,234 = 0,935 Гкал/м2 или при стоимости тепловой энергии 167,30 руб/Гкал - 156,43 руб. за отопительный период. Как видно, снижение воздухопроницаемости дает ощутимый экономический эффект.

Расчет эффективности применения аргона. Однокамерный стеклопакет с аргоновым заполнением имеет сопротивление теплопередаче £=0,35 м2-°С/Вт,

л

что дает снижение теплопотерь на 0,025 Гкал/м остекления по сравнению с однокамерным стеклопакетом без аргонового заполнения. Затраты - стоимость заполнения аргоном 12,27 руб. Экономический эффект от снижения теплопо­терь 0,025x167,30=4,18 руб.

Таблица П. З

Расчет эффективности применения теплоотражающего покрытия. Одно­камерный стеклопакет с покрытием имеет сопротивление теплопередаче £=0,55 м2-°С/Вт, что дает снижение теплопотерь на 0,170 Гкал/м2 остекления по сравнению с обычным однокамерным стеклопакетом. Затраты - стоимость теплоотражающего покрытия 122,70 руб. Экономический эффект от снижения теплопотерь 0,170x167,30=28,44 руб.

Таблица П.4

Расчет эффективности применения обогрева межстекольного пространст­ва при тройном остеклении. Тройное остекление с обогревом, при мощности нагревателя 50 Вт/м имеет сопротивление теплопередаче R= 1,0 м2-°С/Вт. Со­противление теплопередаче тройного остекления без обогрева составляет 0,54 м2°С/Вт. Трансмиссионные тепловые потери через тройное остекление без обогрева составляют, согласно формуле (2.1), 112 Вт/м, а в случае тройного остекления с применением обогрева межстекольного пространства 60 Вт/м2. Тепловой поток от нагревательного элемента на единицу площади остекления равен 61 Вт/м2. Тогда общие тепловые потери при тройном остеклении с обог-

л

ревом межстекольного пространства составят 121 Вт/м.

Как видно, общие тепловые потери через тройное остекление с обогре­вом и без обогрева межстекольного пространства незначительно отличаются друг от друга. Но при этом, в случае применения обогрева имеет место более высокая температура внутренней поверхности остекления, в то время как без обогрева температура внутреннего остекления существенно ниже, что создает дискомфортные зоны вблизи окна и низкая температура остекления ведет к образованию конденсата на поверхности остекления.

Таким образом, из проведенных расчетов видно:

1. Эффективность применения аргона невысока, происходит незначитель­ное снижение теплопотерь. Срок окупаемости около 4 лет.

2. Применение теплоотражающего покрытия дает более ощутимый эф­фект по теплосбережению и позволяет снизить трансмиссионные теплопотери более чем в 1,5 раза. Срок окупаемости покрытия составляет около 6 лет.

3. Наибольшее снижение трансмиссионных тепловых потерь из помеще­ния дает использование обогрева межстекольного пространства. Одновремен­но происходит существенное повышение температура внутренней поверхно­сти остекления.

ПРИЛОЖЕНИЕ З