1300

1200

1100

X

.1

м t

1000

800

700

Рис. 72. Изменение приведенных затрат TTj + l^PjZ крон/м^, для

железобетонной панели типа "сэндвич" в зависимости от теплопроводности изоляционного слоя из пеностирола X, Вт/(м • К), Гпена теплоизоляционного материала Ci = 600 крон/м2, стоимость тепловой энергии Сз = 200 крон/ /(МВт • ч) ; на теплопроводность влияет арматура, проходящая через теплоизоляционный слой] 1 - X = 0,05; 2 - X = 0,06; 3 -Х = 0,07

0 2 4

Обозначив 1

б 8 10 12 14 16 18 20

d.cM

к=-

E = \Rf+ ЛЛ^;

d=X, nonj^M X

к = —

Е + ж.

где _ — термическое сопротивление конструкций без слоя толиди-

ной d, которое учитывалось в экономическом расчете (например, для трехслойной железобетонной панели типа "сэндвич" _ — термическое сопротивление наружных железобетонных слоев. В то же время теплоизоляционный слой с толщиной d в R^не учитывается, так

как d является искомой величиной; для однослойной конструкции Далее:

G = Ci {I +PiZ);

Н = Сг^М(1 +r +P2Z) +C32WZ

ЯХ

E+ X

Известным способом установим зкстремум величины Л = = /(Д5 ) ;

_ ^ -ИХ _ G(E*3tf -НХ dx- {Е+х)^- (E + xf

На основе второй производной определим второй экстремум:

d^N

----= G(2E+ 2 X.). :

Так как G, Е, Х- являются положительными числами, то положительным является и вьфажение в правой части дифференциального уравнения, т.е.

C(2£-t- 2^) > О,

из чего следует, что Л для ЭС, вычисленное из формулы

GX-^ +2GEX.+ GE^ - НХ = 0

будет минимальным.

Если а = G, b =2GE, с = СЯ^ — НХ, "го толхцина строительной конструкции, для которой затраты наименьшие, устанавливается из формулы

1

ЭС=---{—Ь + \/Ь - Аас)

2а

и затраты N определяются по формуле Л/=/.+С<Ж -f Нк.

Пример. Необходимо установить оптимальную толщину строительной конструкции из поробетона, если принимаются следующие величины: Cq = 20 крон/м^ (отделка поверхности в расчете термического сопротивления строительной конструкции не принимается во внимание), Ci = iOOO крон/м, г = 0,391 (для р = 2,5% и сроке службы отопительной системы 38 лет), z = 33,42 (для р = 2,5% и сроке службы строительных конструкций 77 лет), = 1.05, At = ЗЬ К, D = 3422, X = 0,27 (при р = = 575 кг/м), Л^. = 0,125 м^ К/Вт, = 0,043 м^ К/Вт.

Производим расчет в соответствии с формулой (1) ;

а = 1000(1 + 0,023 • 33,42) = 1769,0; b = 2 ■ 1769,0 0,045 = 159,210; Е = (0,125 + 0,043) • 0,27 = 0,045; // = 0,86 ■ 1,05 • 35 (1 +0,391 +0.04х

50 h

45 k-

40

35

25

20

15

10

400 600 800 1000 1200

С , крон/м

1-Сз =400; 2-Сз = 300;

гГ 20 L

Рис. 74. Зависимость оптимальной толщины пенополистирола в железобетонной панели типа "сэндвич" от теплопроводности теплоизоляционного слоя Л, Вт/(м • К), цены материала С,, крон/м^, и стоимости тепловой энергии Сз, крон/ /(МВтч)

1 - С, = 400: 2 - Сз = 300; 3 -Сз =200; 4-Сз =100

Рис. 73. Зависимость оптимальной толщины поробетона от теплопроводности X, Вт/(м • К), цены материала С, крон/мЗ и стоимости тепловой энергии Сз, крон/(МВт-ч) 3- Сз =200; 4-Сз =100

хЗЗ,42) + 0,0002- 24-3422-33,42 = 635,156; С = 179,0 0,045^ -635,156х х0,27 =-167,910; -

Х= --—---[-159.210 -hVi59,210^-4-1769,0 (-167,910) ] =

I ^ 2 • 17о9,0

= 0,266 м.

Оптимальная толщина поробетонной конструкции по экономическим соображениям в соответствии с нормами ЧСН 730549 для данных условий равна: ^= 0,266 м.

Для вычисления наименьших затрат необходимо определить величину F=20(l-b 0,023 33,42) =35,380; 1

к=---= 0,867.

0.125 +-ь 0.043

Тогда Л = 35,380 + 1769,0- 0,266 + 635,156 • 0,867 = 1056,718 крон/м^.

Вычисленная оптимальная толщина поробетона и приведенные затраты приведены в табл. 62 и на рис. 68.

Зависимость оптимальной толщины поробетона от теплопроводности X, Вт/(м • К), стоимости материала Cj, крон/м , и стоимости энергии Сз, крон/(МВт -ч), установленная в соответствии с приведенными зависимостями, изображена на рис. 73, для пенополистирола — на рис. 74.

3.3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ОКОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

По приведенному методу можно провести и экономическую оценку конструкций окон. Тепловые потери через окна могут происходить за счет теплопередачи и проветривания. Суммарные потери 1 м^ окна определяются по формуле

^ок ^.^о^^ 1309г7Шг,

где — коэффициент, принимаемый по нормам ЧСН 06 0210; к — коэф-

фициент теплопередачи окна, Вт/(м К); At — разница температуры

ристическое число.

Значения коэффициентов теплопередачи конструкций окон с разным типом остекления к^, Вт/(м^ - К), коэффициент воздухопроницаемости окон м/(с- м • Па" ■ ), цена 1 м^ конструкции окна, крон/м^ и значения характеристических чисел, принимаемые при экономической оценке, приведены в табл. 64.

Теплоэкономический расчет конструкций окон был вьшол-нен так же, как и для наружных стен. Результаты расчетов приведены в табл. 65.

Приведенные затраты I,PjZ + S/^-, крон/м^ из табл. 65 в зависимости от коэффициента теплопередачи к^ и стоимости энергии графически изображены на рис. 75.

Однако окна являются не только источником теплопотерь, но и средством получения теплоты за счет радиации, которая может быть максимально использована только при обеспечении определенных условий (см. разд. 2.2). Изменение приведенных затрат при снижении потребления энергии на 15% за счет использования солнечного излучения при стоимости энергии 200 крон/(МВт - ч) на рис. 75 показано кривой 2 , .

Из рис. 75 видно, что при повышении стоимости энергии минимум приведенных затрат перемещается к окнам, имеющим коэффициент теплопередачи к = 2,0 Вт/ (м^- К) .

Таблица 64. Основные данные экономической оценки оконных конструкций

четырьмя стеклами

* По нормам ЧСН 06 0210 и зарубежным нормам.

Таблица 65. Экономическая оценка оконных конструкций (к 1980 г.)

Рис. 75. Изменение приведенных затрат для конструкций окон от ко^фициента теплопередачи к^, Вт/ /(м ■ К), стоимости тепловой энергии Сд,, крои/ (МВт. Ч)

1 - Сз = 100; 2 - Сз = 200; 2 -Сз = 200 (с учетом влияния солнечной радиации); 3 — Сз = 300

9000

k„,Bi/(M^.K)

Из рассмотренного следует, что при использовании более качественных форм энергии для отопления, т.е. с более высокой стоимостью, применение тройного остекления с точки зрения потребления энергии оправдано.

3.4. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

ВАРИАНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

По нормам ЧСН 73 0540 может быть установлена не только оптимальная толщина, но и тип наружных ограждающих строительных конструкций путем сравнения затрат, т.е. суммы капитальных и эксплуатационных затрат за все время срока службы здания.

Экономическая оценка пяти вариантов наружных ограждающих конструкций приведена в табл. 66.

Из таблицы видно, что по капитальным затратам на 1 м^ наружной ограждающей конструкции (включая соответствующую часть стоимости отопительной системы) наиболее выгодной является поробетонная конструкция толщиной 24 см. Наиболее дорогой является конструкция, обозначенная номером 4 (толщина 45 см), дополнительно изолированная плитами из минерального войлока толщиной 4 см и внутренним слоем из поробетона толщиной 8 см).

По эксплуатационным затратам, отнесенным на 1 наружной ограждающей конструкции за время срока службы здания, оптимальной является конструкция под номером 5 (поробетонная стена толщиной 30 см, изолированная дополнительно плитами из минерального войлока толщиной 4 см и внутренним слоем из поробетона толщиной 8 см). Наименее выгодна с точки зрения эксплуатационных затрат кирпичная стена толщиной 45 см.