Степанов М.В., Тімінський Г.М.

ОПІР ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ ЗОВНІШНІХ ОГОРОДЖУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ БУДИНКІВ

Необхідний мінімальний опір теплопередачі зовнішніх огороджень будинків R_о^необх обумовлений, як відомо, санітарно-гігієнічними обмеженнями, які не допускають зниження температури на внутрішній поверхні огородження t_в.п. нижче температури точки роси t_т.р. внутрішнього повітря за умови недопустимості конденсації вологи на внутрішніх поверхнях. Будівельними нормами встановлені значення температур t_в в приміщеннях різного призначення та нормативні перепади температур Δt^н=t_в. – t_в.п. Виходячи з цього, огороджуючі конструкції будинків вибирають за умови, щоб їх опір теплопередачі R_о був не нижчим ніж необхідний R_о ≥ R_о^необх.

З метою зменшення витрат паливно-енергетичних ресурсів на опалення будинків Держбудом України введено в дію нормативні значення опору теплопередачі R_о^н огороджуючих конструкцій житлових та цивільних будинків. Відповідні зміни [1] внесені до чинних норм, встановлено нормативні значення R_о^ндля кожної з чотирьох температурних зон України в залежності від конструкції зовнішнього огородження будинку.

Застосування сучасних ефективних теплоізоляційних матеріалів дає можливість проектувати зовнішні огородження будинків більш утепленими, ніж треба за санітарно-гігієнічними вимогами, і конструювати огородження за умови R_о ≥ R_о^ек. Але задача визначення економічно доцільного опору теплопередачі R_о^ек вирішується лише з урахуванням певних спрощень.

Якщо при визначенні капітальних витрат К на спорудження будинку обмежитись вартістю 1 м² огороджуючих конструкцій, а експлуатаційні витрати Е прийняти рівними вартості теплоти Q, яка втрачається за рік через 1 м² огородження, то можна записати

К= К_к + В_із, × δ_із ,                                                    (1)

де К_к – вартість  будівельних конструкцій без теплоізоляційного шару, Грн/м²;

В_із – вартість матеріалу теплоізоляції, Грн/м³. Вартість вітчизняних теплоізоляційних матеріалів (пінопласт, пакети з мінераловатних плит, гравій керамзитовий, мати будівельні та ін.) В_із = 80…160 грн/м³;

δ_із– товщина теплової ізоляції, м.

,                               (2)

де В_тепл – вартість теплової енергії, Грн/ГДж;

R_к – термічний опір огородження без шару теплоізоляції, м^{2 о}С/Вт;

t_в, t_о.п. – розрахункові температури внутрішнього та зовнішнього повітря, середні за опалювальний період, ^оС;

Z_о.п. – тривалість опалювального періоду, діб;

λ_iз – коефіцієнт теплопровідності матеріалу теплоізоляційного шару, Вт/(м ^оС).

Економічно доцільний опір теплопередачі огородження при даній вартості теплової енергії та теплоізоляційних матеріалів відповідає мінімуму приведених витрат. Його можна визначити за формулою:

              (3)

де h = – коефіцієнт приведення різночасових експлуатаційних витрат наступних Т років до базисного (початкового) року;

d – дисконтна ставка, приймається в залежності від досягнутого рівня рентабельності виробничого підприємства, при відсутності таких даних приймається на рівні встановленого на даний період банківського проценту, наприклад d = 0,3;

Т_ок – термін окупності додаткових капітальних вкладень, залежить від того, в якій сфері виробничої діяльності здійснюються ці капіталовкладення чи інвестиції (державні підприємства, комерційні структури, приватні підприємства). В сфері державної виробничої діяльності термін окупності додаткових капітальних вкладень можна вважати допустимим на рівні Т_ок=4…5 років, в інших випадках цей термін значно менший.

Визначимо мінімум приведених витрат з рівняння [3].

                       (4)

Позначивши , з рівняння (4) одержимо:

                              (5)

Формулу (5) можна дещо спростити:

                                           (6)

де k – розрахунковий коефіцієнт, який залежить від терміну окупності додаткових капіталовкладень Т_ок та від величини дисконтної ставки і при d=0,3 дорівнює:

Ток, років	1	2	3	4	5	6
k	0,082	0,0108	0,0125	0,0137	0,0145	0,0151

Розрахункова температура зовнішнього повітря за опалювальний період t_о.п. в першій температурній зоні України має значення від -2,5 ^оС (м. Суми) до -0,5 ^оС (м. Рівне), в другій зоні від -1,0 ^оС (м. Дніпропетровськ) до +0,3 ^оС (м. Львів), в третій зоні від +0,4 ^оС (м. Миколаїв) до +1,9 ^оС (м. Сімферополь) і в четвертій зоні від 0 ^оС (м. Севастополь) до +5,2 ^оС (м. Ялта) [2]. Відповідно змінюються і тривалості опалювального періоду в різних населених пунктах України. Не впливаючи на результати розрахунків більше, ніж на ± 2 %, можна прийняти середні значення розрахункових величин t_о.п. і Z_о.п. для кожної температурної зони.

Допустимі норми температур t_в в приміщеннях житлових, громадських та адміністративно-побутових будинків встановлені [3] в межах 18…22˚С. Прийнявши t_в= 20^оС, а Т_ок=4…5 років, можна визначити середній економічно доцільний опір теплопередачі огороджуючих конструкцій R_о^ек для кожної з чотирьох температурних зон України за формулами, наведеними в табл. 1.

Таблиця 1

Формули для визначення економічно доцільного опору теплопередачі зовнішніх огороджень

Значення	Температурна зона
І	ІІ	ІІІ	ІV
tо.п., оС	-1	0	+1	+3
Zо.п., діб	188	178	163	139
Rоек, м2×оС/Вт	0,88	0,83	0,78	0,67

Деякі порівняння R_о^ек з нормативними значеннями R_о^н наведено в табл. 2.

Таблиця 2

Опір теплопередачі, м^{2 о}С/Вт, огороджуючих конструкцій будинку

Огороджуюча конструкція	Температурна зона
I	II	III	IV
1. Зовнішня стіна з повнотілої цегли з утеплювачем Нормативний опір теплопередачі Rон Економічно доцільний опір теплопередачі Rоек: а) утеплювач – пінопласт (Віз=160 Грн/м3); б) утеплювач – мінеральна вата (Віз=126 Грн/м3) 2. Перекриття горища Нормативний опір теплопередачі Rон Економічно доцільний опір теплопередачі Rоек: а) утеплювач – гравій керамзитовий (Віз=120 Грн/м3); б) утеплювач – мати будівельні МС-50 (Віз=82 Грн/м3)	2,1       1,4   1,6   2,7       1,6   1,9	2,0       1,3   1,5   2,5       1,5   1,8	1,8       1,2   1,4   2,4       1,4   1,7	1,6       1,1   1,2   2,0       1,2   1,5

          Розрахунки за наведеними формулами показують, що із зростанням вартості теплової енергії термічний опір огороджуючих конструкцій необхідно збільшувати, а із збільшенням ціни теплоізоляційних матеріалів економічно вигідніше дещо збільшити експлуатаційні витрати тобто зменшити товщину шару теплоізоляції в огороджуючій конструкції. В кожному разі економічно доцільний опір теплопередачі R_о^ек більший, ніж розрахований за санітарно-гігієнічними вимогами, але менший ніж нормативний R_о^н.

З іншого боку, з підвищенням якості теплоізоляційних матеріалів зростає і їх ціна, що призводить до збільшення терміну окупності додаткових капіталовкладень Т_ок та впливає на значення R_о^ек (рис. 1). Тому при розрахунках мінімального опору теплопередачі R_о огороджуючих будівельних конструкцій вартість теплоізоляції будинків може бути домінуючою у вирішенні поставленої задачі.

            Література

1. Изменение № 1 к СНиП II-3-79** Строительная теплотехника // Будівництво України. – К.: 1996. – № 6.
2. СНиП  2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика: – М.: Госстрой СССР, 1983. – 136 с.
3. СНиП  2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование / Госстрой СССР. – М.: АПП ЦИТП, 1992. – 64 с.

Анотація

Наведені формули для визначення мінімального економічно доцільного опору теплопередачі будівельних огороджуючих конструкцій при проектуванні житлових та цивільних будинків.

Аннотация

Приведены формулы для определения минимального экономически целесообразного сопротивления теплопередачи строительных ограждающих конструкций при проектировании жилых и гражданских зданий.

WWW.LIBRAR.ORG.UA – Бібліотека України