Расчёт экономически оптимальных коэффициентов теплопередачи элементов наружного ограждения здания при теплоснабжении с использованием ВИЭ

Abstract

Работа посвящена изложению моделей, необходимых для расчёта оптимальных по экономическим критериям коэффициентов теплопередачи элементов ограждения по условиям отопительного периода. В моделях учитываются климатические и финансово-экономические условия при расчёте этих величин для непрозрачного и прозрачного ограждения здания с учётом цены тепловой энергии комбинированного источника теплоснабжения. Предложенные модели позволяют определять оптимальные толщины утеплителей и коэффициенты теплопередачи для уже построенных и проектируемых домов. Для оптимальных параметров тепловой защиты здания рассчитываются динамические экономические показатели эффективности инвестиций: срок окупаемости, внутренняя норма рентабельности, дисконтированная рентабельность проекта, приведенный чистый доход. В основе рассмотренного метода расчёта лежит принцип минимизации приведенных затрат при оценке эффективности инвестиционных проектов. Задача решается с помощью разработанного авторами специально программного обеспечения с использованием реальной банковской ставки для дисконтирования и прогнозного темпа роста цены традиционной тепловой энергии. Предложенный метод иллюстрируется примером расчёта для г. Кишинёва оптимальных коэффициентов теплопередачи для стен дома при теплоснабжении от котельной на природном газе и ветроэнергетической установки. Определены оптимальные толщины несущих нагрузку стен и утеплителя из разных материалов, оптимальную конструкцию окон, а также удельные потери тепла в отопительный период.

Lucrarea este dedicată prezentării modelelor necesare pentru calcularea coeficienţilor optimi de transfer termic, conform criteriilor economici, pentru elementele de protecţie exterioară, în baza termenilor perioadei de încălzire. În modele se iau în consideraţie clima şi condiţiile economico-financiare, la calcularea acestor valori pentru protecţiile exterioare opace şi transparente ale clădirilor, ţinând cont de preţul energiei termice a sursei de alimentare cu căldură combinată. Modelele propuse permit determinarea grosimii optime a izolaţiei termice şi a coeficienţilor de transfer termic pentru clădirile deja construite şi a celor proiectate. Pentru parametrii optimi de protecţie termică a clădirii se calculează indicatorii dinamici economici de eficienţă ai investiţiei: perioada de amortizare, rata internă de rentabilitate, rentabilitatea actualizată a proiectului, venitul net redus. La baza metodei de calcul examinate se află principiul minimizării costurilor reduse la evaluarea eficienţei proiectelor de investiţii. Problema se rezolvă cu ajutorul unor programe de asigurare speciale, concepute de autori, utilizînd rata bancară reală pentru actualizarea şi prognozarea ratei creşterii preţurilor energiei termice convenţionale. Metoda propusă este ilustrată printr-un exemplu de calcul, pentru or. Chişinău, a coeficienţilor optimi de transfer de căldură pentru pereţii clădirii prin alimentarea cu energie termică de la centrale termice pe gaz natural şi instalaţii eoliane. Este determinată grosimea optimă a pereţilor portanţi şi a izolaţiei, din diferite materiale, construcţii optime ale ferestrelor, precum şi pierderi specifice de căldură în timpul perioadei de încălzire.

The work is dedicated to the presentation of models needed for the calculation of economically optimal criteria for heat transfer coefficients for fencing elements in terms of the heating season. The models take into account climate, financial and economic conditions in the calculation of these quantities for opaque and transparent insulation of the building, taking into account the price of combined thermal energy heat source. The proposed model allows determining the optimal thickness of insulation and heat transfer coefficients for the already built and designed houses. For optimal thermal protection parameters of the building, are calculated dynamic economic performance indicators of investment: payback period, internal rate of return, discounted profitability of the project, reduced net income. The basis of the calculation method is considered the principle of minimizing reduced costs in assessing the effectiveness of investment projects. The problem is solved with the help of authors’ specially designed software, using the actual bank rate to discount and forecast growth rate of prices of conventional thermal energy. The proposed method is illustrated by an example calculation for the city of Chisinau optimal heat transfer coefficients for the walls of the building with heat supply from boiler on the natural gas and wind power equipment. The optimal thickness of the load-bearing walls and insulation of different materials, optimum design of windows, as well as the specific loss of heat during the heating season, are determined.