Я хочу показать, что в программе ELCUT можно выполнять разнообразные теплотехнические расчеты, которые вовсе не ограничиваются расчетом температурного поля.
Темой этой статьи является расчет окупаемости утепления. Тепло имеет цену. В 2020 году в Подмосковье цена 1 Гкал равна 2 500 руб.
Давайте рассмотрим эту задачу на примере окупаемости утепления угла кирпичного здания.
Расчетная модель
В качестве утеплителя будем использовать минвату Rockwool толщиной 50 мм. Коэффициент теплопроводности минваты 0.036 Вт/м *С. Основная стена кирпичная, коэффициент теплопроводности 0.7 Вт/м *С
Глубина модели (Lz) равна межэтажному расстоянию 3000 мм.
Граничные условия
Очень удобно, что в программе ELCUT можно использовать нестационарные граничные условия, записанные формулой. В данном случае будем считать, что температура наружного воздуха изменяется по закону косинуса. Среднее значение температуры и амплитуда соответствуют условиям Подмосковья. Период изменения равен 1 году (31 536 000 секунд).
Результаты расчета
Решаем нестационарную задачу и определяем интегральный тепловой поток Ф, который проходит через внутреннюю поверхность угла в Вт. Это значение зависит от времени года.
С этой целью строим контур угла и переходим в окно интегральных величин.
Для получения интегрального значения количества тепла Q в Дж, протекающего через угол за весь отопительный сезон воспользуемся специальным сервисом на сайте программы ELCUT по адресу http://elcut.ru/time_average_integral_r.htm . Алгоритм действий понятен из следующей картинки.
В окне интегральных величин выбираем тепловой поток через контур Ф, кликом правой клавишей мыши по строке Ф выбираем из меню Таблицу по времени и из таблицы выбираем период, соответствующий отопительному периоду. Копируем выбранные строки таблицы через буфер обмена и вставляем на странице сервиса. Сервис рассчитывает среднее значение теплового потока Фср. за выбранный период и строит рафик значений теплового потока Ф за отопительный сезон
Среднее значение Фср. для модели с утеплением за время отопительного сезона равно 76.8 Вт. Аналогично расчет Фср без утепления дает значение 173 Вт.
Q = Фср * T, где T - период отопительного сезона. В нашем случае примерно 211 дней.
Q1 (с утеплением) = 76.8 * 211 * 3600 * 24 = 1.40 ГДж = 0.34 Гкал
Q2 (без утепления) = 173 * 211* 3600 * 24 = 3.15 ГДж = 0.76 Гкал
Эффект от утепления 0.42 Гкал
В денежном выражении годовой экономический эффект Э равен 0.42 * 2500 = 1050 руб/год
Общая площадь угла S = P * Lz, где P - периметр внешней части угла, Lz - глубина модели.
S = 3.0 * 3 = 9.0 кв. м
По сведениям от организаций, занимающихся утеплением, стоимость утепления 1 кв. м равна примерно 1600 руб./кв. м
Общая стоимость утепления Ц равна S * 1600 = 9.0* 1600 = 14 400 руб.
Срок окупаемости Tок = Ц/Э = 14 400 / 1050 ~ 13, 7 лет
Получили срок окупаемости 13,7 лет, что является приемлемым сроком для инвестиций в недвижимость.