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        廣州地區(qū)低溫糧倉(cāng)屋頂保溫層最佳厚度影響因素分析

        2022-09-14 06:49:28曹薈娟
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年25期
        關(guān)鍵詞:回收期糧倉(cāng)保溫層

        曹薈娟

        (永城職業(yè)學(xué)院,河南 永城 476600)

        1 模型的建立

        1.1 屋頂非穩(wěn)態(tài)傳熱模型

        圖1 給出了屋頂?shù)膫鳠釞C(jī)理示意圖。

        圖1 屋頂?shù)膫鳠釞C(jī)理示意

        假設(shè)屋頂內(nèi)不存在熱源,屋頂非穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程為

        低溫糧倉(cāng)室外空氣與屋頂外表面的對(duì)流傳熱量可表示為:

        式中:qin為屋頂內(nèi)表面的熱流密度;Tin,air為糧倉(cāng)內(nèi)空氣溫度;Tin,wall為屋頂內(nèi)表面溫度。

        1.2 空調(diào)能耗費(fèi)用的計(jì)算

        單位面積屋頂?shù)乃矔r(shí)冷負(fù)荷為:

        單位面積外墻引起的制冷系統(tǒng)能耗費(fèi)用Ec。

        式中:kins為保溫材料的熱傳導(dǎo)系數(shù);Uins為設(shè)置保溫層時(shí)屋頂傳熱系數(shù),W/m2·K;xins是保溫層厚度,m。

        1.3 P1-P2 分析方法

        本研究采用Duffie[1]提出的P1-P2經(jīng)濟(jì)分析模型,分析低溫糧倉(cāng)屋頂在全生命周期內(nèi)的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用之和的最小值。

        式中:保溫材料的增長(zhǎng)率和社會(huì)折現(xiàn)率均取自文獻(xiàn)[2],i=1%,d=5%;p1為制冷系統(tǒng)的能耗費(fèi)用與第一年制冷系統(tǒng)能耗費(fèi)用的比值;低溫糧倉(cāng)屋頂保溫層初投資費(fèi)用與p2成正比[3];MS為年維修費(fèi)用和初投資費(fèi)用之比;PWF 為折現(xiàn)系數(shù);D 為首付百分比。

        單位面積屋頂保溫層建設(shè)成本為

        投資回收期Np可以表為

        2 低溫糧倉(cāng)屋頂保溫層最佳厚度研究

        糧倉(cāng)的屋面結(jié)構(gòu)為水泥砂漿30 mm+防水卷材4 mm+ 保溫層+ 水泥砂漿20 mm+ 鋼筋混凝土120 mm[3]。

        表1 屋頂材料特性參數(shù)

        從圖2 可以看出屋頂保溫層最佳厚度范圍為0.079~0.170 m。

        圖2 最佳保溫層厚度

        3 保溫層最佳厚度影響因素分析

        影響保溫層最佳厚度的因素比較復(fù)雜,本研究重點(diǎn)研究了COP、材料價(jià)格、制冷天數(shù)對(duì)保溫層最佳厚度的影響。從圖3 可以看出需要制冷天數(shù)越多,保溫層厚度越大。從圖4 可以看出保溫材料價(jià)格和保溫層厚度呈反比。從圖5 可以得到空調(diào)的性能越好,保溫層厚度越小。

        圖3 制冷天數(shù)與最佳保溫層厚度的關(guān)系

        圖4 保溫材料的價(jià)格與最佳保溫層厚度的關(guān)系

        圖5 COP 與最佳保溫層厚度的關(guān)系

        圖6 可以看出外部氣候越惡劣,投資回收期越短。P1/P2包括保溫材料的價(jià)格,投資回收期等,所以,P1/P2不同必然會(huì)導(dǎo)致投資回收期的不同。圖7 給出投資回收期隨著P1/P2越大而增大。

        圖6 制冷天數(shù)對(duì)最佳保溫層厚度投資回收期的影響

        圖7 P1/P2 對(duì)最佳保溫層厚度投資回收期的影響

        圖8 為廣州命周期總投資LCC 的敏感性分析圖,在影響保溫層最佳厚度的三個(gè)因素中,保溫材料價(jià)格增長(zhǎng)率對(duì)LCC 的敏感度最大。

        圖8 LCC 敏感分析

        5 結(jié)論

        本研究得出的主要結(jié)論如下:

        (1)廣州地區(qū)低溫糧倉(cāng)屋頂保溫層最佳厚度范圍為0.079~0.170 m。

        (2)保溫層最佳厚度隨著制冷天數(shù)、P1/P2、電價(jià)的增加而增加;隨著保溫材料價(jià)格和空調(diào)設(shè)備性能系數(shù)增加而降低。

        (3)在影響保溫層最佳厚度的三個(gè)因素中,保溫材料價(jià)格增長(zhǎng)率對(duì)LCC 的敏感度最大。

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