廣州地區(qū)低溫糧倉屋頂保溫層最佳厚度影響因素分析

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)傳熱過程為

低溫糧倉室外空氣與屋頂外表面的對流傳熱量可表示為：

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)用的計算

單位面積屋頂?shù)乃矔r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：保溫材料的增長率和社會折現(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 低溫糧倉屋頂保溫層最佳厚度研究

糧倉的屋面結(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、材料價格、制冷天數(shù)對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包括保溫材料的價格，投資回收期等，所以，P1/P2不同必然會導(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)對最佳保溫層厚度投資回收期的影響

圖7 P1/P2 對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因素中，保溫材料價格增長率對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、電價的增加而增加；隨著保溫材料價格和空調(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因素中，保溫材料價格增長率對LCC 的敏感度最大。