廣州地區低溫糧倉屋頂保溫層最佳厚度影響因素分析

曹薈娟

（永城職業學院，河南 永城 476600）

1 模型的建立

1.1 屋頂非穩態傳熱模型

圖1 給出了屋頂的傳熱機理示意圖。

圖1 屋頂的傳熱機理示意

假設屋頂內不存在熱源，屋頂非穩態傳熱過程為

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為屋頂內表面的熱流密度；Tin，air為糧倉內空氣溫度；Tin，wall為屋頂內表面溫度。

1.2 空調能耗費用的計算

單位面積屋頂的瞬時冷負荷為：

單位面積外墻引起的制冷系統能耗費用Ec。

式中：kins為保溫材料的熱傳導系數；Uins為設置保溫層時屋頂傳熱系數，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經濟分析模型，分析低溫糧倉屋頂在全生命周期內的投資費用和運行費用之和的最小值。

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

單位面積屋頂保溫層建設成本為

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

糧倉的屋面結構為水泥砂漿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

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雜，本研究重點研究了COP、材料價格、制冷天數對保溫層最佳厚度的影響。從圖3 可以看出需要制冷天數越多，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 可以得到空調的性能越好，保溫層厚度越小。

圖3 制冷天數與最佳保溫層厚度的關系

圖4 保溫材料的價格與最佳保溫層厚度的關系

圖5 COP 與最佳保溫層厚度的關系

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 結論

本研究得出的主要結論如下：

（1）廣州地區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、P1/P2、電價的增加而增加；隨著保溫材料價格和空調設備性能系數增加而降低。

（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。