Методика расчета удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика расчета удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий

В.И. Ливчак, к.т.н., вице-президент НП «АВОК», г. Москва

1. Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания в течение отопительного периода кВт·ч, следует определять по формуле

отопительный период вентиляция тепловой

, (1)

где-- общие теплопотери здания за отопительный период, кВт·ч, определяемые по 2;

-- бытовые, внутренние теплопоступления в течение отопительного периода, кВт·ч, определяемые по 6;

-- теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода, кВт·ч, определяемые по 7;

-- коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций, рекомендуемые значения определяются по формуле:

(2)

здесь ГСОП - градусо-сутки отопительного периода, определяемые по формуле:

(3)

где: tот, zот - среднесуточная температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, в сутках, отопительного периода, из СНиП 41-02-2003;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С, из СНиП 41-01-2003.

-- коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления; рекомендуемые значения:

= 1,0 в однотрубной системе с термостатами и с пофасадным авторегулированием на вводе или поквартирной горизонтальной разводкой;

= 0,95 в двухтрубной системе отопления с термостатами и с центральным авторегулированием на вводе;

= 0,9 однотрубной системе с термостатами и с центральным авторегулированием на вводе или в однотрубной системе без термостатов и с пофасадным авторегулированием на вводе, а также в двухтрубной системе отопления с термостатами и без авторегулирования на вводе;

= 0,85 в однотрубной системе отопления с термостатами и без авторегулирования на вводе;

= 0,7 в системе без термостатов и с центральным авторегулированием на вводе с коррекцией по температуре внутреннего воздуха;

= 0,5 в системе без термостатов и без авторегулирования на вводе -- регулирование центральное в ЦТП или котельной;

-- коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения, дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых помещениях, равный:

=1,13 для многосекционных и других протяженных зданий;

=1,11 для зданий башенного типа;

=1,07 для зданий с отапливаемыми подвалами или чердаками;

=1,05 для зданий с отапливаемыми подвалами и чердаками, а также с квартирными генераторами теплоты.

о -- коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, принимается до получения статистических данных фактического снижения о = 0,1для центральных систем отопления с измерением теплоотдачи на отопительном приборе или на стояке и о = 0,15 для квартирных систем отопления с измерением теплосчетчиком в целом на квартиру.

2. Общие теплопотери здания Qтпгод, кВт·ч, за отопительный период следует определять по формуле

Qтпгод=Qогргод + Qинф год (4)

где Qогргод- трансмиссионные теплопотери через наружные ограждения за отопительный период, кВт·ч, определяемые по 3;

Qинф год - теплопотери за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период, кВт·ч, определяемые по 4.

3.Трансмиссионные теплопотери через наружные ограждения, Qогргод, кВт·ч, следует определять по формуле

Qогргод= 24·10-3·Kтр·ГСОП·Аогр.сум (5)

где Kтр- общий трансмиссионный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, Вт/(м2·°С), определяемый по формуле:

(6)

Aст, -площадь (по наружному обмеру), м2, и приведенное сопротивление теплопередаче, м2·°С/Вт, наружных стен (за исключением проемов);

Аок,- то же, заполнений светопроемов (окон, витражей, фонарей);

Адв, - то же, наружных дверей и ворот;

Апокр, - то же, совмещенных покрытий (в том числе над эркерами);

Ачерд,- то же, чердачных перекрытий;

Ацок,- то же, цокольных перекрытий;

Апр,- то же, перекрытий над проездами и под эркерами.

п - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху: для наружных стен, покрытий и перекрытий, контактирующих с наружным воздухом п=1; для чердачных перекрытий холодных чердаков и перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом п=0,9; для чердачных перекрытий «теплых» чердаков и цокольных перекрытий техподполий и подвалов с разводкой в них трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения по формуле:

п = (tв - tв*)/(tв - tнр)(7)

здесь tв- то же, что и в формуле (3); tв* -температура воздуха в чердаке или техподполье; tнр- расчетная температура наружного воздуха, °С, принимаемая по СНиП 41-01-2003.

Аогр.сум - сумма площадей всех наружных ограждений отапливаемой оболочки здания, м2;

ГСОП --то же, что и в формуле (3), °С·сут.

При проектировании полов по грунту или отапливаемых подвалов вместо Ацок, и перекрытий над цокольным этажом в формуле (6) подставляют площади и приведенные сопротивления теплопередаче стен, контактирующих с грунтом, и полов по грунту, разделенных по зонам согласно своду правил, и определяют соответствующие этим зонам Ацок и ;

4.Теплопотериза счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период, Qинф год, кВт·ч, следует определять по формуле

Qинф год = 0,04·10-3·(Lвент· свн ·nвент + Gинф·k ·nинф) · c · ГСОП (8)

где Lвент- количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке, либо нормируемое значение при механической вентиляции, м3/ч, равное

а) жилых зданий с расчетной заселенностью квартир менее 20 м2 общей площади на человека -- 3 Aж;

б) других жилых зданий - 0,35·hэт·(Аж), но не менее 30 т; где т - расчетное число жителей в здании;

в) общественных и административных зданий принимают условно: для административных зданий, офисов, складов и супермаркетов - 4Aр; для магазинов шаговой доступности, учреждений здравоохранения, комбинатов бытового обслуживания, спортивных арен, музеев и выставок - 5Aр; для детских дошкольных учреждений, школ, среднетехнических и высших учебных заведений - 7Aр; для физкультурно-оздоровительных и культурно-досуговых комплексов, ресторанов, кафе, вокзалов - 10Aр,

Аж; Ар - для жилых зданий - площадь жилых помещений (Аж), к которым относятся спальни, детские, гостиные, кабинеты, библиотеки, столовые, кухни-столовые; для общественных и административных зданий - расчетная площадь (Ар), определяемая согласно СНиП 31-05 как сумма площадей всех помещений, за исключением коридоров, тамбуров, переходов, лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц и пандусов, а также помещений, предназначенных для размещения инженерного оборудования и сетей, м2;

hэт - высота этажа от пола до потолка, м;

свн - плотность внутреннего воздуха, кг/м3, принимаемая

, (9)

здесь tв- то же, что и в формуле (3);

n вент - число часов работы механической вентиляции в течение недели;

Gинф - количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции, кг/ч: для жилых зданий - воздуха, поступающего в лестничные клетки в течение суток отопительного периода, определяемое согласно 5;

k- коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях, принимается для окон и балконных дверей равным:

k = 0,7 - с тройными раздельными переплетами;

k = 0,8 - с двойными раздельными переплетами;

k = 0,9 - со спаренными переплетами;

k = 1 -с одинарными переплетами;

nинф - число часов учета инфильтрации в течение недели, ч, равное 168 для зданий со сбалансированной приточно-вытяжной вентиляцией и в лестничной клетке жилого здания; (168 -- nвент) для зданий, в помещениях которых поддерживается подпор воздуха во время действия приточной механической вентиляции;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1,006 кДж/(кг·°С);

ГСОП - то же, что и в формуле (3), °С·сут;

0,04 - = 0,28·24/168, здесь 24 - число часов в сутках; 168 - число часов в неделю.

5.Количество инфильтрующегося воздуха, поступающего в лестничную клетку жилого здания или в помещения общественного здания,Gинф, кг/ч, через неплотности заполнений проемов, полагая, что все они находятся на наветренной стороне, следует определять по формуле

(10)

где Aок и Aдв - соответственно суммарная площадь окон и балконных дверей и входных наружных дверей, м2;

Rв.ок и Rв.дв - соответственно требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей и входных наружных дверей, по своду правил;

Pок и Pдв- соответственно расчетная разность давлений наружного и внутреннего воздуха для окон и балконных дверей и входных наружных дверей, определяемые по своду правил.

6. Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода Qбытгод, кВт·ч, следует определять по формуле

Qбытгод= 24·10-3·qбыт·zот·Aж, (11)

гдеqбыт удельная величина бытовых теплопоступлений на 1 м2 площади жилых комнат (Аж) или расчетной площади общественного здания (Ар), Вт/м2, принимаемая для:

а) жилых зданий с расчетной заселенностью квартир менее 20 м2 общей площади на человека qбыт = 17 Вт/м2;

б) жилых зданий с расчетной заселенностью квартир 45 м2общей площади и более на человека qбыт = 10 Вт/м2;

в) других жилых зданий - по формуле

qбыт = 17 - (Aж/N-20)•7/25 (12)

где N- количество жителей в доме;

г) для общественных и административных зданий бытовые теплопоступления учитываются по расчетному числу людей (90 Вт/чел), находящихся в здании, освещения (по установочной мощности) и оргтехники (при отсутствии данных 10-15 Вт/м2) с учетом количества рабочих часов в неделю;

Zот -- то же, что и в формуле (3), сут.

7. Теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода Qинсгод, кВт·ч, для четырех фасадов зданий, ориентированных по четырем направлениям, следует определять по формуле

(13)

ф1ок, ф1фон -- коэффициенты относительного проникания солнечной радиации для светопропускающих заполнений соответственно окон и зенитных фонарей, принимаемые по паспортным данным соответствующих светопропускающих изделий; при отсутствии данных следует принимать по своду правил; мансардные окна с углом наклона заполнений к горизонту 45° и более следует считать как вертикальные окна, с углом наклона менее 45° -- как зенитные фонари;

2ок, 2фон -- коэффициенты, учитывающие затенение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаемые по проектным данным; при отсутствии данных следует принимать по своду правил;

Аок1, Аок2, Аок3, Aок4 - площадь светопроемов фасадов здания (глухая часть балконных дверей исключается), соответственно ориентированных по четырем направлениям (возможно по восьми), м2;

Aфон -- площадь светопроемов зенитных фонарей здания, м2;

I1, I2, I3, I4 -- средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированная по четырем (восьми) фасадам здания, кВт·ч/м2, определяется по методике свода правил;

Iгор-- средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, кВт·ч/м2, определяется по своду правил.

8. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный период qh.y.des, кВт·ч/м2, следует определять для жилых домов и общественных зданий с высотой этажа от пола до потолка менее 3,6 м:

qh.y.des = /Акв+пол (14)

для общественных и производственных зданий с высотой этажа более 3,6 м

qh.y.des = /Vобщ (15)

где-- расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания в течение отопительного периода, кВт·ч;

Акв+пол -- сумма общей площади пола квартир без летних помещений, включая полезную площадь встроенных нежилых помещений, или полезной площади помещений общественного здания, за исключением технических этажей и гаражей, м2;

Vобщ -- Отапливаемый объем полезной площади помещений здания, в который входят площади, занимаемые эскалаторными линиями и атриумами, м3.

9. Расчетный удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий следует сравнивать с нормируемым, qh.y.req, кВт·ч/м2, в зависимости от года строительства значением, соответствующим требованиям постановления №18, и нормируемых градусо-суток отопительного периода региона строительства, приведенных в таблицах [6]. Там, где значения приводятся, отнесенные к градусо-суткам отопительного периода, иэн/эфy.req, Вт·ч/(м2·°C·сут), следует qh.y.req находить из следующего уравнения

qh.y.req = иэн/эфy.req•ГСОП•10-3(16)

где ГСОП - нормируемые градусо-суток отопительного периода региона строительства, °C·сут.

В сравнении с базовым значением удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, также приведенного в[6], устанавливается класс энергетической эффективности проекта здания по величине отклонения расчетного значения удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию от базового уровня требований энергоэффективности, в соответствии с таблицей классов приказа Минрегионразвития от8 апреля 2011г. № 161.

10. Для общественных зданий после проверки уровня энергетической эффективности теплозащиты по удельным показателям нормируемого воздухообмена, с целью регламентации количества потребляемой энергии на вентиляцию, определяют расход тепловой энергии за отопительный период на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха Qh+vy, кВт·ч, и тепловые завесы Qh.cy, кВт·ч, с учетом проектного значения расчетных расходов, и сравнивают с требуемым нормативным значением по следующей методике.

10.1 Находится условный объем приточного воздуха Lвент.у , м3/ч, исходя из проектных значений расчетных расходов тепловой энергии систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха с учетом эффективности устройств энергосбережения при нагреве приточного воздуха зут, по формуле (17):

(17)

где Qv1 - расчетный расход тепловой энергии (установленная мощность) систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха из проекта ОВ, кВт, приведенный в энергетическом паспорте проекта здания в разделе «Общая информация»; при наличии воздушного отопления расчетную нагрузку делят на две части пропорционально разности температур приточного воздуха и 20°С, - она прибавляется к расчетной нагрузке отопления; разность в 20°С и расчетной наружной температуры прибавляется к вентиляционной нагрузке;

Qv2- то же, что и Qv1, но с утилизацией теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного;

зут - коэффициент эффективности устройств энергосбережения при нагреве приточного воздуха, назначает разработчик или по таблице 3.

с, свн- то же, что в формуле (9);

tв- то же, что в формуле (3);

tнр - то же, что в формуле (7).

Таблица 3. Эффективность систем утилизации теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного

10.2 Определяем расход тепловой энергии на нагрев этого условного объема воздуха с учетом инфильтрации за отопительный период, Qинф.угод, кВт·ч, подставляя в формулу (8) Lвент.у вместо Lвент, затем также заменяя в формуле (4)Qинф.угод вместо Qинфгод и, подставляя полученное в формулу (1),находим потребность в тепловой энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха за отопительный периодQh+vy, кВт·ч (в формуле (1) это ).

10.3 Расход тепловой энергии на тепловые завесы Qh.cy,кВт·ч, за отопительный период (за исключением электрических тепловых завес) определяют по формуле

(18)

где Qh.c - проектный расчетный расход тепловой энергии (установленная мощность) на тепловые завесы, кВт, из проекта ОВ, приведенный в энергетическом паспорте проекта здания в разделе «Общая информация»;

nh.c - число часов работы тепловой завесы за отопительный период;

tв, tот- то же, что в формуле (3);

tнр - то же, что в формуле (7).

При применении электрических тепловых завес величину Qh.cy определяют по формуле

(19)

где Nh.с - электрическая мощность тепловой завесы, кВт; из проекта;

nh.c - то же, что в формуле (18);

2,5 - коэффициент пересчета электрического кВт в тепловой по европейским нормам [2].

10.4 Удельный расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и тепловые завесы общественного здания за отопительный период qh.vdes, кВт·ч/м2, определяют по формуле (20):

(20)

где Qh+vy - расход тепловой энергии на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха общественных зданий за отопительный период, кВт·ч; принимают согласно 10.2;

Qh.cy - потребность в тепловой энергии на тепловые завесы, кВт·ч; определяют согласно 10.3;

Апол - полезная площадь помещений общественного здания, за исключением технических этажей и гаражей, м2.

Если полученная величина удельного годового расхода тепловой энергии на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха и тепловые завесы здания превышает указанные в таблицах [6] для qhreq, в зависимости от года строительства значения, соответствующее требованиям постановления №18, то система вентиляции здания имеет недостаточную энергетическую эффективность. В этом случае следует либо предусмотреть дополнительные энергосберегающие мероприятия и повторить расчет при новых значениях Qv и зут или выбрать систему отопления с более высоким коэффициентом эффективности авторегулирования ж, либо применить другие энергосберегающие решения.

Размещено на Allbest.ru