Теплотехнический расчет
1. Климатические параметры
2. Типы ограждающих конструкций
3. Результат
Выберите город
– отметить, если берется отопительный период со средней температурой наружного воздуха не более 10 °С
при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых берется отопительный период со средней температурой наружного воздуха не более 10 °С.
ГСОП (градусо-сутки отопительного период) = (tв – tот.пер) · Zот.пер = ( – ()) · = , где
tв = t° периода со средней суточной температурой воздуха (≤ 8 °С) = °С
Zот.пер = длительность периода со средней суточной температурой воздуха (≤ 8 °С) = (сут.)
tв = t° периода со средней суточной температурой воздуха (≤ 10 °С) = °С
Zот.пер = длительность периода со средней суточной температурой воздуха (≤ 10 °С) = (сут.)
Укажите влажность внутреннего воздуха φв
Укажите тип здания
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом
Производственные с сухим и нормальным режимами
t° внутреннего воздуха
Укажите температуру внутреннего воздуха
Введенные параметры
Город:
Тип здания:
tº внутреннего воздуха: ºС
max tº отопительного периода: ºС
ср.
tº наиболее холодного месяца: ºС
Вт/(м2 · °С)
наружных стен, покрытий, перекрытий, над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне
8.7 Вт/(м2 · °С)
Укажите тип ограждающей конструкции
Покрытия и перекрытия над проездами
Перекрытия чердачные, над неотапливаемыми подпольями и подвалами
Результат| № п/п | Наименование расчётных параметров | Обозначения | Ед. измер. | Величина |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Расчётная температура внутреннего воздуха | tв | °С | |
| 2 | Продолжительность отопительного периода | Zот.пер | сут | |
| 3 | Средняя температура наружного воздуха за отопительный период | tот. | °С | |
| 4 | Градусо/сутки отопительного периода | ГСОП | °С · сут |
| № п/п | Наименование расчётных параметров | Обозначения | Ед. измер. | Величина |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Коэффициент a | a | – | |
| 2 | Коэффициент b | b | – | |
| 3 | Требуемое сопротивление теплопередаче | Rтр | м2 · °С/Вт |
| № п/п | Наименование расчётных параметров | Обозначения | Ед. измер. | Величина |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности | α в | Вт/(м2 · С) | 8.7 |
| 2 | Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности | α н | Вт/(м2 · С) |
Слои ограждающей конструкции
| № п/п | Наименование материала | ширина слоя, мм | Коэф. теплопроводимости, Вт/(м2 · С) | Коэф. паропроницаеомсти, мг/(м·ч·Па) |
|---|
печать
Теплотехнический расчёт выполнен по СНиП 23-01-99 “Строительная климатология”, СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” и СП 23-101-2004 “Проектирование тепловой защиты зданий”
Изменение климатических данных и фактического значения ГСОП в Москве и их влияние на энергопотребление зданий
Одним из ключевых направлений повышения энергоэффективности экономики является снижение энергопотребления строящихся и эксплуатируемых зданий.
По данным [1], в Москве расход тепловой энергии на отопление многоквартирных домов (МКД) типовых серий по данным теплосчетчиков составляет 140-194 кВт•ч/м², что превышает современные нормативы энергопотребления.
Большой расход тепловой энергии связан с рядом факторов. Кроме конструкционных факторов есть и ряд других причин перерасхода тепла.
Для начала рассмотрим объективные причины, на которые повлиять нет возможности – погодные условия. Одной из причин перерасхода может являться различие фактических погодных условий эксплуатации от заложенных в проект.
В процессе проектирования при расчётах энергопотребления зданий учитываются климатические данные региона строительства. Основным показателем климатических данных являются градусо-сутки отопительного периода (ГСОП).
ГСОП используются для нормирования сопротивления теплопередаче наружных ограждений зданий, сооружаемых в разных регионах страны и расчета удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию.
Значение ГСОП численно равно произведению разности среднесуточной температуры наружного воздуха за отопительный период (ОП) tот и расчётной температуры внутреннего воздуха в здании tв на длительность ОП в сутках zот:
ГСОП = (tв– tот)•zот (формула 5.2, СП 50.13330.2012)
– где tот, – средняя температура наружного воздуха, °С, отопительного периода,
zот – продолжительность, сут, отопительного периода,
tв – расчётная температура внутреннего воздуха здания, °С.
Продолжительность отопительного периода для жилых и общественных зданий определяется из условия установления среднесуточной температуры наружного воздуха за 5-дневный период +8 ˚C, а для ряда медицинских и образовательных учреждений +10 ˚C.
По многолетней практике эксплуатации большинства зданий при такой наружной температуре уровень внутренних тепловыделений, инсоляции и аккумулирующей способности здания не позволяют снижаться температуре внутреннего воздуха в помещениях ниже +18…+20 ˚C.
Согласно актуализированной редакции свода правил по строительной климатологии СП 131.
13330.2012 в Москве по сравнению с требованиями СНиП 23-01-99* потеплело, а продолжительность отопительного периода сократилась. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период для жилых зданий tот в СНиП 23-01–99* принималась равной –3,1ºС, а в СП 131.13330.2012 стала равна –2,2ºС. Продолжительность отопительного периода уменьшилась с 214 суток (СНиП 23-01–99*) до 205 суток (СП 131.13330.2012). В последней редакции – СП 131.13330.2018 эти данные не пересматривались.
В результате изменений расчётных климатических параметров расчетное значение ГСОП для жилых зданий, проектируемых в Москве снизилось с 4 943ºСсут (СНиП 23-01–99*), до 4 551ºСсут (СП 131.13330.2012, СП 131.13330.2018).
На основе анализа климатических данных метеостанций, а также реального функционирования системы отопления г. Москвы за отопительные сезоны с 2005 по 2020 год, полученные из открытых источников были рассчитаны фактические значения ГСОП, представленные на
Рисунке №1 и в Таблице №1.
Рис.1 Диаграмма ГСОП по отопительным сезонам
Таблица №1.
В графическом виде распределение градусо-суток по месяцам за последние 6 сезонов представлено на Рис. № 2.
Рис.№ 2 Распределение градусо-суток по месяцам отопительных периодов.
Данные графики показывают, что максимальные значения градусо-суток в зависимости от сезона могут колебаться по разным месяцам (в сезонах с 2014 по 2020 – с декабря по март). При этом пропорционально градусо-суткам должно быть и потребление тепловой энергии зданиями при правильно организованной системе с погодным регулированием.
Данные фактических значений ГСОП для г. Москвы за отопительные сезоны с 2005 по 2020г демонстрируют, что для 11 отопительных сезонов фактическое значение ГСОП ниже требований СП по теплозащите, а в четырех сезонах выходит за рамки проектных значений, установленных в СП 131.13330.2018 и СП 131.13330.2012. При использовании данных ГСОП из более ранней версии данных СП – СНиП 23-01–99* все отопительные сезоны укладываются в проектные рамки.
Колебания значений ГСОП по рассмотренным сезонам составляет 25%. Среднее значение ГСОП за рассмотренные сезоны составляет 4 293 ºС сут, что ниже проектного по данным актуальной версии СП 131.13330.2018.
Таким образом, фактические погодные условия в отдельные отопительные периоды могут быть более жёсткими, чем предусмотрено СП 131.13330.2018 и требовать большего удельного расхода тепла.
В целом фактическое значение ГСОП, рассчитанное по СП 131.13330.2018, соответствует проектным значениям и не может оказывать значительного влияния на наблюдаемое постоянное превышение фактического удельного расхода тепла зданиями во всех сезонах.
Следовательно, перерасход тепловой энергии обусловлен другими факторами.
При дальнейшем анализе энергопотребления домов в г. Москве были получены данные фактического потребления ряда зданий за период 2014-2018 годов и проведено их сопоставление с реальными погодными условиями данного сезона.
В большинстве случаев получились прямые зависимости расхода тепла от погодных условий, но в ряде случаев наблюдалось повышенное потребление тепла вне зависимости от климатических условий.
Для наглядного сопоставления приведем пример полученных данных.
Для примера данного превышения взяты два идентичных новых типовых панельных здания – 5-ти секционные 17-ти этажные дома серии П44Т в г. Москве. Типовые конструкции ограждающих конструкций, практически идентичная планировка и площади должны были привести к одинаковому расходу тепла зданий, но фактически расход тепла отличался более чем в 1,5 раза.
Диаграммы фактического потребления тепловой энергии домов приведены на Рисунке № 2, и Рисунке № 3.
Рис.№ 2. Удельный расход тепла: по проекту и по отопительным сезонам дома 1.
Рис. №3. Удельный расход тепла: по проекту и по отопительным сезонам дома 2.
Запуск системы отопления в доме 1 был произведен в 2014 году, в доме 2 в 2015 году. В доме 1 настроена система погодного регулирования. Первые сезоны после запуска отопления как правило производится отделка и постепенное заселение дома, поэтому данные сезоны непоказательны. Для окончательного анализа был принят отопительный сезон 2017/2018 года.
Удельное фактическое потребление тепловой энергии однотипных зданий различается в 1,69 раза. На двух панельных типовых 5-ти секционных 17-ти этажных домах серии П44Т при погодном регулировании удельное потребление энергии за сезон составило 151,1 Вт/м2 (рис. 2), а при отсутствии погодного регулирования 255,3 Вт/м2 (рис. 3).
Для большей наглядности составлены диаграммы фактического расхода тепла по месяцам (Рисунок № 4, Рисунок № 5).
Рис.№ 4. Сравнительная диаграмма удельного расхода тепловой энергии (Вт/м2) на отопление здания за сезон 2017-2018 г. дома 1.
Рис.№5. Сравнительная диаграмма удельного расхода тепловой энергии (Вт/м2) на отопление здания за сезон 2017-2018 г. дома 2.
Кривая расхода тепла у дома 1 повторяет с превышением кривую ГСОП данного сезона, а вот кривая фактического расхода тепловой энергии у дома 2 отличается от кривой ГСОП. Таким образом в доме 1 настроена система погодного регулирования, которая снижает и повышает расход тепла в зависимости от фактических погодных условий, а вот в доме 2 система погодного регулирования отсутствует – тепло подается постоянно без учета фактических погодных условий, что в итоге приводит к большому перерасходу тепловой энергии, а также отсутствию комфортных условий жильцов, так как для такого проживания при перерасходе тепловой энергии жильцам приходится прибегать к принудительному вентилированию, проветриванию помещений для снижения внутренней температуры помещений до приемлемых значений.
Таким образом в качестве первоочередных мероприятий для снижения энергопотребления зданий должна применяться точная настройка системы отопления в соответствии с погодным регулированием, что позволит значительно снизить перерасход тепла и создание комфортных условий в здании.
__________________________________________________________________________________________________________
Список литературы:
- В. И. Ливчак. Градусо-сутки отопительного периода как инструмент сравнения уровня энергоэффективности зданий в России и в других странах. Энергосбережение №6’2015.
- СП 131.13330.2018 Строительная климатология. Актуализированная редакция СП 131.13330.2012.
- СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменениями N 1, 2).
- СНиП 23-01-99* Строительная климатология.
Статью подготовил инженер-эксперт
Отдела экспертиз зданий и сооружений на соответствие
теплотехническим и акустическим требованиям ГБУ “ЦЭИИС”
Бочков И.
В.
Что такое градусо-дни отопления и охлаждения
Градусо-дни основаны на предположении, что при температуре наружного воздуха 65°F нам не нужно отопление или охлаждение, чтобы чувствовать себя комфортно. Градусо-дни — это разница между средней дневной температурой (высокая температура плюс низкая температура, деленная на два) и 65°F. Если средняя температура выше 65 ° F, мы вычитаем 65 из среднего значения, и результат равен 9.0014 Градусо-дни охлаждения . Если среднее значение температуры ниже 65°F, мы вычитаем среднее значение из 65, и в результате получаем градусо-дней отопления .
———————
——————— — —————————— Пример 1: Максимальная температура в определенный день была 90°F и низкая температура была 66°F.
Средняя температура в этот день была:
( 90°F + 66°F ) / 2 = 78°F
Поскольку результат выше 65°F:
78°F – 65°F = 13 Градусо-дни охлаждения
Пример 2:
( 33°F + 25°F ) / 2 = 29°F
Поскольку результат ниже 65°F:
65°F – 29°F = 36 Градусо-дни отопления .
Вычисления, показанные в двух приведенных выше примерах, выполняются для каждого дня года, и ежедневные градусо-дни суммируются, чтобы мы могли сравнивать месяцы и времена года.
——————— ——————— ———— ——
КАК ИСПОЛЬЗОВАТЬ Градусо-дни: Чаще всего градусо-дни используются для отслеживания использования энергии. Без градусо-дней сравнение энергии, использованной за два периода, было бы аналогично подсчету количества миль на галлон для вашего автомобиля, не зная, сколько вы проехали. Если вы хотите знать, экономит ли теплоизоляция чердака, которую вы добавили летом, вы должны использовать свои счета за электроэнергию, чтобы определить, сколько «топлива» было использовано до и после модернизации. Затем, используя градусо-дни, можно было определить, «как далеко вы продвинулись» за эти периоды. Вместо расчета миль на галлон вы должны определить кВтч на градусо-день или термы природного газа на градусо-день.
ДРУГИЕ ФАКТОРЫ : При сравнении потребления энергии следует также учитывать другие виды использования энергии, на которые не влияет погода, например, освещение, бытовые приборы и т.
д. Вы можете оценить количество энергии, используемой для этих целей, изучив потребление энергии в месяцы с умеренным климатом, такие как май. и октябрь, когда используется мало энергии для нагрева или охлаждения. Энергия, используемая в эти периоды, отражает ваше базовое месячное потребление. Вычитание базового использования из общего потребления в течение зимнего месяца даст оценку энергии, используемой только для отопления. Также важно учитывать период использования, отраженный в вашем счете за электроэнергию. Ваш счетчик, вероятно, не считывается в первый день каждого месяца и, следовательно, не будет считываться за тот же период времени, что и итоги градусо-дней. Это можно учесть, сравнивая данные за более длительный период, например, за весь отопительный сезон или за несколько месяцев.
Чтобы заказать официальные климатические данные, свяжитесь с Национальным центром климатических данных (NCDC) по адресу https://www.ncdc.noaa.gov
.дней — Управление энергетической информации США (EIA)
Что такое градусо-день?
Градусо-дни — это показатель того, насколько холодно или тепло в данном месте.
градусо-день сравнивает среднюю (среднее значение высокой и низкой) температуры наружного воздуха, зарегистрированной для определенного места, со стандартной температурой, обычно 65 ° по Фаренгейту (F) в Соединенных Штатах. Чем более экстремальна температура наружного воздуха, тем выше число градусо-дней. Большое количество градусо-дней обычно приводит к более высокому уровню использования энергии для отопления или охлаждения помещений.
Градусо-дни отопления (HDD) являются мерой того, насколько низкой была температура в данный день или в течение определенного периода дней. Например, день со средней температурой 40°F имеет 25 HDD. Два таких холодных дня подряд имеют в общей сложности 50 HDD за двухдневный период.
Наибольшее количество градусо-дней отопления в 2020 г. было в районе Запад-Север-Центр.
Градусо-дни отопления по переписи в 2021 г. 750OKARLATXWest South Central1,918KSNESDMNIAMONDWest North Central6,058NVAZUTIDCOWYMTNMMountain4,720CAORWAPacific3,332Источник данных: Управление энергетической информации США, Monthly Energy Review, таблица 1.
9, июнь 2022 г. Примечание: градусо-дни, взвешенные по численности населения. Тихоокеанское подразделение включает Аляску и Гавайи.Градусо-дни охлаждения (CDD) являются мерой того, насколько высокой была температура в данный день или в течение определенного периода дней. День со средней температурой 80°F имеет 15 CDD. Если на следующий день средняя температура составляет 83 ° F, у него 18 CDD. Суммарная CDD за два дня составляет 33 CDD.
The West South Central division had the largest number of cooling degree days in 2019.
Cooling degree days by census division in 2021WestMidwestNortheastSouthCooling degree days by census division in 2021FLGASCNCVAWVDEMDSouth Atlantic2,227NHMEMACTRINew England607VTPANJNYMiddle Atlantic828TNALEast South Central1,622KYMSILMIOHINWIEast North Central909OKARLATXWest South Central2,643KSNESDMNIAMONDWest North Central1,090NVAZUTIDCOWYMTNMMountain1,567CAORWAPacific1,032Источник данных: Управление энергетической информации США, Monthly Energy Review, таблица 1.
10, июнь 2022 г. Примечание: градусо-дни, взвешенные по численности населения. Тихоокеанское подразделение включает Аляску и Гавайи.Для чего люди используют данные о градусо-днях?
Люди изучают модели градусо-дней, чтобы оценить климат и оценить потребности в отоплении и охлаждении для различных регионов страны в течение сезона года.
Что такое градусо-дни, взвешенные по численности населения?
Данные о градусо-днях могут быть взвешены в соответствии с населением региона для оценки потребления энергии. Управление энергетической информации США (EIA) использует взвешенные по населению градусо-дни для моделирования и прогнозирования энергопотребления в Соединенных Штатах и в подразделениях переписи населения США. Узнайте больше о методологии моделирования и прогнозирования градусо-дней EIA.
Где можно найти данные о градусо-днях?
Газеты могут публиковать информацию о градусных днях в разделе погоды. Электрические и газовые коммунальные предприятия могут публиковать информацию о градусо-днях на своих веб-сайтах, а некоторые коммунальные предприятия включают данные о градусо-днях в счета клиентов за коммунальные услуги.