Методика расчета теплоэнергетических показателей здания

Методика определения удельных расходов тепловой энергии
на отопление и вентиляцию зданий, приведенная в СНБ 4.02.01-03 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»[2], содержит следующий порядок выполнения расчетов.

Потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Q, Вт, с округлением до 10 Вт для помещений определяют по формуле:

, (1.5)

где F - расчетная площадь ограждающей конструкции, м²;

R_т - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м² · °С/Вт;

t_в- расчетная температура воздуха в помещении, °С, с учетом повышения ее в зависимости от высоты для помещений высотой более 4 м;

t_н - расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждающие конструкции, °C;

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

b - добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.

Добавочные потери теплоты через ограждающие конструкции b принимают в долях от основных потерь:

а) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад - 0,10, на юго-восток и запад - 0,05;

в общественных, административных, бытовых и производственных помещениях через две наружные стены и более - 0,15, если одна из ограждающих конструкций обращена на север, восток, северо-восток и северо-запад, и 0,10 - в других случаях;

в угловых помещениях - дополнительно по 0,05 на каждую стену, дверь и окно;

б) в помещениях (при типовом проектировании) через стены, двери и окна и обращенных на любую из сторон света, - 0,08 при одной наружной стороне и 0,13 - для угловых помещений, а во всех жилых помещениях - 0,13 независимо от количества наружных стен;

в) через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты:

0,20H — для тройных дверей с двумя тамбурами между ними;

0,27H — для двойных дверей с тамбуром между ними;

0,34H — для двойных дверей без тамбура;

0,22H — для одинарных дверей;

Средняя температура наружного воздуха по Минской области t_н= -24̊С для расчетного периода наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 , таблица 4.3[1].

Средние параметры наружного воздуха за отопительный период по минской области t_н = ̊С с продолжительностью z_от= , сут. таблица 4.4[1]. Продолжительность отопительного периода соответствует периоду года со среднесуточной температурой воздуха равной и ниже 8 °С, а для больниц, школ и дошкольных учреждений - равной и ниже 10 °С.

Примечание — В числителе приведены данные для среднесуточной температуры наружного воздуха начала отопительного периода 8 °С, в знаменателе — для 10 °С.

Расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха Q_i, Вт, в помещениях жилых и общественных зданий при естественной вытяжной вентиляции, не компенсируемого подогретым приточным воздухом, определяют по формуле:

, (1.6)

где L_n - расход удаляемого воздуха, не компенсируемый подогретым приточным воздухом, м³/ч; для жилых зданий удельный нормативный расход - 3 м³/ч на 1 м² жилых помещений;

r - плотность воздуха в помещении, равна 1,213кг/м³ при температуре воздуха в помещении 18 ◦С;

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

t_в, t_н - расчетные температуры воздуха, °С, соответственно в помещении (средняя с учетом повышения для помещений высотой более 4 м) и наружного воздуха в холодный период года.

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях, равный:

0,7 - для стыков панелей стен и окон с тройными переплетами;

0,8 - для окон и балконных дверей с раздельными переплетами;

1,0 - для одинарных окон, окон и балконных дверей со спаренными переплетами и открытых проемов.

Количество градусо-суток отопительного периода D, °С×сут, определяют по формуле

(1.7)

где t_от и Z_от - средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С, и продолжительность отопительного периода, сут;

t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С.

Основные и добавочные годовые потери теплоты здания и годовой расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха (Q_ts+ Q_is), кВт×ч, определяют по формуле

, (1.8)

где - сумма основных и добавочных потерь теплоты здания, Вт;

- сумма расходов теплоты на нагревание наружного воздуха, инфильтрующегося в помещения здания, Вт;

t_в - средневзвешенная по объему здания расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, °С.

Годовые поступления теплоты от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников Qhs, кВт×ч, определяют по формуле

, (1.9)

где - суммарный тепловой поток, регулярно поступающий в помещения здания от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников, Вт, при этом тепловой поток, поступающий в комнаты и кухни жилых домов, следует принимать - 21,0 Вт на 1 м² пола;

Z_от - продолжительность отопительного периода, сут

Удельные бытовые тепловыделения общественных иадминистративных зданий за отопительный периодQ_h, Вт,вычисляются в зависимости от числа людей, находящихся вздании, по расчетному числу (90 Вт на человека); от освещения(по установленной мощности) и оргтехники (10 Вт/м²) с учетом продолжительности рабочегодня и количества рабочих дней в неделю.

Тепловыделения от источников искусственного освещения зависят от принятого уровня освещенности помещения и удельных тепловыделений от установленных светильников и определяются по формуле:

Q_осв = E ×F_пл×q_осв×h_осв (1.10)

где Е - заданная минимальная освещенность, лк;

F_пл - площадь пола помещения, м²,

q_осв - средние удельные тепловыделения, Вт/(лк×м²),

h_осв - коэффициент равный 1, если светильники находятся непосредственно в помещении, и 0,45 – если светильники располагаются в
вентилируемом подвесном потолке.

Удельные тепловыделения от светильников с люминесцентными лампами (верхние значения) и лампами накаливания (нижние значения) приведены в таблице1.5

Таблица 1.5 – Удельные тепловыделения от светильников

Тип светильника	Средние удельные тепловыделения qосв,Вт/(лк×м2 ), для помещений площадью, м2
Менее 50	50 - 200	Более 200
При высоте помещения, м
До 3,6	Более 4,2	До 3,6	Более 4,2	До 3,6	Более 4,2
Прямого света	0,077	0,202	0,058	0,074	0,056	0,067
0,212	0,280	0,160	0,204	0,154	0,187
Диффузного света	0,116	0,166	0,079	0,102	0,077	0,094
0,319	0,456	0,217	0,280	0,212	0,268
Отражённого света	0,161	0,264	0,154	0,264	0,108	0,145
0,443	0,726	0,424	0,726	0,297	0,399

Суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания Qs, кВт×ч, определяют по формуле

Q_s= (Q_ts+ Q_is) -Q_hs×h₁, (1.11)

где (Q_ts+ Q_is) - основные и добавочные годовые потери теплоты здания и годовой расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха, кВт×ч;

Q_hs - годовые поступления теплоты от электрических приборов, освещения, технологического оборудования, коммуникаций, материалов, людей и других источников, кВт×ч;

h₁ - коэффициент, принимаемый по таблице А.1 [2]в зависимости от способа регулирования системы отопления здания.

Для нашего объекта применяется водяное отопление с индивидуальными автоматическими терморегуляторами у отопительных приборов, η=0,80.

Удельные расходы тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданийq_А, Вт×ч/(м²×°С×сут), и q_V, Вт·ч/(м³×°С×сут), определяют по формулам:

, (1.12)

, (1.13)

где Q_s - суммарный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию

здания, кВт×ч;

F_от- отапливаемая площадь здания, м², определяемая по внутреннему

периметру наружных вертикальных ограждающих конструкций;

V_от- отапливаемый объем здания, м³;

D - количество градусо-суток отопительного периода, °С×сут.

Расчетное здание удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию не должно превышать нормативного значения, для нашего жилого 9-ти этажного дома с наружными стенами из штучных материалов нормативное значение удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию равно q _Ан=22,9Вт*ч/(м²̊*С*сут) и q_νн=8,2Вт*ч/(м²3*С*сут) соответственно таблица А1 [2].