Расчет теплотехнических и энергетических параметров здания и составление энергетического паспорта

Общая информация

Объект – жилое здание в г. Алма-Ата.

Здание односекционное, имеет 9 этажей. Общее количество квартир – 36. Общая высота здания 26 м. В здании предусмотрена одна лестничная клетка и один подъемный лифт.

Расчетные параметры

Согласно [2] для жилых зданий расчетная температура внутреннего воздуха t_в=20 ⁰С, расчетная температура наружного воздуха для условий г. Омска – t_н=-25 ⁰С.

Расчетная температура техподполья t_ц=5 ⁰С.

Количество градусо-суток отопительного периода для I зоны – D_d=6490 ^оС∙сут.

Согласно с [1] продолжительность отопительного периода для г. Омска составляет z_от.п =166 суток, средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_от.п =-2,1⁰С.

Функциональное назначение, тип и конструктивные решения дома

Отдельно расположенный жилой дом, построенный по индивидуальному проекту. Конструктивная схема дома – монолитный железобетонный каркас с монолитными перекрытиями и монолитным фундаментом. Внешние стены здания толщиной 400 мм, снаружи закрыты штукатуркой.

Чердак – холодный, перекрытие холодного чердака – 500мм толщиной с минераловатным утеплителем и цементно-песчаной стяжкой по теплоизоляционным плитам.

Техподполье с разводкой трубопроводов.

Светопрозрачные конструкции (окна) сделаны из ПВХ-профилей с заполнением двухкамерными стеклопакетами.

В здании предусмотрено водяное отопление, горячее водоснабжение, подключение к системе централизованного теплоснабжения. Система отопления двухтрубная с поквартирным авторегулированием.

Геометрические показатели

Площади наружных ограждающих конструкций, отопительная площадь, площадь жилых помещений и кухонь, отопительный объем, а также форма, тип и ориентация здания, необходимые для расчета энергетического паспорта, определяется на основе проектных данных.

Основные объемно-планировочные показатели:

• Отопительная площадь здания – F_h=2433,92 м².

• Площадь квартир жилого дома – F_ж=1071 м².

• Отопительный объем здания – V_h=27846 м³.

• Общая площадь наружных ограждающих конструкций - F_∑= 1903,2м².

• Общая площадь непрозрачных ограждающих конструкций – F_нп=1606,2м².

• Общая площадь наружных светопрозрачных ограждающих конструкций – F_сп=297 м².

• Общая площадь входных дверей – F_д=2,5 м².

• Общая площадь перекрытия холодного чердака – F_{пк хч}=281,52 м².

• Общая площадь перекрытия над техподпольем – F_ц1=281,52 м².

Теплотехнические показатели

Приведенное сопротивление теплопередачи наружных непрозрачных ограждающих конструкций - R_{∑ пр.нп}=2,8 м²·К/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередачи перекрытия холодного чердака - R_{∑ пр.хч}=3,3 м²·К/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередачи перекрытия над техподпольем определяется на основе расчета ограждающих конструкций техподполья - R_{∑ пр.ц1}=0,89 м²·К/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередачи наружных светопрозрачных ограждающих конструкций - R_{∑ пр.сп}=0,5 м²·К/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередачи входных дверей в здание - R_{∑ пр.д}=0,44 м²·К/Вт.

Приведенный коэффициент теплопередачи теплоизоляционной оболочки здания k_∑пр, Вт/м²·К, определяется по формуле:

(9.1)

где ς – коэффициент, который учитывает дополнительные теплопотери, связанные с ориентацией ограждений по сторонам света, присутствием угловых помещений, поступлением холодного воздуха через входы в здание; для жилых зданий ς=1,13.

Тогда,

Условный коэффициент теплопередачи здания, который учитывает теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции k_инф, Вт/м²·К, определяется по формуле:

(9.2)

где χ₂ =0,278 – размерный коэффициент;

с – удельная теплоемкость воздуха, принимается равной 1 кДж/кг·К;

υ_v– коэффициент снижения объема воздуха в здании, который учитывает наличие внутренних ограждающих конструкций, принимается υ_v=0,85;

γ₃ – средняя плотность воздуха, которая входит в помещение за счет инфильтрации, кг/м³, определяется по формуле:

(9.3)

n_об– средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, час^-1, определяется по формуле:

(9.4)

η – коэффициент влияния встречного теплового потока в ограждающих конструкциях; принимается по наибольшим значениям, единственным для всего здания и составляет η=0,7.

Общий коэффициент теплопередачи здания К_зд., Вт/м²·К, определяется по формуле:

(9.5)

Объемно-планировочные характеристики

Коэффициент остеккления фасадов здания m_скопределяется по формуле:

(9.6)

Показатель компакности здания Λ_{к зд.}, м^-1, определяется по формуле:

(9.7)

Энергетические показатели

Расчетные потери тепловой энергии на отопление здания на протяжении отопительного периода Q_год, кВт·час, определяется по формуле:

(9.8)

где Q_к– общие теплопотери здания через ограждающую оболочку, кВт·час;

Q_{вн п}– бытовые теплопоступления на протяжении отопительного периода, кВт·час;

Q_s– тепловые поступления через окна от солнечной радиации на протяжении отопительного периода, кВт·час;

v– коэффициент, который учитывает способность ограждающих конструкций зданий отдавать тепло во время периодического теплового режима; для здания, которое рассматривается, v=0,8;

ς – коэффициент авторегулирования подачи тепла в системах отопления; в здании используется двухтрубная система отопления с поквартирным регулированием; ς=0,95;

β_h– коэффициент, который учитывает дополнительное теплоснабжение системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов дополнительными теплопотерями через радиаторные участки ограждений, теплопотерями трубопроводов, которые проходят через неотапливаемые помещения: для здания башенного типа β_h=1,11.

Общие теплопотери здания через ограждающую оболочку за отопительный период определяется по формуле:

(9.9)

Бытовые теплопоступления на протяжении отопительного периода определяется по формуле:

(9.10)

где q_вен.п– величина бытовых теплопоступлений на 1 м² жилой площади здания; для жилых зданий q_вен.п=10 Вт/м².

Тогда,

Тепловые поступления через окна от солнечной радиации на протяжении отопительного периода для четырех фасадов здания, ориентированных на четыре стороны света, определяются по формуле:

(9.11)

где ς_в, ς_зф – коэффициенты, которые учитывают затемнение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаются согласно таблице 1 [7];

ε_в, ε_зф – коэффициенты относительного проникновения солнечной радиации соответственно для светопрозрачных заполнений окон и зенитных фонарей, которые принимаются по паспортным данным соответственных светопрозрачных конструкций или согласно с таблицей 1 [7];

F_с, F_ю, F_з, F_в– площадь световых проемов фасадов здания, соответственно ориентированных по четырем направлениям света, по проекту:

F_с=67,5 м²; F_ю= 81м²; F_з=0м²; F_в=0 м².

F_{сп ф}– площадь световых проемов зенитных фонарей здания, м²;

I_юв, I_юз, I_сз, I_св– средняя величина солнечной радиации за отопительный период, направленная на вертикальную поверхность при условии тучности, соответственно ориентированная по четырем фасадам здания, кВт·час/м², принимается согласно таблицы 2 [7]; для условий города Алма-Ата:

I_ю=188 кВт·час/м²; I_з=420 кВт·час/м²; I_с=310 кВт·час/м²; I_в=145 кВт·час/м².

I_г=319 кВт·час/м² – средняя величина солнечной радиации за отопительный период, направленная на горизонтальную поверхность при условии тучности, кВт·час/м², принимается согласно с таблицей 2 [7].

Учитывая, что на чердаке отсутствуют световые проемы, то F_{сп. ф}=0 м². Формула (9.11) в данном случае может быть представлена в виде:

(9.12)

Для двухкамерных стеклопакетов с 4iстекла в одинарных плетениях: ς_в=0,8; ε_в=0,48.

Тогда,

Учитывая значения складских теплопотерь и теплопоступлений в здание, определяется Q_годпо формуле (9.8):

Расчетное значение удельных теплопотерь на отопление здания за отопительный период q_зд, кВт·час/м² определяется по формуле:

(9.13)

Определение класса энергетической эффективности здания

Класс энергетической эффективности здания определяется согласно с дополнением [2] на основании анализа выражения:

(9.14)

где Е_max– максимально допустимое значение удельных теплопотерь на отопление здания за отопительный период, кВт·час/м², которое устанавливается согласно [2] в зависимости от назначения здания, его поверхности и температурной зоны эксплуатации; для данного здания Е_max=79 кВт·час/м².

Тогда,

Согласно с [2] данное здание относится к классу энергетической эффективности «F».

Для данного здания допускается снижение уровня теплозащиты наружных ограждающих конструкций до оптимального согласно с 3.3 [2].

Таблица 9.1 Энергетический паспорт жилого здания

Расчетные параметры

Наименование расчетных параметров	Обозначения	Единица измерения	Величина
Расчетная температура внутреннего воздуха	tв	0С
Расчетная температура наружного воздуха	tн	0С	-25
Расчетная температура теплого чердака	tтч	0С	-
Расчетная температура техподполья	tц	0С
Длительность отопительного периода	zот.п	сутки
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период	tот н	0С	-2,1
Расчетное количество градусо-суток отопительного периода	Dd	0С·сутки