1.4.2. Пример составления энергетического паспорта помещения

В этом разделе для выбранного помещения составляется энергетический паспорт. Он устанавливает соответствие удельного расхода тепла на отопление данного помещения нормативным показателям, приведённым в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»[8].

Согласно закону Российской Федерации «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» [1] первые такие паспорта все бюджетные и теплоснабжающие предприятия, а также крупные потребители энергоресурсов, должны разработать до 31 декабря 2012 года, а последующие – каждые пять лет.

Методика расчета параметров энергоэффективности и теплотехнических параметров и пример заполнения энергетического паспорта приведены в своде правил СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий» [9].

Пример составления энергетического паспорта приводится ниже.

Исходные данные для расчёта.

Для упрощения расчётов принимаем, что рассматриваемое помещение является встроенным. Тогда теплообмен через пол, потолок и внутренние стены можно не учитывать.

1.1. Помещение представляет собой комнату шириной 4,20 м, глубиной 4,86 м и высотой 3,05 м, площадь - 20,4 м², отапливаемый объём – 62,3 м³.

1.2. Наружная стена 4,2м3,05м, площадь – 12,81 м², трёхслойная: 15 см железобетона, потом 10 см стекловаты и снаружи 12,5 см красного кирпича. Площадь наружной стены за вычетом площади окон A_стен. = 12,81 м² – 3,14 м² = 9,67 м².

1.3.Окна 1,87 м ´ 0,84 м = 1,57 м², с двухкамерным стеклопакетом 4-10-4-10-4 в алюминиевом переплёте, 2 шт..

Площадь двух окон A_окон. = 3,14 м².

1.4.В помещении находится следующее оборудование:

- два компьютера с потребляемой мощностью по 300 Вт, режим использования – постоянно в рабочее время;

- МФУ с потребляемой мощностью 100 Вт, режим использования – 1 час в день.

1.5. Искусственное освещение осуществляется с помощью 9 светильников (в каждом 4 люминесцентных лампы T8 - OSRAM L 18W/640 мощностью по 18 Вт) в течение всего времени работы.

1.6.В среднем в рабочее время постоянно в комнате находятся двое мужчин и две женщины. Поступление тепла от них принимается в количестве 120 Вт для мужчин и 108 Вт для женщин.

1.7. Рабочее время – с10 до 17 часов пять дней в неделю.

Температура воздуха внутри помещения.

Расчетная температура внутреннего воздуха помещения t_внут. – минимальное значение оптимальной температуры в зависимости от типа помещения по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» [3].

Относим нашу комнату к помещениям 2 категории и определяем нормативную t_внут. для нашей комнаты из таблицы 2 (Таблица 2 ГОСТ 30494-96):

Для расчёта отопления принимаем минимальную из оптимальных температур, т.е. t_вн. = 19^оС.

Фактическая t_{вн.факт.} = 23^оС.

Климатические характеристики региона.

Климатические характеристики Санкт-Петербурга получаем из таблицы 7 (таблица 1 СНиП 23-01-99*«Строительная климатология»[7]):

Продолжительность отопительного периода z (сут.) – это продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8°С.

Для Санкт-Петербурга z = 220 суток.

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_{отоп.пер.} - средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8°С.

Для Санкт-Петербурга t_{отоп.пер.} = -1,8°С.

Суровость отопительного периода определяют градусо-сутки отопительного периода D, °С×сут.,

D = (t_вн. – t_{отоп.пер.}) z (1)

Для Санкт-Петербурга и нашей комнаты

D = (19 – (-1,8)) °С ´ 220 сут. = 4576 °С×сут.

Полная длительность отопительного периода

z=220 суток ´24ч/сут. = 5280 ч,

из которых рабочее время составляет:

z_раб.=[(7ч´5дней)/ (24ч´7дней)] ´220 суток ´24ч/сут. = 1100 ч,

нерабочее время : z_нераб.=5280 - 1100 = 4180 ч.

Минимально необходимый воздухообмен.

Ещё одним важнейшим параметром микроклимата является минимально необходимый воздухообмен (поступление свежего наружного воздуха).

Для нашей комнаты минимально необходимый воздухообмен V_возд. согласно п.Г4 приложения Г СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» составит:

V_возд.= (4 м³/ч)/м² ´ А_{полезн.} (2)

V_возд.= 4м/ч ´ 20,4м² = 81,6 м³/ч.

Теплопотери через окна.

Сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей R_окон определяется по таблице 11 (таблица Л.1 приложения Л (справочное) Свода правил СП 23-101-2004 [9]):

В нашей комнате установлены двухкамерные стеклопакеты 4-10-4-10-4 в алюминиевых переплётах, поэтому сопротивление теплопередаче окон равно R_окон = 0,44 (м²´°С)/Вт.

Потери тепла через окна за отопительный период рассчитываются по формуле:

Q_окон = D´A_окон./R_окон = (t_вн. – t_{отоп.пер.})´z´A_окон./R_окон , МДж. (3)

Q_окон=[(19 – (-1,8))°С ´ 220 сут. ´24ч/сут´3600c/час´3,14м²]/ /0,44(м²°С)/Вт=2821 МДж.

Теплопотери через наружные стены.

Сопротивление теплопередаче наружной стены R_стен определяется расчётом по формуле:

R_стен. = 1/α_вн + δ₁/λ₁ + δ₂/λ₂ + δ₃/λ₃ +1/α_нар , [м²´°С/ Вт] (4)

где δ – толщина стены, λ – теплопроводность материала стены,

α_вн. = 8,7 [Вт/(м²´°С)], α_нар. = 23 [Вт/(м²´°С)] - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей стены (приняты постоянными в строительной теплотехнике).

Коэффициент теплопроводности для различных материалов берём из Приложения Д (обязательного) Свода правил СП 23-101-2004:

для железобетона λ_жб = 1,92 [Вт/м´°С],

для кладки из красного кирпича λ_кирп. = 0,70 [Вт/м´°С],

для сосны и ели поперёк волокон λ_сосн. = 0,14 [Вт/м´°С],

для плит из стекловолокна «URSA» λ_URSA= 0,05 [Вт/м´°С],

для воздуха λ_возд. = 0,026 [Вт/м´°С].

Сопротивление теплопередаче нашей наружной стены R_стен определяется расчётом по формуле:

R_стен. = (1/8,7+0,15/1,92+0,10/0,05+0,125/0,70+1/23)[м²´°С/Вт]= =(0,115+0,078+2,00+0,179+0,043) [м²´°С/Вт] = 2,42 [м²´°С/Вт].

Потери тепла через наружные стены за отопительный период равны:

Q_стен = (t_вн. – t_{отоп.пер.}) z ´A_стен./ R_{стен ,} МДж. (5)

Q_стен = (4576°Ссут´24ч/сут´3600c/час´9,67м²)/2,42(м²´°С/Вт) = 1580 МДж.

Затраты тепла на нагрев приточного воздуха.

Потери тепла на нагрев приточного воздуха за отопительный период равны

Q_{прит.возд} = с_возд.´r_возд.´V_возд.´ (t_вн. – t_{отоп.пер.}) z _, МДж. (6)

где с _возд. - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг×°С);

r_возд - средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м³

Плотность сухого воздуха при нормальном атмосферном давлении:

r_возд. = 101325 Па´29 кг/кмоль/[8314 Дж/(кмоль_*°С) ´Т(К)] = 353/Т (кг_*°С/м³)

В нашем случае

r_возд.=353/(273+t_{отоп.пер.}) = 353/(273+(-1,8))кг/м³= 1,30 [кг/м³]

Q_возд. = 1 кДж/(кг°С) ´1,30 кг/м³´81,6 м³/ч 4576 °С×сут ´ 24 ч/сут = 11650 МДж.

Суммарные потери тепла за отопительный период равны:

Q_потерь= Q_окна+ Q_стены+ Q_возд.=

= D´(A_окон./R_окон+ A_стен./R_стен+ с_возд.´r_возд.´V_возд) (7)

Q_потерь=Q_окна+Q_стены+Q_возд.=(2821+1580+11650) МДж=16051 МДж.

Поступление тепла от оборудования, от людей и от освещения.

Мощность теплопоступлений от оборудования, от людей и от освещения равна (учтено, что МФУ работает только 1 час в день):

от оборудования q_обор.= (2´300+100/7) Вт = 614 Вт;

от людей q_люд.= (2´120+2´108) Вт = 456 Вт;

от освещения q_осв.= 9´4´18 Вт = 389 Вт.

Суммарная мощность тепловыделений в комнате

q_быт.= q_обор.+q_люд.+q_осв..= (614 + 456 + 389) Вт= 1459 Вт.

Поступление тепла в комнате за отопительный период составит:

Q_быт.=(q_обор.+q_люд.+q_осв.)´z_раб, МДж. (8)

Q_быт.=(q_обор.+q_люд.+q_осв.)´z_раб.=1459Вт´1100час´3600c/ч=5778МДж.

Потребность в тепловой энергии на отопление помещения.

Потребность в тепловой энергии на отопление помещения за отопительный период определяется по формуле

Q_отопл. = Q_окна + Q_стены + Q_{прит.возд} - (Q_быт. + Q_солн.) ´ v, [МДж],

где Q_солн. - теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации, для Санкт-Петербурга из-за малого количества солнечных дней в течение отопительного периода не учитываются;

v - коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций; рекомендуемое значение v=0,8.

Потребность в тепловой энергии на отопление комнаты за отопительный период:

Q_отопл.= Q_окна+ Q_стены+ Q_возд.- Q_быт.´v, МДж. (9)

Q_отопл. = Q_окна + Q_стены + Q_возд. - Q_быт.´v =

= (2821 + 1580 + 11650 - 5778´0,8) МДж = 11429 МДж.

Класс энергетической эффективности

Фактический удельный расход тепловой энергии на отопление помещения за отопительный период q_{отоп.пер}, кДж/(м³´°С´сут), следует определять по формуле

q_{отоп.пер}= Q_отопл./(V_отапл.´ D), МДж. (10)

q_{отоп.пер.} = 11429 МДж/ (62,3 м³´4576 °С´сут) = = 40,1 кДж/(м³´°С´сут).

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление помещения берётся из таблиц 12 и 13 (таблицы 8 и 9 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»)

Для нашей комнаты q_{норм.отоп.}= 34 кДж/(м³×°С×сут).

Энергетическую эффективность жилых и общественных зданий следует устанавливать в соответствии с классификацией по таблице 14 (таблица 3СНиП 23-02-2003).

Для комнаты:

q_факт./q_{норм.отоп.}= 40,1/34 = 1,18,

т.е. больше норматива на 18%.

Класс энергетической эффективности помещения низкий, поэтому необходимо проведение энергосберегающих мероприятий.

Полученные данные сведены в энергетический паспорт помещения.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ПОМЕЩЕНИЯ
Общая информация
Дата заполнения (число, м-ц, год)
Адрес здания Санкт-Петербург,
Разработчик проекта
Расчетные условия
№ п/п	Наименование расчетных параметров			Обозначение параметра	Единица измерения	Расчетное значение
1	Расчетная температура внутреннего воздуха помещения			tвн.	°С	19
2	Расчетная температура наружного воздуха			tрасч	°С	-26
3	Продолжительность отопительного периода			z	сут	220
4	Средняя температура наружного воздуха за отопительный период			tотоп.пер.	°С	-1,8
5	Градусо-сутки отопительного периода			D	°Ссут	4576
Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания
6		Назначение	Офисное помещение
7		Размещение в застройке	Первый этаж двухэтажного здания

Геометрические и теплоэнергетические показатели

№ п/п	Показатель	Обозначение показателя	Единица измерения	Фактическое значение показателя
8	Общая площадь окон и балконных дверей	Aокон	м^2	3,14
9	Общая площадь наружных стен	Aстен	м^2	9,67
10	Общая площадь наружных ограждающих конструкций помещения	Aнаруж.	м^2	12,81
11	Полезная площадь	Аполезн.	м^2	20,4
12	Отапливаемый объем	Vотапл.	м^3	62,3
13	Коэффициент остекленности фасада помещения f=Aокон/Aнаруж.	f	-	0,25
14	Показатель компактности помещения kкомпакт=Aнаруж./ Vотапл.	kкомпакт	1/м	0,21
15	Сопротивление теплопередаче окон и балконных дверей	Rокон	м^2оС/Вт	0,44
16	Сопротивление теплопередаче стен	Rстен	м^2оС/Вт	2,42
17	Количество приточного воздуха в помещение	Vвозд.	м^3/ч	81,6
18	Потери тепла через окна за отопительный период	Qокна.	МДж	2821
19	Потери тепла через наружные стены за отопительный период	Qстены.	МДж	1580
20	Потери тепла на нагрев приточного воздуха за отопительн. период	Qвозд	МДж	11650
21	Тепловыделения в помещении от оборудования	qобор.	Вт	614
22	Тепловыделения в помещении от людей	qлюд.	Вт	456
23	Тепловыделения в помещении от освещения	qосвещ.	Вт	389
24	Бытовые теплопоступления в помещение за отопительный период	Qбыт.	МДж	5778
25	Теплопоступления в помещение от солнечной радиации за отопительный период	Qсолн.	МДж	0
26	Потребность в тепловой энергии на отопление помещения за отопительный период	Qотопл.	МДж	11429

Комплексные показатели

27	Фактический удельный расход тепловой энергии на отопление помещения	qфакт	кДж/м^3*^0С*сут	40,1
28	Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление помещения	qнорм.	кДж/м^3*^0С*сут	34
29	Величина отклонения фактического значения удельного расхода тепла на отопление здания от нормативного	qфакт/qнорм	%	+18
30	Класс энергетической эффективности помещения			низкий

Лекция 4.