10189

Перечень теплотехнических неоднородностей учитываемых при проекти-

ровании тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий приве-

ден в приложении А [6].

Коэффициент теплотехнической однородности, r, вспомогательная вели-

чина, характеризующая эффективность конструкции:

пр

r R0 . (2.6)

R0усл

Величина R0усл определяется осреднением по площади значений условных сопротивлений теплопередаче всех частей фрагмента теплозащитной оболоч-

кой здания:

	Rоусл	1	RS		1	,	(2.7)
		в			н
			S

где αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конст-

рукции, 8,7 Вт/м²·°C [4]; αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверх-

ности ограждающих конструкций [4], Вт/(м²·°С); RS – термическое сопротивле-

ние слоя однородной части фрагмента, (м2·°С)/Вт, определяемое для матери-

альных слоев по формуле:

	RS		δs	,	(2.8)
			λs

где δs – толщина слоя, м; λs – теплопроводность материала слоя, Вт/(м·°C), при-

нимается по данным приложения Т [4].

Комплексное требование к тепловому контуру здания заключается в следующем. Фактическая удельная теплозащитная характеристика теплового контура здания kоб, Вт/(м3·°C), должна быть меньше нормируемого значения

kобтр, Вт/(м3·°C):

kобтр kоб		1		Ai	nti	1		Ai	nti ,	(2.9)
				R0нормi
	Vот					Vот		R0трi mр

где Ai – площадь i-го типа наружной ограждающей конструкции здания (стена,

пол, потолок, окно, входная дверь), м2; nti – коэффициент, учитывающий несо20

ответствие температуры наружного или внутреннего воздуха расчетному тем-

пературному перепаду для i-го типа наружной ограждающей конструкции; R0трi

– требуемое приведенное сопротивление теплопередаче i-го типа наружной ог-

раждающей конструкции, определяемое по формуле (2.3); Vот – отапливаемый объем здания, м3, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений здания, м3.

Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, kобтр, Вт/(м3·°C), определяется по зависимостям:

			4,74											1				,Vот	960;
			0,00013ГСОП 0,61
															3 Vот
k	тр		10																(2.10)
	об
			0,16
				Vот
											,Vот 960;
			0,00013ГСОП 0,61
			kобтр				8,5							.					(2.11)
							ГСОП

где Vот – отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутрен-

ними поверхностями наружных ограждений здания, м3.

При достижении величины kобтр, вычисленной по формуле (2.10), значе-

ний меньших, чем определенных по формуле (2.11), к расчету следует прини-

мать значение kобтр, определенное по формуле (2.11).

Санитарно-гигиеническое требование заключается в следующем. Тем-

пература внутренней поверхности ограждающей конструкции (за исключением вертикальных светопрозрачных конструкций, т.е. с углом наклона к горизонту

45° и более) в зоне теплопроводных включений, в углах и оконных откосах, а

также зенитных фонарей должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха – tн, °C, принимаемой в соответ-

ствии с таблицей 5 [4].

Минимальная температура внутренней поверхности остекления верти-

кальных светопрозрачных конструкций, т.е. с углом наклона к горизонту 45° и 21

более (кроме производственных зданий) должна быть не ниже 3 °С, для произ-

водственных зданий – не ниже 0 °С. Минимальная температура внутренней по-

верхности непрозрачных элементов вертикальных светопрозрачных конструк-

ций не должна быть ниже точки росы внутреннего воздуха помещения, при расчетной температуре наружного воздуха – tн, °С, принимаемой в соответст-

вии с таблицей 5 [4].

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции должна определяться по результатам расчета температурных полей всех зон с тепло-

технической неоднородностью или по результатам испытаний в климатической камере в аккредитованной лаборатории.

Относительную влажность внутреннего воздуха φв, %, для определения точки росы следует принимать следующим образом:

1) для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров,

амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-

интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ,

детских садов, яслей, яслей-садов и детских домов – 55 %;

2)для кухонь – 60 %;

3)для ванных комнат – 65 %;

4)для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75 %;

5)для теплых чердаков жилых зданий – 55 %;

6)для других помещений общественных зданий (за исключением выше-

указанных зданий) – 50 %.

22

2.2. Определение класса энергосбережения здания

Для оценки достигнутой в проекте здания потребности энергии на ото-

пление и вентиляцию, установлены следующие классы энергосбережения (таб-

лица 2.1) в процентах отклонения расчетной удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемой величи-

ны (принимаемой по таблицам п. 10.1 [4]). Проектирование вновь строящихся

зданий класса D и E не допускается.

Расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопле-

ние и вентиляцию зданияqотр , Вт/(м3·°C), определяется по формуле:

qотр kоб kвент (kбыт kрад )v (1 ) h , (2.12)

где kоб – удельная теплозащитная характеристика здания, Вт/(м3·°C); kвент –

удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м3·°C); kбыт – удельная характеристика бытовых тепловыделений здания, Вт/(м3·°C); kрад – удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, Вт/(м3·°C); ξ – коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, до получе-

ния статистических данных принимается равным ξ = 0,1; βh – коэффициент,

учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связан-

ное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиа-

торные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых по-

мещениях, теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения для: многосекционных и других протяженных зданий βh = 1,13;

зданий башенного типа – βh = 1,11; зданий с отапливаемыми подвалами и чер-

даками: βh = 1,07; зданий с отапливаемыми подвалами и чердаками, а также с квартирными генераторами теплоты βh = 1,05; v – коэффициент, учитывающий снижение теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конст-

рукций, рекомендуемое значение которого равно v = 0,7 + 0,000025(ГСОП –

1000); ζ – коэффициент эффективности регулирования подачи теплоты в систе23

мах отопления, рекомендуемые значения: ζ = 1 – в однотрубной системе с тер-

мостатами и с пофасадным авторегулированием на вводе или поквартирной го-

ризонтальной разводкой; ζ = 0,95 – в двухтрубной системе отопления с термо-

статами и с центральным авторегулированием на вводе; ζ = 0,9 – в 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 авторе-

гулирования на вводе; ζ = 0,85 – в однотрубной системе отопления с термоста-

тами и без авторегулирования на вводе; ζ = 0,7 – в системе без термостатов и с центральным авторегулированием на вводе с коррекцией по температуре внут-

реннего воздуха; ζ = 0,5 – в системе без термостатов и без авторегулирования на вводе – регулирование центральное в ЦТП или котельной.

Удельная вентиляционная характеристика здания kвент, Вт/(м3·°C), опре-

деляется по формуле:

kвент 0,28cnв v ввент (1 kэф ),

(2.13)

где c – удельная теплоемкость воздуха, 1,005 кДж/(кг·°C); nв – средняя крат-

ность воздухообмена, ч–1, определяется по методике приложения Г [4]; βv – ко-

эффициент, учитывающий снижение объема воздуха в здании за счет наличия внутренних ограждающих конструкций, при использовании в расчете nв мето-

дики СП может быть принят равным βv = 0,85; вентв – плотность наружного воздуха соответствующая средней температуре отопительного периода, кг/м3; kвент – коэффициент эффективности рекуператора, при отсутствии теплоутили-

зационного оборудования в конструкции системы вентиляции kвент = 0.

	Удельная характеристика	бытовых	тепловыделений	здания kбыт,
	Вт/(м3·°С), определяется по следующей зависимости:
	kбыт	qбыт Aж	,	(2.14)
		Vот (tв tот )

где qбыт – величина бытовых тепловыделений на 1 м2 площади жилых помеще-

ний, Вт/м2; Aж – площадь жилых помещений здания, м2. 24

				Таблица 2.1
		Классы энергосбережения жилых и общественных зданий
			Величина отклонения расчетного	Рекомендуемые
			(фактического) значения удельной
	Обозначение	Наименование		мероприятия,
	класса	класса	характеристики расхода тепловой	разрабатываемые
			энергии на отопление и вентиляцию
				субъектами РФ
			здания от нормируемого, %
	А++	Очень	Ниже ‒60	Экономическое
	А+		От ‒50 до ‒60 включительно
		высокий		стимулирование
	А		От ‒40 до ‒50 включительно
	В+	Высокий	От ‒30 до ‒40 включительно	Экономическое
	В		От ‒15 до ‒30 включительно	стимулирование
	С+		От ‒5 до ‒15 включительно	Мероприятия не
	С	Нормальный	От +5 до ‒5 включительно
				разрабатываются
	С-		От +15 до +5 включительно
				Реконструкция при
	D	Пониженный	От +15,1 до +50 включительно	соответствующем
				экономическом
				обосновании
				Реконструкция при
				соответствующем
	E	Низкий	Более +50	экономическом
				обосновании или
				снос

Удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной ра-

диации kрад, Вт/(м3·°С) определяется по формуле:

	11,6Qрадгод
kрад		,	(2.15)
	Vот ГСОП

где Qрадгод – теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение ото-

пительного периода, МДж/год.

Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопи-

тельного периода Qрадгод , МДж/год, определяемые по формуле:

Qрадгод 1ок 2ок (Aок1 Iок1 Aок2 Iок2 Aок3 Iок3 Aок4 Iок4 ), (2.16)

где τ1ок, τ2ок – коэффициенты относительной проникания солнечной радиации для светопрозрачных затенений окон и учета затенения светового проема окна,

при отсутствии паспортных и проектных данных могут быть приняты согласно данным приложения Л [7]; Iок1, Iок2, Iок3, Iок4 – средняя за отопительный период

25

величина солнечной радиации на вертикальную поверхность при действитель-

ных условиях облачности, соответственно ориентированных по четырем фаса-

дам здания, МДж/(м2·год), может быть принята по таблице приложения 2 [8];

Aок1, Aок2, Aок3, Aок4 – площадь светопроемов фасадов здания, ориентированная по четырем сторонам света, м2.

2.3. Эффективность формы здания

Энергоэффективность формы здания характеризуется коэффициентом компактности здания Kкомп, м-1, определяемым по формуле [4]:

Kкомп		Aн	,	(2.16)
	Vот

где Aн – площадь всех наружных ограждающих конструкций здания, м2.

Лучшим является то здание, которое имеет суммарные сезонные потери теплоты. Идеальной геометрической моделью здания, таким образом, является шар (сфера). Эффективность формы здания известного объема удобно рассмат-

ривать с помощью показателя Es, %, равного [9]:

ES		A Aт	100,	(2.17)
		Aт

где Aт – площадь сферы того же объема, что и рассматриваемого здания, м2; A –

площадь наружных ограждений рассматриваемого здания, м2.

Рассмотрим различные, наиболее распространенные формы зданий, ко-

торые имеют одинаковые защищенные полезные внутренние объемы, с целью сравнения степени их энергетической эффективности относительно аналогич-

ного показателя идеального прототипа – теоретического здания в виде шара то-

го же объема. Результаты расчета приведены в таблице 2.2 [9].

Видно, что для прямоугольного здания этажностью в 9 этажей тепловая нагрузка на отопление будет на 10 и 16 %, чем у зданий имеющих 18и 5 этажей.

Для семиэтажного здания в виде куба того же объема этот показатель еще луч-

ше – его потребление теплоты меньше на 16 % по сравнению с рассматривае-

мым 9-ти этажным зданием.

26

Величина Es для здания в формее куба показывает, то даж е такое ком-

пактн ое здание имеет 24- х про центный теоретический резерв снижения резерв сн ижения потребления те плоты. Максимальное использование этог о потенци а-

ла возможно за счет улуч шения его формы – изм е нения его гео метрических ха-

рактеристик таким образом, чтобы его форма была б лизка к форме шара.

Таблица 2.2

Те оретиче ские п отенциал ы улучшения формы здания

Показатель
оболочк и и
вне шнего
	в ида
Этажность				9				7						9	5			18
	Высота			27				21,76						27	15			54
Размеры в пла-				-			21,76×21,776							11,2×34,06	11,2×61,3 1			11,2×17,01
не a×b
	A,	м2		2289				2841						3 206	3540			3426
	Vо	т, м3		1 0300				10300						10300	10300			10300
	a	:b		-				1						1: 3	1:6			1:1,5
K	ком	п, м-1		4,5				3,62						3,12	2,91			3,01
	Es	, %		0				24						40	56			50
	2.4. Расчет экономически целесообразного сопротивлени я теплопередаче
		Ограж	а ющ ие конструкци и зданий долж ны иметь оп ред ел ен ное значение
соп ротивления теплопередаче, от которого														зависят затраты на			эксп луатац ию
здани й и санитарно-гииги ен ические условия помещений.
		Эконом ически це есооб разное сопротивление теплопередаче ограждения
может быть о пределе но по формуле Rтэк, м 2·°C/Вт, [10]:
						Rтэк	0,5	Rтр		5,4 10 4 C тэ ГС ОП
																,		(2.18)
														Cм Rтр
где: Rтр – требуе мое сопро ти влле								ие теплопередаче ограждения исходя из обес-
печеения санитарно-гигиенических требований, м2·°C/Вт; Cтэ – стоимость тепло-
во й энергии,			руб/Гка л; Cм –				стоим ост ь м атериала однослой ой										или тепло изо-
								27

ляционного слоя многослойной ограждающей конструкции по действующим ценам, руб/м3; λ – коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации в зависимости от расчетной температуры и относительной влаж-

ности наружного воздуха, Вт/(м·°C); 5,4·10-4 – множитель, включающий в себя численные значения нормативного срока окупаемости 12,5 лет, переводного коэффициента для пересчета продолжительности отопительного периода из су-

ток в секунды и стоимости тепловой энергии из руб/ГДж в руб/Дж; 0,5 – коэф-

фициент, для определения сопротивления теплопередачи, соответствующего минимуму приведенных затрат.

Величина требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограж-

дающих конструкций определяется по формуле [4]:

Rтр		n(tв tн )	,	(2.19)
		в tн

где t – расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и внут-

ренней поверхностью наружного ограждения, °C.

2.5.Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1)Какие требования предъявляются к тепловой защите теплового контура современных зданий?

2)Что такое удельная теплозащитная характеристика здания?

3)Что такое, и чем отличаются нормативное и требуемое приведенные сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций?

4)Для чего нужна расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания? Каким образом она определяется?

От каких показателей зависит?

5) Дайте определение удельной характеристика теплопоступлений в зда-

ние от солнечной радиации, как её определить?

28

Глава 3. МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ РАСХОДА ЭНЕРГИИ И ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ

3.1. Автоматизированные индивидуальные тепловые пункты

Применение того или иного оборудования абонентского ввода во многом предопределено гидравлическими параметрами теплоносителя в трубопроводах тепловой сети, алгоритм выбора которого подробно описан в

[11]. Распределение давления в них зависит от гидравлического режима.

Динамический режим характеризуют движением теплоносителя за счет разности давления, создаваемого сетевыми насосами. Статический – отсутстви-

ем движения. Оба режима являются определяющими в выборе схемы подклю-

чения абонента и отображаются на графике давления.

График давления, называемый также пьезометрическим, имеет индивиду-

альные особенности для конкретной теплосети. Наиболее простой из них пред-

ставлен на рисунке 3.1, где сплошной жирной линией показано распределение давления в динамическом режиме, а пунктирной – в стати ческом. Рассмотре-

ние этого графика во взаимосвязи с характерными гидравлическими особенно-

стями систем отопления абонентов является основополагающим для любых конфигураций графиков давления. Особенностью современного технического обеспечения теплопункта является необходимость применения тепломера, а

также установки на подающем трубопроводе абонентского ввода регулятора давления (РД) независимо от давления теплоносителя на вводе. На РД возлага-

ют следующие задачи:

1)защиту теплосети от гидравлического разрегулирования;

2)нивелирование у абонента колебаний давления теплоносителя;

3)поддержание внешнего авторитета регулятора теплового потока систе-

мы отопления, либо регулятора температуры системы горячего водоснабжения на высоком уровне;

4) ограничение совместно с регулятором теплового потока (температуры)

максимального расхода теплоносителя.

29