Удельная потребность в полезной тепловой энергии на отопление зданий

Что это такое – удельный расход тепла на отопление? В каких величинах измеряется удельный расход тепловой энергии на отопление здания и, главное, откуда берутся его значения для расчетов? В этой статье нам предстоит познакомиться с одним из основных понятий теплотехники, а заодно изучить несколько смежных понятий. Итак, в путь.

Что это такое

Определение

Определение удельного расхода тепла дается в СП 23-101-2000. Согласно документу, так называется количество тепла, нужное для поддержания в здании нормируемой температуры, отнесенное к единице площади или объема и к еще одному параметру – градусо-суткам отопительного периода.

Для чего используется этот параметр? Прежде всего – для оценки энергоэффективности здания (или, что то же самое, качества его утепления) и планирования затрат тепла.

Собственно, в СНиП 23-02-2003прямо говорится: удельный (на квадратный или кубический метр) расход тепловой энергии на отопление здания не должен превышать приведенных значений.
Чем лучше теплоизоляция, тем меньше энергии требует обогрев.

Градусо-сутки

Как минимум один из использованных терминов нуждается в разъяснении. Что это такое – градусо-сутки?

Это понятие прямо относится к количеству тепла, необходимому для поддержания комфортного климата внутри отапливаемого помещения в зимнее время. Она вычисляется по формуле GSOP=Dt*Z, где:

• GSOP – искомое значение;
• Dt – разница между нормированной внутренней температурой здания (согласно действующим СНиП она должна составлять от +18 до +22 С) и средней температурой самых холодных пяти дней зимы.
• Z – длина отопительного сезона (в сутках).

Как несложно догадаться, значение параметра определяется климатической зоной и для территории России варьируются от 2000 (Крым, Краснодарский край) до 12000 (Чукотский АО, Якутия).

Единицы измерения

В каких величинах измеряется интересующий нас параметр?

• В СНиП 23-02-2003 используются кДж/(м2*С*сут) и, параллельно с первой величиной, кДж/(м3*С*сут).
• Наряду с килоджоулем могут использоваться другие единицы измерения тепла – килокалории (Ккал), гигакалории (Гкал) и киловатт-часы (КВт*ч).

Как они связаны между собой?

• 1 гигакалория = 1000000 килокалорий.
• 1 гигакалория = 4184000 килоджоулей.
• 1 гигакалория = 1162,2222 киловатт-часа.

Нормированные параметры

Они содержатся в приложениях к СНиП 23-02-2003, таб. 8 и 9. Приведем выдержки из таблиц.

Для одноквартирных одноэтажных отдельностоящих домов

Для многоквартирных домов, общежитий и гостиниц

Обратите внимание: с увеличением количества этажей норма расхода тепла уменьшается.
Причина проста и очевидна: чем больше объект простой геометрической формы, тем больше отношение его объема к площади поверхности.
По той же причине удельные расходы на отопление загородного дома уменьшаются с увеличением отапливаемой площади.

Вычисления

Точное значение потерь тепла произвольным зданием вычислить практически невозможно. Однако давно разработаны методики приблизительных расчетов, дающих в пределах статистики достаточно точные средние результаты. Эти схемы вычислений часто упоминается как расчеты по укрупненным показателям (измерителям).

Наряду с тепловой мощностью часто возникает необходимость рассчитать суточный, часовой, годичный расход тепловой энергии или среднюю потребляемую мощность. Как это сделать? Приведем несколько примеров.

Часовой расход тепла на отопление по укрупненным измерителям вычисляется по формуле Qот=q*a*k*(tвн-tно)*V, где:

• Qот – искомое значение к килокалориях.
• q – удельная отопительная величина дома в ккал/(м3*С*час). Она ищется в справочниках для каждого типа зданий.

• а – коэффициент поправки на вентиляцию (обычно равен 1,05 – 1,1).
• k – коэффициент поправки на климатическую зону (0,8 – 2,0 для разных климатических зон).
• tвн – внутренняя температура в помещении (+18 – +22 С).
• tно – уличная температура.
• V – объем здания вместе с ограждающими конструкциями.

Чтобы вычислить приблизительный годовой расход тепла на отопление в здании с удельным расходом в 125 кДж/(м2*С*сут) и площадью 100 м2, расположенном в климатической зоне с параметром GSOP=6000, нужно всего-то умножить 125 на 100 (площадь дома) и на 6000 (градусо-сутки отопительного периода). 125*100*6000=75000000 кДж, или примерно 18 гигакалорий, или 20800 киловатт-часов.

Чтобы пересчитать годичный расход в среднюю тепловую мощность отопительного оборудования, достаточно разделить его на длину отопительного сезона в часах. Если он длится 200 дней, средняя тепловая мощность отопления в приведенном выше случае составит 20800/200/24=4,33 КВт.

Энергоносители

Как своими руками вычислить затраты энергоносителей, зная расход тепла?

Достаточно знать теплотворную способность соответствующего топлива.

Проще всего вычислить расход электроэнергии на отопление дома: он в точности равен произведенному прямым нагревом количеству тепла.

Так, средняя мощность электрического котла отопления в последнем рассмотренном нами случае будет равна 4,33 киловатта. Если цена киловатт-часа тепла равна 3,6 рубля, то в час мы будем тратить 4,33*3,6=15,6 рубля, в день – 15*6*24=374 рубля и так далее.

Владельцам твердотопливных котлов полезно знать, что нормы расхода дров на отопление составляют около 0,4 кг/КВт*ч. Нормы расхода угля на отопление вдвое меньше – 0,2 кг/КВт*ч.

Таким образом, чтобы своими руками подсчитать среднечасовой расход дров при средней тепловой мощности отопления 4,33 КВт, достаточно умножить 4,33 на 0,4: 4,33*0,4=1,732 кг. Та же инструкция действует для других теплоносителей – достаточно лишь залезь в справочники.

Заключение

Надеемся, что наше знакомство с новым понятием, пусть даже несколько поверхностное, смогло удовлетворить любопытство читателя. Прикрепленное к этому материалу видео, как обычно.предложит дополнительную информацию. Успехов!

Еще по теме Экономия тепловой энергии

К.т.н. В.И. Ливчак, вице-президент НП «АВОК», г. Москва

1. Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания в течение отопительного периода  Qотгод  (кВт·ч), следует определять по формуле

,  (1)

где 

Qwnгод   —  общие теплопотери здания за отопительный период, кВт·ч, определяемые по 2;

Qбытгод — бытовые, внутренние теплопоступления в течение отопительного периода, кВт·ч,

определяемые по 6;

Qинсгод — теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода, кВт·ч, определяемые по 7;

2. Общие теплопотери здания Qтпгод, кВт·ч, за отопительный период следует определять по формуле

Qтпгод=Qогргод  + Qинф год (4)

где Qогргод– трансмиссионные теплопотери через наружные ограждения за отопительный период, кВт·ч, определяемые по 3;

Qинф год – теплопотери за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период, кВт·ч, определяемые по 4.

3.Трансмиссионные теплопотери через наружные ограждения, Qогргод, кВт·ч, следует определять по формуле

Qогргод= 24·10-3·Kтр·ГСОП·Аогр.сум                                          (5)

При проектировании полов по грунту или отапливаемых подвалов вместо Ацок, и  перекрытий над цокольным этажом в формуле (6) подставляют площади и приведенные сопротивления теплопередаче стен, контактирующих с грунтом, и полов по грунту, разделенных по зонам согласно своду правил, и определяют соответствующие этим зонам Ацок и ;

4.Теплопотери за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период, Qинф год, кВт·ч, следует определять по формуле:

Qинф год = 0,04·10-3·(Lвент· ρвн ·nвент + Gинф·k ·nинф) · c · ГСОП   (8)

5.Количество инфильтрующегося воздуха, поступающего в лестничную клетку жилого здания или в помещения общественного здания,Gинф, кг/ч, через неплотности заполнений проемов, полагая, что все они находятся на наветренной стороне, следует определять по формуле

    (10)

6. Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода Qбытгод, кВт·ч, следует определять по формуле

Qбытгод=  24·10-3·qбыт·zот·Aж,                       (11)

7. Теплопоступления через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода Qинсгод, кВт·ч, для четырех фасадов зданий, ориентированных по четырем направлениям, следует определять по формуле

        (13)

8. Расчетный удельный расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий за отопительный период qh.y.des, кВт·ч/м2, следует определять для жилых домов и общественных зданий с высотой этажа от пола до потолка менее 3,6 м:

qh.y.des = /Акв+пол             (14)

для общественных и производственных зданий с высотой этажа более 3,6 м

qh.y.des = /Vпол          (15)

9. Расчетный удельный годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий следует сравнивать с нормируемым, qh.y.req, кВт·ч/м2, в зависимости от года строительства значением, соответствующим требованиям постановления №18, и нормируемых градусо-суток отопительного периода региона строительства, приведенных в таблицах [6]. Там, где значения приводятся, отнесенные к градусо-суткам отопительного периода, θэн/эфy.req, Вт·ч/(м2·°C·сут), следует qh.y.req находить из следующего уравнения

qh.y.req = θэн/эфy.req∙ГСОП∙10-3           (16)

где ГСОП – нормируемые градусо-суток отопительного периода региона строительства, °C·сут.

В сравнении с базовым значением удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, также приведенного в[6], устанавливается класс энергетической эффективности проекта здания по величине отклонения расчетного значения удельного годового расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию от базового уровня требований энергоэффективности, в соответствии с таблицей классов приказа Минрегионразвития от8 апреля 2011г. № 161.

10. Для общественных зданий после проверки уровня энергетической эффективности теплозащиты по удельным показателям нормируемого воздухообмена, с целью регламентации количества потребляемой энергии на вентиляцию, определяют расход тепловой энергии за отопительный период на отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха Qh+vy, кВт·ч, и тепловые завесы Qh.cy, кВт·ч, с учетом проектного значения расчетных расходов, и сравнивают с требуемым нормативным значением по следующей методике.

10