Пример расчета количества тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилого здания

5.1. Пример расчета количества тепловой энергии на отопление и вентиляцию 16-этажного 4-секционного 256-квартирного жилого здания серии ПЗ/16, построенного до 2000 г.

Исходные данные:

- Средняя жилая площадь квартиры F_ж.ср = 39,15 м², площадь пола кухни 11 м², средняя площадь окон и балконных дверей квартиры F_{ок.ср.кв} = 9,1 м², площадь окон в кухне F_ок.кух = 2,13 м², площадь окон в холле и лестничной клетке на один этаж секции F_ЛЛУ = 3,6 м², площадь наружных стен (без окон и балконных дверей) 9356 м², площадь окон, балконных и наружных входных дверей в здании 2598 м², площадь перекрытия 1380 м². Строительный объем отапливаемой части здания 51380 м³.

- Сопротивление теплопередаче R_о составляет для наружных стен R_о.ст = 0,84 м²°С/Вт, для перекрытия над техподпольем здания R_от.п = 0,57 м²°С/Вт, для чердачного перекрытия R_о = 0,33 м²°С/Вт, для окон и балконных дверей R_о.ок = 0,344 м²°С/Вт. Здание оборудовано "теплым" чердаком, являющимся сборной камерой удаляемого вытяжной вентиляцией воздуха, расчетная температура воздуха в нем 16 °С. По техподполью здания проходят трубопроводы отопления и горячего водоснабжения, расчетная температура воздуха в техподполье 14 С.

- Сопротивление воздухопроницанию окон с пенополиуретановыми прокладками по данным натурных испытаний R_и = 0,57 м²чПа^2/3/кг или R_и = 0,57(1/10)^2/3 = 0,122 м²ч/кг при Р = 10 Па, что ниже отвечающих требованию по герметичности R_и = 0,9 м²ч/кг, поэтому расчет воздухообмена выполняется по прил. 4.

Порядок расчета:

5.1.1. Для определения минимально необходимой величины инфильтрации в квартирах найдем среднюю величину инфильтрации при закрытых окнах для одной квартиры G_{закр.кв} и коэффициент _Fi.

По табл. 4.3 путем интерполяции вычисляем, что G_{закр.кв} = 181 кг/ч при = -3,1 °С и v = 3,8 м/с.

Коэффициент _Fi определяем по формуле (4.3):

.

Таким образом, по формуле (4.4):

кг/ч.

5.1.2. По табл. 4.4 путем интерполяции вычисляем, что _н = 1,1 при v > 3 м/с и

.

Среднюю (по зданию) величину инфильтрации через окна одной квартиры G_inf.кв вычисляем по формуле (4.2):

G_inf.кв = 18111,1= 199 кг/ч.

5.1.3. По табл. 4.1 путем интерполяции вычисляем, что G_inf.ЛЛУ = 111 кг/ч при F_ЛЛУ = 3,6 м².

Расход инфильтрующегося воздуха в жилом здании G_inf рассчитываем по формуле (4.1):

G_inf= 199 -256 + (0,57 + 0,01723,1)111164 = 55372 кг/ч.

5.1.4. Коэффициент k_v, учитывающий дополнительную инфильтрацию воздуха в квартирах по сравнению с требуемым воздухообменом в них, находим по формуле (4.5):

.

(Если сопротивление воздухопроницанию оконных проемов было бы R_и = 0,5 м²ч/кг при Р = 10 Па, то k_v = 1,22.)

5.1.5. Величину градусо-суток отопительного периода D_d определяем по формуле (3):

D_d = (20 + 3,1)214 = 4943 Cсут.

5.1.6. Теплопотери здания за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период находим по формуле (5):

= 6,710³5537214943 = 1833815 кВтч.

5.1.7. Теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период определяем по формуле (2):

кВтч.

5.1.8. Бытовые тепловыделения с учетом удельной величины бытовых теплопоступлений q_int = 17 Вт/м² определяем по формуле (7):

= 1739,152562142410^-3 = 875076 кВтч.

5.1.9. Теплопоступления от солнечной радиации с учетом ориентации фасадов восток-запад при I_k = 238 кВтч/м², K_F = 0,75, _F = 0,85 вычисляем по формуле (8):

= 2389,12560,750,85 = 353460 кВтч.

5.1.10. Количество тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период при наличии авторегулирования подачи теплоты только в ЦТП ( = 0,5) определяем по формуле (1):

= [2294525 + 1833815 - (875076 + 353460)0,80,5]1,13 = 4109730 кВтч.

5.1.11. Удельный расчетный расход тепловой энергии определяем по формуле (9):

кВтч / м²,

где 0,6 - коэффициент пересчета площади жилых комнат на площадь квартиры.

5.2. Пример расчета количества тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилого здания с архитектурно-планировочными решениями и площадями ограждающих конструкций аналогичными зданию, рассматриваемому в предыдущем примере.

Исходные данные те же, что в п. 5.1, за исключением дополнительного утепления стен до нормируемого сопротивления теплопередаче R_о.ст = 3,15 м²°С/Вт и применения герметичных окон в виде двухкамерных стеклопакетов в одинарных ПВХ-переплетах (R_F = 0,56 м²°С/Вт, R_a.F.k = 0,9 м²ч/кг, R_a.F.ЛЛУ = 0,6 м²ч/кг) и входных наружных дверей площадью 52 м² (R_ed = 0,8 м²С/Вт, R_a.ed = 0,14м²ч/кг).

Порядок расчета:

5.2.1. Теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции за отопительный период вычисляем по формуле (2):

кВтч.

5.2.2. Теплопотери здания за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период рассчитываем согласно методике, изложенной в прил. 3.

5.2.2.1. Расчетную разность давлений наружного и внутреннего воздуха на окнах лестнично-лифтового узла и входных дверях при высоте здания до верха вытяжной шахты Н = 50 м определяем по формулам (3.2) и (3.3):

Р_F.ЛЛУ = 0,2850(12,83 - 11,98) + 0,0312,833,8² = 17,5 Па,

P_ed = 0,5550(12,83 - 11,98) + 0,0312,833,8² = 28,9Па.

5.2.2.2. Расход инфильтрующегося воздуха, поступающего в лестнично-лифтовой узел, G_inf.ЛЛУ при площади окон лестнично-лифтового узла A_F = 216 м², а входных дверей A_ed = 52 м², определяем по формуле (3.1):

кг/ч.

5.2.2.3. Требуемый воздухообмен в квартирах здания определяем знаменателем формулы (4.5), принимая норму воздухообмена 3,6 кг/ч на м² жилой площади:

3,639,15256 = 36080 кг/ч.

5.2.2.4. Коэффициент k_v учитывающий дополнительную инфильтрацию воздуха в квартирах по сравнению с воздухообменом в них, вычисляем по формуле (3.4):

.

5.2.2.5. Теплопотери здания за счет вентиляционного воздухообмена с учетом инфильтрации за отопительный период , находим по формуле (5):

= 6,710^-3360801,03214943 = 1233140 кВтч.

5.2.3. Бытовые тепловыделения с учетом удельной величины бытовых теплопоступлений q_int = 17 Вт/м² вычисляем по формуле (7):

= 1739,1525621424110^-3 = 875076 кВтч.

5.2.4. Теплопоступления от солнечной радиации с учетом ориентации фасадов восток-запад при I_k = 238 кВтч/м², K_F = 0,78, _F = 0,76 находим по формуле (8):

= 2389,12560,780,76 = 328676 кВтч.

5.2.5. Количество потребленной тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период при наличии авторегулирования теплоотдачи отопительных приборов и автоматизированного узла управления однотрубной системой отопления на вводе (эффективность автоматизации  = 0,9) рассчитываем по формуле (1):

= [976660 + 1233140 - (875076 + 328676)0,80,9]1,13 = 1517700 кВтч.

5.2.6. Удельный расчетный расход тепловой энергии определяем по формуле (9):

кВтч/м².

5.2.7. Сопоставление двух примеров расчета позволяет оценить экономию тепловой энергии от перехода на проектирование зданий по СНиП 23-02-2003. В количественном отношении экономия составляет 246 - 91 = 155кВтч/м², или в 246/91 = 2,7 раза.

5.3. Ниже показывается, как рассчитать экономию тепловой энергии от проведения отдельных энергосберегающих мероприятий по отношению к существующим жилым зданиям.

5.3.1. Выполнение в существующих жилых зданиях, построенных до 2000 г., автоматического регулирования системы отопления путем осуществления пофасадного автоматического регулирования с использованием датчиков температуры внутреннего воздуха либо установкой термостатов на каждом отопительном приборе и устройством автоматического регулирования подачи теплоты на отопление на вводе в здание позволит сократить удельное теплопотребление на отопление и вентиляцию жилого здания на 27 кВтч/м², или на 11%:

= [2294525 + 1833815 – (875076 + 353460)0,80,9]1,13 = 3665490 кВтч,

кВтч/м²,

т.е. экономия теплоты составит 246 - 219 = 27 кВтч/м², или 27100/246 = 11%.

Если оценивать экономию теплоты от автоматизации отопления по отношению к зданию, теплозащита которого выполнена в соответствии с требованиями 2000 г., то снижение удельного теплопотребления составит примерно ту же величину (26 кВтч/м²), но в сравнении с абсолютным теплопотреблением это будет 22%:

= [976660 + 1233140 - (875076 + 328676)0,80,5]1,13 = 1952980 кВтч,

кВтч/м²,

т. е. экономия теплоты составит 117 - 91 = 26 кВтч/м², или 26100/117 = 22%.

5.3.2. Утепление стен здания до нормативного значения по сопротивлению теплопередаче с R_о.ст = 0,84 м²°С/Вт до R_о.cт = 3,15 м²°С/Вт приведет к снижению удельного теплопотребления на 66 кВтч/м²:

кВтч,

= [1325545 + 1833815 – (875076 + 353460)0,80,5]1,13 = 3014780 кВтч,

кВтч/м²,

т.е. экономия теплоты составит 246 - 180 = 66 кВтч/м².

5.3.3. Замена окон с R_F = 0,344 м²°С/Вт на более теплые с R_F = 0,56 м²°С/Вт и более герметичные позволит снизить удельное теплопотребление на

- = 180 - 117 = 63 кВтч/м².

Из них уменьшение инфильтрации из-за повышения сопротивления воздухопроницанию оконных проемов с R_и = 0,122 м²ч/кг до R_и = 0,9 м²ч/кг приводит к экономии теплоты в 40 кВтч/м²:

= [976660 + 1833815 - (875076 + 353460)0,80,5]1,13 = 2620540 кВтч,

кВтч/м²,

т.е. экономия теплоты от повышения сопротивления воздухопроницанию окон составила 157 - 117 = 40 кВтч/м² из 63 кВтч/м², полученных за счет замены окон.

Приведенные примеры демонстрируют возможность данного руководства оценивать энергетическую эффективность энергосберегающих мероприятий. Зная стоимость инвестиций в энергосберегающие мероприятия, можно рассчитать срок их окупаемости (инвестиционную привлекательность) в соответствии с разработанным НП "АВОК" "Положением об экономическом стимулировании проектирования и строительства энергоэффективных зданий и выпуска для них энергосберегающей продукции".