Лекция №5 Тема: «Оценка энергопотребления зданий в целом»

План лекции:

1. Расход теплоты на отопление здания

2. Энергопотребления многоэтажных жилых домов

Разработанные в 1995-2005 гг. новые нормативные документы по энергосбережению в зданиях включали новый нормируемый показатель - удельный расход тепловой энергии на отопление за отопительный период различных зданий, обеспечивающий существенное снижение энергопотребления зданий за счет использования при проектирова­нии зданий высокоэффективных теплоизоляционных материалов, прогрессивных конструктивных решений наружных ограждений (расположения теплоизоляции с наружной стороны оболочки зда­ния, повышения теплотехнической однородности наружных ограж­дений, применения энергоэффективных светопрозрачных конструк­ций, утилизации теплоты удаляемого из здания вентиляционного воздуха, оптимизации объемно-планировочного решения здания, оборудования систем отопления устройствами автоматического ре­гулирования подачи тепла в помещения при изменении параметров наружной среды и т.д.).

Однако не все резервы энергосбережения в зданиях были ис­пользованы при разработке норм проектирования энергоэффектив­ных зданий. Помимо расходов тепловой энергии на отопление в зда­ниях тепловая энергия расходуется на горячее водоснабжение, а также электрическая энергия расходуется на искусственное освещение и бытовые нужды.

При совместном рассмотрении теплозащиты и систем отопле­ния, горячего водоснабжения и искусственного освещения необхо­димо учитывать эксплуатацию здания за год и расход энергии при этом определять в одинаковых системных единицах. Поэтому нор­мативы удельного энергопотребления здания для каждого пункта строительства должны вычисляться по формулам с использованием нормативных значений, установленных в соответствующих норма­тивных документах.

Расход теплоты на отопление здания рассматривается в тече­ние отопительного периода. Отнести к градусо-суткам отопительно­го периода можно только удельное потребление тепловой энергии на отопление здания за отопительный период. Расход теплоты на горячее водоснабжение происходит в течение всего года, он мало зависит от района строительства, и на него оказывают влияние по­ведение обитателей, температура подводимой для нагрева воды в холодный и теплый периоды года. Расход электроэнергии на искус­ственное освещение и бытовые нужды происходит также в течение всего года и зависит от потребностей обитателей, времени суток и периода года. В системах отопления и горячего водоснабжения из­меряется расход тепловой энергии, а в системах искусственного ос­вещения - расход электрической энергии.

Для установления нормы целесообразно использовать показа­тель удельного (на 1 м² площади пола помещений) годового расхода энергии зданием , кВт·ч/м². Норма удельного годового расхода энергии зданием определяется по формуле

(1.7)

где - общий годовой расход энергии зданием, учитывающий теп­лопотери и составляющие энергопотребления на отопление, горячее водоснабжение и искусственное освещение, а также бытовые тепло- поступления и теплопоступления от солнечной радиации, кВт-ч; - сумма площадей пола квартир A_i или полезной площади поме­щений , за исключением технических этажей и гаражей, м²;

или . (1.8)

Общий годовой расход энергии зданием , кВт-ч, учитываю­щий основные составляющие энергопотребления, определяете53 по формуле:

= (1.9)

где — расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, кВт·ч, определяемый по СНиП 23-02 [1]; - годовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение, кВт·ч, определяемый по формуле (1.11); - годовой расход элек­трической энергии на искусственное освещение и бытовые нужды, кВт·ч, определяемый по формуле (1.15); - коэффициент приведе­ния электрической к тепловой энергии;

= , (1.10)

где , - расчетные коэффициенты энергетической эффективно­сти систем тепло- и электроснабжения соответственно.

Годовой расход тепловой энергии на горячее водоснабжение с учетом выключения системы на ремонт, , кВт·ч, определяется по формуле

= [24

(1.11)

Где (55- (1.12)

- среднесуточный расход горячей воды, л/сут; - температура холодной воды, равная 5 °С; - плотность воды, равная 1 кг/м³; t_cs = 15°; - удельная теплоемкость воды, равная 4,2 Дж/кг·°С; - коэффициент, учитывающий потери теплоты трубопроводами системы горячего водоснабжения; - коэффициент учитывающий снижение уровня водозабора в зданиях в летний период, равный 0,8 для жилых зданий.

Средний суточный (за отопительный период) расход горячей воды , м³/сут:

, (1.13)

где - средний за отопительный период расход воды одним поль­зователем л/сут, равный 95 л/сут (с 01.10.2010 г.) для жилых зданий; - число жителей.

Удельный расход тепловой энергии на горячее водоснабжение , кВт·ч/м², определяется по формуле

= / , (1.14)

где - сумма площадей пола квартир без летних помещений или полезной площади общественных зданий, за исключением площадей лестниц лифтовых шахт, тамбуров, технических этажей и гаражей.

При определении величины значения принимались со­гласно разд. 5 СН 2.01, а при определении величины значе­ния q - согласно СНиП 2.04.01 [4].

По нормам для жилых и различных групп общественных зда­ний все они должны оснащаться системами горячего водоснабже­ния, а для отдельных групп в соответствии с их назначением необ­ходимы большие расходы горячей воды (предприятия общественно­го питания, бани, прачечные, больницы, спортивные сооружения). Нормами (СНиП 2.04.01 [4]) предусматриваются различные мини­мальные температуры горячей воды перед водозаборными прибора­ми, а именно 60°С для централизованных систем горячего водо­снабжения, присоединенных по открытой схеме, и 50 °С для этих систем, присоединенных по закрытой схеме. Максимальная темпе­ратура воды не должна превышать 75 °С.

Годовой расход электрической энергии на искусственное ос­вещение и бытовые нужды помещений зданий , кВт·ч, с учетом продолжительности ее использования определяется по формуле

, (1.15)

где n - количество видов помещений в здании; - удельная уста­новленная мощность общего искусственного освещения i го вида помещения здания, Вт/м², определяемая по формуле (1.16); - суммарная площадь помещений /-го вида помещений, м²; - сред­нее число часов использования искусственного освещения в сутки, ч; - число суток использования искусственного освещения в тече­ние года, сут.

Удельная установленная мощность общего искусственного освещения z-ro вида помещения определяется по формуле

( (1.16)

где - базовое значение удельной мощности общего освещения помещения, В /м², при освещенности 100 лк, кпд светильника 100% и коэффициенте запаса 1,5; нормируемая освещенность поме­щения, лк; - нормируемый коэффициент запаса для данного вида помещения; - коэффициент полезного действия применяемых светильников, %; - световая отдача применяемого источника све­та, лм/Вт.

При определении величины и значения при­нимались согласно разд. 8 СН 2.01-99, значение - согласно СНиП 23-05 [5].

Годовая продолжительность использования электрической энергии для жилых и общественных зданий ч, определяемая по формуле

, (1-17)

принимается по табл. 1.23.

Расчетная мощность электроэнергии в жилых зданиях Wh, кВт, определяется по формуле

, (1.18)

где Р - удельная нагрузка электроприемников квартир, принимаемая по табл. 1.24 в зависимости от числа квартир, типа кухонных плит, кВт, на одну квартиру; n - количество квартир, присоединенных к линии.

В последние 15-20 лет проектируется элитное жилье с кварти­рами повышенной комфортности. Решающим параметром является заявленная мощность на одну квартиру. В настоящее время, по дан­ным ОАО «Тяжпромэлектропроект», даже в муниципальных домах с электрическими плитами установленная мощность Р = 14 кВт.

Расчетное потребление электроэнергии в кВт для жилых зда­ний повышенной комфортности определяется по формуле

, (1.19)

где Р - нагрузка электроприемников квартир повышенной комфорт­ности, принимаемая по табл. 1.24', n - количество квартир; - ко­эффициент спроса для квартир повышенной комфортности {табл. 1.25); - коэффициент одновременности для квартир повы­шенной комфортности {табл. 1.26).

Таблица 1.23

Годовое число часов использования электрической энергии для жилых

и общественных зданий

Объект	Режим работы	Географическая широта	Zyy, ч
Освещение и бытовые нужды жилых квартир	_	Любая	2920
Освещение в помеще­ниях общественных зданий: помещения с естест­ -венным освещением помещения без есте­ственного освещения	1 смена 2 смены 3 смены 3 смены, непри- рывная работа 1,2,3 смены 1 смена 2 смены 3 смены 3 смены, непри- рывная работа	Южнее 50° с.ш.	700 750 850 2250 4150 4800 4800 2150 4300 6500 8760
		От 50° до 60° с.ш.
		Севернее 60° с.ш.
		Любая
		Любая
		Любая
		Любая
		Любая
		Любая
		Любая
		Любая
Освещение прилегаю­щих территорий обще­ -ственных зданий: включается ежедневно включается в рабочие дни	До 24 ч До1 ч Всю ночь До 24 ч До 1ч Всю ночь	Любая Любая Любая Любая Любая Любая	2100 2450 3600 1750 2060 3000
Наружное освещение городов, поселков и сельских населенных пунктов	До 24 ч До 1ч Всю ночь	Любая Любая Любая	1950 2350 3500

Таблица 1.24

Удельная расчетная электрическая нагрузка электроприемников квартир жилых зданий, кВт на одну квартиру

Потребите­ли электро­энергии	Удельная расчетная электрическая нагрузка при количестве квартир
	1-5	6	9	12	15	18	24	40	60	100	200	400	600	1000
Квартиры с плитами на природном газе	4,5	2,8	2,3	2	1,8	1,65	1,4	1,2	1,05	0,85	0,77	0,71	0,69	0,67
Квартиры с электриче­скими плитами мощностью 8,5 кВт	10	5,1	3,8	3,2	2,8	2,6	2,2	1,95	17	1,5	1,36	1,27	1,23	1,19

Коэффициенты спроса для квартир повышенной комфортности

Таблица 1.25

Заявленная мощ­ность, кВт	До 14	20	30	40	50	60	70 и более
Коэффициенты спроса	0,8	0,65	0,6	0,55	0,5	0,48	0,45

Коэффициенты одновременности для квартир повышенной комфортности

Таблица 1.26

Характе­ристика квартир	при числе квартир
	1-5	6	9	12	15	18	24	40	60	100	200	400	600 и более
С элек­тропли­тами	1	0,51	0,38	0,32	0,29	0,26	0,24	0,2	0,18	0,16	0,14	0,13	0,11

Таблица 1.27

Удельное энергопотребление многоэтажных жилых зданий

Жилые здания	Показатели энергопотребления здания, кВт·ч/м2
	на отопле­ние	на горячее водо­снабжение	на искусствен­ное освещение
9-12-этажный трехсекционный жилой дом	73,7	47.94	32,64
6-7-этажный двухсекционный жилой дом	88.5	48,1	28,4

Контрольные вопросы:

1. Расход теплоты на отопление здания

2. Энергопотребления многоэтажных жилых домов

Рекомендуемая литература

1. Беляев B.C., Хохлова Л.Г1. Проектирование энергоэкономичных и энергоактивных зданий. - М.: Высшая школа, 1992.

2. Табунщиков Ю.А., Хромец Д.Ю., Матросов Ю.А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1986.

3. Селиванов II.П., Мелуа A.M., Зоколсй С.В. и др. Энергоактивные здания. - М.: Стройиздат, 1988.