что такое расчетная температура наружного воздуха
Что такое расчетная температура наружного воздуха определение, особенности расчета и интересные факты
1.Температура внутреннего воздуха в помещениях
Температура
внутреннего воздуха помещения в зоне
нахождения человека, должна быть такой,
чтобы он не испытывает ни перегрева, ни
переохлаждения. Требования к этой
температуре зависят от климатического
региона страны, от национальных традиций
и одежды, от степени тяжести выполняемого
труда и метаболизма человека. Расчетные
параметры наружного воздуха принимаются
по значениям А – соответствующим средним
параметром наружного воздуха или по
значениям Б соответствующим максимальным
параметрам наружного воздуха.
В
холодный период года оптимальная
температура воздуха составляет: для
легкой работы 20—23°С, для работ средней
тяжести 17—20
С, тяжелой работы 16—18° С; допустимые
температуры равны соответственно:
19—25° С, 15—23° С и 13—19 С. Для теплого
периода года оптимальные температуры
воздуха для указанных категорий
работ принимаются 22— 25° С, 21—23° С и
18—21° С.
Максимально
допустимая температура воздуха в рабочей
зоне равна 28° С и только при расчетной
температуре наружного воздуха больше
+25° С, допускается до 33° С.
Места строительства зданий и сооружений
Параметры
наружного воздуха устанавливаются по
СНиП 23-01–99 с учетом требований СНиП
23-02–2003.
3.1.1.
В качестве расчетной температуры
наружного воздуха в холодный период
года для всех зданий, кроме производственных
зданий сезонной эксплуатации, принимается
средняя температура наиболее холодной
пятидневки с обеспеченностью 0,92 по
графе 5 табл. 1 СНиП 23-01–99 или по приложению
1 настоящих указаний для конкретного
места строительства. При отсутствии
данных для конкретного пункта расчетную
температуру наружного воздуха следует
принимать для ближайшего населенного
пункта, который указан в СНиП 23-01–99.
3.1.2.
Влажностный
режим района строительства здания,
необходимый для выбора теплотехнических
показателей материалов наружных
ограждений, следует принимать по карте
влажности территории России, приведенной
в приложении 2.
Классический вариант см. рисунок 2.
Получаем точку (•) О, которая характеризует параметры увлажнённого и охлаждённого воздуха в оросительной камере.
2. Соединяем прямой линией точку с параметрами наружного воздуха — (•) Н, с точкой с параметрами увлажнённого и охлаждённого воздуха — (•) О. Эта прямая линия на J-d диаграмме характеризует политропический процесс, при котором все параметры обрабатываемого воздуха изменяются.
Для получения политропического процесса вода, поступающая из системы хозяйственно – питьевого водопровода, подаётся на форсунки оросительной камеры, где подвергается мелко — дисперсному распылению.
Часть влаги уносится с приточным воздухом, увлажняя и охлаждая его, а оставшаяся часть влаги стекает в дренажный поддон оросительной камеры и удаляется системой дренажных трубопроводов в хозяйственно – фекальную канализацию.
Таким образом, температура воды, которая идёт на увлажнение приточного воздуха, остаётся всегда неизменной. Это обязательное условие при увлажнении воздуха по политропному процессу.
3. Линия НО — политропический процесс, который процесс увлажнения и охлаждения приточного воздуха. Линия ОП характеризует процесс нагрева воздуха в теплообменнике 2-го подогрева.
4. Подобная обработка наружного приточного воздуха не является идеальной и имеет ряд недостатков:
Возможно, осуществить нагрев увлажнённого и охлаждённого воздуха в электрическом калорифере, но это повлечёт значительное увеличение энергетических затрат.
Принципиальная схема обработки приточного воздуха в тёплый период года – ТП для 1-го варианта – классического, смотри на рисунок 3.
Расчетные параметры наружного климата для проектирования систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха
Rated Outdoor Climate Parameters for Designing of Cold Supply, Ventilation and Air Conditioning Systems
A. S. Strongin, Candidate of Engineering, Scientific Research Institute of Building Physics of the Russian Academy of Architecture and Construction Sciences; V. A. Vorontsov, OOO Systemair; K. A. Kuznetsov, OOO Systemair
Keywords: outdoor climate parameters, cold supply, ventilation, air conditioning
Ventilation, cold supply and air conditioning systems responsible for maintaining optimal indoor climate conditions for public and production buildings are large consumers of material and energy resources. The refrigerating power of their systems can reach thousands of kilowatts, and their cost – tens of millions of rubles. Correct choice of design outdoor climate parameters during design of cold supply systems allows for saving on capital cost of their installation, as well as reduction of energy resources use in the course of their operation by 15–25 %.
Системы вентиляции, холодоснабжения и кондиционирования воздуха, обеспечивающие оптимальные условия микроклимата для общественных и производственных зданий, являются крупными потребителями материальных и энергетических ресурсов. Холодильная мощность систем может достигать несколько тысяч киловатт, а их стоимость – десятков миллионов рублей. Корректный выбор расчетных параметров наружного климата при проектировании систем холодоснабжения позволяет добиться экономии первоначальных затрат на их устройство, а также снизить потребление энергоресурсов в процессе эксплуатации на 15–25 %.
Расчетные параметры наружного климата для проектирования систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха
А. С. Стронгин, канд. техн. наук, Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН
Системы вентиляции, холодоснабжения и кондиционирования воздуха, обеспечивающие оптимальные условия микроклимата для общественных и производственных зданий, являются крупными потребителями материальных и энергетических ресурсов. Холодильная мощность систем может достигать нескольких тысяч киловатт, а их стоимость – десятков миллионов рублей. Корректный выбор расчетных параметров наружного климата при проектировании систем холодоснабжения позволяет добиться экономии первоначальных затрат на их устройство, а также снизить потребление энергоресурсов в процессе эксплуатации на 15–25 %.
Нормативные требования
Заданные параметры микроклимата в помещениях жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий следует обеспечивать в пределах максимальных расчетных параметров наружного воздуха для соответствующих районов строительства, регламентируемых СП 131.13330.2018 и СП 60.13330.2016 [1, 2]:
Согласно СП 131.13330 параметры температуры и энтальпии для систем вентиляции и кондиционирования в теплый период года определяются как параметры Б. Температура при этом соответствует графе 4 в табл. 4.1, которая соответствует обеспеченности 98 %, а энтальпия определяется из рис. А.5 и имеет разброс параметров от нижнего до верхних значений. Учитывая, что разброс параметров энтальпии сильно влияет на подбор оборудования для систем вентиляции и кондиционирования, было решено проанализировать климатические данные за последние 10–20 лет для крупных городов и представительных районов РФ и составить таблицу с данными по температуре, энтальпии и абсолютному влагосодержанию воздуха.
Методика исследования
Для выбора расчетных параметров наружного климата (температуры, энтальпии и влагосодержания) использовались архивные данные о погоде, представленные на сайтах «Расписание погоды» и «метео.ру». Данные за весь период наблюдения отсортированы по выделенным граничным параметрам. Граничные параметры приняты с обеспеченностью 98 %, т. е. необеспеченность менее 175 час/год. Граничное значение выбирается за весь период наблюдения, далее выполняется сортировка по убыванию. Например, если период наблюдения составляет 11 лет, граничное значение необеспеченности: 11 • 175 = 1925 час.
С учетом данных температуры и влажности последних лет, которые имеются в виде измеренных параметров, фиксируемых каждые три часа, мы произвели расчет удельной энтальпии и абсолютного влагосодержания.
Таблица
Энтальпия и влагосодержание наружного воздуха в теплый период года для расчета номинальной мощности систем вентиляции и кондиционирования
Для расчета энтальпии и влагосодержания использовались формулы [3, 4].
Данные по абсолютному влагосодержанию, которые необходимы для расчета процессов осушения воздуха при вентиляции бассейнов [5] и аналогичных объектов, были независимо рассчитаны на обеспеченность 98 %.
Полученные результаты
Расчетные значения метеопараметров (удельная энтальпия и влагосодержание) регионов РФ представлены в таблице.
Кроме корректного выбора расчетных условий для определения максимальной мощности оборудования, для технико-экономического обоснования необходимо также учитывать изменение климатических параметров в течение года или сезона.
Европейский Союз разработал регламент снижения энергопотребления в зданиях экодизайна (Ecodesign). Экодизайн (экологическое проектирование) определяет новый подход к разработке продукции, поощряющий производителей учитывать экологический эффект продукта на протяжении всего жизненного цикла. При сертификации холодильного оборудования Eurovent применяет сезонный показатель энергоэффективности холодильного оборудования SEER, величина которого определяется отношением сезонной выработки холода Qх и сезонных затрат электроэнергии Qэл
Для расчета сезонных показателей используется БИН-метод (BIN method), позволяющий дифференцированно отражать текущую величину отношения наружной температуры воздуха и соответствующую ей величину загрузки оборудования. Для выбранного населенного пункта строится БИН-диаграмма (BIN diagram) часовой продолжительности наружных температур (ступенчатый годограф температур). Диаграмма разделяется на БИН-интервалы (ячейки) шириной 1 °С. Каждому пронумерованному интервалу соответствует: среднее значение текущей наружной температуры (БИН-температура), текущее потребление холода (загрузка оборудования), текущее значение холодильного коэффициента EER.
 |
Интегральный сезонный показатель рассчитывается суммированием текущих значений всех интервалов по формуле
где Qx, Qэл – соответственно, сезонное количество произведенного холода и затраченной электроэнергии, кВт•ч/сезон
где n – общее количество БИН-интервалов в сезоне с i-той температурой наружного воздуха (зависит от сезонного диапазона изменения температуры наружного воздуха и выбранной ширины ячейки),
где Qxi – количество холода, вырабатываемое холодильным оборудованием при i-той БИН-температуре наружного воздуха, кВт•ч;
qxi – текущая холодильная мощность единицы оборудования при i-той БИН-температуре наружного воздуха, кВт;
τi – количество часов длительности каждой БИН-температуры наружного воздуха, ч.
EERbin(i) – текущее значение холодильного коэффициента EER для каждой БИН-температуры и соответствующей величине загрузки оборудования.
Предлагаем аналогичный подход для оценки энергоэффективности и годового энергопотребления для всей системы холодоснабжения и кондиционирования, а не только ее отдельных элементов [6, 7]. Для различных объектов текущая мощность системы определяется не только текущей наружной температурой, но и удельной энтальпией и влагосодержанием, что требует построения соответствующих графиков (БИН-диаграмм).
На рис. 1 в качестве примера приведены рассчитанные нами по изложенной методике графики осредненных значений температуры, энтальпии и абсолютного влагосодержания, с отображением количества часов их продолжительности для теплого периода года во Владивостоке.
Для сравнения климатических параметров двух городов – Москвы и Владивостока, на рис. 2 приведены графические данные по количеству часов для значений энтальпии, а также указаны граничные значения параметров с обеспеченностью 98 %.
По нашему мнению, при подборе оборудования целесообразно учитывать значения с указанной обеспеченностью. Возможное превышение указанных значений составляет менее 175 час/год и происходит, как правило, несколько часов в течение суток, что не существенно влияет на микроклимат помещения вследствие тепловой инерции и теплоаккумулирующей способности наружных и внутренних ограждений здания. Одной из ошибок проектирования является переразмеренность оборудования при его расчете на более высокие метеопараметры, что негативно сказывается на экономических и энергетических характеристиках, а также на затратах для подведения избыточных электрических мощностей.
Сравнение графиков количества часов энтальпии для теплого периода года в Москве и Владивостоке с указанием границ обеспеченности 98 %
Использование реальных климатических данных позволяет сделать оценки затрат на эксплуатацию в течение года и оценить экономию при использовании оборудования с утилизацией энергии. Также можно сделать сравнение оборудования, которое имеет разные коэффициенты утилизации тепловой энергии и возможности эффективного охлаждения. Так, например, затраты на эксплуатацию в теплый период можно снизить в несколько раз за счет применения в вентиляционном оборудовании градирни c косвенным адиабатным охлаждением, которое позволяет охлаждать наружный воздух на 10–12 °C без изменения его влагосодержания и без использования компрессора холодильной машины.
Выводы
При подборе оборудования для систем вентиляции, холодоснабжения и кондиционирования значение температуры допустимо определять согласно графе 4 в таблице 4.1 СП 131.13330. Значение удельной энтальпии и абсолютного влагосодержания наружного воздуха в теплый период года следует принимать из приведенной в статье таблицы для представленных городов, а для других регионов целесообразно принимать максимальное значение энтальпии, указанное для данного региона в СП 131.13330.2018 (рис. А5).
Возможность использования реальных климатических данных позволяет оптимизировать подбор холодильного и вентиляционного оборудования, снизить его стоимость и расход энергоресурсов. Объективная оценка годовых эксплуатационных затрат, в первую очередь электроэнергии, наглядно демонстрирует экономическую эффективность использования энергосберегающего оборудования и схемных решений, способствует расширению его применения в практике проектирования.
Литература
Авторы выражают глубокую благодарность за сотрудничество М. В. Клюевой («ГГО»).
Что такое расчетная температура наружного воздуха
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
Номенклатура климатических параметров для расчета тепловой мощности системы отопления
Buildings and constructions. The nomenclature of climatic parameters for the calculation of the heat power of the heating system
Дата введения 2015-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным бюджетным учреждением «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН) при участии Федерального государственного бюджетного учреждения «Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова» (ФГБУ «ГГО»)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»
6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2019 г.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает номенклатуру климатических параметров отопительного периода.
Стандарт используют при разработке нормативных документов на здания и сооружения.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 30494 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях
СП 60.13330.2012 СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха
СП 131.13330.2012 СНиП 23-01-99* Строительная климатология
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
отопление (heating): Искусственное нагревание помещения в холодный период года для компенсации тепловых потерь и поддержания нормируемой температуры со средней необеспеченностью 50 ч/год.
[СП 60.13330.2011*, пункт 3.24]
3.2 абсолютная минимальная и абсолютная максимальная температуры воздуха (absolute minimum and absolute maximum air temperatures): Наинизшие и наивысшие пределы, которых достигла температура воздуха в данном пункте в пределах расчетного периода наблюдений; обеспеченность этих показателей близка к единице.
3.3 средняя суточная амплитуда температуры воздуха (average amplitude of temperature of air): Разность между максимумом и минимумом температуры воздуха, рассчитанная по ежедневным данным наблюдений независимо от состояния облачности за расчетный период наблюдений с обеспеченностью 0,5.
3.4. максимальная суточная амплитуда температуры воздуха (maximum amplitude of temperature of air): Наибольшее значение разности между суточным максимумом и минимумом температуры воздуха, рассчитанное независимо от состояния облачности за период наблюдений с обеспеченностью близкой к единице.
3.5 максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь (maximum from wind average speeds on points for January): Наибольшая из средних скоростей по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более.
3.6 продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха, равной и меньше 0°C (duration of the periods with the average daily temperature of air equal and less 0°C): Продолжительность периода с устойчивыми значениями этой температуры.
3.7 период фиксирования исходных данных: Период продолжительностью не менее 30 лет, из выборки за который принимаются какие-либо показатели.
3.9 температура воздуха наиболее холодной пятидневки (temperature of air of the coldest five-day week): Температура, определяемая перебором скользящих пентадных температур.
3.10 температура воздуха наиболее холодных суток (temperature of air of the coldest days): Минимальная средняя суточная температура воздуха из выборки за расчетный период наблюдений.
3.11 климатическая зона для строительства (building climatic working area): Часть территории РФ, характеризуемая совокупностью климатических параметров, влияющих на проектирование и строительство зданий.
3.12 климатическое районирование для строительства (climatic division into districts): Деление территории на основе комплексного сочетания среднемесячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра за три зимних месяца, среднемесячной относительной влажности воздуха в июле на районы, в пределах которых к зданиям предъявляется определенная совокупность архитектурно-планировочных и теплозащитных требований, установленных в действующей нормативно-технической документации.
3.13 климатические элементы (climatic elements): Метеорологические и актинометрические элементы (параметры), характеризующие климат, по которым составляют климатические показатели.
3.14 повторяемость направлений ветра (repeatability of directions of a wind): Отношение в процентах числа случаев определенного направления ветра, к общему числу случаев направлений ветра без учета штилей.
3.15 повторяемость штилей (repeatability of calms): Отношение в процентах числа случаев штилей, к общему числу случаев наблюдений ветра.
3.16 средняя температура воздуха по месяцам и за год (average temperature of air on months and for a year): Характеристика температурного режима отдельных месяцев и всего года с обеспеченностью в среднем 0,5, рассчитанная за многолетний период наблюдений.
средняя температура наружного воздуха отопительного периода (average outside temperature of the heating period; mean temperature of outdoor air of the heating season): Расчетная температура наружного воздуха, осредненная за отопительный период по средним суточным значениям.
холодный (отопительный) период года: Период года, характеризующийся средней суточной температурой наружного воздуха, равной и ниже 8°C или 10°C в зависимости от вида здания (по ГОСТ 30494).
продолжительность отопительного периода (settlement duration of the heating period): Расчетный период времени работы системы отопления здания, представляющий собой среднее статистическое число суток в году, когда средняя суточная температура наружного воздуха устойчиво равна и ниже 8°C или 10°C в зависимости от вида здания.
4 Номенклатура климатических параметров отопительного периода
4.1 Номенклатура климатических параметров отопительного периода в соответствии с СП 131.13330 и СП 60.13330 приведена в таблице 1.
Расчетные показатели температуры воздуха
Температура воздуха наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,98 и 0,92
Значения температуры с обеспеченностью 0,98 и 0,92 определяют по методике, представленной в СП 131.13330.
Температура воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,98 и 0,92
Значения температуры определяют с обеспеченностью 0,98 и 0,92. Методика представлена в [1].
Температура воздуха, с обеспеченностью 0,94
Значение температуры с обеспеченностью 0,94 за расчетный период наблюдений определяют из выборки среднемесячных температур воздуха холодного периода года. Расчетная температура воздуха наиболее холодного периода, параметры А
Абсолютная минимальная температура воздуха
Минимальное значение, которого достигла температура воздуха в данном пункте в пределах расчетного периода наблюдений
Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца
Определяют по ежедневным данным наблюдений наиболее холодного месяца как разность между суточным максимумом и минимумом температуры воздуха, имеет обеспеченность 0,5
Минимальная температура за день
Определяют по показаниям сухого термометра за сутки как самое низкое значение почасовой температуры
Температура наиболее холодного месяца
Осредненная за 30 и более лет температура из самых низких значений средней месячной температуры
Средняя температура за дней
Средняя температура воздуха сухого термометра за последовательных дней.
Представляет собой разность двух значений температуры, может быть выражен в пространственных и временных координатах
Расчетные показатели ветра
Приведенная скорость ветра
Среднюю скорость ветра за период вычислений указывают вместе с температурой воздуха. Средние значения скорости ветра округляют до 0,5 м/с.
Приведенная по температуре скорость ветра за дней
Скорость ветра, соответствующая средней расчетной температуре за дней. Определяют как 95-процентную повторяемость скорости ветра за все периоды дней, в которые средняя температура была равна или ниже средней расчетной температуры за дней
Приведенная по температуре скорость ветра за 1 ч
Скорость ветра, соответствующая средней расчетной температуре за 1 ч. Рассчитывают как 95-процентную повторяемость скорости ветра за все часы, в которые средняя температура была равна или ниже средней расчетной температуры
Приведенная скорость ветра при средней температуре
Средние значения скорости ветра за период времени со средней многолетней температурой воздуха выше (ниже) заданных значений.
Средняя скорость ветра
При наличии непрерывно зафиксированных значений скорости ветра среднюю скорость ветра рассчитывают как средние значение за расчетный период. Все значения скорости ветра определяют на высоте или приводят к высоте 10 м над уровнем земли.
Максимальная из средних скоростей ветра за январь
Рассчитывают как наибольшую из средних скоростей ветра по румбам за январь (но не менее 1 м/с), повторяемость которых составляет 16% и более.
Преобладающее направление ветра
Направление ветра анализируют по непересекающимся сегментам 30°. Любой сегмент, в котором повторяемость ветра 40% и более, считается преобладающим на данный момент направлением ветра. Если таких сегментов окажется больше одного, записывают главный и второстепенные сегменты. Преобладающие направления ветра указывают в виде границ своего сегмента, например, от 30° до 60°.
Преобладающее направление ветра, соответствующее средней расчетной температуре за дней
Определяют за период дней, в которые средняя температура была максимально близка к средней расчетной температуре за дней и за наиболее холодные периоды дней за фиксируемый период
Преобладающее направление ветра наиболее холодного периода
Рассчитывают за декабрь-февраль
Преобладающее направление ветра, соответствующее расчетной средней температуре за 1 ч
Определяют за 1 ч, соответствующий расчетной средней часовой температуре фиксируемого периода
Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь
Рассчитывают как наибольшую из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более.
Средняя скорость ветра отопительного периода
Определяют за период со средней суточной температурой воздуха менее 8°C
Расчетные показатели влажности воздуха
Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца
Определяют по среднесуточным значениям наиболее холодного месяца
Средняя месячная относительная влажность воздуха в 15 часов наиболее холодного месяца
Определяют в 15 часов наиболее холодного месяца
Среднее месячное и годовое парциальное давление водяного пара
Определяют для каждого месяца года и за год в целом