Расчёт энергетической эффективности здания. Методические указания по выполнению расчётно-графических работ
.pdfРАСЧЁТ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
ЗДАНИЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ
Москва Российский университет дружбы народов
2017
УДК 69:62:72(072.8) |
У т в е р ж д е н о |
ББК 38 |
РИС Ученого совета |
Р27 |
Российского университета |
|
дружбы народов |
Авторы:
О.В. Панин, Н.А. Сташевская, М.И. Харун, Д.Д. Коротеев
Р27 Расчёт энергетической эффективности здания : методические указания по выполнению расчётно-графических работ / О. В. Панин, Н. А. Сташевская, М. И. Харун, Д. Д. Коротеев. – Москва : РУДН, 2017. – 45 с. : ил.
Пособие обеспечивает реализацию бакалаврских программ «Архитектура», «Дизайн архитектурной среды», «Строительство» и предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 07.03.01 «Архитектура», 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды», 08.03.01 «Строительство».
ISBN 978-5-209-08213-2 |
© Панин О.В., Сташевская Н.А., |
|
Харун М.И., Коротеев Д.Д., 2017 |
|
© Российский университет |
|
дружбы народов, 2017 |
|
О Г Л А В Л Е Н И Е |
|
|
Введение |
4 |
1. |
Общие сведения по тепловой защите здания |
5 |
1.1. |
Поэлементные требования |
5 |
1.2. |
Комплексные требования |
5 |
1.3. |
Воздухопроницаемость ограждающих конструкций |
5 |
1.4.Требования к расходу тепловой энергии на отопление и 6 вентиляцию зданий
2. |
Глоссарий основных терминов и определений |
7 |
3. |
Задание для расчёта |
12 |
4.Практическая работа №1. Расчёт объёмно12 планировочных показателей здания
4.1.Правила расчета объёмно-планировочных показателей 12 здания
4.2. |
Порядок расчёта объёмно-планировочных показателей |
14 |
|
здания |
|
5. |
Практическая работа №2. Расчёт приведенного |
15 |
|
сопротивления теплопередаче |
|
5.1.Правила расчёта приведенного сопротивления 15 теплопередаче
5.2.Порядок расчёта приведенных сопротивлений 17 теплопередаче.
6.Практическая работа №3. Расчёт удельной 20 характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий
6.1.Правила расчёта удельной характеристики расхода 20 тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий
6.2. |
Порядок расчёта удельной характеристики расхода |
24 |
|
тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и |
|
|
общественных зданий |
|
7. |
Энергетическая эффективность здания |
32 |
8. |
Справочные и нормативные данные |
38 |
9. |
Список используемой литературы |
45 |
3
Введение.
Проектирование зданий и сооружений должно осуществляться с учетом требований к ограждающим конструкциям, учитывающих расход электроэнергии в здании, в целях обеспечения:
заданных параметров микроклимата, необходимых для жизнедеятельности людей и работы технологического или бытового оборудования;
тепловой защиты; защиты от переувлажнения ограждающих конструкций;
эффективности расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию; необходимой надежности и долговечности конструкций.
Долговечность ограждающих конструкций следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащую стойкость (морозостойкость, влагостойкость, биостойкость, коррозионную стойкость, стойкость к температурным воздействиям, в том числе циклическим, к другим разрушительным воздействиям окружающей среды), предусматривая в случае необходимости специальную защиту элементов конструкций.
Действующие нормы устанавливают требования к:
приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций здания;
удельной теплозащитной характеристике здания; ограничению минимальной температуры и недопущению конденсации влаги
на внутренней поверхности ограждающих конструкций в холодный период года, за исключением светопрозрачных конструкций с вертикальным остеклением (с углом наклона заполнений к горизонту 45° и более);
теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года; воздухопроницаемости ограждающих конструкций; влажностному состоянию ограждающих конструкций; теплоусвоению поверхности полов; расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий.
4
1.Общие требования по тепловой защите зданий.
1.Теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим
требованиям:
а) приведенные сопротивления теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должны быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования);
б) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование).
1.1. Поэлементные требования.
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, ːˑ˓ˏˑ , следует определять по формуле [5.1 2]:
|
|
ːˑ˓ˏ |
˕˓ |
|
ˏ ή |
|
где |
˕˓ - базовое |
ˑ |
ˑ |
ή |
ʑ˕ |
|
|
ˑ |
значение требуемого˓ |
сопротивления теплопередаче |
|||
|
|
|
|
|
|
|
ограждающей конструкции, следует принимать в зависимости от градусо-суток
отопительного периода, ГСОП, ˆˑˇή˔˖˕ и региона строительства;
˓ - коэффициент, учитывающий особенности региона строительства.
1.2. Комплексное требование.
Удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения ˑ˄ǡˏʑ˕ή :
kоб ˕˓ˑ˄.
1.3. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций.
Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей),
зданий и сооружений ˋ должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию ˕˓ˋ
ˋ ˕˓ˋ
Нормируемое сопротивление воздухопроницанию ˕˓ˋ определяется по
5
формуле [7.1 2]: |
|
|
˕˓ |
|
|
ο˓ ʞ˃ήˏ ή ˚ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
ˋ |
|
|
|
|
ǡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
где |
|
|
- разность давлений |
воздухаː |
на наружной и внутренней поверхностях |
|||||||||||||||||||
ο˓ |
|
|
|
|
|
|
|
ˍˆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
ограждающих конструкций, Па; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ː - |
нормируемая |
поперечная |
воздухопроницаемость |
ограждающих |
||||||||||||||||||||
кг/(м2 ·ч) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
конструкций, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и |
||||||||||||||||||||||||
общественныхзданийатакжеоконифонарейпроизводственныхзданий |
|
ˋ должно |
||||||||||||||||||||||
быть не менее нормируемого |
сопротивления воздухопроницанию |
|
, |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˋ˕˓ |
|
определяемого по формуле [7.5 2]^ |
|
|
|
|
ο˓ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
˕˓ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ˏ ή ˚ |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
ˋ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
внутренней |
|||
|
|
= 10 Па - |
разность давлений воздуха на наружной |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
ː ή ο˓ˑ |
|
ˍˆ |
при которой |
||||||||||||||||
поверхностях |
светопрозрачных |
|
|
ограждающих |
|
конструкций, |
||||||||||||||||||
ο˓ˑ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
экспериментально определяется сопротивление воздухопроницанию конструкций выбранного типа Ru .
1.4. Требования к расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий.
Показателем расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилого или общественного здания на стадии разработки проектной документации, является удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания численно равная расходу тепловой энергии на 1 м3 отапливаемого объема здания в единицу времени при перепаде температуры в один °С, ˓ˑ˕ мВт3оС .
Полученная расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период должна быть меньше или равна величины, требуемой нормами.
˓ˑ˕ ˕˓ˑ˕
6
2. Глоссарий основных терминов и определений.
1 Тепловая защита здания Теплозащитные свойства совокупности Thermal performance of a building наружных и внутренних ограждающих конструкций здания, обеспечивающие
заданный уровень расхода тепловой энергии (теплопоступлений) здания с учетом воздухообмена помещений не выше допустимых пределов, а также их воздухопроницаемость и защиту от переувлажнения при оптимальных параметрах микроклимата его помещений Количество тепловой энергии, необходимое для компенсации теплопотерь здания за отопительный период с учетом воздухообмена и дополнительных тепловыделений при нормируемых параметрах теплового и воздушного режимов помещений в нем, отнесенное к единице площади или к единице отапливаемого объема Характеристика энергосбережения здания, представленная интервалом значений
удельного годового потребления энергии на отопление и вентиляцию, % от базового нормируемого значения Документ, содержащий энергетические, теплотехнические и геометрические
характеристики как существующих зданий, так и проектов зданий и их ограждающих конструкций, и устанавливающий соответствие их требованиям нормативных документов и класс энергетической эффективности Состояние внутренней среды помещения,
оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха (по ГОСТ 30494)
Сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении (по ГОСТ 30494)
Теплота, поступающая в помещения здания
7
тепловыделения в здании
Internal heat gain to a building
8 Показатель компактности здания
Index of the shape of a building
9 Коэффициент остекленности фасада здания
Glazing-to-wall ratio
10 Отапливаемый объем здания
Heating volume of a building
11 Холодный (отопительный) период года
Cold (heating) season of a year
12 Теплый период года
Warm season of a year
13Продолжительность отопительного периода
Length of the heating season
14Средняя температура наружного воздуха отопительного периода
Mean temperature of outdoor air of
the heating season
15 Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента
ограждающей конструкции Rопр
, м2°С/ Вт
The reduced resistance to a heat transfer of a fragment of a enclosuring
16 Условное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции
от людей, включенных энергопотребляющих приборов, оборудования, электродвигателей, искусственного освещения и др., а также от проникающей солнечной радиации Отношение общей площади внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций здания к заключенному в них отапливаемому объему Отношение площадей светопроемов к суммарной площади наружных
ограждающих конструкций фасада здания, включая светопроемы Объем, ограниченный внутренними
поверхностями наружных ограждений здания - стен, покрытий (чердачных перекрытий), перекрытий пола первого этажа или пола подвала при отапливаемом подвале Период года, характеризующийся средней
суточной температурой наружного воздуха, равной и ниже 10 или 8°С в зависимости от вида здания (по ГОСТ 30494)
Период года, характеризующийся средней суточной температурой воздуха выше 8 или 10°С в зависимости от вида здания (по ГОСТ
30494)
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 или 10°С в зависимости от вида здания Расчетная температура наружного воздуха, осредненная за отопительный период по средним суточным температурам наружного воздуха
Физическая величина, характеризующая усредненную по площади плотность потока теплоты через фрагмент теплозащитной оболочки здания в стационарных условиях теплопередачи, численно равная отношению разности температур по разные стороны фрагмента к усредненной по площади плотности потока теплоты через фрагмент Физическая величина численно равная приведенному сопротивлению теплопередаче условной ограждающей
8
Rоусл , м2°С/ Вт
The conventional resistance to a heat transfer of a fragment of a enclosuring
17 Коэффициент теплотехнической однородности r
Factor of thermotechnical uniformity
18 Теплотехнически неоднородный фрагмент ограждающей конструкции (Теплотехническая неоднородность)
Thermotechnical nonuniform fragment of a enclosuring
19 Удельные потери теплоты через линейную теплотехническую
неоднородность Ψ , Вт/ (моС)
Specific losses of heat through linear thermotechnical uniformity
20 Удельные потери теплоты через точечную теплотехническую
неоднородность χ , Вт/ оС
Specific losses of heat through dot thermotechnical uniformity
21 Удельная теплозащитная характеристика здания kоб ,
Вт/ (м3 оС)
The specific heat protection characteristic of a building
22 Удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию
здания, Вт/ (м3 оС)
The specific heat protection characteristic of a building
23 Теплозащитная оболочка здания
Heat protection enclosure of a building
24 Точка росы
конструкции, в которой отсутствуют теплотехнические неоднородности
Безразмерный показатель, численно равный отношению потока теплоты через фрагмент ограждающей конструкции к потоку теплоты через условную ограждающую конструкцию с той же площадью поверхности, что и фрагмент Фрагмент ограждающей конструкции, в
котором линии равной температуры располагаются не параллельно друг другу
Удельные потери теплоты, отнесенные к единице длины линейной теплотехнической неоднородности
Удельные потери теплоты, приходящиеся на одну точечную теплотехническую неоднородность
Характеристика теплозащитной оболочки здания. Физическая величина численно равная потерям тепловой энергии единицы отапливаемого объема в единицу времени при перепаде температуры в 1°С через теплозащитную оболочку здания Физическая величина численно равная потерям тепловой энергии единицы отапливаемого объема здания в единицу времени, отнесенная к перепаду температуры, с учетом воздухообмена и дополнительных тепловыделений
Совокупность ограждающих конструкций, образующих замкнутый контур, ограничивающий отапливаемый объем здания Температура, при которой начинается
9
Dew-point
25Энергетическая
эффективность
Energy efficiency
26Энергосбережение
Energy savings
27Влажностное состояние ограждающей конструкции
Moisture condition of a enclosuring
28Влажностный режим помещения
Humidity behavior of a premise
29Защита от переувлажнения ограждающей конструкции
Protection against strong
moisturing of an enclosuring
30 Зона влажности района строительства
Zone of humidity of area of construction
31Воздухопроницаемость ограждающей конструкции
Air permeability of an enclosuring
32Расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период
образование конденсата в воздухе с определенной температурой и относительной влажностью Характеристика, отражающая отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю Реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования (в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг).
Состояние ограждающей конструкции, характеризующееся влажностью материалов из которых она состоит Изменение во времени влажности воздуха помещения
Мероприятия, обеспечивающие влажностное состояние ограждающей конструкции при котором влажность материалов ее составляющих не превышает нормируемых значений Характеристика района территории страны,
на котором осуществляется строительство
Физическое явление, заключающееся в фильтрации воздуха в ограждающей конструкции вызванной перепадом давления воздуха Физическая величина численно равная массе воздуха усредненной по площади поверхности ограждающей конструкции, прошедшего через единицу площади поверхности ограждающей конструкции при наличии перепада давления воздуха Суммарное количество тепловой энергии,
потребленной объектом на отопление и вентиляцию объекта в течение
10