1.2. Климатические факторы

Климатические ресурсы служат одной из основ для выбора и принятия технически и экономически обоснованных решений в области строительства и эксплуатации зданий, проектирования и эксплуатации систем энергосбережения и теплоснабжения городов.

Чтобы обеспечить необходимые санитарно-гигиенические условия в помещениях различного назначения создаются системы отопления, горячего водоснабжения и вентиляции. Согласно СНиП 2.04.05-86^*комфортные условия микроклимата жилых помещений в холодный период достигаются при температуре 20-22⁰С и относительной влажности 30-45%,. Исходными данными служат климатические параметры для данного населённого пункта. Поэтому основные климатические параметры отопительного периода для пункта строительства нормированы и включены в строительные нормы и правила (СНиП:СП 131.13330.2012)[10]. Такими параметрами, принятыми в России, являются:

• средняя продолжительность отопительного периода;

• средняя температура наружного воздуха за отопительный период;

• расчетные температуры наружного воздуха для проектирования систем отопления;

• продолжительность стояния ежечасных температур (в часах равных и превосходящих указанные значения за отопительный период);

• температуры наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 92 и 98 %.

Кроме климатических параметров для обеспечения теплоснабжения используется прогноз предстоящего отопительного периода. Температуры наиболее холодной пятидневки или расчетная температура наружного воздуха служит границей возможных температур воздуха. Её значения закладываются при расчете установочной мощности водонагревательного котла

При отсутствии прогноза температуры воздуха на предстоящий отопительный сезон для расчета закупки необходимого объема топлива, заменяют значениями стояния температур наиболее низкой часовой температуры.

Указанные параметры, включая прогноз, позволяютоценивать годовой объем производства тепла.Для определения необходимого объема топлива привлекаются: прогноз сезонной температуры воздуха и климатическая (нормированная) продолжительность отопительного периода.

Климатические параметры, характеризующие воздействие климата на режим отопления здания, нужны для решения ряда практических задач, возникающих при организации оптимального теплоснабжения.

Перваязадача состоит в планировании запасов топлива на предстоящий отопительный период. Запасы топлива должны быть, с одной стороны достаточными для поддержания оптимальной внутренней температуры воздуха в зданиях, с другой- не создавать остатка топлива после окончания отопительного периода. Его хранение потребует дополнительных затрат, которые повлекут штрафные санкции. Нехватка топлива в конце отопительного сезона, требует его закупки по более высокой цене, чем перед началом отопительного периода.

Прогнозировать продолжительность отопительного периода в конкретном году достаточно непросто, поэтому продолжительность отопительного периода в сутках рассчитывается по климатическим данным (рис.1) (начиная с момента перехода среднесуточной температуры наружного воздуха через +8 и + 10⁰С в сторону понижения в течение 5 дней, заканчивая переходом через те же пределы в обратном направлении).

Рис.1. Расчет продолжительности и средней температуры воздуха периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 8°С: цифра в кружочке – средняя температура воздуха за неполный месяц; 30. IX, 23. IV – даты начала и конца периода со среднесуточной температурой воздуха, равной и ниже 8°С (отопительный период)

Втораязадача сводится к необходимости регулирования отпуска тепла, т.е. при изменении метеорологических условий соответственно должен изменяться режим работы отопления. Для этой цели используется прогнозируемая температура наружного воздуха.

Для решения третьейзадачи, проектирования систем теплоснабжения, необходима нормативная климатическая информация. С этой целью применяются следующие параметры: продолжительность отопительного периода, выраженная в часах (сутках) и температура наружного воздуха за отопительный период. Помимо климатических параметров используются данные о продолжительности устойчивого стояния температуры наружного воздуха выше заданных пределов.

Поскольку нормативные характеристики отопительного периода в СНиП 23-01-99* обновлены не по всем станциям, в практике теплоснабжения зданий принято представлять продолжительность сезонной тепловой нагрузки графическим способом. Метод построения графика продолжительности сезонной тепловой нагрузки показан на (рис. 2)

Рис. 2. График продолжительности сезонной тепловой нагрузки.

1 – Q₀=f(t_н); 2 – Q_в=f(t_н); 3 – (Q₀ + Q_в) =f(t_н); 4  n=f(t_н); 5 – кривая продолжительности сезонной тепловой нагрузки.

Построение ведется в четырех квадрантах. В левом верхнем квадранте построены графики зависимости от наружной температуры tн, тепловой нагрузки отопления Qо, вентиляции Qв и суммарной сезонной нагрузки Qо + Qв. В нижнем левом квадранте приведена кривая длительности стояния n в течение отопительного периода наружных температур tн, равных данной температуре или ниже. Эта кривая строится на основе данных, приведенных в нормативных документах. В нижнем правом квадранте проведена прямая линия под углом 45⁰ к вертикальной и горизонтальной осям, используемая для переноса значений шкалы n из нижнего левого квадранта в верхний правый квадрат. Кривая продолжительности тепловой нагрузки (5) строится для разных наружных температур tн по точкам пересечения штриховых линий, определяющих тепловую нагрузку и длительность стояния нагрузок, равных или больше данной.

Площадь под кривой(5) продолжительности тепловой нагрузки равна расходу теплоты на отопление и вентиляцию за отопительный сезон Qсгод. Если по оси абсцисс кривой (5) продолжительности сезонной тепловой нагрузки построить равновеликий прямоугольник 0bcd0 площадью, равной площади под графиком продолжительности, то высота этого прямоугольника будет равна среднему расходу теплоты за отопительный сезон:

Qсср = Qсгод / nо,

где nо – длительность отопительного сезона, с/год или ч/год.

Если на оси ординат кривой (5) продолжительности тепловой нагрузки построить равновеликий прямоугольник 0kln0 площадью, равной площади под графиком продолжительности, то основание этого прямоугольника будет равно длительности использования расчетной сезонной тепловой нагрузки за отопительный сезон:

nu = Qсгод / Qс/

где Qс/ = Qо/ + Qв/.

В случае отсутствии данных для ориентировочных расчетов можно принимать следующую длительность отопительного сезона (табл.1):