Параметры наружного воздуха для расчета вентиляции
Перейти к содержимому

Параметры наружного воздуха для расчета вентиляции

  • автор:

ИНЖЕНЕРНАЯ ПОМОЩЬ

P T Q L I Zn Me —> S —> V —>

Аутентификация
Калькулятор
Напишите разработчику
Отправлять сообщения могут только зарегистрированные пользователи.
Расчетные параметры наружного воздуха

Заданные параметры микроклимата в помещениях жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий следует обеспечивать в пределах расчетных параметров наружного воздуха для соответствующих районов строительства, принятых по СП 131.13330:

параметры А ‒ для систем вентиляции и воздушного душирования в теплый период года;

параметры Б ‒ для систем отопления, вентиляции и воздушного душирования в холодный период года, а также для систем кондиционирования в теплый и холодный периоды года.

Величину удельной энтальпии и влагосодержания наружного воздуха в теплый период года (параметры Б) следует принимать по приложению П (для систем кондиционирования представленных городов), а для других населенных пунктов – принимать максимальной из указанных для данного климатического района по приложению А СП 131.13330.2020 (рисунок А.5).

Параметры наружного воздуха для переходных условий года следует принимать: температуру 10 °C и удельную энтальпию 26,5 кДж/кг или параметры наружного воздуха, при которых изменяются режимы работы оборудования, потребляющего тепло и холод.

СП 131.13330.2020 п.10 Климатические параметры для проектирования отопления, вентиляции и кондиционирования
Период года / параметры Параметры А Параметры Б
Теплый Барометрическое давление, гПа Таблица 4.1, графа 2 Таблица 4.1, графа 2
Температура воздуха, °С Таблица 4.1, графа 3 Таблица 4.1, графа 4
Удельная энтальпия, кДж/кг Приложение А Рисунок А4 Приложение А Рисунок А5
Скорость ветра, м/с Таблица 4.1, графа 13, но не менее 1 м/с Таблица 4.1, графа 13, но не менее 1 м/с
Холодный Температура воздуха, °С Таблица 3.1, графа 6 Таблица 3.1, графа 5
Удельная энтальпия, кДж/кг По расчету или графически по l-d-диаграмме, принимая температуру воздуха параметра А и относительную влажность воздуха по таблице 3.1, графа 16 По расчету или графически по l-d-диаграмме, принимая температуру воздуха параметра Б и относительную влажность воздуха по таблице 3.1, графа 16
Скорость ветра, м/с Таблица 3.1, графа 19, но не менее 1 м/с Таблица 3.1, графа 19, но не менее 1 м/с

СНиП ОТОПЛЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ — часть 2

5.1 Параметры микроклимата при отоплении и вентиляции помещений (кроме помещений, для которых метеорологические условия установлены другими нормативными документами) следует принимать по ГОСТ 30494 , ГОСТ 12.1.005 , СанПин 2.1.2.1002 и СанПиН 2.2.4.548 для обеспечения метеорологических условий и поддержания чистоты воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне помещений (на постоянных и непостоянных рабочих местах):

а) в холодный период года в обслуживаемой зоне жилых помещений температуру воздуха — минимальную из оптимальных температур; при согласовании с органами Госсанэпиднадзора России и по заданию заказчика допускается принимать температуру воздуха в пределах допустимых норм;

б) в холодный период года в обслуживаемой или рабочей зоне жилых зданий (кроме жилых помещений), общественных, административно-бытовых и производственных помещений температуру воздуха — минимальную из допустимых температур при отсутствии избытков явной теплоты (далее — теплоты) в помещениях; экономически целесообразную температуру воздуха в пределах допустимых норм в помещениях с избытками теплоты. В производственных помещениях площадью более 50 м2 на одного работающего следует обеспечивать расчетную температуру воздуха на постоянных рабочих местах и более низкую (но не ниже 10 °С) температуру воздуха на непостоянных рабочих местах.

В холодный период года в жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещениях отапливаемых зданий, когда они не используются и в нерабочее время, можно принимать температуру воздуха ниже нормируемой, но не ниже:

  • 15 °С — в жилых помещениях;
  • 12 °С — в общественных и административно-бытовых помещениях;
  • 5 °С — в производственных помещениях.

При периодическом снижении температуры воздуха помещений следует обеспечивать восстановление нормируемой температуры к началу использования помещения или к началу работы;

в) для теплого периода года в помещениях с избытками теплоты — температуру воздуха в пределах допустимых температур, но не более чем на 3 °С для общественных и административно-бытовых помещений и не более чем на 4 °С для производственных помещений выше расчетной температуры наружного воздуха (по параметрам А) и не более максимально допустимых температур по приложению В, а при отсутствии избытков теплоты — температуру воздуха в пределах допустимых температур, равную температуре наружного воздуха (по параметрам А), но не менее минимально допустимых температур по приложению В ;

г) скорость движения воздуха — в пределах допустимых норм;

д) относительная влажность воздуха при отсутствии специальных требований не нормируется.

Параметры микроклимата или один из параметров допускается принимать в пределах оптимальных норм вместо допустимых, если это экономически обосновано или по заданию на проектирование.
Если допустимые нормы микроклимата невозможно обеспечить в рабочей или обслуживаемой зоне по производственным или экономическим условиям, то на постоянных рабочих местах следует предусматривать душирование наружным воздухом или местными кондиционерами.
В теплый период года метеорологические условия не нормируются в помещениях:

б) общественных, административно-бытовых и производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время;

в) производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время при отсутствии технологических требований к температурному режиму помещений.

5.2 Параметры микроклимата при кондиционировании помещений (кроме помещений, для которых метеорологические условия установлены другими нормативными документами или заданием на проектирование) следует предусматривать для обеспечения нормируемой чистоты и метеорологических условий воздуха в пределах оптимальных норм по ГОСТ 30494 в обслуживаемой зоне жилых, общественных и административно-бытовых помещений и по ГОСТ 12.1.005 в рабочей зоне (для постоянных и непостоянных рабочих мест) производственных помещений или отдельных их участков. Относительную влажность воздуха в кондиционируемых помещениях допускается не обеспечивать по заданию на проектирование.
В местностях с расчетной температурой наружного воздуха в теплый период года по параметрам Б 30 °С и более температуру воздуха в помещениях следует принимать на 0,4 °С выше указанной в ГОСТ 30494 и ГОСТ 12.1.005 на каждый градус превышения температуры наружного воздуха сверх температуры 30 °С, увеличивая также соответственно скорость движения воздуха на 0,1 м/с на каждый градус превышения температуры наружного воздуха. При этом скорость движения воздуха в помещениях в указанных условиях должна быть не более 0,5 м/с.
Параметры микроклимата или один из параметров допускается принимать в пределах допустимых норм вместо оптимальных при согласовании с органами Госсанэпиднадзора России и по заданию заказчика.

5.3 Для производственных помещений с полностью автоматизированным технологическим оборудованием, функционирующим без присутствия людей (кроме дежурного персонала, находящегося в специальном помещении и выходящего в производственное помещение периодически для осмотра и наладки оборудования не более двух часов непрерывно), при отсутствии технологических требований к температурному режиму помещений температуру воздуха в рабочей зоне следует принимать:

а) для теплого периода года при отсутствии избытков теплоты — равную температуре наружного воздуха (параметры А), а при наличии избытков теплоты — на 4 °С выше температуры наружного воздуха (параметры А), но не ниже 29 °С, если при этом не требуется подогрева воздуха;

б) для холодного периода года и переходных условий при отсутствии избытков теплоты — 10 °С, а при наличии избытков теплоты — экономически целесообразную температуру.

В местах производства ремонтных работ (продолжительностью два часа и более непрерывно) следует предусматривать снижение температуры воздуха до 25 °С в I-III и до 28 °С — в IV строительно-климатических районах в теплый период года (параметры А) и повышение температуры воздуха до 16 °С в холодный период года (параметры Б) передвижными воздухонагревателями.
Относительная влажность и скорость движения воздуха в производственных помещениях с полностью автоматизированным технологическим оборудованием при отсутствии специальных требований не нормируются.

5.4 В животноводческих, звероводческих и птицеводческих зданиях, сооружениях для выращивания растений, зданиях для хранения сельскохозяйственной продукции параметры микроклимата следует принимать в соответствии с нормами технологического и строительного проектирования этих зданий.

5.5 В струе приточного воздуха при входе ее в обслуживаемую или рабочую зону ( на рабочих местах) помещения следует принимать:

а) максимальную скорость движения воздуха Vx, м/с, по формуле Vx = КП * Vн (1)

б) максимальную температуру tx, °C, при восполнении недостатков теплоты в помещении по формуле tx = tн + Dt1 (2)

в) минимальную температуру t’x, °C , при ассимиляции избытков в помещении по формуле tx’ = tн — Dt2 (3)

В формулах (1) — (3):

  • Vн, tн — соответственно нормируемая скорость движения воздуха, м/с, и нормируемая температура воздуха, °С, в обслуживаемой зоне или на рабочих местах в рабочей зоне помещения;
  • КП — коэффициент перехода от нормируемой скорости движения воздуха в помещении к максимальной скорости в струе, определяемый по приложению Г;
  • Dt1, Dt2 — допустимые отклонения температуры воздуха, °С, в струе от нормируемой, определяемые по приложению Д.

При размещении воздухораспределителей в пределах обслуживаемой или рабочей зоны помещения скорость движения и температура воздуха не нормируются на расстоянии 1 м от воздухораспределителя.

5.6 В производственных помещениях горячих цехов при облучении с поверхностной плотностью лучистого теплового потока (далее — интенсивность теплового облучения) 140 Вт/м2 и более следует предусматривать душирование рабочих мест наружным воздухом; температуру и скорость движения воздуха на рабочем месте следует принимать по приложению Е. В помещениях для отдыха рабочих горячих цехов следует принимать температуру воздуха 20 °С в холодный период года и 23 °С — в теплый.

5.7 В помещениях при лучистом отоплении и нагревании (в том числе с газовыми и электрическими инфракрасными излучателями) или охлаждении постоянных рабочих мест температуру воздуха следует принимать по расчету, обеспечивая температурные условия (результирующую температуру помещения), эквивалентные нормируемой температуре воздуха в обслуживаемой (рабочей) зоне помещения.
При этом при лучистом отоплении интенсивность теплового облучения на рабочем месте в обслуживаемой (рабочей) зоне помещения не должна превышать 35 Вт/м2 при 50 % и более облучаемой поверхности тела, а температура воздуха в обслуживаемой (рабочей) зоне должна быть не менее чем на 1 °С ниже максимально допустимой температуры в холодный период года и не должна быть ниже минимально допустимой температуры в холодный период года более чем на 3 °С для общественных и на 4 °С для производственных помещений.

5.8 Концентрацию вредных веществ в воздухе рабочей зоны на рабочих местах в производственных помещениях при расчете систем вентиляции и кондиционирования следует принимать равной предельно допустимой концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны, установленной ГОСТ 12.1.005 , а также нормативными документами Госсанэпиднадзора России.

5.9 Концентрацию вредных веществ в приточном воздухе при выходе из воздухораспределителей и других приточных отверстий следует принимать по расчету с учетом фоновых концентраций этих веществ в местах размещения воздухоприемных устройств, но не более:

а) 30 % ПДК в воздухе рабочей зоны — для производственных и административно-бытовых помещений;

б) ПДК в воздухе населенных мест — для жилых и общественных помещений.

5.10 Заданные параметры микроклимата и чистоту воздуха в помещениях жилых, общественных, административно-бытовых и производственных зданий следует обеспечивать в пределах расчетных параметров наружного воздуха для соответствующих районов строительства по СНиП 23-01:

  • параметров А — для систем вентиляции и воздушного душирования для теплого периода года;
  • параметров Б — для систем отопления, вентиляции и воздушного душирования для холодного периода года, а также для систем кондиционирования для теплого и холодного периодов года.

Параметры наружного воздуха для переходных условий года следует принимать 10 °С и удельную энтальпию 26,5 кДж/кг.

5.11 Параметры наружного воздуха для зданий сельскохозяйственного назначения, если они не установлены специальными строительными или технологическими нормами, следует принимать:

  • параметры А — для систем вентиляции и кондиционирования для теплого и холодного периодов года;
  • параметры Б — для систем отопления для холодного периода года.

5.12 По заданию на проектирование допускается принимать более низкие параметры наружного воздуха в холодный период года и более высокие параметры наружного воздуха в теплый период года.

5.13 Взрывопожаробезопасные концентрации веществ в воздухе помещений следует принимать при параметрах наружного воздуха, установленных для расчета систем вентиляции и кондиционирования.

Как рассчитать систему вентиляции. Расчетная температура для проектирования вентиляции

как рассчитать систему вентиляции онлайн - расчетная температура

Вентиляция предназначена для обеспечения комфортного самочувствия посетителей или жильцов помещения за счет замены «отработанного» воздуха на свежий.

На этапе проектирования очень важен правильный расчет вентиляции.

Установка вентиляционных систем в помещении помогает решить вопрос удаления из комнаты или здания «отработанного» воздуха и замены его свежим с улицы. Грамотные системы вентиляции не должны:

  • создавать ситуацию, при которой работа вентиляционной системы не выполняется из-за простоя воздушных масс,
  • допускать слишком мощную работу систем вентиляции, при которой объем приходящего и выходящего воздуха различается, создавая сквозняк.

В основе качественной и оптимальной по мощности бытовой вентиляции (то же относится и к процессу проектирования системы промышленной вентиляции) лежит грамотный расчет таких систем, не допускающий остановки воздухообмена в результате работы вентилятора и не допускающей, чтобы вентилятор создавал сквозняк.

Зачем нужен расчет оптимальной мощности для системы вентиляции?

Расчет системы проводится перед подбором вентиляторов и другого оборудования. Расчеты направлены на определение основных параметров будущей системы вентиляции:

  • расход воздуха вентиляторами;
  • рабочее давление для вентиляционных установок в помещении;
  • мощность нагревающего элемента — калорифера вентиляционных систем;
  • площадь сечения воздуховодов в будущей системе.

Для расчета будущей вентиляции необходимо знать следующие параметры объекта:

  • площадь помещения и высота потолка;
  • назначение объекта – в зависимости от того, проводим ли мы расчет в жилом доме или производственном здании, будет меняться количество и мощность вентиляционного оборудования – от бытового вентилятора до сложных промышленных систем;
  • количество человек, живущих или работающих на той пощади, куда установят систему.

Как посчитать вентиляцию с помощью СНиП?

Правила СНиП указывают необходимую кратность воздухообмена для систем — кратность воздухообмена устанавливается в соответствии с типом объекта. Перед тем, как рассчитать вентиляцию, необходимо установить точную цифру для систем объекта – от 1 в случае бытовых систем, до 3, если производится расчет необходимой производственной мощности промышленных совмещенных общеобменных и локальных систем.

Также используется для расчета вентиляции калькулятор. На нашем сайте представлен калькулятор, помогающий посчитать параметры общеобменных систем онлайн.

Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции.

Если перед специалистами, выполняющими расчет мощности будущей системы, стоит не просто вопрос «Как рассчитать вентиляцию?», но и задача рассчитать потребный (необходимый) воздухообмен, то следует вооружиться следующими замерами:

  • длина, ширина и высота потолков в помещении – при проектировании вентиляции расчет основывается на объеме вентилируемого объекта;
  • мощность оборудования системы, для которой определяется потребный (необходимый) воздухообмен;
  • категория сложности работы – методика расчета и конечный результат зависимы от условий, в которых система вентиляции эксплуатируется;
  • тип вредного вещества и количество его выделения;
  • предельная допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества, удалением которого занимаются системы воздухообмена;
  • количество человек, работающих на площади, для которой требуется рассчитать будущую вентиляцию.

Допустим, расчет потребного воздухообмена начинается со следующих данных:

Мощность оборудования систем вентиляции

Категория тяжести работы

Тип вредного вещества

Количество вредного вещества

Первоначально подсчет потребного (необходимого) воздухообмена требует найти расход приточного воздуха, необходимый для отвода избыточной теплоты. Формула:

  • c – теплоемкость воздуха (мы возьмем с = 1,2 кДж / (кг * о С)),
  • p – плотность воздуха, кг/м 3 ;
  • tуд – температура воздуха, удаляемого из объекта;
  • tпр – расчетная температура воздуха из притока (при этом расчетная температура наружного воздуха, tпр, больше температуры в рабочей зоне, tуд, на 5 о С).

Плотность воздуха зависит от расчетной температуры наружного воздуха и определяется по формуле:

Допустим, для нашей системы значение расчетной температуры наружного воздуха tпр = 22,3 о С, тогда tуд = 27,3 о С. Тогда плотность воздуха p = 353 / (273 + 22,3) = 1,2 кг/м 3 .

Второй этап подсчета необходимого воздуха для общеобменной вентиляции – это определение избыточного количества теплоты Qизб.

Расчет воздухообмена в это части происходит по формуле:

  • Qр – теплота, поступающая от различных источников, кДж/ч;
  • Qэо – теплота, выделяемая при работе электродвигателей.

Количество теплоты от электрооборудования, необходимое для определения мощности вентиляции, определяется по формуле:

Qэо = 352 * B * N, где:

  • B – коэффициент загрузки оборудования (расчет будущей системы отталкивается от коэффициента загрузки 0,25-0,35, в нашем случае примем его равным 0,35);
  • N – общая мощность электрооборудования (в нашем случае мощность оборудования равна 50).

То есть, Qэо = 352 * 0,35 * 50 = 6160кДж/ч.

Определение для общеобменной вентиляции теплоты от других источников, Qр, происходит по следующей формуле:

  • N – число работников на объекте, для которого производится расчет мощности вентиляции (в нашем случае определение мощности вентиляции происходит для 50 сотрудников);
  • Кр – теплота, выделяемая одним человеком, кДж. Так как тип работы определен как легкий, то для расчета будущей системы возьмем Кр = 300кДж.

Тогда количество тепла из других источников, необходимое для расчета оптимальной по мощностям и энергопотреблению системы, равно Qр = 50 * 300 = 15000кДж/ч.

Соответственно, избыточное количество теплоты, требуемое для расчета мощностей проектируемой вентиляционной системы равно Qизб = Qэо + Qр = 6160 + 15000 = 21160кДж/ч.

Расход приточного воздуха для проектируемой вентиляции, необходимый для отвода избыточной теплоты, можно посчитать по формуле:

то есть, для нашего случая расход приточного наружного воздуха составляет:

L = 21160 / (1,2 * 1,2 * 5) = 2939 м 3 /ч.

Расчет системы вентиляции и потребного (необходимого) воздухообмена для удаления вредных веществ.

Теперь необходимо рассчитать мощность системы, необходимую для удаления вредных веществ.

Расчет вентиляционной системы для вредных веществ производится по формуле:

  • G – количество выделяемых вредных веществ, удаляемых системой вентиляции (в нашем случае, это – металлическая пыль с мощностью выброса 5000мг/ч);
  • qуд – концентрация вредных веществ в удаляемом системой вентиляции воздухе;
  • qпр – концентрация вредных веществ в приточном воздухе системы.

Концентрация вредных веществ в удаляемом системой воздухе, qуд, не должно превышать ПДК. То есть при расчете для нашей системы, qуд = 6мг/м 3 . Концентрация вредных веществ в приточном воздухе не должна превышать 0,3 от ПДК. То есть, при расчете проектируемой общеобменной системы вентиляции qпр = 0,3 * 6 = 1,8 мг/м 3 .

Такая расчетная методика для проектирования вентиляции дает нам необходимую мощность будущих систем, равную:

L2 = 5000 / (6 – 1,8) = 1190 м 3 /ч.

Потребный (необходимый) воздухообмен рассчитывается по формуле:

  • L – расход приточного воздуха для удаления вредных веществ системой общеоменной вентиляции;
  • V – объем объекта.

k = 1190 / (20 * 10 * 5) = 1,19.

Расчет воздухообмена в заданных нами условиях показал, что:

  • расход приточного воздуха (наружного) в час составляет около 1200 м 3 , что должно учитываться оборудованием общеобменных систем
  • необходимая кратность воздухообмена равна 1,19.

Показатели расчетной температуры наружного воздуха.

Показатели расчетной температуры наружного воздуха содержатся в действующей редакции СНиП 2.04.05-91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование».

Значение расчетной температуры наружного воздуха устанавливается для разных городов России и используется для проектирования отопления, вентиляции. Расчетная температура наружного воздуха для системы отопления – это средняя температура холодной пятидневки, использующаяся для расчета отопления. Это средняя температура наиболее холодных пятидневок за 8 самых холодных зим за последние 50 лет.

Такой расчет отопительных систем позволяет спроектировать вентиляционные установки (если систему затачивают под задачи отопления) так, чтобы они были готовы к сильным морозам, которые случаются раз в несколько лет. Еще такой расчет систем позволяет посчитать вентиляцию, спроектировать и установить ее без лишних затрат.

Температура наружного воздуха – один из климатических факторов среды, знание которых необходимо для оптимального подбора материалов для строительных конструкций. Расчетная наружная температура необходима для правильного подбора материалов и построения вентиляции помещения, которые смогут защищать здание от низкой температуры, дождя, ветра, снега. Чтобы рассчитать будущую вентиляцию и сделать дом теплым, необходимо учитывать расчетную температуру внешнего воздуха.

Расчет вентиляционной системы и выбор материалов для наружных ограждений требуют знания расчетной температуры наружного воздуха:

  • для легких наружных ограждений нужна абсолютно минимальная температура наружного воздуха;
  • для ограждений малой массивности – среднюю наружную температуру наиболее холодных суток;
  • для ограждений средней массивности – среднюю из средних расчетных температур для проектирования (такая температура для наружных заграждений берется из наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки);
  • для массивных ограждений берется средняя температура для проектирования вентиляции из наиболее холодной пятидневки;
  • для перекрытий над подвалами и подпольями принимают среднюю температуру, зафиксированную для наружного воздуха в наиболее холодную пятидневку. Для подвальных перекрытий наружное состояние воздуха берется независимо от массивности ограждения.

Различия между температурами и другими показателями воздуха наружного нахождения необходимо учитывать для того, чтобы рассчитать и правильно выбрать теплозащиту ограждений. Потери тепла через заграждения здания в течение для происходят неравномерно, ночью, когда расчетный наружный воздух имеет меньшую температуру, стены и другие ограждения быстрее охлаждаются по толщине.

Для охлаждающих ограждений большой инерционности (например, из бревенчатого сруба) показателя расчетной температуры наружного воздуха берутся за период в 5 дней – такой срок достаточен для того, чтобы воздух внутри охладился максимально. Так проектировщики будут знать, как рассчитать вентиляцию и отопление с учетом наименьшей возможной температуры.

Для того, чтобы рассчитать вентиляцию, нужно взять показатели расчетной температуры наружного воздуха из СНиП 2.01.01-82 «строительная климатология и геофизика». Здесь приведены расчетные температуры наружного воздуха для некоторых городов России.

Город, для которого установлено значение расчетной температуры наружного воздуха

Среднее значение расчетной температуры наружного воздуха, о С

Среднее значение зимней расчетной температуры наружного воздуха для проектирования отопления

Среднее значение зимней расчетной температуры наружного воздуха для расчета вентиляции

Среднее значение расчетной температуры наружного воздуха для отопительного периода

Расчетные параметры наружного климата для проектирования систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха

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 %.

Описание:

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 %.

Ключевые слова: вентиляция, кондиционирование воздуха, холодоснабжение, параметры наружного климата

Расчетные параметры наружного климата для проектирования систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха

А. С. Стронгин, канд. техн. наук, Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН

В. А. Воронцов, ООО «Системэйр»

К. А. Кузнецов, ООО «Системэйр»

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 %.

Расчетные параметры наружного климата для проектирования систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха

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]:

  • параметры А – для систем вентиляции и воздушного душирования в теплый период года;
  • параметры Б – для систем отопления, вентиляции и воздушного душирования в холодный период года, а также для систем кондиционирования в теплый и холодный периоды года.

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

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.

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

  • СП 131.13330.2018 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология». М., 2018.
  • СП 60.13330.2016 «СНиП 41–01–2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» (с изменением № 1). М., 2003.
  • Нестеренко А. В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1971.
  • Богословский В. Н., Кокорин О. Я., Петров Л. В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М.: Стройиздат, 1985.
  • Р НП «АВОК» 7.5-2020 «Обеспечение микроклимата и энергосбережение в крытых плавательных бассейнах. Нормы проектирования». М.: АВОК-ПРЕСС, 2020.
  • Стронгин А. С. Оценка эффективности холодоснабжения общественных зданий. Ч. 1. Энергоэффективность // Энергосбережение и умные технологии. – 2020. – № 2. – С. 12–16.
  • Стронгин А. С. Оценка эффективности холодоснабжения общественных зданий. Ч. 2. Экономическая и экологическая эффективность // Энергосбережение и умные технологии. – 2020. – № 3. – с. 9–11.

Авторы выражают глубокую благодарность за сотрудничество М. В. Клюевой («ГГО»).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *