Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 107-91-50 ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"

АВОК ассоциированный
член
Summary:

Предложения о внесении изменений в СП 60.13330.2020

Proposals of Amendments to Code of rules SP 60.13330.2020

V. I. Livchak, Candidate of Engineering, Independent Expert in the Field of Heat Supply of Residential Microdistricts and Energy Efficiency of Buildings

Keywords: domestic heat gains, design heat losses, thermal load of heating system, heat use

The article offers justifications of proposals to include specific domestic heat gain indicators and multiplying coefficients for calculation of thermal loads of heating systems in SP 60.13330.2020.

Описание:

Статья содержит обоснования предложений о включении в СП 60.13330.2020 удельных показателей бытовых теплопоступлений и повышающих коэффициентов при расчете тепловых нагрузок систем отопления.

Предложения о внесении изменений в СП 60.13330.2020

Предлагаемые изменения и дополнения к Приложению А и тексту СП 60.13330.2020

ОБОСНОВАНИЕ

В Приложении А «Расчет тепловых нагрузок на системы отопления и вентиляции» СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» приводится общая формула (А.1) расхода тепла1 (тепловая нагрузка) на нужды отопления и вентиляции Qов.р, где представлены все составляющие теплового баланса отапливаемых помещений здания, определяемых в соответствующих пунктах текста Приложения, включая такие редкие, как А.6 Тепловые потери, образующиеся из-за необходимости нагрева материалов и транспортных средств, определяемые по формуле (А.11). Но после этого текст Приложения А заканчивается, как будто его кто-то оборвал, и не приводится, как определять последнюю в формуле (А.1) составляющую теплового баланса – бытовые теплопоступления Qбыт, характерные для расчетного режима, не приводятся также какие коэффициенты вводятся на суммарный расход теплоты для подбора площади нагрева отопительных приборов и тепловой нагрузки системы отопления.

1 удивляет включение термина «тепло», в то время как в Терминах и определениях СП 60 правильно указывается «теплота». Тепло и холодно – это ощущение человека, а теплота и холод – это количество энергии.

СКАЧАТЬ ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ СТАТЬИ

В предыдущей редакции СП 60.13330.2016 с изм. № 1 от 22.01.2019 в п. Г.8 было включено определение внутренних (бытовых) теплопоступлений со ссылкой на источник СП 50.13330, использующий Р АВОК-8-2005 «Руководство по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий». По нему Qбыт принимаются по удельной величине бытовых тепловыделений, приходящихся на 1 м2 площади жилых помещений или расчетной площади отапливаемых помещений общественных зданий в зависимости от заселенности этих помещений. В частности для жилых домов принимается qбыт= 17 Вт/м2 площади пола жилых комнат при заселенности 20 м2 площади квартир на 1 человека, а при заселенности 45 м2/человека – qбыт= 10 Вт/м2 площади пола жилых комнат. В диапазоне между этими крайними значениями – по формуле: qбыт= 17 – (Aкв/n–20) • 7/25, Вт/м2, где Aкв – площадь квартир, n – количество жителей в доме.

Как было показано в [1] приведенные выше значения корреспондируются с европейскими нормами ISO 13790:2008 «Energy performance of buildings — Calculation of energy use for space heating and cooling» (Энергетическая эффективность зданий. Расчет потребления энергии для отопления и охлаждения). В табл. G.12 Приложения G к этим нормам приводятся рекомендуемые значения внутренних теплопритоков от пользователей жилых и общественных зданий разного назначения, годовое потребление электроэнергии на освещение и пользование электроприборами, кухонным оборудованием и время использования их за средний день месяца. Пересчитав теплопритоки на среднечасовые за отопительный период значения, прибавив метаболические притоки от присутствующих людей, а для жилых домов еще и теплопоступления от полотенцесушителя и трубопроводов системы горячего водоснабжения, к которой он подключен, и от пользования горячей водой, были получены такие же величины, как и в приведенной выше формуле при заселенности 40 м2 общей площади квартир на одного жителя, которая принята в табл. G.12 ISO.

Применительно к условиям России рассматриваемая таблица должна быть расширена, в связи с тем, что заселенность квартир в 40 м2 на жителя у нас больше исключение, чем правило, так же как и 20 м2 на одного работающего в офисах. Поэтому, таким жилым и офисным зданиям присваивается 1-я категория и дополнительно вводится 2-я категория с заселенностью в 20 м2 площади квартир на жителя и 8 м2 полезной площади помещений или примерно 6 м2 расчетной площади на одного работающего в офисах, что соответствует норме заполняемости существующих зданий в нашей стране. На основании выполненных расчетов были получены удельные среднечасовые за рабочее время внутренние теплопритоки, включая: людей, электроприборы, кухонное оборудование, освещение, qint, Вт/м², которые добавлены в таблицу отдельной строкой.

Исключение из текста Приложения 1 указания, как определять величину бытовых теплопоступлений в зданиях, воспринимается проектировщиками, как предложение их не учитывать, тем более, что если в предыдущих редакциях СНиП о бытовых тепловыделениях в жилых домах приводили данные, правда, постоянно снижающиеся по величине, то об учете теплопоступлений в общественных зданиях ни в одних нормах речи не было! Покажем на примере многоквартирного дома (МКД) и офиса, как пренебрежение бытовыми теплопоступлениями в таких зданиях сказывается на увеличении тепловой нагрузки системы отопления и ее годового теплопотребления.

В качестве примера возьмем, рассматриваемые в [2, 3] 12-этажные дома-башни серии II-18–01/12 по ул. Обручева, которые были мэрией Москвы включены в эксперимент, предложенный Мосгосэкспертизой, где я возглавил отдел «Энергоэффективность зданий и их инженерных систем», по доведению фактического теплопотребления на отопление дома к проектно-расчетному значению. В домах был выполнен комплексный капитальный ремонт, включающий утепление стен до Rст.пр = 3,06 м2·°С/Вт, чердачного перекрытия до Rчерд.пр = 3,73 м2·°С/Вт, замену окон на более герметичные с Rок.пр = 0,55 м2·°С/Вт, замену системы отопления с отопительными приборами, оборудованными термостатами, и устройством автоматизированного узла управления (АУУ) подачи теплоты в систему отопления здания. При определении требуемой тепловой нагрузки системы отопления предусмотрено, что система отопления обеспечивает нагрев наружного воздуха в объеме нормативного воздухообмена 30 м3/ч на 1 человека при заселенности 20 м2 площади квартир на человека. При этом бытовые теплопоступления составляют qбыт= 17 Вт/м2 жилой площади квартир. В соответствие с планировкой дома площадь 84-х квартир – Акв = 3618 м2, жилая площадь – Аж = 2496 м2.

Расчетные теплопотери через наружные ограждения и на нагрев вентиляционной нормы наружного воздуха в квартирах и инфильтрующегося в лестничную клетку при tн.р= –26 °С составили 202,6 кВт, требуемая тепловая нагрузка системы отопления с учетом внутренних теплопоступлений, равных Qбыт.р = 17·2496·10-3 = 42,4 кВт, и дополнительных теплопотерь трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения, зарадиаторных участков ограждений и др., оцениваемых повышающим коэффициентом βтп1,1, составит: Qот.р.тр = (202,6 – 42,4)·1,1 = 176 кВт. Кстати, эта величина подтверждена результатами натурных испытаний, выполненных по адресу ул. Обручева, д. 57, в отопительном периоде 2009/10 годов после перенастройки контроллера регулятора подачи теплоты на отопление по оптимизированному графику. Бытовые теплопоступления по отношению к тепловой нагрузке системы отопления составили:

Qбыт..р / Qот.р.тр/βтп = 42,4 / 176 / 1,1·100 = 20 %.

В случае пренебрежения бытовыми теплопоступлениями тепловая нагрузка системы отопления возрастет до Qот.р.пр = 202,6·1,1 = 223 кВт, т. е. в 223 / 176 = 1,27 раза.

Пренебрежение бытовыми теплопоступлениями в годовом теплопотреблении приводит к тому, что расход теплоты системой отопления будет определяться только расходом на компенсацию теплопотерь через наружные ограждения и на нагрев наружного воздуха при средней температуре наружного воздуха (tн.ср= –3,1 °С) за нормализованный отопительный период длительностью 214 суток:

Qот.год.пр = [202,6 / (20 + 26)]·(20 + 3,1)·214·24·1,1·10-3 = 574,8 МВт·ч.

Если бы бытовые теплопоступления были учтены при подборе площади нагрева отопительных приборов и в полном объеме из-за того, что с повышением наружной температуры их доля в тепловом балансе дома возрастает, за счет чего можно сократить подачу теплоты в систему отопления, годовой расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию МКД достиг бы: Qот.год.тр = (574,8 / 1,1 – 42,4·214·24·0,9·10-3)·1,1 = 359,2 МВт·ч (понижающий коэффициент на бытовые теплопоступления ν = 0,9 вводится на неполное их использование в теплый период отопительного сезона, когда теплопотери ниже бытовых теплопоступлений). Годовой перерасход тепловой энергии на отопление многоквартирного дома от пренебрежения бытовыми теплопоступлениями составит: 574,8 – 359,2 = 215,6 МВт·ч или в 574,8 / 359,2 = 1,6 раза больше ожидаемого при учете Qбыт.

Еще больший перерасход теплоты на отопление от пренебрежения бытовыми теплопоступлениями происходит в общественных зданиях (для них это внутренние теплопритоки Qвн), потому что, как правило, они проектируются с централизованным нагревом наружного воздуха, подаваемого системой приточной вентиляции. Исключая, тем самым, эту составляющую тепловых потерь из компенсируемых системой отопления, что увеличивает долю внутренних теплопоступлений по отношению к тепловой нагрузке системы отопления, по сравнению с жилыми домами с естественным притоком наружного воздуха для вентиляции квартир, нагрев которого обеспечивается системой отопления.

Подтвердим это на примере [4] 4-этажного офиса полезной площадью Апол = 1243 м2 с количеством работников 124 (заполнение 10 м2 полезной площади на 1 работника), строящегося в Московском регионе, с теплозащитой, соответствующей требованиям 1-го этапа повышения энергетической эффективности зданий. Сумма площадей всех наружных ограждений отапливаемой оболочки здания Аогрсум = 2146 м2; в том числе: площадь стен 1072 м2 (Rстр = 3,08 м2·0C/Вт), площадь окон 235 м2 (Rокр = 0,8 м2·0C/Вт), площадь покрытия 415 м2 (Rпокрр = 4,12 м2·0C/Вт), площадь цокольного перекрытия 415 м2 (Rперр = 3,48 м2·0C/Вт), площадь наружных дверей 9 м2 (Rдвр = 0,9 м2·0C/Вт). Приведенный трансмиссионный коэффициент теплопередачи здания Kтр = 0,407 Вт/(м2·0C).

Удельные расчетные внутренние теплопритоки из [1] при принятой заселенности в 10 м2 полезной площади помещений на одного работника (интерполируя  величины КqE и qE) составят:

qвн.оф = (QP/Aполtмет /t + КqE·(qE·fE)·103/(t·365) = (80/10)·6/6+1,09· (31,3·0,9)·103/(6·365) = 22,02 Вт/м2(обозначения в [1]).

Расчетный расход теплоты на отопление, равный расчетным теплопотерям через наружные ограждения с добавочными теплопотерями на ориентацию помещений по сторонам света и на угловые помещения, оцениваемые повышающим коэффициентом β =1,1, (п. 3.5.2 МГСН 2.01-99, в предыдущем примере для МКД он составил β =1,13 – включено в текст Приложения А, п. А.2, примечание 6) вместе с теплопотерями трубопроводами системы отопления, проложенными в неотапливаемых помещениях, и с учетом завышенных теплопотерь зарадиаторных участков стен (βmn = 1,1), а также с учетом полезного использования внутренних теплопоступлений только в помещениях, относящихся к расчетной площади, составляющей в офисах Арасч = 0,8·Апол, составит:

Qот.р.тр = Qогр.рQвн.р = [1,1·Kтр·Аогрсум·(tв-tнр) – 0,8·Апол·qвн.офβтп·10-3 = [1,1·0,407·2146·(20+26) – 0,8·1243·22,02]·1,1·10-3 = (44,2 – 21,9)·1,1 = 24,5 кВт.

Теплопоступления по отношению к тепловой нагрузке системы отопления составили:

Qвн.р/Qот.р.тр/βтп = 21,9/24,5/1,1·100 = 92%. 

В случае пренебрежения бытовыми теплопоступлениями тепловая нагрузка системы отопления возрастет до Qот.р.пр = 44,2·1,1 = 48,6 кВт, то-есть в 48,6/24,5 = 1,9 раза.

Пренебрежение внутренними теплопоступлениями в годовом теплопотреблении приводит к тому, что расход теплоты системой отопления при тех же метеорологических условиях, как и в примере с МКД, будет: Qот.год.пр = [48,6/(20+26)]·(20+3,1)·214·24·1,1·10-3 = 137,9 МВт·ч. Если бы внутренние теплопоступления были учтены (в данном примере ν=1,0), годовой расход тепловой энергии на отопление офиса был бы:

Qот.год.тр =  (137,9/1,1 – 21,9·214·24·1,0·10-3)·1,1 = 14,2 МВт·ч.

Годовой перерасход тепловой энергии на отопление офиса от пренебрежения бытовыми теплопоступлениями составит: 137,9-14,2 = 123,7 МВт·ч или почти в 137,9/14,2 = 10 раз больше ожидаемого при учете Qвн.

Такие огромные перерасходы тепловой энергии на отопление будут иметь место при проектировании зданий без учета бытовых (внутренних) теплопоступлений, как следует из существующего текста Приложения А в редакции СП 60.13330.2020. Кроме того текст Приложения А в части определения тепловой нагрузки системы отопления не отражает всего многообразия зданий: жилые и нежилые с естественной приточной вентиляцией, здания с механической приточной вентиляцией и централизованным подогревом приточного воздуха, воздушное отопление, общественные здания с периодическим режимом работы – в каждом конкретном случае расчет нагрузки на отопление разный [5]!

Литература

  1. Ливчак В.И. Гармонизация исходных данных российских норм, определяющих величину внутренних теплопоступлений, с европейскими нормами. График Ливчака. «АВОК» №1-2014г.
  2. Ливчак В.И., Забегин А.Д. Преодоление разрыва между политикой энергосбережения и реальной экономией энергоресурсов.  «Энергосбережение» №4-2011г.
  3. Ливчак В.И., Забегин А.Д. Стратегия автоматического регулирования систем отопления многоквартирных домов. «Энергосбережение» №3-2016г.
  4. Ливчак В.И. Почему перегреваются офисные здания и что делать?«АВОК» №7-2014г.
  5. «Требования к содержанию и расчету показателей энергетического паспорта проекта жилого и общественного здания» СТО НОП 2.1-2014.  М. 2014г. Ливчак В.И. - руководитель творческого коллектива стандарта.

СКАЧАТЬ ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ СТАТЬИ

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №5'2022



Статьи по теме

Реклама на нашем сайте
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Реклама на нашем сайте
Онлайн-словарь АВОК!