При проектировании систем отопления и вентиляции в многоквартирных и малоэтажных загородных зданиях в обязательном порядке принимается во внимание такой показатель, как расчетная температура наружного воздуха. При условии правильного определения этого параметра домашние инженерные системы в последующем работают эффективно даже в самые морозные или, наоборот, жаркие дни и к тому же получаются достаточно экономичными.
Определение
Поскольку климат в России холодный, в особенности внимательно у нас в стране относятся к проектированию систем отопления. Поэтому под понятие «расчетная температура наружного воздуха» чаще всего в РФ попадает усредненная t° наиболее холодных пятидневок в данной конкретной местности за 8 наиболее морозных зим последних 50 лет. Именно этот параметр и принимается во внимание при проектировании систем отопления и вентиляции. Интересным можно считать тот факт, что этот показатель всегда намного выше, чем абсолютная минимальная t° для того же района.
К примеру, для Москвы расчетная температура наружного воздуха равна -26 °С. Абсолютная же минимальная зимняя t° для столицы составляет уже -41 °С. Для Санкт-Петербурга эти показатели равны -24 и -36 °С соответственно.
Несмотря на то что расчетная наружная температура всегда выше абсолютной минимальной, системы отопления, спроектированные с ее учетом, получаются достаточно эффективными. Дело в том, что в большинстве случаев строительные ограждающие конструкции разного рода зданий отличаются достаточно большой тепловой инерцией. В результате кратковременное понижение наружной температуры, к примеру, в столице даже и до минимальных -41 °С не приведет к сколько-нибудь значительному охлаждению воздуха в помещениях домов.
Использование при проектировании именно показателя расчетной температуры наружного воздуха, таким образом, позволяет значительно экономить на монтаже отопительных систем. В особенности это бывает заметным при массовых застройках.
Интересный факт
Разного рода нормативы, регулирующие проектирование инженерных систем, разрабатывались у нас в стране еще в советские времена. И конечно же, на данный момент многие такие документы могут считаться уже даже и устаревшими. Сегодня строительные компании, разработанные в советские времена, правила зачастую по некоторым пунктам не соблюдают. Однако в большинстве случаев это никак не сказывается на комфорте проживания и работы в зданиях людей.
К примеру, в наше время за расчетную наружную температуру проектные компании принимают обычно самую холодную пятидневку за 8 самых морозных зим последних не 50, а не более 20 лет. Дополнительно такие фирмы могут закладывать в проекты коммуникаций разного рода автоматику, включающую/выключающую оборудование по мере необходимости. К примеру, вентиляция в современных зданиях может функционировать только тогда, когда в них находятся люди.
Методы определения для систем отопления
Таким образом, мы выяснили, что такое расчетная зимняя температура наружного воздуха. В большинстве случаев в России при проектировании систем отопления принимается во внимание именно t° самых холодных пятидневок 8 зим. Однако иногда этот показатель может рассчитываться и по-другому. При проектировании отопительных сетей инженеры учитывают, помимо всего прочего, и степень массивности ограждающих конструкций зданий.
Расчетная температура для строительных конструкций очень толстых (к примеру, бревенчатых стен) равна именно t° пятидневки за 8 лет. Если же ограждающие конструкции здания относятся к легким, при проектировании систем отопления принимается во внимание средняя температура для наиболее холодных суток года (то есть для Москвы, к примеру, это может быть -46 °С). Для домов с не слишком толстыми и не особенно тонкими стенами вычисляется при этом среднее арифметическое между двумя этими показателями.
Как определяют степень массивности ограждающих конструкций
Этот показатель для стен и перекрытий определяется прежде всего величиной их тепловой инерции. Последняя при этом вычисляется по формуле:
-
D = R1S1 + R2S2 + R3S3 + … + RnSn.
Здесь R1, R2, R3, Rn — термическое сопротивление слоев ограждения в м2*ч*град/ккал. S1, S2, S3, Sn в формуле — коэффициент теплоусвоения материалов в период колебаний температур за 24 часа в ккал/м3*ч*град.
Параметр S высчитывается для каждого слоя по следующей формуле:
-
S = √0.51λcy.
В этой формуле λ — коэффициент теплопроводности материала в ккал/м*ч*град, с — его удельная теплоемкость ккал/кг*град, y — объемный вес в кг/м3.
Расчетная температура наружного воздуха для отопления, в зависимости от массивности стен (показателя D), определяется по таблице.
Нормативы температур для жилых помещений
Проектировать систему отопления, в том числе и с учетом наружной температуры, следует таким образом, чтобы в помещениях разного назначения в доме или квартире в последующем создавался микроклимат, соответствующий действующему законодательству. Для жилых зданий у нас в стране в этом плане предусматриваются следующие нормативы:
-
жилые комнаты — температура зимой не ниже +18 °С;
-
угловые жилые комнаты — +20 °С;
-
ванные комнаты — +25 °С.
При этом если расчетная наружная температура воздуха в данной конкретной местности ниже -31 °С, для жилых обычных и угловых помещений показатели увеличиваются до +20 и +22 °С соответственно.
Нормативы для общественных зданий
Разумеется, предусматриваются нормативы температуры воздуха и для разного рода помещений общественного назначения.
Согласно нормативам, в тех зданиях, в которых люди всегда находятся в уличной одежде, температура воздуха не должна опускаться ниже 14 °С. Допустимой максимальной температурой в административных и офисных помещениях в летнее время года является 30 °С. При этом минимальной t° зимой в таких зданиях считается -13 °С.
Расчетная температура для вентиляции
Такие инженерные системы в многоквартирных домах монтируются в обязательном порядке. Предусматривают вентиляционные сети и во многих загородных жилых зданиях. При проектировании таких систем также, как уже упоминалось, принимается во внимание расчетная зимняя температура наружного воздуха. С использованием этого показателя в последующем вычисляется оптимальная мощность вентиляционного оборудования.
В данном случае проектирование выполняется с применением примерно тех же правил, что и для систем отопления. То есть чаще всего:
-
для легких ограждений принимается во внимание минимальная температура самого холодного месяца;
-
для стен малой массивности — средняя наружная температура наиболее холодных дней;
-
для ограждений средней массивности — среднее арифметическое между показаниями t° наиболее холодных суток и самой морозной пятидневки;
-
для массивных стен — температура пятидневки.
Расчетная температура воздуха и воздухообмен
По мощности вентиляционное оборудование для жилых и разного рода общественных помещений подбирается таким образом, чтобы обеспечить наибольший комфорт находящихся в них людей. То есть проектироваться подобные системы должны таким образом, чтобы обеспечить нужную кратность воздухообмена. Этот показатель, в свою очередь, и зависит от расчетной наружной температуры на улице.
Для помещений разного назначения предусматривается и неодинаковая кратность воздухообмена.
Расчетная температура для холодильных установок
При проектировании такого оборудования инженеры принимают во внимание в первую очередь такие показатели, как время обработки и коэффициент запаса. Также при расчете холодильных установок, как и систем отопления, учитывается расчетная температура наружного воздуха. Однако в данном случае во внимание принимаются, конечно же, показатели не самых низких t° в году, а самых высоких.
К сожалению, у нас в стране на данный момент практически не имеется справочной литературы, в которой были бы указаны показатели расчетных наружных температур для холодильных установок в той или иной местности. Однако программы с базами самых высоких t° для разных городов можно встретить в интернете. Единственное — инженеру, которому понадобились подобные сведения, вряд ли удастся проверить первоисточники и достоверность информации в таких списках.
Формулы для холодильных установок
Найти стопроцентно достоверные таблицы и списки городов с указанием расчетных наружных температур для такого оборудования сегодня, таким образом, достаточно сложно. Но в России, к счастью, еще с советских времен сохранились документы с формулами для вычисления таких показателей. Если найти необходимую информацию о наружной температуре в данном конкретном районе не удастся, расчет можно произвести, к примеру, по такой формуле:
-
tH = tCP МЕС + 0,25 × tAM (4.3).
Здесь tCP МЕС — средняя температура самого жаркого месяца в регионе, tAM — температура абсолютного максимума.
Также выбор расчетной наружной температуры воздуха при проектировании холодильных установок может осуществляться, к примеру, с использованием следующей формулы:
-
Тнар = 0,4Та.м.+ 0,6Тс.м.
Здесь Тс.м — усредненная температура в 13 часов самого жаркого месяца, Та.м — максимальная по климатическим данным.
Помимо всего прочего, согласно нормативам, коэффициент теплопередачи ограждений холодильной установки определяется с учетом климатической зоны, которых в России имеется три:
-
южная — со среднегодовой температурой от 9 °С;
-
средняя — с температурой 1-8 °С;
-
северная — с температурой наружного воздуха от 0 оС и ниже.
Иногда в зимнее время года камеры холодильников приходится обогревать с использованием специальных устройств. Расчет мощности последних, конечно же, также производится с учетом наружной температуры. Но в данном случае в расчет принимаются зимние показатели.
Выбор нормированных параметров наружного воздуха
Проектироваться системы отопления, вентиляции и кондиционирования в зданиях разного назначения, таким образом, должны с учетом изменений погоды на улице. Регулирует у нас в стране численные значения параметров наружного воздуха СНиП 23-01-99.
Согласно этому документу, при проектировании инженерных систем, отвечающих за микроклимат в помещениях, могут учитываться:
-
параметры группы А — для теплого времени года;
-
группы В — для холодного.
При этом параметры для переходных периодов (весна/осень) принимаются такие:
-
для температуры — 10 °С;
-
для энтальпии — 26,5 кДж/кг.
Согласно СНиП 23-01-99, при этом при проектировании сооружений и зданий допускается принимать во внимание более низкие параметры наружного воздуха зимой и более высокие летом.
При выполнении теплотехнических расчетов, определении влажностного режима и сопротивления воздухопроницаемости ограждающих конструкций могут, помимо всего прочего, учитываться следующие основные расчетные параметры наружного воздуха:
-
для объектов массового строительства — средняя t° наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92 для бетонных конструкций и 0.98 — для стальных;
-
средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца;
-
средняя температура и продолжительность отопительного периода с устойчивой среднесуточной t° наружного воздуха 8 и 10 °С (необходимо для определения условий эксплуатации стен и перекрытий зданий);
-
расчетная скорость ветра (равна максимальной из средних за январь по румбам повторяемостью от 16% на высоте 10 м от поверхности земли).
Также при проектировании ограждающих конструкций зданий и сооружений учитывается, конечно же, и зона влажности района проектирования.
Что такое обеспеченность
При проектировании инженерных систем расчетную температуру в наше время компании часто выбирают с учетом с обеспеченности. Под этим термином при этом понимают вероятность того, что температура не превысит в последующем заданного значения. К примеру, обеспеченность 0.92 означает то, что наружная t° не выйдет за определенные рамки в течение 92% времени. В оставшийся период инженерная система может выполнять свои функции, к сожалению, недостаточно эффективно.
Как уже упоминалось, при проектировании коммуникаций бетонных зданий по нормативам у нас в стране учитывается расчетная наружная температура с обеспеченностью в 0.92. Однако при этом на практике компании производят монтаж инженерных систем в зданиях разного назначения в большинстве случаев с обеспеченностью в 0.95. Иногда по договоренности с заказчикам при повышении оплаты услуги при проектировании коммуникаций могут использоваться и большие показатели этого параметра. Такой подход гарантирует создание наиболее комфортных условий проживания или работы людей в помещениях здания.
Лазько Наталья
9 февраля, 2019
