Р НП "АВОК" 5.1-2012

     

РЕКОМЕНДАЦИИ АВОК

РАСЧЕТ НАГРУЗКИ НА СИСТЕМУ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЯХ

AIR CONDITIONING LOAD CALCULATIONS FOR VARIABLE HEAT GAINS

     

Дата введения 2012-01-20

     

 Предисловие

Сведения о рекомендациях

1 РАЗРАБОТАНЫ творческим коллективом специалистов некоммерческого партнерства "Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике" (НП "АВОК"):

Ю.А.Табунщиков, доктор техн. наук, проф. (НП "АВОК") - руководитель; Д.Л.Ревизников, доктор физ.-мат. наук, проф. (ООО "ЭкоПрог"); Н.В.Шилкин, канд. техн. наук (МАрхИ).

2 УТВЕРЖДЕНЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ приказом Президента НП "АВОК" от 26 декабря 2011 г.

3 ВЗАМЕН Р НП "АВОК" 5.1-2008.

Введение

Расчет нестационарного теплового баланса помещения с учетом воздействий солнечной радиации и температуры наружного воздуха, а также внутренних технологических и бытовых теплопоступлений необходим для определения нагрузки на систему кондиционирования воздуха. В то же время данный расчет может быть полезен для оценки влияния теплозащиты и теплоустойчивости наружных ограждающих конструкций, заполнений световых проемов с учетом солнцезащитных устройств на нестационарный естественный тепловой режим помещения.

В СНиП II-33-75* "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха" в приложении 12 представлен метод "определения количества тепла, поступающего в помещение за счет солнечной радиации", разработанный проф. Л.А.Гулабянцем. Дальнейшим развитием этого метода явилась работа Ю.А.Табунщикова, М.А.Гуревича, Ф.В.Клюшникова "Определение теплопоступлений в помещение от солнечной радиации через заполнения световых проемов" [5]. Расчет нестационарного теплового баланса помещения с учетом воздействия солнечной радиации внутренних источников теплоты, раздельного учета лучистого и конвективного теплообмена в помещении, многослойности ограждающих конструкций и многовариантности заполнений световых проемов относится к сложным задачам математической физики. Ее инженерные решения, представленные в вышеуказанных работах, позволяют рассчитывать только теплопоступления в помещения через заполнения световых проемов за счет воздействия солнечной радиации. Появление компьютерной техники и методов решения многофакторных и достаточно сложных систем уравнений дало возможность не только автоматизировать расчеты, но также и существенно увеличить число факторов, влияющих на тепловой баланс помещения.

________________

* На территории Российской Федерации документ не действует. Действуют СНиП 41-01-2003. - Примечание изготовителя базы данных.

Настоящая программа основана на математической модели теплового режима здания как единой теплоэнергетической системы и алгоритме ее реализации, разработанных Ю.А.Табунщиковым и представленных в работе [4], и является дальнейшим развитием "Программы расчета теплоустойчивости и температурного режима помещений в летних условиях" [7] и "Программы расчета нестационарного теплового режима помещений жилых, гражданских и промышленных зданий в летних условиях" [6].

Математическая модель и ее реализация были подтверждены специальными натурными исследованиями и сопоставительными расчетами, проведенными совместно российскими и зарубежными специалистами по аналогичным программам.

В настоящей версии программы расчет интенсивности суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, падающей на горизонтальную и вертикальную поверхности, выполняется в соответствии с методикой, принятой в главе 31 ASHRAE Handbook - Fundamentals - SI Edition* (издание 2005 года) [8].

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

     1 Область применения

     1.1 Основное назначение программы

1.1.1 Программа предназначена для расчета нагрузки на систему кондиционирования воздуха при нестационарных суточных периодических теплопоступлениях в кондиционируемое помещение в теплый период года, обусловленных воздействиями солнечной радиации и температуры наружного воздуха, а также от явных технологических и бытовых источников теплопоступлений.

1.1.2 Программа позволяет рассчитывать максимальные суточные значения теплопоступлений в помещение и время их достижения, а также среднесуточные значения и амплитуду колебаний теплопоступлений в помещение для проектирования системы кондиционирования воздуха.

1.1.3 Рекомендуемая логическая последовательность расчета нагрузки на систему кондиционирования воздуха, обусловленной воздействиями солнечной радиации и температуры наружного воздуха, а также от явных технологических и бытовых источников теплопоступлений:

- рассчитывается возможный естественный тепловой режим с учетом проектных конструктивно-планировочных решений здания и производительности вентиляционной системы;

- подбирая различные конструктивно-планировочные меры защиты от поступления солнечной радиации и регулируя режимы работы вентиляционной системы, изучаются возможности обеспечения требуемого теплового режима помещения без применения систем кондиционирования воздуха;

- если использование указанных выше мероприятий окажется недостаточным для обеспечения требуемого теплового режима помещения, определяется необходимая холодопроизводительность системы кондиционирования воздуха.

Примечание - Расчет нагрузки на систему кондиционирования воздуха, обусловленной воздействиями солнечной радиации и температуры наружного воздуха, а также от явных технологических и бытовых источников теплопоступлений, является в большинстве случаев достаточным для минимизации нагрузки на систему кондиционирования воздуха. Последнее особенно важно в настоящее время в связи с высокой стоимостью присоединения дополнительной мощности системы электроснабжения.

     1.2 Дополнительные возможности программы

1.2.1 Программа позволяет рассчитывать ожидаемый нестационарный суточный тепловой режим помещения при заданных значениях параметров приточного воздуха и его массового расхода.

1.2.2 Программа позволяет рассчитывать нестационарный суточный тепловой режим помещения при последовательной работе естественной или механической вентиляции и системы кондиционирования воздуха с целью максимального использования охлаждающей способности наружного воздуха и снижения затрат на получение искусственного холода.

1.2.3 Программа позволяет определить величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции в соответствии с требованиями СНиП 23-02-2003.

1.2.4 Здание можно рассматривать как совокупность помещений, каждое из которых имеет соответствующий тепловой режим. Программа предназначена для расчета нестационарных теплопоступлений в одно помещение. Соответственно, в здании следует выделить характерные помещения и для каждого из них выполнить расчеты.

     1.3 Физическая модель помещения

Физическая модель помещения, принятая в программе, представляет собой параллелепипед, имеющий шесть ограждающих конструкций, пять из которых содержат светопроницаемые заполнения (рисунки 1, 2). При выполнении расчета конкретного помещения некоторые из шести ограждающих конструкций могут быть наружными, а другие - внутренними. Что касается светопроницаемых ограждающих конструкций, то они могут отсутствовать в некоторых из пяти ограждающих конструкций. Признаки, по которым светонепроницаемые ограждающие конструкции задаются как внутренние или наружные ограждающие конструкции, а также как ограждения с особыми условиями снаружи помещения, какими соответственно они являются, приведены в 5.5; таким же образом указаны признаки, которые относятся к светопроницаемым ограждающим конструкциям (см. 5.6).

     
Рисунок 1 - Физическая модель помещения:

светонепроницаемые ограждающие конструкции: 1-4 - стены; 5 - нижнее перекрытие; 6 - верхнее перекрытие (покрытие); светопроницаемые ограждающие конструкции: 7-12 - заполнения световых проемов

Рисунок 2 - Схема теплового баланса помещения: теплопотери или теплопоступления:

1 - через светонепроницаемые ограждающие конструкции; 2 - через светопроницаемые ограждающие конструкции; 3 - технологические и бытовые; 4 - за счет воздухообмена; 5 - за счет наличия теплоемких мебели или внутреннего оборудования

     1.4 Математическая модель помещения

1.4.1 Математическая модель теплового баланса помещения учитывает следующие показатели:

- расчетный или задаваемый периодический суточный ход температуры наружного воздуха и интенсивности прямой и рассеянной солнечной радиации, падающей на различно ориентированные поверхности;

- наличие многослойных ограждающих конструкций;

- наличие светопроницаемых ограждающих конструкций (оконных заполнений витражей, зенитных фонарей и т.д.) с солнцезащитными устройствами;

- постоянный или переменный в течение суток воздухообмен;

- наличие внутренних источников явных теплопоступлений в помещение;

- наличие теплоемких мебели или внутреннего оборудования;

- раздельный лучистый и конвективный теплообмен в помещении.

1.4.2 Основным упрощающим допущением математической модели является то, что температура внутреннего воздуха одинакова по всему объему помещения. Это допущение с достаточной для инженерных расчетов степенью точности соответствует фактическому состоянию теплового режима помещений, оборудованных системами климатизации, при коэффициенте эффективности воздухообмена 1. В случае если температура внутреннего воздуха существенно изменяется по высоте или площади помещения, то предлагаемый метод расчета, тем не менее, позволяет оценить ожидаемый уровень нагрузки на систему кондиционирования воздуха или рассчитать ожидаемые показатели естественного теплового режима помещения.

     2 Нормативные ссылки

В настоящих рекомендациях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

МГСН 3.01-2001 Жилые здания

МГСН 4.04-94 Многофункциональные здания и комплексы

СНиП 23-01-99* Строительная климатология

СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий

СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование

     3 Термины и определения*

________________

* Термины и определения, используемые в настоящих рекомендациях, соответствуют по физическому содержанию терминам и определениям, принятым в нормативно-методической литературе и/или не противоречат им.

В настоящих рекомендациях применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 амплитуда колебаний температуры наружного воздуха: Разность между средним и максимальным значениями температуры наружного воздуха за расчетный период.

3.2 естественный тепловой режим помещения: Значения температуры внутреннего воздуха и температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций, которые имеют место в помещении, не оборудованном системами кондиционирования воздуха или механической приточной вентиляции.

3.3 кондиционируемое помещение: Помещение с автоматическим поддержанием всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.

3.4 коэффициент поглощения прямой солнечной радиации: Отношение величины поглощенной прямой солнечной радиации поверхностью ограждающей конструкции или конструкцией заполнения светового проема к величине падающей на данную поверхность или конструкцию прямой солнечной радиации.

Примечание - Значения коэффициента для различных конструкций заполнений световых проемов приведены в приложении А.

3.5 коэффициент поглощения рассеянной солнечной радиации: Отношение величины поглощенной рассеянной солнечной радиации поверхностью ограждающей конструкции или конструкцией заполнения светового проема к величине падающей на данную поверхность или конструкцию рассеянной солнечной радиации.

Примечание - Значения коэффициента для различных конструкций заполнений световых проемов приведены в приложении А.

3.6 коэффициент проникания прямой солнечной радиации: Отношение величины проникающей через ограждающую конструкцию или конструкцию заполнения светового проема прямой солнечной радиации к величине падающей на данную поверхность или конструкцию прямой солнечной радиации.

Примечание - Значения коэффициента для различных конструкций заполнений световых проемов приведены в приложении А.

3.7 коэффициент проникания рассеянной солнечной радиации: Отношение величины проникающей через ограждающую конструкцию или конструкцию заполнения светового проема рассеянной солнечной радиации к величине падающей на данную поверхность или конструкцию рассеянной солнечной радиации.

Примечание - Значения коэффициента для различных конструкций заполнений световых проемов приведены в приложении А.

3.8 кратность воздухообмена, 1/ч: Отношение величины воздухообмена в помещении, выраженного в м/ч, к объему помещения, выраженного в м.

3.9 нестационарный тепловой режим помещения: Температурный режим, при котором в помещении наблюдаются изменения температуры внутреннего воздуха и температуры внутренних поверхностей ограждающих конструкций.

3.10 облачность: Степень покрытия небосвода облаками.

Примечание - Облачность выражается числовым значением от 0 до 1 в соответствии с приложением Б.

3.11 пассивное оборудование: Оборудование, не дающее дополнительных теплопоступлений в помещение, но обладающее тепловой инерцией.

3.12 прямая солнечная радиация: Часть солнечной радиации, поступающей на поверхности в виде пучка параллельных лучей, исходящих непосредственно от видимого диска солнца.

3.13 рассеянная солнечная радиация: Часть солнечной радиации, поступающей на поверхности со всего небосвода после рассеяния в атмосфере.