Калькулятор расхода тепловой энергии

ГлавнаяКалькулятор расхода тепловой энергии

Введите данные

Город

Абакан

Анадырь

Архангельск

Астрахань

Барнаул

Белгород

Биробиджан

Благовещенск

Брянск

Владивосток

Владикавказ

Владимир

Волгоград

Вологда

Воронеж

Грозный

Дмитров

Екатеринбург

Иваново

Ижевск

Иркутск

Йошкар-Ола

Казань

Калининград

Калуга

Кашира (Моск. обл.)

Кемерово

Киров (Вятка)

Комсомольск-на-Амуре

Кострома

Краснодар

Красноярск

Курган

Курск

Кызыл

Липецк

Магадан

Майкоп

Махачкала

Москва

Мурманск

Нальчик

Нижний Новгород

Новгород

Новосибирск

Омск

Орел

Оренбург

Пенза

Пермь

Петрозаводск

Петропавловск-Камчатский

Псков

Ростов-на-Дону

Рязань

Салехард

Самара

Санкт-Петербург

Саранск

Смоленск

Сочи

Старополь

Сургут

Сыктывкар

Тамбов

Тверь

Тихвин (Лен. обл.)

Томск

Тула

Тюмень

Улан-Удэ

Ульяновск

Уфа

Хабаровск

Ханты-Мансийск

Чебоксары

Челябинск

Черкесск

Чита

Элиста

Южно-Сахалинск

Ярославль

Тип здания

Многоквартирные дома (на этапах проектирования, строительства, сдачи в эксплуатации), гостиницы, общежитияПоликлиники и лечебные учреждения, дома-интернатыДошкольные учреждения, хосписыСервисного обслуживания, культурно-досуговой деятельности, технопарки, складыАдминистративного назначения (офисы)Прочие общественные здания

Этажность

1234567891012

Расчетная температура внутреннего воздуха здания, C

Рассчитать

Расчет градусосуток отопительного периода: Расчет базового значения удельного расхода энергии на отопление согласно Приказу Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации №1550/пр от 17.11.2017:

кВтч/м²

Цели по удельному потреблению тепловой энергии на отопление

Проектирование тепловой изоляции в проектно-расчетном центре ТехноНИКОЛЬ

Заказать расчет

Если на дом установили счётчики на отопение,то как узнать сколько я должен платить? Должны ли быть в квитанции указаны показания счётчика на отопление?

На Ваше сообщение от 28.03.12 г. разъясняем, что если на жилой дом установили прибор учета тепловой энергии, то Исполнитель услуг (Управляющая компания, ТСЖ и пр.), согласно Постановления Правительства РФ № 307 от 23.05.2006 г. « О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам», может применять один из двух методов расчета за потребленную тепловую энергию (отопление): 1. При оборудовании многоквартирного дома коллективным прибором учета, размер платы за коммунальные услуги (отопление) в жилом помещении определяется в следующем порядке:

• Ежемесячный фактический объем потребления тепловой энергии (отопления) данного жилого дома по прибору учета, делится на общую площадь дома и выводится расход тепла (Гкал) на один квадратный метр, затем умножается на площадь квартиры и на утвержденный тариф.

Пример: Жилой дом общей площадью 4106 м2 потребил тепловой энергии на отопление в месяц 126,046 Гкал, расход тепла на 1 м2 составил 0,0307 Гкал , стоимость 1 Гкал =1702,76 руб, получим стоимость отопления 1 м2 общей площади : 0,0307 х 1702,76= 52,27 руб/м2 и соответственно умножаем на площадь квартиры. Это и будет составлять размер оплаты за отопление в месяц.

2. Если прибор учета работал в предыдущем году, то на текущий год размер платы за отопление одного квадратного метра может определяться по факту потребления тепловой энергии в предыдущем году за отопительный период (7 месяцев). Показания прибора учета делятся на семь месяцев (отопительный период), затем на общую площадь дома. Таким образом устанавливается расход тепла (Гкал) на один квадратный метр, затем умножается на тариф за 1 Гкал, утвержденной регулирующим органом и жители платят равными долями в течении отопительного периода согласно решению Исполнителя услуг. Размер платы за отопление в этом случае корректируется Исполнителем в сторону уменьшения или увеличения в соответствии с показанием прибора учета в текущем году.

Программа используемая Исполнителем услуг для составления квитанции должна содержать корректную и исчерпывающую информацию по начислению и состоянию лицевого счета каждого собственника и квартиросъемщика жилого помещения, в том числе с указанием показаний прибора учета.

Информация об изменении размера платы за коммунальные услуги, тарифов и нормативов потребления коммунальных услуг направляется Исполнителем потребителю (в письменной форме) не позднее чем за 30 дней до даты выставления платежных документов, на основании которых будет вноситься плата за коммунальные услуги.

видео-инструкция по монтажу своими руками, особенности использования дров, нормы, цена, фото

Что это такое – удельный расход тепла на отопление? В каких величинах измеряется удельный расход тепловой энергии на отопление здания и, главное, откуда берутся его значения для расчетов? В этой статье нам предстоит познакомиться с одним из основных понятий теплотехники, а заодно изучить несколько смежных понятий. Итак, в путь.

Осторожно, товарищ! Вы входите в дебри теплотехники.

Что это такое

Определение

Определение удельного расхода тепла дается в СП 23-101-2000. Согласно документу, так называется количество тепла, нужное для поддержания в здании нормируемой температуры, отнесенное к единице площади или объема и к еще одному параметру – градусо-суткам отопительного периода.

Для чего используется этот параметр? Прежде всего – для оценки энергоэффективности здания (или, что то же самое, качества его утепления) и планирования затрат тепла.

Собственно, в СНиП 23-02-2003прямо говорится: удельный (на квадратный или кубический метр) расход тепловой энергии на отопление здания не должен превышать приведенных значений.
Чем лучше теплоизоляция, тем меньше энергии требует обогрев.

Градусо-сутки

Как минимум один из использованных терминов нуждается в разъяснении. Что это такое – градусо-сутки?

Это понятие прямо относится к количеству тепла, необходимому для поддержания комфортного климата внутри отапливаемого помещения в зимнее время. Она вычисляется по формуле GSOP=Dt*Z, где:

• GSOP – искомое значение;
• Dt – разница между нормированной внутренней температурой здания (согласно действующим СНиП она должна составлять от +18 до +22 С) и средней температурой самых холодных пяти дней зимы.
• Z – длина отопительного сезона (в сутках).

Как несложно догадаться, значение параметра определяется климатической зоной и для территории России варьируются от 2000 (Крым, Краснодарский край) до 12000 (Чукотский АО, Якутия).

Зима в Якутии.

Единицы измерения

В каких величинах измеряется интересующий нас параметр?

• В СНиП 23-02-2003 используются кДж/(м2*С*сут) и, параллельно с первой величиной, кДж/(м3*С*сут)
  .
• Наряду с килоджоулем могут использоваться другие единицы измерения тепла – килокалории (Ккал), гигакалории (Гкал) и киловатт-часы (КВт*ч).

Как они связаны между собой?

• 1 гигакалория = 1000000 килокалорий.
• 1 гигакалория = 4184000 килоджоулей.
• 1 гигакалория = 1162,2222 киловатт-часа.

На фото – теплосчетчик. Приборы учета тепла могут использовать любые из перечисленных единиц измерения.

Нормированные параметры

Они содержатся в приложениях к СНиП 23-02-2003, таб. 8 и 9. Приведем выдержки из таблиц.

Для одноквартирных одноэтажных отдельностоящих домов

Отапливаемая площадь	Удельный расход тепла, кДж/(м2*С*сут)
До 60	140
100	125
150	110
250	100

Для многоквартирных домов, общежитий и гостиниц

Этажность	Удельный расход тепла, кДж/(м2*С*сут)
1 – 3	По таблице для одноквартирных домов
4 – 5	85
6 – 7	80
8 – 9	76
10 – 11	72
12 и выше	70

Обратите внимание: с увеличением количества этажей норма расхода тепла уменьшается.
Причина проста и очевидна: чем больше объект простой геометрической формы, тем больше отношение его объема к площади поверхности.
По той же причине удельные расходы на отопление загородного дома уменьшаются с увеличением отапливаемой площади.

Обогрев единицы площади большого дома обходится дешевле, чем маленького.

Вычисления

Точное значение потерь тепла произвольным зданием вычислить практически невозможно. Однако давно разработаны методики приблизительных расчетов, дающих в пределах статистики достаточно точные средние результаты. Эти схемы вычислений часто упоминается как расчеты по укрупненным показателям (измерителям).

Наряду с тепловой мощностью часто возникает необходимость рассчитать суточный, часовой, годичный расход тепловой энергии или среднюю потребляемую мощность. Как это сделать? Приведем несколько примеров.

Часовой расход тепла на отопление по укрупненным измерителям вычисляется по формуле Qот=q*a*k*(tвн-tно)*V, где:

• Qот – искомое значение к килокалориях.
• q – удельная отопительная величина дома в ккал/(м3*С*час). Она ищется в справочниках для каждого типа зданий.

Удельная отопительная характеристика привязана к размерам, возрасту и типу здания.

• а – коэффициент поправки на вентиляцию (обычно равен 1,05 – 1,1).
• k – коэффициент поправки на климатическую зону (0,8 – 2,0 для разных климатических зон).
• tвн – внутренняя температура в помещении (+18 – +22 С).
• tно – уличная температура.
• V – объем здания вместе с ограждающими конструкциями.

Чтобы вычислить приблизительный годовой расход тепла на отопление в здании с удельным расходом в 125 кДж/(м2*С*сут) и площадью 100 м2, расположенном в климатической зоне с параметром GSOP=6000, нужно всего-то умножить 125 на 100 (площадь дома) и на 6000 (градусо-сутки отопительного периода). 125*100*6000=75000000 кДж, или примерно 18 гигакалорий, или 20800 киловатт-часов.

Чтобы пересчитать годичный расход в среднюю тепловую мощность отопительного оборудования, достаточно разделить его на длину отопительного сезона в часах. Если он длится 200 дней, средняя тепловая мощность отопления в приведенном выше случае составит 20800/200/24=4,33 КВт.

Энергоносители

Как своими руками вычислить затраты энергоносителей, зная расход тепла?

Достаточно знать теплотворную способность соответствующего топлива.

Проще всего вычислить расход электроэнергии на отопление дома: он в точности равен произведенному прямым нагревом количеству тепла.

Электрокотел преобразует в тепло всю потребляемую электроэнергию.

Так, средняя мощность электрического котла отопления в последнем рассмотренном нами случае будет равна 4,33 киловатта. Если цена киловатт-часа тепла равна 3,6 рубля, то в час мы будем тратить 4,33*3,6=15,6 рубля, в день – 15*6*24=374 рубля и так далее.

Владельцам твердотопливных котлов полезно знать, что нормы расхода дров на отопление составляют около 0,4 кг/КВт*ч. Нормы расхода угля на отопление вдвое меньше – 0,2 кг/КВт*ч.

Уголь обладает достаточно высокой теплотворной способностью.

Таким образом, чтобы своими руками подсчитать среднечасовой расход дров при средней тепловой мощности отопления 4,33 КВт, достаточно умножить 4,33 на 0,4: 4,33*0,4=1,732 кг. Та же инструкция действует для других теплоносителей – достаточно лишь залезь в справочники.

Заключение

Надеемся, что наше знакомство с новым понятием, пусть даже несколько поверхностное, смогло удовлетворить любопытство читателя. Прикрепленное к этому материалу видео, как обычно.предложит дополнительную информацию. Успехов!

Механизм расчета платы за отопление

Порядок расчета за отопление в домах с приборами учета и без приборов учета один и тот же: норма потребления умножается на тариф. При этом отличаются как тарифы, так и нормы.

Тарифы на услуги по производству, передаче, распределению и снабжению тепловой энергией утверждены приказом №265-ОД Департамента Комитета по регулированию естественных монополий, защите конкуренции и прав потребителей, и с 1 октября 2018 года составляют:

для населения без приборов учета – 7 313,73 тенге /Гкал;

для населения с приборами учета  – 5 785,53 тенге /Гкал;

 

Для потребителей, не имеющих приборов учета, норма потребления коммунальных услуг по теплоснабжению утверждена Постановлением акима Костанайской области от 5 сентября 2016 года, №418 в размере 0,032 Гкал/м2 в месяц в период отпительного периода.

Плата за отопление 1 м2 составляет=7 313,73*0,032=234,04 тенге в течение отопительного периода, независимо от даты начала или окончания отопительного периода.

Если площадь вашей квартиры 50 м2, то ежемесячная плата за отопление составит 11 702 тенге (234,04тенге/м2*50 м2).

По окончании отопительного периода для потребителей, не имеющих приборов учета в соответствии с Правилами, производится перерасчет платы за отопление с учетом фактической температуры наружного воздуха и фактической продолжительности отопительного периода.

 

Для потребителей, имеющих приборы учета, норма потребления коммунальных услуг по теплоснабжению для каждого месяца и для каждого дома различна. Однозначно, что в теплые месяцы (октябрь, ноябрь, апрель) расход тепла на отопление значительно ниже, чем в декабре-январе поэтому и плата за отопление также значительно ниже, чем в более холодные месяцы.

Пример расчета размера платы за отопление:

Допустим, количество тепловой энергии, определенное по показаниям общедомового теплосчетчика за  месяц составило 65 Гкал, общая площадь жилых и нежилых помещений, находящихся в доме – 3 200 м2, разделив общий расход тепла на всю площадь, определим сколько тепла расходовано на 1 м2, т.е. 65/3200=0,0203 Гкал/м2,

умножив эту норму на тариф для потребителей, имеющих приборы учета, получим плату за отопление 1 м2 =5 785,53*0,0203=117,51 тенге/м2,

если площадь квартиры 50 м2, то плата за отопление общей площади квартиры составит

(117,51 тенге/м2*50м2)= 5 875,5 тенге

Следует особо обратить внимание, что плата для потребителей, имеющих приборы учета различна по каждому дому, и зависит от многих факторов, таких как географическое расположение дома, материал постройки, расход теплоносителя. Кроме того, чем выше температура в квартирах, тем выше плата за отопление.

В представленной ниже таблице приведен анализ платы и экономии денежных средств от установки ОПУТ по отдельным домам каждого микрорайона за отопительный период 2017-2018 г.г. (годовая стоимость отопления 1 м2 общей площади для потребителей, не имеющих ОПУТ с учетом произведенного перерасчета за отопительный период 2017-2018 г.г. составила 1 524,02 тенге/м2, годовая стоимость за отопление квартиры с площадью 50м2  –  76 201 тенге).

 

микрорайон	№ дома	стоимость отопления за отопительный сезон 2017-2018 г.г.		экономия от установки ОПУТ за отопительный сезон 2017-2018 г.г.
		стоимость 1м2 за весь сезон	за квартиру, общей площади 50 м2	экономия за  1м2	за квартиру, общей площади 50 м2
для потребителей, не имеющих приборов учета тепла		1 524,02	76 201
для потребителей,  имеющих приборы учета тепла:
1	1	1 040.68	52 034	483.34	24 167
2	18	917.31	45 866	606.71	30 336
3	13	1 064.55	53 228	459.47	22 974
4	7	918.94	45 947	605.08	30 254
5	1	918.43	45 922	605.59	30 280
6	1	1 065.58	53 279	458.44	22 922
7	48	1 090.50	54 525	433.52	21 676
в среднем по Лисаковску		1 048.05	52 403	475.97	23 799

Пассивный дом как норма – RenEn

Все новые здания, которые будут строиться в Люксембурге, с 2017 года должны соответствовать стандарту Пассивного дома.

Также и в ирландском округе (пригороде Дублина) Dún Laoghaire-Rathdown пассивный дом — это теперь законодательная норма. «Все новые здания должны соответствовать стандарту Пассивного дома или эквивалентному».

В некоторых землях Германии стандарт Пассивного дома — обязательная норма для строящихся административных зданий…

Ничего удивительного. Напомню, что в Европе действует Директива об энергетической эффективности зданий № 2010/31/EU (EPBD), в соответствии с которой с 2021 г все новые здания (административные – с 2019) должны строиться как здания с «почти нулевым потреблением энергии» (nearly zero energy buildings). Имплементация данной нормы в национальные законодательства европейских стран показывает, что основой подходов является концепция пассивного дома — наиболее совершенная и проработанная на сегодняшний день. К тому же она открыта — «изучи и используй». Таким образом, с начала следующего десятилетия все новые здания в Европе будут строиться по стандарту пассивного дома или приближенным к нему нормам.

Научно-технологические и энергосберегающие преимущества концепции Пассивного дома подтверждаются практикой — многочисленными измерениями. Фактическое потребление энергии в зданиях, построенных по стандарту Пассивного дома, как правило мало отличается от расчетных показателей.

Пассивный дом — это здание, в котором большая часть тепловой энергии должна поступать из «пассивных», так сказать, источников. Люди, бытовые приборы, выделяющие тепло, а также солнечные лучи, поступающие через окна, расположенные на южной стороне, должны в значительной степени прогревать здание.

Ошибочно считать, что пассивный дом — эта здание совсем без системы отопления. Теоретически, по расчетам, в таком доме достаточно подогрева с помощью вентиляционной установки с рекуперацией тепла. В то же время это не всегда комфортно и удобно на практике, в особенности во времена пиковых зимних температур. Поэтому, и с учётом того, что нагрев воды в здании все равно необходим, в пассивных домах также монтируется та или иная система отопления. Как правило речь идёт о термической активации строительных конструкций (водяные «тёплые полы»), реже используется электрическое или воздушное отопление.

В соответствии с критериями немецкого Института пассивного дома, удельный расход тепловой энергии на отопление не должен превышать 15 кВт*ч на квадратный метр в год (альтернативный критерий: расчётная отопительная нагрузка не должна быть выше 10 Вт/м2, другими словами, на 100 м2 площади здания требуется не более 1 кВт тепловой мощности).

Кроме того, действующая ранее норма стандарта предусматривала максимальный уровень расхода невозобновляемой первичной энергии на все нужды (отопление, ГВС, электричество) в 120 кВт*ч на квадратный метр в год. Сегодня эта норма заменена на расход в пассивном доме возобновляемой первичной энергии макс. 60 кВт*ч на квадратный метр в год.

В условиях «умеренно холодного климата» Западной и Центральной Европы, для обеспечения этих требований как правило требуется теплопроводность ограждающих конструкций не выше 0,15 Вт/м2К, а окон и входных дверей не более 0,8 Вт/м2К. То есть здание должно «массивно» утепляться, в нем должны использоваться самые совершенные и тёплые оконные и дверные конструкции. Воздухопроницаемость («продуваемость») конструкций пассивного дома не должна превышать 0,6 h-1 (измеряется с помощью специального оборудования).

Обязательным элементом пассивного дома является механическая вентиляциях с рекуперацией тепла (теплообменом) эффективностью мин. 75%. При этом, поступающий в здание воздух не должен быть холоднее 17 градусов Цельсия. К слову, вентиляция с рекуперацией тепла постепенно становится стандартом для всякого типа энергоэффективных домов, поскольку без неё решать задачи энергосбережения в зданиях в климате с низкими зимними температурами невозможно.

По данным ООН, здания потребляют примерно 40% глобальной энергии, и на них приходится около 1/3 мировых выбросов парниковых газов. Именно поэтому энергоэффективность зданий — ключевое направление климатической политики многих стран, а выбор правильной концепции энергоэффективного строительства — залог успешного снижения выбросов в секторе недвижимости.

В России, несмотря на частое произнесение вслух слов «энергоэффективность и энергосбережение», и даже несмотря на сформулированный Президентом «ключевой вопрос – достижение кардинального снижения выбросов вредных веществ в атмосферу», проблемы энергоэффективности зданий — это свистопляска, многочисленные самодеятельные и профессиональные хороводы, вертящиеся (и кормящиеся) вокруг вопроса, но пока мало приближающие страну к решению задачи снижения потребления энергии и выбросов в секторе недвижимости.

Расчет отопления комнаты – Система отопления

Каждый фактор имеет важное значение. Исходя из этого подбор каждого элемента монтажа необходимо делать грамотно. На этой вкладке сайта мы попбробуем найти и подобрать для вашей дачи нужные компоненты системы. Конструкция отопления включает, увеличивающие давление насосы терморегуляторы, бак для расширения котел, систему соединения, трубы, развоздушки, крепежи, коллекторы, батареи. Система обогревания гаража насчитывает некоторые комплектующие.

Сколько энергии нужно для обогрева всего дома и отдельных помещений в нем? От этих параметров будет зависеть мощность вашей системы отопления. Ошибки в расчетах быть не должно — иначе придется либо мерзнуть зимой, либо переплачивать за ненужное тепло.

На фото:

Для чего нужен тепловой расчет?

Для определения мощности источника тепла. Рассчитать отопление — значит определить мощность отопительной системы, т.е. понять, какие тепловые затарты потребуются на обогрев вашего дома. Применительно к водяным системам отопления этот параметр означает эффективную мощность водогрейного устройства (котла), к электрическим — суммарную тепловую мощность конвекторов, к воздушному отоплению — мощность воздухонагревателя. В конечном итоге, от мощности нагревательного устройства будет зависеть и денежный расчет за отопление.

Исходные данные

Общая формула расчета отопления: знать площадь комнат и высоту потолков. Считается, что для обогрева 10 кв. м площади хорошо утепленного дома с высотой потолков 250-270 см нужен 1 кВт энергии. Таким образом, для дома площадью 200 кв. м понадобится мощность 20 кВт. Но это лишь максимально упрощенная формула, дающая приблизительное представление о количестве необходимого тепла.

Помещения без радиаторов также включают в расчет. Воздух в таких помещениях (коридоры, подсобки) все равно будет прогреваться «пассивно», за счет отопления в комнатах с радиаторами.

Поправки к общей формуле

Климатические особенности. Их рекомендуют учитывать, если вы хотите сделать не приблизительный, а более точный расчет отопления. Например, в Подмосковье для отопления 10 кв. м площади требуется в среднем 1,2-1,5 кВт, в северных районах — 1,5-2 кВт, в южных — 0,7-0,8 кВт.

Что еще влияет на расчет тепловой мощности?

Различные факторы, которые нельзя игнорировать. Это, например, наличие чердака и подвала, количество окон (они увеличивают теплопотери), тип окон (у пластиковых стеклопакетов теплопотери минимальные), нестандартная высота потолка, количество наружных стен в помещении (чем их больше, тем больше нужно энергии на прогрев), материал, из которого сделан дом и т.п. Каждый такой фактор добавляет к общей формуле расчета корректирующий коэффициент.

Примеры различных коэффициентов:

• Коэффициент потери тепла через окна: 1,27 (обычное окно), 1,0 (окно с двойным стеклопакетом), 0,85 (окно с тройным стеклопакетом)
• Теплоизоляция стен: плохая теплоизоляция 1,27, хорошая теплоизоляция 0,85.
• Соотношение площади окон и площади пола: 30% — 1, 40% — 1,1, 50% — 1,2.
• Количество наружных стен: 1,1 (одна стена), 1,2 (две стены), 1,3 (три стены), 1,4 (четыре стены).
• Верхнее помещение: холодный чердак — 1, теплый чердак — 0,9, отапливаемая мансарда — 0,8.
• Высота потолков: 3 метра — 1,05; 3,5 метра — 1,1; 4 метра — 1,15; 4,5 метра — 1,2.

Что делать с полученным результатом?

Добавить еще 20%. Или, что то же самое, умножить полученный результат на 1,2. Это нужно, чтобы у обогревательного устройства был запас и оно не работало на пределе своих возможностей.

На фото: радиатор Logatrend K-Profil от компании Buderus.

Как посчитать количество радиаторов обогрева?

Узнать количество энергии, необходимое для обогрева данной комнаты. Для этого пользуетесь формулой, которую мы разбирали выше. Затем делите результат на рабочую мощность одной секции выбранного вами радиатора (этот параметр указан в техпаспорте). Он зависит от материала, из которого сделан радиатор и температуры системы. В результате получаете количество секций радиатора, необходимых для обогрева данной комнаты.

Доверять ли собственным силам?

Источник: http://www.4living.ru/items/article/rascet-sistemi-otoplenia/

Алгоритм  расчета

Первый шаг — ориентировочно (грубо) рассчитать количество секций, для чего надо знать мощность теплоотдачи одного регистра.

Например, для наиболее распространенных чугунные батарей теплоотдача составляет порядка 140 Вт, для других типов (алюминиевые, стальные, биметаллические) она значительно отличается, так что лучше определить этот параметр с помощью паспорта или каталога на изделие.

Для вычисления нужно объем комнаты (V) умножить на норму для одного кубического метра помещения заданную СНиП (в РФ это около 100 Вт, обозначим ее F), и разделить на мощность теплоотдачи одного регистра (М). В итоге получаем приблизительное количество секций необходимое для комнаты (Q) по формуле:

Q=V*F/M.

Шаг второй — вносим увеличивающие коэффициенты, то есть добавляем их в формулу, если какая либо проблема или проблемы присутствуют:

• Запас на непредвиденные ситуации — 1,2;
• Угловая позиция комнаты и большое количество оконных проемов — 1,8;
• Плохая теплоизоляция стен — 1,27;
• Нижняя разводка коллекторов отопления — 1,2;
• Низкая температура теплоносителя — плюс от 0,17 до 1,17 на каждые 10 градусов;
• Обычное остекление — 1,27.

Шаг третий – учитываем коэффициенты, уменьшающие количество батарей:

• Применение стеклопакетов с тройным стеклом, уменьшаем количество секций батареи на 0,85;
• Улучшенная изоляция стен комнаты — 0,85;
• Повышенная температура системы отопления — 0,85 на каждые 10 градусов.

В расчет можно вносить еще множество поправок, которые например, зависят от того как соотносится общая площадь к площади окон, какие батареи применяются алюминиевые или стальные, но чрезмерная точность нам не нужна (какая разница — рассчитать до десятых или тысячных если нужно целое число).

Полученное число округляем (в большую сторону, так как уменьшить теплоотдачу проще, чем добавить мощность отопления) и получаем окончательное количество регистров, достаточное для обогрева комнаты.

Расчет основывается на теплоотдаче одного регистра, которая является его паспортным данным, а значит не важно, какие вы собираетесь использовать батареи — биметаллические, алюминиевые чугунные. Главное чтобы вы достоверно знали отдаваемую ими энергию, правильно определили площадь или объем, и ввели поправки на особенности конструкции данного помещения.

Источник: http://all-for-teplo.ru/batarei/raschet-kolichestva-sekcij.html

Самый простой расчет количества радиаторов

Трехшаговая инструкция

Для расчета количества радиаторов в квартире нам понадобится 5 минут

Продавец в магазине «Сантехника и отопление» огорошил: «Вам для комнаты нужно 26 ребер». К этому времени у меня стояло 10 чугунных ребер, и, хоть и грели они недостаточно, я понимал, что 26 ребер алюминиевого радиатора для комнаты площадью 18 квадратных метров — это слишком. Продавец либо ошибся, либо хотел, чтобы мне было очень-очень тепло. Проверять расчеты продавца не стал, а перерыл справочную литературу и нашел простую и эффективную методику расчета количества радиаторов не зависимо от того, какого они типа: медные конвекторы, алюминиевые или же металлические панели.

Расчет проведем на примере:

Имеется помещение площадью 12 квадратных метров 4 (м) * 3 (м) и высотой 2,7 метра (стандартная комната в многоэтажке советской постройки):

Первое. что нужно узнать для расчета, — объем вашего помещения. Множим длину и ширину на высоту (в метрах) (4*3*2,7) — и получаем цифру 32,4. Это и есть объем помещения в кубических метрах.

Второе. для обогрева одного кубического метра в доме стандартной постройки (без металлопластиковых окон, утепления пенопластом и т. п. энергосберегающих мер) в климатических условиях Украины, Беларуси, Молдавии и европейской части России включительно с Москвой и Нижним Новгородом, необходим 41 Ватт тепловой мощности.

Узнаем, сколько тепла нам потребуется, для этого умножим наш (ваш) объем V на цифру 41:

V* 41=32,4 *41 Вт = 1328,4 Вт.

Полученная цифра — то количество тепла, которое должны отдать радиаторы, чтобы нагреть вашу комнату. Округлим ее до 1300.

Но как из этой цифры «выцарапать» количество радиатров?

Очень просто: у любого радиатора на упаковке либо в комплектном вкладыше есть информация о тепловой мощности. Тепловая мощность — это количество тепла, которое способен отдать радиатор при охлаждении с температуры нагрева до комнатной — 20 градусов по Цельсию. Мощность батарей и ребер обязан знать каждый продавец специализированного магазина, либо же ее можно легко найти в интернете для интересующей вас модели.

Производители обычно завышают тепловую мощность своих изделий, об уточненном расчете я расскажу в следующем посте. Пока же нас интересует ориентировочное количество радиаторов.

В нашем случае мы можем ограничиться стальным панельным радиатором мощностью 1300 Вт. Однако, что делать, если вдруг на улице станет ОЧЕНЬ ХОЛОДНО?

Для надежности стоит увеличить полученную цифру на 20 процентов. Для этого умножим 1300 на коэффициент 1,2 — получим 1560. Радиаторов такой мощности не продают, поэтому округлим цифру в меньшую сторону — до 1500 Вт либо 1,5 киловатта.

Все, это та цифра, которая нам нужна. Радиатор любого типа: биметаллический, алюминиевый, чугунный, стальной, беленький в крапинку и черненький в полосочку обеспечит нам обогрев комнаты в любой возможный в наших широтах мороз, если он выдает 1500 ватт тепла.

К примеру, типичная мощность ребра алюминиевого или биметаллического радиатора высотой около 60 сантиметров — 150 Ватт. Таким образом, нам понадобится 10 ребер. Аналогично — для стандартных чугунных радиаторов типа МС-140

Чтобы узнать количество отопительных приборов для всей квартиры, расчет проводим для каждой комнаты отдельно.

Если квартира «холодная». с большим количеством окон, тонкими стенами, на первом либо последнем этаже и т. п. для обогрева необходимо будет 47 Ватт на метр кубический, следовательно, в расчетах подставляем эту цифру вместо 41.

Если «теплая». с металлопластиковыми окнами, утеплением полов, стен, в доме, построенном с использованием современных утепляющих материалов — берем 30 Вт .

И, наконец, самый простой способ расчета:

Если у вас в комнате перед заменой стояли стандартные чугунные радиаторы высотой около 60 сантиметров, и вам было с ними тепло, смело посчитайте их количество и умножьте на 150 Вт — узнаете необходимую мощность новых. Если же планируете выбрать алюминиевые ребра или биметалл — можете покупать их в расчете — на одно ребро «чугунины» — одно ребро «галюминия».

Источник: http://namteplo.org.ua/articles/18.html

Отопление в квартирах многоэтажных домов осуществляется централизованно в течение всего холодного периода. Но жители домов, особенно панельных, не всегда довольны температурой в квартире. Хозяева самостоятельно стараются повысить температуру воздуха в комнатах. Они проводят несложный расчет необходимого количества дополнительных батарей и, купив их, увеличивают площадь теплоотдачи. При общей замене старых обогревательных приборов и установке новых тем более нужно заранее все тщательно рассчитать. Это позволит избежать ошибок и лишних материальных затрат.

Таблица расчета воды в системе отопления.

Факторы, определяющие температуру в помещении

В частных домах, где температура теплоносителя регулируется, приходится выбирать: установить меньше батарей, но повысить температуру теплоносителя, или снизить нагрев теплоносителя, но увеличить количество радиаторов. Высокотемпературный обогрев (1 вариант) экономически не выгоден из-за большого расхода газа для нагрева воды, да и возможность регулировки температуры практически отсутствует. Поэтому все расчеты приведены для низкотемпературного отопления. Этот метод годится как для частного дома, так и для квартир в многоэтажных домах.

Таблица примеров расчета воды радиаторов в системе отопления.

Воздух в комнатах нагревается за счет тепловой энергии (мощности), выделяемой системой отопления. Единицей измерения ее является киловатт (кВт). В результате технических расчетов установлено, что на обогрев 1 м 3 воздуха в панельном доме потребуется 0,041 кВт тепловой мощности. В кирпичном доме расход тепловой энергии составит 0,034 кВт. Современные дома строят по технологиям, снижающим эту величину почти вдвое, до 0,02 кВт. Расчетные величины приведены для помещений с потолками высотой до 3-х метров, а радиаторы установлены прямо под окном. Этой тепловой энергии вполне хватит, чтобы нагреть в зимние морозы воздух в комнате до 18°.

Современный рынок предлагает большой выбор отопительных приборов: алюминиевые батареи, чугунные, стальные и биметаллические. Самая высокая теплоотдача у первых двух видов. Но инертность алюминия намного ниже, чем у чугуна, легкий металл быстро нагревается. Коэффициент теплоотдачи высокий, поэтому даже небольшой такой отопительный прибор обладает высокой тепловой мощностью. Алюминиевой системой отопления гораздо легче управлять, она более экономична.

Формула расчета

Схема монтажа алюминиевых радиаторов.

Расчет количества секций проводится по несложной формуле:

K = V*Qпом/Qном,

В этой формуле K — это количество секций, Qпом — установленное количество тепловой мощности, необходимой для обогрева 1 м 3 помещения. Эта величина зависит от типа помещения: панельный дом, кирпичный или современная постройка. Величины Qпом приведены выше. Qном — номинальная тепловая мощность 1 секции батареи. Она указывается в документации отопительного прибора. При покупке таких приборов необходимо внимательно просмотреть всю техническую документацию, в ней должна быть указана величина тепловой мощности.

Обязательно стоит обратить внимание на наличие всех необходимых печатей и гарантийных обязательств.

Для большей наглядности можно привести расчет количества секций для комнаты площадью 18 м 2 в панельном доме. Высота потолка — 2,7 м. Объем такой комнаты будет равен 18*2,7=48,6 м 3. Тепловая мощность, требуемая для обогрева 1м 3 в панельном доме, равна 0,041 кВт или 41 Вт. Номинальная мощность по паспортным данным одной секции алюминиевых радиаторов составляет 150-200 Вт. Возьмем среднее значение 180 Вт, или 0,18 кВт. Далее расчет будет такой:

К = 48,6*0,041/0,180 = 11,07 шт. Округляем до 12 секций.

Источник: http://1poteply.ru/radiatory/radiatory-otopleniya-alyuminievye.html

Смотрите также:

24 апреля 2021 года

Расход тепла на м2 | Расход тепловой энергии

Скачать pdf

Последнее обновление Февраль 2021 г.

ЕС по-прежнему относится к ЕС 28

Потребление тепла на м² и на одно жилище

• Снижение потребления тепла на м² ² и на одно жилище с 2000 года в большинстве стран благодаря ужесточению строительных норм и правил в сочетании с финансовыми стимулами для содействия тепловой модернизации существующих жилищ и внедрение более эффективных систем отопления (например,грамм. газовые конденсационные котлы, тепловые насосы, пеллетные котлы). Снижение составляло 1,8% в год в среднем в ЕС, и было выше 3% в год в 3 странах (Латвия, Румыния и Португалия) и от 2 до 3% в год в 6 других (Ирландия, Великобритания, Нидерланды, Швеция). , Словакия и Германия).
  
• Снижение потребления тепла на м3 ² значительно замедлилось с 2014 года в большинстве крупнейших стран ЕС (Германия, Франция, Великобритания и Нидерланды). Эту тенденцию можно объяснить несколькими факторами.Меньше новых построек, которые имеют очень высокие показатели энергоэффективности: темпы строительства снизились на 35% после финансового кризиса и составляют ежегодно только 0,8% от существующего жилищного фонда (т.е. только 8% от нового фонда после 10 месяцев). годы). Также меньше ремонтных работ, хотя консолидировать данные сложно. Распространение эффективных режимов отопления (конденсационный котел, тепловые насосы) также замедлилось.
  
• Значительные расхождения между странами от менее 5 кэ / м ² в Испании, Кипре, Португалии и Мальте до 15 кэ / м ² в Латвии, Люксембурге, Чехии и Венгрии из-за различий в климатических условиях.

Потребление тепла на м²

Потребление тепла на одно жилище

• Потребление энергии на одно жилище снизилось меньше, чем потребление на м² ² из-за увеличения среднего размера жилища: -1,4% / год для потребления на одно жилище и – 1,8% / год для потребления на м. ² на уровне ЕС, поскольку размер жилья увеличился на 7% (0,4% / год) с 2000 года. Это означает, что 20% прогресса в области энергоэффективности отопления на уровне ЕС было компенсировано больший размер жилья.Это явление было особенно важным в менее развитых государствах-членах (например, в Румынии или Литве).
  

Изменение потребления на м² VS на жилище: влияние изменения размера жилища (2000-2018)

Примечание: потребление энергии при нормальном климате (т.е. с учетом климатических поправок)

Сценарии потребления тепла в сельском жилом секторе: потенциал управления спросом на основе тепловых насосов для устойчивого отопления | Энергия, устойчивость и общество

Нехватка данных о потреблении энергии для отопления жилых помещений является препятствием для моделирования сектора, особенно в районах, где используются различные источники энергии.Данное исследование преодолевает это препятствие, проводя полевые исследования и обращаясь к официальным наборам данных (если таковые имеются).

В ходе полевых исследований была заполнена стандартная анкета для 1354 домохозяйств в регионе. Эта работа длилась 5 лет, и каждый раз на местах выезжали от 10 до 15 интервьюеров. Всего в процессе собеседования было задействовано 50–60 человек. Раздел «Оценка потребности в тепле» описывает содержание опросов.

Официальные наборы данных были получены от Центрального статистического управления Венгрии (KSH) и Управления по регулированию энергетики и коммунальных услуг Венгрии (MEKH).

Платформа для анализа низких выбросов (LEAP) [42] используется для моделирования текущего спроса на тепловую энергию и прогнозирования будущего спроса в четырех сценариях модернизации энергоснабжения жилого фонда.

В следующих подразделах описываются характеристики области, переменные в расчетах и ​​предположения сценариев.

Социально-географические характеристики района

Район Бюккалья расположен в северо-восточной части Венгрии и состоит из 20 населенных пунктов (564 км, ² ), 13 014 домов и примерно 36 000 жителей.ВВП на душу населения в регионе составляет 60–70% от среднего показателя по стране, что делает его одним из самых бедных в стране. Уровень безработицы на 42% выше, чем в среднем по стране, а средний чистый доход находится в нижнем квартиле [43]. Акцент на этот конкретный регион обусловлен его потребностью в доступе к устойчивому отоплению и предыдущими усилиями сообщества в этом аспекте.

В 2015 году более 40 населенных пунктов округа участвовали в программе LEADER (восходящая инициатива сельского развития), ориентированной на решения в области устойчивой энергетики.Основная цель заключалась в обеспечении энергетической независимости под девизом «Одна деревня – одна МВт». В рамках этой инициативы существовало несколько проектов в области возобновляемых источников энергии, большинство из которых были относительно небольшими фотоэлектрическими установками, но были также созданы другие более крупные независимые проекты (солнечные фотоэлектрические установки и биогазовые установки).

Зависимость от внешних источников энергии является проблемой как в этом регионе, так и на национальном уровне. Почти все населенные пункты имеют доступ к природному газу (который импортируется из России), за исключением одного – Репашута, расположенного в лесах горы Бюкк.Дрова и бурый уголь также являются источниками отопления в этом регионе. Дрова частично добываются в местных лесах, а бурый уголь добывается в южной части района (рис. 1).

Рис. 1

Расположение и населенные пункты, составляющие изучаемую территорию Бюккалья

Частные семейные дома возрастом от 50 до 100 лет являются преобладающим типом застройки в этом районе. Большинство жилищного фонда не соответствует стандартам энергоэффективности. Также часто можно встретить жителей, прибегающих к последней инстанции, чтобы отапливать свои дома, имея в виду мусор и даже пластик.Таким образом, благодаря значительным изменениям, предлагаемым этим и аналогичными исследовательскими проектами, этот регион может служить образцом преимуществ интеллектуального и эффективного отопления в общественных проектах.

Оценка потребности в тепле

В период с 2014 по 2019 год территория была исследована с помощью поквартирных обследований, в результате которых было охвачено не менее 10% домов в каждом из 15 посещенных населенных пунктов. Результаты были экстраполированы на те дома, которые не были посещены, и подтверждены интервью с представителями местных властей.До этого этапа исследовательского проекта были посещены 1354 семьи, были опрошены более десяти мэров, несколько местных руководителей и экспертов. Остальные пять населенных пунктов в этом районе еще не участвовали в обследовании, и данные из ближайших аналогичных населенных пунктов использовались для оценки потребности в тепле. Та же процедура была применена для расчета средней отапливаемой площади и определения годовой энергоемкости (кВтч / м ² ).

Полевые исследования позволили получить информацию о: (а) «фактических данных о счетах за электроэнергию», включая тип, качество и количество использованного топлива [44]; и (б) основные характеристики потребления тепла в жилищном секторе, которые включают условия теплоизоляции здания и запас отопительных приборов (тип котла, печи или водонагревателя).Среднегодовая потребность в тепле и потребление горячей воды (ГВС) для одного дома были рассчитаны путем умножения расхода топлива на среднюю эффективность процессов преобразования типовых отопительных приборов (Таблица 1). Значения эффективности были приняты на основе наблюдений во время полевых исследований и типовых бытовых приборов в жилом фонде Венгрии, о которых сообщил Csoknyai et al . [45].

Таблица 1 Коэффициенты преобразования и эффективности с учетом местных возможностей.Источник: [46,47,48]

Чистая энергоемкость отопления помещений и горячего водоснабжения подтверждена сравнением с данными проекта Tabula-Episcope [49]. В рамках проекта была создана база данных по европейскому жилищному фонду и представлены расчетные сценарии реконструкции и энергосбережения в нескольких странах. В качестве справочных данных для этого документа используются венгерские односемейные дома, построенные между 1945 и 1979 годами.

Технологии, учтенные в модели

Предусмотренная модернизация состоит из низкотемпературной системы отопления, снабжаемой воздушно-водяной системой высокого давления, различных уровней. теплоизоляции здания, повышения герметичности, остекления окон и замены входной двери [50].

Другим важным предложенным элементом является резервуар для хранения горячей воды, соединенный с ТД воздух-вода. Блок HP, выбранный в качестве эталона, является устройством с типичными техническими характеристиками [31]. В этом конкретном агрегате максимальная температура воды для обогрева помещения составляет 55 ° C, в результате чего SCOP составляет 3,47. Небольшой бак (185 л) встроен в агрегат для подачи ГВС при 65 ° C и SCOP 3,3. При расчетах принятый SCOP системы составлял 3,4. Явный аккумулятор тепла, состоящий из резервуара для воды емкостью 1 м ³ , был рассмотрен на основе проекта, представленного Arteconi et al . [33].

Потенциальная гибкость в настоящем исследовании относится к возможности снизить спрос на электроэнергию путем переноса потребления на более раннее или более позднее время в течение 24 часов. Использование гибкости совокупного спроса потребителей [51] может снизить зимнюю пиковую нагрузку (обычно с 16:00 до 19:00 в Венгрии [52]). Спрос, агрегированный от мелких конечных пользователей, в перспективе может быть предложен на оптовом рынке электроэнергии [53] или использован для обеспечения выработки из возобновляемых источников, таких как солнечная энергия и ветер [25, 55].

На практике можно было бы сохранить приблизительно 11,5 кВтч тепла, если бы предполагаемое хорошо изолированное жилище было оборудовано резервуаром для хранения горячей воды на 1000 л (при условии разницы в 10 ° C на входе [45 ° C] и выходе [55] ° C] температура резервуара для воды) [55]. В качестве простого примера, если предположить, что электрические водонагреватели с КПД 100%, 88 жилых домов будут представлять 1 МВт-ч преобразования и хранения электроэнергии [37]. При использовании тех же параметров, но с учетом возможности изменения спроса на электроэнергию, 500 жилых домов, каждое из которых оборудовано системой электрического отопления мощностью 2 кВт, представляют собой 1 МВт гибкости.

Годовые значения потребности в тепле для жилых домов были разделены на SCOP системы для оценки потребления электроэнергии в этот период. В Венгрии отопление помещений требуется примерно 180 дней в году. Таким образом, среднесуточное значение было получено путем деления годовой потребности в тепле на 180 дней.

Каждый предполагаемый дом теоретически может обеспечить максимальную гибкость (уравнение 1), эквивалентную потреблению системы, работающей с заданным значением SCOP [30]. Эта емкость также означает возможность переноса нагрузки с одного часа на следующий или на более короткие интервалы без ущерба для теплового комфорта жителей, который гарантируется накоплением тепла в пределах, определенных в формуле.3.

$$ {L} _ {\ mathrm {shift}, H} = {i} _ {hp} \ times 1 / {\ eta} _ {p} $$

(1)

В уравнении. 1, i _л.с. – мощность системы, определенная в описании сценария, в диапазоне от 4 до 5 кВт, а \ ({\ eta} _ {p} \) – сезонный коэффициент полезного действия. На основе расчетов в [37] совокупный потенциал исследуемой области (\ ({L} _ {\ mathrm {shift}, A} \)) вычисляется путем умножения \ ({L} _ {\ mathrm {shift }, H} \) по количеству домов, оборудованных БП.

Емкость хранилища была принята с учетом ограничений существующих зданий, что означает, что резервуары размером более 1 м ³ могут быть слишком большими для установки. На основе параметров высокого давления воздуха и воды и резервуара для воды, исследованных Ренальди и др. . [55], уравнение. 2 дает емкость накопителя (в кВтч). В этом уравнении \ (v \) – объем (1 м ³ ), \ (\ rho \) – плотность воды (988,04 кг / м ³ ), \ ({c} _ {p} \ ) – удельная теплоемкость (4,18 кДж / кг / K), а \ (\ Delta T \) – разность температур (10 K):

$$ {Q} _ {\ mathrm {storage}} = v \ times \ rho \ times {c} _ {p} \ times \ Delta T / 3600.$

(2)

Электроэнергия, необходимая для нагрева воды, хранящейся в баке, является пределом на цикл переключения или каждые 24 часа (уравнение 3) [55]. Это ограничение обеспечивает тепловой комфорт в помещении во время периодов переключения мощности [35], а это означает, что горячая вода, хранящаяся в баке, может обеспечивать дом во время простоя ТН. Это предположение консервативно, поскольку изоляция здания способствует поддержанию комфорта в помещении.

$$ {e} _ {\ mathrm {cycle}} = {Q} _ {\ mathrm {storage}} \ times \ frac {1} {{\ eta} _ {p}}.$

(3)

В этой статье не учитывались динамические эффекты при расчетах. Тем не менее, исходя из литературы, некоторые аспекты управления динамической нагрузкой, необходимые для использования потенциальной гибкости, описаны в разделе обсуждения.

Описание сценариев

Сценарии охватывают период с 2020 по 2040 год и имеют демографические тенденции в качестве центрального элемента. Количество домов (13 014) и изменения численности населения за последние 20 лет рассматривались как продолжающаяся тенденция, показывающая снижение на 10% [56, 57].Эта модель применялась во всех сценариях до 2040 года, что означает еще одно снижение в среднем на 10%. В частности, движение населения проявляется в общем 10% -ном уменьшении количества занятых домов. Поскольку тенденции перемещения населения в пределах района различаются, каждый населенный пункт рассматривался индивидуально. С одной стороны, в Каче ожидается сокращение населения на 34%. На противоположном конце, в Кистокай, это число вырастет на 16%. Это объясняется влиянием старения населения и перемещением из сельской местности в более крупные города и более зажиточные пригородные поселения, наблюдаемые в последние два десятилетия.

Сценарии были разработаны на основе двух элементов: переключение на топливо и модернизация жилищного фонда с использованием энергии. Смена вида топлива была осуществлена ​​с помощью тепловых насосов, которые сначала заменили системы на основе бурого угля из-за сильного местного воздействия бурого угля на загрязнение воздуха. В тех населенных пунктах, где бурый уголь не используется в больших количествах, вторым топливом был заменен природный газ. Это топливо было в числе приоритетных, потому что в основном оно импортное. Дрова были третьими замененными источниками после бурого угля и природного газа. Дрова являются одними из приоритетов, потому что их потребление в настоящее время превышает пределы устойчивости местного леса [58].

Учитывая, что модернизация системы отопления нецелесообразна, если в здании не проводится улучшение теплоизоляции, описываются альтернативные сценарии с точки зрения эффективности ремонта и годового темпа обновления жилищного фонда (Таблица 2).

Таблица 2 Обзор сценариев. Источник: [49, 50, 59, 60]

Сценарий обычного развития (BAU) Рассматривается так называемый «стандартный ремонт» [59]. Этот уровень ремонта состоит из изоляции оболочки здания (например,г., фасад), а также частичная замена окон и входных дверей. Этот пакет реконструкции приводит к сокращению нетто-потребности в тепле на 50% [49]. Согласно интервью с местными руководителями, 0,5% жилищного фонда улучшается при таком уровне ремонта в год.

Сценарий стандартной энергоэффективности (SEE) Также учитывается уровень «стандартного ремонта», но ежегодный объем ремонта увеличивается до 1,25% жилого фонда [50]. В качестве теоретического решения рассматривается модернизация системы отопления исключительно с использованием ТНВД воздух-вода (мощность нагрева 5 кВт), накопителя горячей воды и низкотемпературного отопления.

Сценарий повышенной энергоэффективности (AEE) Рассматривает концепцию «расширенного ремонта», которая приведет к 66% [50, 60] снижению чистой потребности в тепле. ТНВД «воздух-вода» (тепловая мощность 4 кВт), резервуар для хранения горячей воды и низкотемпературное отопление учитываются при повышенном уровне обновления 2,5% жилого фонда в год.

Сценарий глубокой энергоэффективности (DEE) Это более амбициозный сценарий, основанный на оценке всего здания и улучшении изоляции, известный как концепция здания с почти нулевым потреблением энергии (NZEB).Рассматривается модернизация системы отопления с использованием ТНВД воздух-вода (тепловая мощность 4 кВт), накопителя горячей воды и системы низкотемпературного отопления. Сценарий рассматривает 75% -ное сокращение текущей чистой потребности в тепле среднего здания [50, 60] со скоростью 3,75% жилищного фонда в год.

Управление переключением видов топлива и последствиями модернизации энергетики осуществлялось с помощью LEAP (Платформа анализа низких выбросов [42]), и для каждого населенного пункта в исследуемом регионе были созданы сценарии.Платформа представляет собой модель, основанную на сценариях, которая позволяет пользователям определять подробные характеристики энергетической системы (например, спрос и предложение) по восходящей схеме. Отчеты о потреблении энергии и экологические отчеты – это некоторые из показателей, доступных пользователю.

Платформа упоминается в анализе транспортного сектора [61] и разработке сценариев экологического и энергетического планирования в странах с ограниченными данными [62]. Что касается жилого сектора, LEAP использовался для сравнения потребления энергии и выбросов CO ₂ действий по повышению эффективности [63].Субраманьям и др. . [64] смоделировал сектор отопления жилых помещений и пришел к выводу, что эффективные приборы могут внести значительный вклад в сокращение выбросов парниковых газов.

LEAP был выбран для настоящего исследования из-за возможности определить несколько видов топлива и технологий для конечного использования и связать спрос на энергию с демографическими тенденциями. Кроме того, можно определить, какие виды топлива будут прекращены. Выбросы CO ₂ и PM ₁₀ также были оценены с использованием LEAP.

Выбросы

CO ₂ Выбросы были оценены для сравнения воздействия на окружающую среду различных энергоносителей.Местные выбросы PM ₁₀ от отопления жилых помещений были рассчитаны для сравнения воздействия различных энергоносителей на загрязнение воздуха. При оценке учитывались только выбросы CO ₂ и PM ₁₀ , связанные с конечным пользователем. Для этого были рассмотрены характеристики сжигания природного газа [65] и бурого угля [66] в жилых помещениях, а также углеродоемкость электроэнергии, потребляемой в Венгрии [67]. Предполагалось, что дрова являются углеродно-нейтральным источником, и транспортные выбросы для дров или бурого угля не оценивались из-за отсутствия данных в требуемом масштабе.

Бурый уголь и дрова являются основными источниками выбросов PM ₁₀ , связанных с отоплением на исследуемой территории (Таблица 3). Выбросы PM ₁₀ , вызванные производством электроэнергии, не учитываются, поскольку территория подключена к национальной сети. Природный газ вносит незначительный вклад из-за низкого содержания серы [65]. Средний коэффициент выбросов для бурого угля основан на [68], а выбросы для дров основаны на анализе, проведенном Kistler et al . № [69] для типичных пород древесины Центральной Европы.Верхний и нижний пределы были определены для выбросов дров из-за значительных различий в сортах древесины и нагревательных устройствах.

Таблица 3 Средняя углеродоемкость и выбросы PM ₁₀ от типичных источников энергии в районе исследования. Источник: [65,66,67,68,69]

Оценка окупаемости

Финансовая оценка выражалась в сроках окупаемости сценариев модернизации. Метод простого срока окупаемости является обычным для исследования возможности модернизации существующих зданий [70].

Удельные затраты на модернизацию основаны на данных, представленных Харви [50]. Средняя стоимость источника энергии напрямую влияет на срок окупаемости. Таким образом, два сценария срока окупаемости (оба без стимулов) демонстрируют чувствительность к ценам на природный газ. Период окупаемости «A» рассматривал среднюю стоимость природного газа в Европе 0,0632 евро / кВтч, а период окупаемости «B» считал среднюю стоимость природного газа в Венгрии 0,0346 евро / кВтч [71]. Затраты на замену системы отопления основывались на [72, 73].

% PDF-1.3 % 475 0 объект > эндобдж xref 475 160 0000000016 00000 н. 0000003569 00000 н. 0000003732 00000 н. 0000003872 00000 н. 0000003944 00000 н. 0000006078 00000 н. 0000006698 00000 н. 0000006782 00000 н. 0000006957 00000 н. 0000007013 00000 н. 0000007138 00000 н. 0000007193 00000 н. 0000007317 00000 н. 0000007409 00000 н. 0000007464 00000 н. 0000007565 00000 н. 0000007620 00000 н. 0000007763 00000 н. 0000007818 00000 н. 0000007924 00000 н. 0000007979 00000 н. 0000008131 00000 п. 0000008222 00000 п. 0000008358 00000 п. 0000008413 00000 н. 0000008469 00000 н. 0000008558 00000 н. 0000008656 00000 н. 0000008760 00000 н. 0000008816 00000 н. 0000008922 00000 н. 0000008978 00000 н. 0000009084 00000 н. 0000009140 00000 н. 0000009245 00000 н. 0000009301 00000 п. 0000009409 00000 н. 0000009465 00000 н. 0000009567 00000 н. 0000009623 00000 н. 0000009726 00000 н. 0000009782 00000 н. 0000009885 00000 н. 0000009941 00000 н. 0000010044 00000 п. 0000010100 00000 п. 0000010204 00000 п. 0000010260 00000 п. 0000010364 00000 п. 0000010420 00000 п. 0000010476 00000 п. 0000010532 00000 п. 0000010587 00000 п. 0000010643 00000 п. 0000010690 00000 п. 0000010966 00000 п. 0000011228 00000 п. 0000011506 00000 п. 0000012606 00000 п. 0000012628 00000 п. 0000012774 00000 п. 0000012920 00000 н. 0000013801 00000 п. 0000013853 00000 п. 0000014034 00000 п. 0000014163 00000 п. 0000014344 00000 п. 0000014692 00000 п. 0000015901 00000 п. 0000016121 00000 п. 0000017330 00000 п. 0000018539 00000 п. 0000019748 00000 п. 0000020957 00000 п. 0000021157 00000 п. 0000021243 00000 п. 0000021443 00000 п. 0000021529 00000 п. 0000021729 00000 п. 0000021815 00000 п. 0000022015 00000 н. 0000022101 00000 п. 0000022193 00000 п. 0000022410 00000 п. 0000022754 00000 п. 0000037025 00000 п. 0000037244 00000 п. 0000050415 00000 п. 0000050667 00000 п. 0000050886 00000 п. 0000051442 00000 п. 0000064613 00000 п. 0000064882 00000 п. 0000065168 00000 п. 0000065471 00000 п. 0000065740 00000 п. 0000065761 00000 п. 0000074060 00000 п. 0000074247 00000 п. 0000074270 00000 п. 0000074384 00000 п. 0000075734 00000 п. 0000075877 00000 п. 0000075899 00000 п. 0000076444 00000 п. 0000076466 00000 п. 0000076972 00000 п. 0000076994 00000 п. 0000077499 00000 п. 0000077521 00000 п. 0000078053 00000 п. 0000078075 00000 п. 0000078582 00000 п. 0000078821 00000 п. 0000080040 00000 п. 0000080221 00000 п. 0000080243 00000 п. 0000080805 00000 п. 0000081592 00000 п. 0000081834 00000 п. 0000082070 00000 п. 0000083288 00000 п. 0000084508 00000 п. 0000084898 00000 п. 0000085389 00000 п. 0000085931 00000 п. 0000085953 00000 п. 0000086501 00000 п. 0000086523 00000 п. 0000087212 00000 п. 0000097430 00000 п. 0000107877 00000 н. 0000108020 00000 н. 0000108161 00000 п. 0000112057 00000 н. 0000135689 00000 н. 0000140880 00000 н. 0000141279 00000 н. 0000141708 00000 н. 0000144346 00000 п. 0000144658 00000 н. 0000146090 00000 н. 0000146237 00000 п. 0000146756 00000 н. 0000147602 00000 н. 0000147710 00000 н. 0000147818 00000 п. 0000147925 00000 н. 0000148033 00000 н. 0000148141 00000 н. 0000148249 00000 н. 0000148356 00000 н. 0000148464 00000 н. 0000148572 00000 н. 0000148775 00000 н. 0000148914 00000 н. 0000148969 00000 н. 0000149227 00000 н. 0000004041 00000 н. 0000006055 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 476 0 объект > эндобдж 477 0 объект | / 9 䤠 * e: y) / U (X] dǰou &; ĥQ / B) / П-44 >> эндобдж 478 0 объект > эндобдж 479 0 объект ) >> эндобдж 633 0 объект > поток _ ‘~ uo :., = + I @ [e6 ވ8 = | h} $ PBs |> v w680sbzHe ۮ ЙQ1bua>

} k46M @! Gtl {& 7 \ Sn3O4u: {(crDN ى g @ $ L`A: ER 塺 0YfNnq5? 1MFcCk4? 1MFcCk4 0 [bG0dP7u% RΈHC- ֵ z * T; 2 # KKMUAevkpVAT ، nC + 2NJ6 [? ZXjvcX0: k15 =] BGpT ڎ uY »* I ӏtT و j | Rmq1Ҧh GwqҁA 氨 Y {е) + jӨ {j_IjdB

Энергопотребление при закалке стекла: как не ввести себя в заблуждение ложными данными (Часть 2/2)

Во второй части нашего блога о потреблении энергии в процессе закалки стекла позвольте мне углубиться в детали, чтобы объяснить некоторые принципы нагрева и охлаждения.

Знание различных показателей поможет вам лучше понять процесс отпуска, а также затраты, связанные с его потребностью в энергии. После того, как вы узнали, это удобно, чтобы никто никогда не смог обмануть вас цифрами, предоставив нерелевантные или чрезмерно оптимистичные данные о производительности.

Законы физики энергопотребления

Тепловая энергия

Энергия, необходимая для нагрева стекла, может быть рассчитана по формуле:

E = ΔT * c * m, где

E = энергия, необходимая для нагрева стекла
ΔT = изменение температуры
c = удельная теплоемкость стекла
м = масса стекла

Возьмем для примера лист стекла толщиной 4 мм толщиной 1 м ² .В этом случае значения будут:

ΔT = 610 ° C (от 20 ° C до 630 ° C)
c = 1,1 кДж / кг * ° C
м = 1 м² * 2500 кг / м³ * 0,004 м = 10 кг

* Обратите внимание, что удельная теплоемкость стекла изменяется в зависимости от температуры! Значение при комнатной температуре составляет около 0,78 кДж / кГ * ° C , тогда как средняя удельная теплоемкость между +20 ° C и +630 ° C составляет около 1,1 кДж / кГ * ° C .

Подставляя эти значения в формулу выше, мы получаем:

E = 610 ° C x 1.1 кДж / кг * ° C * 10 кг = 6710 кДж = 1,9 кВтч = 0,475 кВтч / м² * мм

Согласно результатам расчетов, мы видим, что невозможно нагреть лист стекла толщиной 4 мм от +20 ° C до +630 ° C , используя меньше энергии, чем 1,9 кВтч . Говоря более универсальным языком, это означает, что для обогрева требуется не менее 0,475 кВтч / м² * мм. Умножив это значение на толщину стекла, мы получим минимальную энергию, необходимую для нагрева этого куска стекла.

Имейте в виду, что это еще не все.Чтобы рассчитать общее потребление энергии, вам также необходимо добавить потери энергии, конвекционные воздуходувки и процесс закалки стекла в дополнение к расчетам выше.

Энергия гашения

Второй этап отпуска – закалка. Это также та часть, где переработчики стекла могут больше всего повлиять на общее потребление энергии на квадратный метр обработанной продукции. Почему? Современные печи обычно работают так, что количество закаленного стекла не сильно влияет на энергоэффективность машины.Это означает, что не имеет значения, собираетесь ли вы использовать 5% или 90% максимальной площади загрузки. Расход энергии на квадратный метр в обоих случаях будет примерно одинаковым.

В процессе закалки гораздо большую роль играет эффективность загрузки. Чиллеры обычно используют одну и ту же зону обдува во всех случаях. Если вы используете только 5% площади загрузки, большая часть энергии, создаваемой закалочными вентиляторами, тратится впустую.

Требуемая энергия закалки зависит в первую очередь от используемой площади загрузки, а затем от технологии нагнетателя.Как показывает практика, при эффективности загрузки около 90% и современной технологии нагнетания требуемая энергия будет составлять около 0,45 кВтч / м² для прозрачного стекла 4 мм и 0,25 кВтч / м² для прозрачного стекла 6 мм.

В приведенной ниже таблице показано влияние эффективности загрузки на общее потребление энергии на квадратный метр при использовании стекла толщиной 4 мм. Пример рассчитан для максимальной погрузочной площадки 2,4 x 4,8 метра.

Эффективность нагрузки	9%	61%	87%
Полезная площадь погрузки	1 м 2	7 м 2	10 м 2
Тепловая энергия	1.9 кВтч	13,3 кВтч	19,0 кВтч
Энергетические потери	0,6 кВтч	0,6 кВтч	0,6 кВтч
Энергия гашения	5,8 кВтч	5,8 кВтч	5,8 кВтч
Энергопотребление на квадратный метр *	8,3 кВтч	2,8 кВтч	2,5 кВтч

* В приведенном выше примере не учитывается энергия, необходимая для конвекции, потому что разные технологии используют разное количество энергии, поэтому в действительности цифры будут немного выше.Цель этого примера – проиллюстрировать влияние эффективности загрузки и то, какие минимальные скорости могут быть, которые вы действительно можете увидеть в производственной среде.

Как видите, эффективность загрузки сильно влияет на потребление энергии на квадратный метр.

Печная технология – ключ к успеху

Из приведенного выше примера мы видим, что наибольшая экономия энергии достигается за счет охладителя. Большие нагрузки приводят к резкому снижению энергопотребления на квадратный метр обработанной площади.

Однако технология печи является ключом к способности выдерживать большие нагрузки. Выбирая печь для закалки, убедитесь, что она позволяет максимально эффективно использовать загрузочную площадь без ущерба для качества стекла.

Здесь также играет роль подключенная мощность машины. Если вашей печи не хватает мощности, она не сможет работать с большими нагрузками непрерывно – даже если она способна обрабатывать одиночные нагрузки. Ваша печь должна как можно скорее восстановиться после предыдущей загрузки.Если ваша печь не будет достаточно горячей при следующей загрузке, вы столкнетесь с проблемами. Когда вы можете запустить свое производство без ненужных задержек с загрузкой, вы можете достичь более высокой производительности, а также снизить потребление энергии на квадратный метр, потому что некоторая энергия всегда теряется, когда печь включена, независимо от того, есть ли внутри стекло или нет.

В заключение, я надеюсь, что этот обзор энергопотребления на каждом этапе закалки стекла поможет вам лучше понять термины, используемые поставщиками в отрасли.Я надеюсь, что это послужит вам хорошей практической проверкой при выборе следующей линии закалки. И, самое главное, я хочу, чтобы вы были хорошо информированы, чтобы вы могли грамотно оценить все цифры, которые могут быть представлены не в ваших интересах.

Чтобы получить хорошее резюме, вы можете ознакомиться с анимацией потребления энергии при закалке стекла, опубликованной некоторое время назад.

Хотите узнать больше?

Подпишитесь на рассылку новостей Glastory

Поделиться этой историей

Об авторе

Оптимизация энергопотребления в зданиях с нулевым потреблением энергии с повышением теплового комфорта жителей

Жилые и коммерческие здания потребляют примерно 60% мировой электроэнергии.Практически невозможно дать общее определение теплового комфорта, поскольку на ощущение теплового комфорта влияют различные предпочтения и особенности населения, проживающего в разных климатических зонах. Принимая во внимание, что до этой даты не проводилось исследований по тепловому удовлетворению зданий с нулевым потреблением энергии, одной из целей настоящего исследования является сравнение тепловых параметров для оценки теплового комфорта здания с нулевым потреблением энергии. пассажиры.При этом данное здание для данного исследования сначала оптимизируется по целевым параметрам теплового комфорта и энергопотребления, и, следовательно, формируется здание с нулевым потреблением энергии. После получения приемлемого диапазона теплового комфорта вычислительные анализы, необходимые для определения температуры теплового комфорта, выполняются с использованием модели вычислительной гидродинамики (CFD). Результаты этого исследования показывают, что для создания зданий с нулевым потреблением энергии только солнечная энергия не может обеспечить энергопотребление зданий, и следует также использовать другие виды энергии.Кроме того, замечено, что оптимальный тепловой комфорт достигается в умеренное время года.

1. Введение

Большинство людей проводят большую часть времени в жилых домах, фабриках или административных офисах. По прогнозам ООН, с быстрым развитием урбанизации к 2050 году 66% населения будет проживать в городских или пригородных районах [1]. Следовательно, необходимо достичь одного из наиболее важных факторов устойчивой городской жизни путем строительства энергоэффективных зданий.Строительный сектор – крупнейший производитель парниковых газов (ПГ) в мире. На их долю приходится около 40% мировой энергии, 40% невозобновляемых ресурсов, 25% мировых водных ресурсов и примерно 30% выбросов парниковых газов [1]. Основная цель любых усилий по разработке энергоэффективных зданий – обеспечить тепловой комфорт с минимальным потреблением энергии для конкретного здания в определенном климате. Одним из наиболее важных моментов является обеспечение того, чтобы снижение потребности в энергии не влияло на тепловой комфорт жителей.Температура воздуха является наиболее важной переменной для определения теплового комфорта. Однако температура – не единственный фактор, и другие факторы влияют на процессы теплообмена в организме человека, такие как влажность, скорость воздуха и радиация [2]. В основном существует две основные точки зрения на тепловой комфорт: (1) статическая точка зрения и (2) адаптивная точка зрения. Статическая точка зрения определяет параметр прогнозируемого среднего голоса (PMV), используя комбинацию математической модели теплопередачи и экспериментальных соотношений человеческого комфорта.Такая точка зрения использовалась во многих предыдущих исследованиях. Но адаптивный подход основан на адаптации: если происходит чередование условий теплового комфорта и создается дискомфорт, люди как-то отреагируют на это условие, чтобы достичь комфорта. Поэтому, в отличие от метода PMV, адаптивная модель не может быть описана подробно и теоретически требует процедуры полевых исследований [2].

Cao et al. исследовали гибридную систему с нулевым потреблением энергии, которая включает здание с нулевым потреблением энергии и интегрированную автомобильную систему, работающую на топливе H ₂ , в условиях Германии и Финляндии.Они пришли к выводу, что оптимальная комбинация фотоэлектрических (PV) и ветряных турбин для получения чистой нулевой энергии происходит, когда выработка фотоэлектрической энергии достигает 60% и 20% в климатических условиях Германии и Финляндии, соответственно [3].

Aryal и Leephakpreeda исследовали влияние перегородок в здании с системой кондиционирования воздуха на потребление энергии и тепловой комфорт с помощью анализа CFD и пришли к выводу, что установка перегородок повысила тепловой комфорт жителей, но также увеличила потребление энергии на 24%.Они рекомендовали использовать модели CFD для определения таких параметров, как инфильтрация [4].

Zhang et al. оптимизировали температуру воздуха в помещении за счет вентиляции воздуха с учетом двух аспектов теплового комфорта и энергосбережения и пришли к выводу, что при расчетах следует учитывать скорость воздуха в помещении. Кроме того, они добились снижения энергопотребления на 7,8% с учетом теплового комфорта для жителей [5].

Lu et al. исследовали тепловой комфорт и тепловую адаптацию для районов с теплым и влажным климатом и пришли к выводу, что диапазон температур не обязательно будет совпадать с комфортом жителей.Это исследование также показало, что влажная среда не может обеспечить комфорт для людей при любой температуре [6].

Альфано и др. выполнил анализ теплового комфорта для школьного здания в Италии, которое подвергалось естественной вентиляции летом и зимой (на примере 4000 учеников), и пришел к выводу, что соотношение Фангера можно улучшить, если применить коэффициент ожидания 0,9. Коэффициент ожидания, умноженный на PMV, дает улучшенный результат, учитывающий разницу в ожидаемой продолжительности пребывания в невентилируемых зданиях [7].

Xu et al. исследовали управление энергопотреблением здания в рамках модели теплового комфорта PMV методом неопределенности и пришли к выводу, что на основе описания теплового комфорта моделью PMV были получены экономия энергии и затрат, а также снижение затрат на потребность в глобальной электрической сети. Численные результаты показали, что их метод был устойчивым из-за неопределенности в прогнозировании ошибок и приводил к снижению более чем на 60% без заметного в вычислительном отношении ущерба производительности системы [8].

Fabbri оценила тепловой комфорт в детском саду с помощью моделей PMV и PPD с помощью интеллектуального анализа данных и анкетирования. Он пришел к выводу, что коэффициент PMV у детей выше, чем у взрослых, и предложил учитывать возраст в модели PMV [9].

Ху и Ли сократили классификацию правил управления тепловым комфортом, применив оптимальный метод. Они продемонстрировали, что предложенное ими регулирование теплового комфорта может быть использовано для достижения теплового комфорта и снижения энергопотребления и затрат на потребление [10].

Хван и Шу исследовали тепловой комфорт здания со стеклянными панелями на основе модели теплового комфорта PMV с целью экономии энергии. Параметрический анализ проводился на стеклянном фасаде с различной глубиной свеса, типом остекления, соотношением окна и стены (WWR) и площадью остекления. Результаты показали, что как тепловой комфорт, так и экономия энергии были достигнуты даже в полностью стеклянных зданиях с точным дизайном компонентов стеклянного фасада [11].

Канг и др. оценили возможности энергосбережения в административном здании при регулировании теплового комфорта и исследовали влияние колебаний средней лучистой температуры.Их результаты показали, что использование управления тепловым комфортом является более разумным способом достижения теплового комфорта и экономии энергии [12].

Kim et al. разработала адаптивную модель PMV для улучшения ее прогнозных характеристик. Они рассмотрели разницу между фактическими средними голосами (AMV) жителей здания и предложили модель, которая могла бы улучшить характеристики модели PMV и сыграть важную роль в снижении потребления энергии охлаждения в здании [13].

Nada et al.исследовали тепловой комфорт, распределение температуры и схему воздушного потока с помощью CFD в здании театра, что дало оптимальную рабочую температуру, надлежащую температуру и скорость входящего воздуха [14].

Ороса и Оливейра сравнили адаптивные модели и PMV и предложили новый метод теплового комфорта. Результаты показали, что новая модель в этом исследовании, которая учитывала относительную влажность в пространстве, ближе к адаптивным методам, чем к методам PMV [15].

Поуршагаги и Омидвари экспериментировали с моделью PMV-PPD в старой государственной больнице и пришли к выводу, что большинство проблем с тепловым комфортом возникает зимой утром, а наихудшие тепловые условия приходятся на полдень в летние дни, и они предложили проводить изоляционные работы. применяется для всех дверей и окон [16].

Волков и др. разработали модель теплового комфорта внутренних пространств трех типов социальных зданий (детский сад, школа и больница) и пришли к выводу, что другие параметры, такие как возраст, чувствительность населения и болезнь, могут влиять на PMV и PPD [17].

Haniff et al. оптимизировали планирование системы кондиционирования воздуха в здании с помощью многокритериальной улучшенной глобальной оптимизации роя частиц. Удерживая количество PMV в желаемом диапазоне, они снизили потребление электроэнергии на 46% [18].

Wei et al. исследовали и изучили тепловые условия жилого помещения с естественной вентиляцией во влажном климате с помощью полевых исследований PMV и PPD и пришли к выводу, что значение PMV было между 1 и -1, но жители имели тепловой комфорт [19].

Deng et al. смоделировать два здания для различного сухого и влажного климата Мадрида (Испания) и теплого и влажного климата Шанхая (Китай), а также характеристики зданий и систем, используемых в обоих условиях. В их моделировании два здания были подключены к национальной энергосистеме, а баланс производства и потребления энергии пересматривался ежегодно и каждые 6 минут [20].

Wu et al. изучить энергоэффективность и начальную стоимость одного жилого здания с нулевым потреблением энергии (NZEB) в различных погодных регионах, используя модель TRNSYS, подтвержденную эксплуатационными данными за целый год. Они сообщили, что данные об энергии и затратах, а также требуемая мощность фотоэлектрических модулей могут помочь в проектировании систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и фотоэлектрических модулей для проектирования и планирования жилых NZEB в различных климатических зонах [21].

Более половины потребляемой энергии в зданиях связано с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и освещения.Но разные значения для этих условий будут получены из-за изменчивости разных климатов. Это исследование проводилось с учетом погодных условий в Захедане, где охлаждение и освещение зданий являются преобладающими потребляемыми нагрузками. Поэтому, чтобы оптимизировать энергопотребление здания, больше внимания было уделено исследованию различных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и освещения, чтобы найти оптимальное решение для снижения энергопотребления здания.

Настоящее исследование изменило значения общего коэффициента теплопередачи для стен, типы окон и потолков, направление здания, количество нагрузок на воздухообмен в летний период и другие пассивные системы; они анализируются, и выбирается оптимальный режим с наименьшим энергопотреблением.После разработки методологии определяется чистое энергопотребление системы и обсуждается для выработки энергии. В большинстве предыдущих исследований указанное энергопотребление анализировалось отдельно. В данном исследовании эти энергии рассматриваются одновременно. Кроме того, в отличие от многих предыдущих исследований, балансировка электроэнергии также будет считаться нулевой или низкой в ​​расчетах энергии дома. Между тем тепловой комфорт рассматривается как целевая функция в задаче оптимизации.Целью NZEB в настоящем исследовании является достижение точки, при которой производство электроэнергии на месте может обеспечивать всю свою электроэнергию. Следует отметить, что NZEB должен быть реалистичной целью снижения энергопотребления и выбросов CO ₂ , а не просто теоретической идеей [22].

2. Методы

Использование возобновляемых источников энергии в моделируемом здании настоящего исследования и способ обмена электрической энергией с сетью и электрическим аккумулятором (батареей) показаны на Рисунке 1.Как показано на Рисунке 1, энергия солнца и ветра являются непрерывными источниками электрического тока здания. Примечательно, что, в отличие от тепловой энергии, электрическая энергия не имеет возможности простого хранения после выработки. Для этого аккумулятор используется после выработки электроэнергии и переводится в состояние, пригодное для хранения. В этом исследовании, во-первых, произведенная электроэнергия хранится с помощью генераторов, подключенных к батарее (после подачи электроэнергии в здание), затем, если батарея полностью заряжена, избыточная электроэнергия передается в глобальную сеть.Иногда также возможно, что, когда на здание оказывается высокая энергетическая нагрузка, во-первых, накопленное электричество получено от батареи, а электричество получено из глобальной сети, когда батарея полностью разряжена.

Как показано на рисунке 2, все процессы начинаются с моделирования здания, затем выполняется энергетический анализ, а затем выполняется анализ оптимизации для проектирования высокоэффективного здания. На следующих этапах энергия солнца и ветра добавляется к существующим энергоресурсам здания, и исследуются результаты их воздействия на здание.Решающим моментом является то, что при решении данной проблемы, во-первых, необходимо минимизировать внутреннее потребление энергии в здании с соответствующей ориентацией, WWR, изоляцией, выбором строительных материалов и т. Д. (Пассивный дизайн), а затем, производство энергии должно быть уменьшено. увеличивается за счет возобновляемых источников энергии (активный дизайн). Использование одного только активного дизайна не является идеальным решением для проектирования здания с нулевым потреблением энергии, то есть увеличение выработки электроэнергии за счет возобновляемых источников энергии до здания с высоким потреблением энергии не является подходящей стратегией для достижения здания с нулевым потреблением энергии.

2.1. Модель здания

Реальное двухэтажное здание административного назначения в Захедане, Иран, было исследовано для моделирования, общая площадь фундамента которого составляет 149 м ² , а его занимаемый объем составляет 513 м ³ . Трехмерный план этого здания показан на Рисунке 3. Кроме того, в Таблице 1 представлены детали дизайна моделируемого здания.

Параметры Значения / типы Версия программы EnergyPlus, версия 8.5.0-c87e61b44b Смоделированные часы (ч) 8760 Файл погоды Аэропорт Захедан – IRN ITMY WMO # = 408210 Широта (град.) 29,48 29,48 ) 60.91 Высота над уровнем моря (м) 1378 Ориентация площадки (град.) 0 HVAC Тепловой насос с наземным источником (GSHP), водяной тепловой насос , теплый пол, охлаждающие балки, нат вент Значение внешней стены (Вт / м 2 K) 0.350 Общая площадь стен (м 2 ) 259 Значение внутренних перегородок (Вт / м 2 K) 1,639 Значение плоской крыши (Вт / м 2 K) 0,250 Значение внутреннего пола (Вт / м 2 K) 2,929 Общее соотношение окна и стены (%) 19,55 Площадь оконного проема (м 2 ) 50.63 Тип остекления 2 слоя / воздушный зазор / 13 мм Затенение окон 0,5 м / выступ Освещение Компактные люминесцентные лампы (CFL) Плотность заполнения (человек / человек / м 2 ) 0,111 Часы работы (час) 10 (8: 00-18: 00) Активность сотрудников Легкая офисная работа / стоя / ходьба Электричество Плотность оргтехники (Вт / м 2 ) 11.77 Норма расхода ГВС (л / м 2 день) 0,2

Как объяснено в предыдущем разделе, для вся потребляемая энергия для здания с нулевым потреблением энергии (NZEB) должна использоваться для производства энергии в здании. Вырабатываемая энергия бывает двух основных типов: электрическая и тепловая. Однако предварительные исследования показали, что можно преобразовывать эти энергии друг в друга с некоторыми коэффициентами для анализа энергии в механической системе [23].Как показано на Рисунке 1, в этом исследовании для производства электроэнергии использовались два типа фотоэлектрической солнечной энергии и энергии ветра с учетом потенциального климата города Захедан. Характеристики фотоэлектрической панели и турбин, использованных в этом исследовании, перечислены в таблицах 2 и 3 соответственно.

с активной поверхностью 0.9 Параметры Значения / типы Общая площадь (м 2 ) 54 КПД (%) 15 Материал Битумный войлок Интеграция теплообмена Разъединенный КПД инвертора (%) Вкл. 24/7

Параметры Значения / типы турбина Регулировка мощности Регулируемая частота вращения с фиксированным шагом Общая высота (м) 11 Количество лопастей 3 Общий КПД ветровой турбины (%) 83.5 График доступности Круглосуточно

Ветряным турбинам также требуется регион с высокой скоростью градиента ветра, такой как город Захедан. Информация об окружающей среде и тепловом комфорте для различных сезонов (с января по декабрь 2018 г.) представлена ​​в таблице 4. Программное обеспечение DesignBuilder – это графический интерфейс для программного обеспечения EnergyPlus, используемого в этом исследовании, который учитывает погодные условия (такие как скорость ветра, среднегодовое количество солнечных лучей, и температура) конкретной области для анализа энергетических характеристик [24].

902 ) 902 (° C) Модель Фангера, данные об окружающей среде, такие как температура воздуха, средняя лучистая температура и относительная скорость ветра, представлены на рисунках 4–7.Месячные диаграммы температуры по сухому термометру и температуры точки росы показаны на рисунке 4. Как видно, максимальная температура по влажному термометру приходилась на лето, а точка росы практически не менялась в течение всего года. Изменения атмосферного давления вокруг здания в течение года также показаны на рисунке 5. Как видно из синей линии на этом рисунке, изменения давления незначительны и могут составлять около 87586 Па. Годовой уровень влажности также показано на Рисунке 6, что указывает на то, что относительная влажность вокруг здания не очень высока из-за сухого климата в городе Захедан в течение всего года.Относительная скорость ветра и его направление также показаны на рисунке 7. 2.2. Анализ общего полезного потребления энергии Самыми важными нагрузками в здании являются охлаждение и тепловые нагрузки. В здании общая скорость рассеянного и полученного тепла должна быть равна, что показано в [25]: В приведенном выше уравнении – это сумма нагрузок, создаваемых внутренней конвекционной теплопередачей, – это теплообменная конвекционная теплопередача, вызванная поверхностями различных областей, является ли теплопередача в результате сочетания воздуха внутри областей, и это также передача тепла, вызванная истечением через воздушные зазоры. Теплопередача от компонентов здания будет влиять на температуру внутренних поверхностей (), и, соответственно, конвекционная теплопередача между поверхностями здания и внутренним воздухом приведена в где – поток радиационного теплообмена между поверхностями с длинными волнами, – поток радиационного теплообмена между источниками света и поверхностями, – поток радиационного теплопереноса между поверхностями и облучателями. Кроме того, это величина потока солнечного излучения и величина теплопередачи от окружающей среды здания.Для расчета можно использовать формулу, представленную в уравнении (3): где – температура, коэффициенты и указывают внутреннюю и внешнюю поверхности здания, соответственно, представляют время за один шаг, а,, – внутренние коэффициенты, коэффициенты перехода и потока. Годовая норма требуемой энергии, потребляемой для охлаждения внутри здания, также выводится из уравнения (4), которое выражается в кВтч / м. 2 · год: где – коэффициент потерь охлаждающих устройств, – общая и полезная поверхность теплоносителя в здании, – общий полученный поток внутреннего и солнечного тепла. Как видно из секции обогрева здания, решение этих уравнений требует, чтобы температура охлаждения была установлена ​​на определенные значения в некоторые сезоны. Для получения значения можно использовать уравнение (5): где – это внутреннее тепло, вызванное оборудованием, освещением и людьми, живущими в здании, а также полученное солнечное тепло от прозрачных сред (таких как окна и другие прозрачные поверхности), а также солнечное тепло, полученное от непрозрачных сред. Наконец, тепловые потери от внешних стен () также рассчитываются из где – общий коэффициент теплопередачи, – постоянная внутренняя температура, – среднесуточная температура, которые получаются из где – лучистая температура, а – температура воздуха. 2.3. Thermal Comfort Тепловой комфорт не кажется явлением, которое точно определяется температурой, влажностью, потоком воздуха, обменом веществ и т. Д. Но эти параметры следует использовать для математического моделирования [26]. За последние 100 лет было проведено множество исследований по индексам и прогнозным моделям теплового комфорта как математической модели. Основная цель всех этих моделей – предоставить единый индекс, включающий все соответствующие параметры. В этом исследовании были изучены три наиболее известные модели теплового комфорта, в том числе модель теплового комфорта Фангера, модель теплового комфорта Пирса и модель теплового комфорта Канзасского университета.Все эти модели основаны на концепции первого закона термодинамики, но кажется, что модель Фангера оказала наибольшее влияние на академические исследования, разработку программного обеспечения для моделирования и разработку стандартов [2]. Уравнение теплового комфорта Фангера для получения прогнозируемого среднего голоса (PMV) выводится из уравнения теплового баланса следующим образом [27]: где и – коэффициент конвективной теплопередачи и определяется по формуле А также для температуры поверхности одежды () имеем А также для которого представляет покрывающую поверхность тела с / без одежды, мы имеем следующее уравнение: где – коэффициент термического сопротивления одежды ().А также для давления водяного пара в окружающем воздухе () в кПа имеем следующее уравнение: В приведенных выше уравнениях – скорость метаболизма тела () , представляет механическую работу тела (), а, и – температура поверхности одежды, средняя температура излучения и температура воздуха. внутри помещения (° C) соответственно. Также относительная влажность (%). Наконец, прогнозируемый процент неудовлетворенных (PPD) может быть получен из уравнения (13).Взаимосвязь между PMV и PPD показана на рисунке 8. Стандарт ISO 7730: 2005 рекомендует, чтобы соответствующий PPD составлял приблизительно 10%, что соответствует диапазону теплового комфорта от -0,5% до + 0,5% [28]. Жители внутри здания обычно сидят или занимаются легкими физическими нагрузками. Скорость обмена веществ в сидячем положении составляет. В связи с этим в текущем исследовании учитывалась эта скорость метаболизма. Покрытие также считается равным 0,6. Механическая работа тела тоже считается нулевой.Предполагается, что лучистая средняя температура внутренних поверхностей равна наружной температуре. Относительная влажность согласно рисунку 6 также считается 15% для теплого и сухого климата. 2.4. Оптимизация Генетический алгоритм недоминируемой сортировки II (NSGA-II) является эволюционным алгоритмом. Эволюционные алгоритмы были разработаны, потому что градиентные и классические прямые методы имеют следующие проблемы при ведении сложных и нелинейных взаимодействий [29].На рисунке 9 показан анализ оптимизации с целевыми функциями и переменными решения с использованием метода оптимизации NSGA-II. Результаты этого метода демонстрируют наиболее приемлемые значения в «Фронте Парето». Красные точки показывают Парето-фронт оптимальных решений, обеспечивающих наименьшее сочетание времени дискомфорта и общего энергопотребления. Как видно на этом рисунке, на графике изображены разные символы, каждый из которых указывает на независимую конструкцию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и освещения.Для оптимизации энергопотребления здания следует учитывать три общие величины: уровень теплового комфорта, общую стоимость и общее потребление энергии зданием. Очевидно, что для достижения цели уровень комфорта должен быть увеличен, а две другие величины должны быть уменьшены. Очевидно, что при использовании систем с более высоким КПД потребление энергии в здании снижается, но общая стоимость здания увеличивается. С другой стороны, повышение уровня комфорта жителей потенциально увеличивает потребление энергии и общие затраты.Поэтому логично рассматривать уровень комфорта в этой задаче как целевую функцию, а не как ограничение. Конечно, сокращение количества часов неудовлетворенности тепловым комфортом в настоящем исследовании считается целевой функцией вместо увеличения теплового комфорта, как показано на рисунке 9. При решении задачи оптимизации в настоящем исследовании было принято около 4000 решений. точки были исследованы. Из полученных результатов в качестве оптимальных были выбраны 6 точек, которые показаны эллипсом на рисунке 9.Точки, близкие к эллипсу, представляют наивысший уровень теплового комфорта жителей с учетом энергопотребления здания. Сводка этих шести пунктов приведена в Таблице 5. Как видно из Таблицы 5, переменными для принятия решения являются коэффициент производительности системы охлаждения (COP), система HVAC, Освещение, Пониженная температура охлаждения и Пониженная температура Обогрева. Кроме того, целевыми функциями являются общее энергопотребление объекта (кВтч) и дискомфорт (час: мин). Данные / месяц янв. Дек Темп. (° C) 23,7 24,2 25,7 26,9 29,1 30,7 31,4 31.8 30,4 27,8 25,5 23,7 Темп. (° C) 24,9 25,6 27,3 29,1 31,4 32,8 33,6 33,7 32,5 29,8 27,1 24,8 24,3 24,6 26,5 28,0 30,2 31,7 32.5 32,8 31,5 28,8 26,3 24,3 Наружная температура по сухому термометру. (° C) 17,9 19,1 23,2 26,6 30,6 33,0 34,2 33,3 32,0 28,8 23,4 18,5 9,4 12,0 15,5 18,2 22.3 24,2 26,7 27,2 24,6 20,8 13,5 11,8 Скорость ветра (м / с) 2,2 2,3 3,2 2,4 2,9 3,7 4,1 3,2 1,6 2,1 2,8 Направление ветра (град.) 107,3 ​​ 131,2 128,5 108,0 126.8 131,2 130,3 135,3 143,5 68,4 123,6 144,7 Солнечная высота (град.) -13,0 -8,3 11,8 -1,3 14,3 13,2 8,8 2,0 -5,5 -11,5 -14,2 Азимут Солнца (град.) 189,8 190,2 191,8 193.9 194,9 194,2 193,0 193,2 194,7 195,8 194,5 191,1 Атмосферное давление (кПа) 101,3 101,3 99,8 99,5 99,6 99,9 100,2 100,8 101,1 Прямая нормальная солнечная энергия (кВтч) 108.5 104,8 135,9 114,9 119,3 163,6 123,2 139,9 117,3 106,8 95,2 95,0 кВт 103131 кВт Диффузный горизонтальный 121,8 183,7 196,7 156,6 158,1 147,5 156,3 139,0 111,8 98,0 Общее энергопотребление на объекте (кВтч) Дискомфорт (час: мин) Система охлаждения COP HVAC Освещение Охлаждение, зад. Задержка нагрева ПВС (° C) 1 21740.3 206: 55 4,75 VAV, чиллер с воздушным охлаждением, HR, сброс наружного воздуха + смешанный режим Флуоресцентный, компактный (CFL) 26,7 6 2 21696.9 225: 58 4,9 VAV, чиллер с воздушным охлаждением, HR, сброс наружного воздуха Флуоресцентный, компактный (CFL) 26,2 2,3 3 20645,7 254: 32 5 GSHP тепловой насос вода-вода, пол с подогревом, охлаждающие балки, нат вент Флуоресцентный, компактный (CFL) 25.8 -4,6 4 19046,8 273: 26 5 VAV, чиллер с водяным охлаждением, полный контроль влажности T5 (диаметр 16 мм) флуоресцентный, трифосфорный, высокочастотный контроль 26,7 5,4 5 18712,9 286: 22 5 VAV, чиллер с воздушным охлаждением, паровой увлажнитель воздуха, HR, сброс наружного воздуха T5 (диаметр 16 мм) люминесцентный , трифосфор, высокочастотный контроль 25.8 -3,9 6 18478,3 310: 19 4,95 Фанкойл (4 трубы) с центральным отоплением + охлаждением T5 (диаметр 16 мм) люминесцентный, трифосфорный, высокочастотный управление 25,3 6 2.5. CFD-анализ 2.5.1. Управляющие уравнения Управляющие уравнения потока жидкости представляют собой математические выражения физических законов сохранения.В этом исследовании предполагается, что скорость воздушного потока внутри здания и градиенты давления очень низкие. Следовательно, воздушный поток считается несжимаемым. Уравнения энергии, импульса и неразрывности для трехмерного стационарного потока с использованием декартовых тензорных знаков представлены в следующих уравнениях: где и – температура и средняя по времени скорость соответственно. Кроме того,,, и являются газовой постоянной, статическим давлением, вязкостью, плотностью и температуропроводностью соответственно. “ “ – переменные скорости, температура, флуктуирующие тепловые потоки и напряжения Рейнольдса соответственно. Модель турбулентности K- ε используется из-за ее широкого использования в различных режимах потока и меньшего количества расчетов. 2.5.2. Вычислительный метод В настоящем исследовании с использованием CFD, существующего в коммерческой версии программного обеспечения DesignBuilder 5.0.3, было выполнено трехмерное моделирование турбулентного потока внутри здания с использованием стационарной модели турбулентности K- ε . Основные уравнения были дискретизированы с использованием метода конечных объемов. Уравнения скорости и давления были объединены с использованием алгоритма SIMPLE.Дифференциальный метод степенного закона используется для дифференцирования уравнений давления, импульса, энергии, турбулентной рассеиваемой энергии и турбулентной кинетической энергии, поскольку этот метод обеспечивает лучшие результаты и более быструю сходимость в областях распределения потока и температуры. Для получения точных результатов предполагается, что сходимость решения происходит, когда нормированные остатки непрерывности, импульса, турбулентности и энергии меньше 10 -5 . 3. Результаты Как известно, количество электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями, зависит от часа, дня, сезона, полученного солнечного излучения, а также угла наклона установленных фотоэлектрических панелей.Чтобы сделать моделирование более реалистичным и получить правильные результаты, были учтены все вопросы, упомянутые в настоящем исследовании. На рисунке 10 положение солнца (диаграмма движения солнца) было нанесено в 11:00 15 апреля. 3.1. Результаты анализа общего потребления энергии В соответствии с уравнениями (1), (2), (3), (4), (5), (6) и (7), Рисунок 11 иллюстрирует результаты анализа энергии на административное здание в месяцах в году. Этот показатель позволяет сравнивать потребляемую энергию, тепловую или электрическую.Как видно, некоторые из энергий (освещение, электрическое оборудование и т. Д.) Относительно постоянны, а некоторые другие изменяются в зависимости от использования здания по сезонам. Например, освещение и электрические системы (включая компьютеры и другое электронное оборудование) были постоянными в течение всего года, а охлаждающее оборудование было переменным, которое работало только летом. 3.2. Анализ электрической энергии При анализе электрической энергии для исследуемого здания были проанализированы три различных сценария: здание без выработки энергии, здание с фотоэлектрической энергией и здание с фотоэлектрической энергией и ветряной турбиной; Характеристики фотоэлектрической панели и ветряной турбины приведены в таблицах 2 и 3.Результаты представлены на рисунках 12–15. В первом сценарии диаграмма потребляемых нагрузок показана на рисунке 12 (здание без выработки электроэнергии). Понятно, что пик потребления энергии приходится на теплое время года, в основном из-за охлаждающих нагрузок. На рисунке 13 показаны общие и генерируемые потребляемые нагрузки в здании с фотоэлектрическими панелями (второй сценарий). Как видно на рисунке, эффективность и выработка фотоэлектрических панелей в теплое время года были выше из-за высокой интенсивности солнечного излучения.Но очевидно, что энергии, вырабатываемой этими панелями, уже недостаточно для создания здания с нулевым потреблением энергии. Результаты показывают, что общая годовая энергия, полученная от фотоэлектрической панели для этого здания, составила 13338,2 кВтч. Результаты по электроэнергии и потребляемой энергии для третьего сценария представлены на рисунке 14. Как можно видеть, электрическая энергия, вырабатываемая ветряными турбинами, несомненно, была оценена по достоинству и способна компенсировать нехватку электроэнергии в фотоэлектрических панелях в холодное время года. . Подробная информация о ежемесячном потреблении электроэнергии показана на Рисунке 15 для здания, в котором использовались фотоэлектрическая панель и ветряная турбина (третий сценарий), включая электроэнергию, используемую для деятельности жильцов и всего оборудования, кроме освещения, электроэнергии, потребляемой для освещения, электрической энергии, потребляемой для охлаждения, и электрической энергии, потребляемой для подачи горячей воды. Как уже упоминалось, из-за погодных условий в городе Захедан наибольшее количество потребляемой энергии приходится на энергию, вырабатываемую для охлаждения в теплое время года, так что максимальная охлаждающая нагрузка для этого здания в июле составила 1223 кВтч.Годовые ставки электроэнергии, используемой для деятельности жителей и всего оборудования, за исключением освещения, электроэнергии, потребляемой для освещения, электроэнергии, потребляемой для охлаждения, и электроэнергии, потребляемой для подачи горячей воды, составляли 6459,8 кВтч, 9335,8 кВтч, 8860,5 кВтч и 584,5 кВтч. соответственно, хотя годовая выработка электроэнергии составила 29902,9 кВтч. Наконец, годовой уровень потребляемой электроэнергии в здании и годовой уровень выработки электроэнергии были сопоставлены друг с другом по возобновляемым источникам энергии на Рисунке 16.Фактически, эта цифра представляет собой свидетельство того, что общий уровень годовой выработки энергии зданием (полученный от фотоэлектрических панелей, установленных на крыше здания, а также ветряной турбины) был незначительно выше, чем годовое потребление энергии зданием, и, следовательно, , здание стало с нулевым потреблением энергии с точки зрения энергопотребления. 3.3. Анализ теплового комфорта Используя анализ CFD, реализованный в этом исследовании, и путем получения изменений температуры, скорости и других параметров, был получен прогнозируемый процент недовольных жителей исследуемого здания, который представлен на рисунках 17 и 18. (вид сбоку и 3D вид здания).Как показано, самый высокий прогнозируемый процент недовольных жителей исследуемого здания находился около окон, а самый низкий – в местах, удаленных от солнечного света. Причина этого также объясняется воздействием солнечного света, а также проникновением воздушного потока возле окон. Сравнение теплового комфорта между тремя моделями Fanger, Pierce и Университета Канзаса за годичный период представлено на рисунке 19.Как можно видеть, модель Фангера имеет большее рассеяние в течение года, в то время как предложенная модель Канзасского университета имеет меньшее рассеяние. Также очевидно, что модель Пирса показывает самый высокий индекс теплового комфорта в период с марта по ноябрь. Во всяком случае, наилучший тепловой комфорт исследуемого здания, судя по цифрам, был в апреле и октябре, и все три модели это подтверждают. 4. Заключение Текущие глобальные подходы основаны на неустойчивых и невозобновляемых источниках энергии.В настоящее время мировое энергоснабжение основано на ископаемом топливе и атомной энергии. Эти источники энергии недолговечны, и доказано, что они создают экологические проблемы. Менее чем за три столетия после промышленной революции человечество потребило почти половину ископаемого топлива, накопленного на поверхности Земли и под ней. Кроме того, мощь атомной энергии находится во власти ограниченных источников урана, и риски атомных электростанций также неоспоримы. Кроме того, после пятидесяти лет исследований не было выявлено ни одного места для длительного захоронения радиоактивных отходов.Хотя некоторые из источников ископаемого топлива могут сохраняться дольше прогнозируемого времени, особенно если будут обнаружены новые резервуары, все еще остается главная проблема, то есть «истощение», что указывает на самую большую проблему для человечества. Энергия, используемая в строительном секторе, увеличивается с каждым днем, потому что новые здания строятся быстрее и в большем количестве, чем старые здания, которые сносятся. Потребление электроэнергии в секторе коммерческого строительства удвоилось в период 1980-2000 годов, и ожидается, что к 2025 году оно вырастет еще на 50%, что полностью свидетельствует о необходимости перехода на дома с нулевым энергопотреблением [2]. Преимущества зданий с нулевым потреблением энергии включают: (i) Снижение тепловых колебаний в этих зданиях, что является результатом адекватной изоляции и хорошего обеспечения комфортных условий (ii) Энергоснабжение даже в случае отключения глобальной энергораспределительной сети (iii) Защита от постоянно увеличивающегося повышения в ценах на энергию (iv) Сокращение выбросов парниковых газов (v) Экономия на потреблении энергии Результаты настоящего исследования показывают, что использование одних только фотоэлектрических панелей не может создать здание с нулевым потреблением энергии; скорее, наряду с солнечной энергией следует использовать другие виды возобновляемой энергии.В этом исследовании было проанализировано добавление ветряных турбин в качестве источника выработки энергии. Было замечено, что использование ветряных турбин для выработки электроэнергии в холодное время года является подходящей заменой для снижения количества электроэнергии, вырабатываемой фотоэлектрическими панелями в такие сезоны. Затем, наилучшее возможное состояние для указанного здания было обеспечено за счет оптимизации двух целевых параметров снижения общего энергопотребления зданий, а также сокращения количества часов теплового недовольства жильцов.Хотя почти 30% потребления энергии в теплые месяцы приходится на освещение офисных зданий, 45% электроэнергии расходуется на охлаждение зданий. При этом около 50% энергии, потребляемой в холодные месяцы года, расходуется на освещение. Также было замечено, что количество энергии, произведенной в январе месяце, было в четыре раза больше, чем количество, произведенное в июне месяце. В конечном итоге общая годовая чистая электроэнергия, выделяемая на глобальную электрическую сеть, составляет 4655 кВтч, что составляет почти 18% от общей чистой электроэнергии, потребляемой в этом здании. Результаты этого исследования также показывают хорошее соответствие между тремя моделями теплового комфорта, разработанными Фангером, Пирсом и Государственным университетом Канзаса. Кроме того, апрель и октябрь – лучшие месяцы для ощущения теплового комфорта в зданиях, и очевидно, что жильцы будут испытывать наибольшую неудовлетворенность тепловым комфортом в теплые месяцы года. Также было замечено, что в отличие от двух других моделей, модель Фангера имеет наибольшую дисперсию – особенно в теплые месяцы года – и также дает самые большие значения для диапазона теплового комфорта. Доступность данных Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью. Конфликт интересов Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. единиц энергии | Основы энергетики Джеймс Прескотт Джоуль (1818 – 1889) был британским физиком-самоучкой. и пивовар, чья работа в середине девятнадцатого века способствовала созданию энергетической концепции.Международная единица энергии медведей его имя: 1 Джоуль [Дж] = 1 Ватт-секунда [Ws] = 1 В A s = 1 Н · м = 1 кг · м 2 с −2 . Чтобы поднять 100-граммовое яблоко на 1 метр, требуется около 1 Дж. Единицы энергии могут предшествовать различными факторами, в том числе следующими: кг (k = 10 3 ), мега (M = 10 6 ), гиг (G = 10 9 ), тера (T = 10 12 ), пета (P = 10 15 ), Exa (E = 10 18 ). Таким образом, килоджоуль (кДж) равен 1000 джоулей, а мегаджоуль (МДж) равен 1 000 000 джоулей. Связанной единицей является ватт, который представляет собой единицу мощности (энергии в единицу времени). Блоки питания могут быть преобразованы в единицы энергии путем умножения на секунды [s], часы [h] или годы [yr]. Например, 1 кВтч [киловатт-час] = 3,6 МДж [мегаджоуль]. На 1 кВт · ч может потребоваться около 10 литров воды. нагреваться от 20 ºC до точки кипения. Есть много других энергоблоков помимо “Système International d’Unités (SI)”.«Тонна угольного эквивалента» (tce) часто используется в энергетическом бизнесе. 1 т.у. равняется 8,141 МВтч. Это означает, что при сжигании 1 кг угля получается столько же тепла как электрическое отопление в течение одного часа из расчета 8,141 кВт. Больше единиц энергии 1 кал IT = 4,1868 Дж, калорийность по международной таблице 1 кал th = 4,184 Дж, термохимическая калория 1 кал 15 ≈ 4.1855 Дж, калорий для нагрева с 14,5 ° C до 15,5 ° C 1 эрг = 10 −7 Дж, единица cgs [сантиметр-грамм-секунда] 1 эВ ≈ 1.60218 × 10 −19 Дж, электрон-вольт 1 Eh ≈ 4.35975 × 10 −18 Дж, Хартри, единица атомной энергии 1 британская тепловая единица = 1055,06 Дж, британская тепловая единица согласно ISO, для нагрева 1 фунта воды с 63 ° F до 64 ° F 1 tce = 29,3076 × 10 9 Дж, тонна угольного эквивалента, 7000 ккал IT 1 toe = 41.868 × 10 9 Дж, т нефтяного эквивалента, 10000 ккал IT Калории и / или килокалории [кал и / или ккал] исторически часто использовались для измерения тепла (энергии). и до сих пор иногда используются для этого. Для нагрева грамма воды на 1 ºC требуется 1 кал. Различные определения часто являются результатом несовместимых начальных температур нагрева. Таблица умножения единиц Обозначение Экспоненциальная Префикс Кол-во к 10 3 кг тыс. M 10 6 мега миллионов Г 10 9 гига миллиардов т 10 12 тера трлн п. 10 15 пета квадриллион E 10 18 exa квинтиллион Блок Мегаграмма не используется, так как есть специальный наименование на миллион грамм, одна тонна (т): 1 т = 1000 кг. Умножение единиц мощности на единицы времени Когда ватт умножается на единицу времени, единица энергии образуется следующим образом: 1 Вт = 1 Дж. Чаще используется киловатт-час: 1 кВтч = 3600 кВт = 3,6 МДж. Помимо секунды [s] и часа [h], также используются день [d] и год [yr], с 1 годом = 365,2425 d = 31,556,952 с. Так, например, энергия одного мегаватт-года может быть записана как 1 МВт · год = 31.557952 TJ (тераджоуль). Годовое потребление 1 тнэ / год соответствует дневному потреблению около 31,56 кВтч / день. Годовое потребление 1 ГДж / год соответствует дневному потреблению около 0,7605 кВтч / день. Преобразование единиц энергии Преобразование единиц, указанное на этой странице, можно выполнить с помощью калькулятора. В Интернете также можно найти калькуляторы преобразования, такие как Международное энергетическое агентство, преобразование единиц.org и в Страница Роберта Фогта. Расчет баланса энергии и температуры планеты Насколько горячая или холодная поверхность планеты? Используя довольно простую физику и математику, вы можете рассчитать ожидаемую температуру планеты, включая Землю. Эта страница объясняет, как! Что мы подразумеваем под «ожидаемой температурой» планеты? В основном это означает, что мы упростим ситуацию, исключив влияние атмосферы или океанов на среднюю глобальную температуру.Оказывается, океаны и атмосфера могут иметь большое влияние на температуру планеты … мы поговорим об этом позже. А пока давайте посмотрим на простой случай планеты без воздуха и воды. Попутно мы обнаружим, что без определенных химикатов в атмосфере Земли наша родная планета не была бы самым удобным местом для жизни. Видимый свет Солнца переносит энергию на планеты в нашей солнечной системе. Этот солнечный свет поглощается поверхностью планеты, нагревая землю.Любой объект с температурой выше абсолютного нуля излучает электромагнитное излучение. Для планет это исходящее электромагнитное излучение принимает форму инфракрасного «света». Планета будет продолжать нагреваться до тех пор, пока исходящая инфракрасная энергия не уравновесит поступающую энергию солнечного света. Ученые называют это равновесие «тепловым равновесием». Обладая основами физики, мы можем вычислить температуру, при которой достигается это состояние теплового равновесия. Спутники напрямую измерили количество энергии, поступающей на Землю от Солнца в виде солнечного света.Хотя это значение немного меняется со временем, обычно оно очень близко к 1361 Вт мощности на квадратный метр. Чтобы визуализировать это, представьте, что вы освещаете небольшую кладовку примерно 13 или 14 лампочками по 100 ватт. Ученые называют количество поступающей от солнечного света энергии «инсоляцией». Удельное значение на Земле 1,361 Вт / м 2 называется «солнечной постоянной». Чтобы рассчитать общее количество энергии, поступающей на Землю, нам нужно знать, какая площадь освещена.Затем мы умножаем площадь на инсоляцию (в единицах потока энергии на единицу площади), чтобы узнать общее количество поступающей энергии. Оказывается, мы можем упростить наш расчет площади, заметив, что количество света, перехватываемого нашей сферической планетой, точно такое же, как количество, которое было бы заблокировано плоским диском того же диаметра, что и Земля, как показано на схеме ниже. Площадь круга равна пи, умноженному на радиус круга в квадрате.В этом случае радиус круга – это просто радиус Земли, который в среднем составляет около 6371 км (3959 миль). Если мы умножим эту площадь на количество энергии на единицу площади – упомянутую выше солнечную «инсоляцию», мы можем определить общее количество энергии, перехваченной Землей: E = общая перехваченная энергия (технически поток энергии = энергия в единицу времени, в ваттах) K S = солнечная инсоляция («солнечная постоянная») = 1361 Вт на квадратный метр R E = радиус Земли = 6,371 км = 6,371,000 метров Подключение к электросети значений и решая для E, мы обнаруживаем, что наша планета улавливает около 174 петаватт солнечного света… довольно много энергии! Поскольку Земля не полностью черная, часть этой энергии отражается и не поглощается нашей планетой. Ученые используют термин альбедо, чтобы описать, сколько света отражается от планеты или поверхности. Планета, полностью покрытая снегом или льдом, будет иметь альбедо, близкое к 100%, в то время как полностью темная планета будет иметь альбедо, близкое к нулю. Чтобы определить, сколько энергии Земля поглощает от солнечного света, мы должны умножить полученную энергию (которую мы вычислили выше) на единицу минус значение альбедо; поскольку альбедо представляет собой свет , отраженный на расстоянии , один минус альбедо равняется поглощенной энергии света .Наше уравнение для общей поглощенной энергии выглядит следующим образом: Теперь, когда у нас есть значение энергии, поступающей в систему Земли, давайте рассчитаем исходящую энергию. Солнечный свет, который Земля поглощает, нагревает нашу планету. Любой объект с температурой выше абсолютного нуля излучает электромагнитное (ЭМ) излучение. В случае Земли это электромагнитное излучение принимает форму длинноволнового инфракрасного излучения (или инфракрасного «света»). В 1800-х годах два ученых определили, что количество излучения , испускаемого объектом, зависит от температуры объекта.Уравнение этой связи называется законом Стефана-Больцмана. Он был определен экспериментально Джозефом Стефаном в 1879 году и теоретически получен Людвигом Больцманом в 1844 году. Обратите внимание, что количество испускаемой энергии пропорционально 4-й степени температуры. Выбросы энергии увеличиваются на А LOT при повышении температуры! j * = поток энергии = энергия в единицу времени на единицу площади (джоулей в секунду на квадратный метр или ватт на квадратный метр) σ = постоянная Стефана-Больцмана = 5.670373 x 10 -8 Вт / м 2 K 4 (м = метры, K = кельвины) T = температура (в шкале Кельвина) Закон Стефана-Больцмана говорит нам, сколько инфракрасного излучения энергия Земля излучает на единицу площади . Нам нужно умножить это на общую площадь поверхности Земли, чтобы вычислить общее количество энергии, излучаемой Землей. Поскольку Земля вращается, вся ее поверхность нагревается солнечным светом. Следовательно, вся поверхность сферической планеты излучает инфракрасное излучение.Мы не можем использовать тот же ярлык, который мы использовали для входящего солнечного света, рассматривая Землю как эквивалент диска. Геометрия говорит нам, что площадь поверхности сферы в четыре раза превышает радиус сферы в квадрате в пи. Умножая выбросы энергии на единицу площади на площадь поверхности Земли, мы получаем выражение для общего излучения инфракрасной энергии Земли: Закон сохранения энергии говорит нам, что излучаемая энергия должна быть равна поглощенной энергии. Установив эти два значения равными, мы можем подставить каждое из них в выражения.Заметив, что число пи, умноженное на квадрат радиуса Земли, появляется с обеих сторон уравнения, мы можем использовать небольшую алгебру, чтобы упростить результат: Поскольку значения для солнечной постоянной (K S ), альбедо Земли и постоянная Стефана-Больцмана (σ) все известны, это уравнение можно решить для температуры (T). Используя немного больше алгебры, мы можем записать приведенное выше выражение как: Общее среднее альбедо Земли составляет около 0.31 (или 31%). Значение постоянной Стефана-Больцмана (σ) составляет 5,6704 x 10 -8 Вт / м 2 K 4 . Подставляя эти числа и значение для K S в уравнение, мы можем вычислить ожидаемую температуру Земли: Преобразуя в более знакомые температурные шкалы Цельсия и Фаренгейта, мы получаем: На основе этого расчета земная ожидаемая средняя глобальная температура – , намного ниже точки замерзания воды! Фактическая средняя глобальная температура Земли составляет около 14 ° C (57 ° F).Наша планета на теплее, чем прогнозируется на 34 ° C (60 ° F). Это довольно большая разница! Почему температура Земли намного выше, чем предсказывали наши расчеты? Определенные газы в атмосфере задерживают дополнительное тепло, согревая нашу планету, как одеяло. Это дополнительное потепление называется парниковым эффектом. Без него наша планета была бы замороженным ледяным шаром. Благодаря естественному парниковому эффекту Земля – ​​удобное место для жизни, какой мы ее знаем. Однако слишком много хорошего может вызвать проблемы.В последние десятилетия рост количества парниковых газов стал слишком сильно нагревать Землю. Этот расчет ожидаемой температуры может быть выполнен и для других планет. Для этого вам необходимо отрегулировать значение солнечной инсоляции, K S . Планета, расположенная ближе к Солнцу, получает больше энергии, поэтому K S больше. Планеты, находящиеся дальше от Солнца, чем Земля, получают меньше солнечного света, поэтому K S имеет меньшее значение. Зная расстояние от планеты до Солнца, вы можете рассчитать соотношение с расстоянием до Земли и определить солнечную инсоляцию на расстоянии этой планеты.Поскольку количество солнечного света уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца, планета, находящаяся в два раза дальше от Солнца, чем Земля, получит на четверть меньше солнечной энергии. Этот расчет энергетического баланса также помог ученым разгадать загадку из истории Земли. Основываясь на наблюдениях за подобными звездами, астрономы полагают, что наше Солнце сейчас ярче, чем было в начале своей жизни. Раннее Солнце, вероятно, было всего на 70% ярче, чем в наше время. Если умножить K S на 0.7 и используя результат приведенных выше уравнений для солнечной инсоляции раннего Солнца, вы обнаружите, что Земля была бы намного, намного холоднее, чем сегодня. Однако существует множество геологических свидетельств того, что на Земле была жидкая, а не замороженная вода, даже в самом начале истории нашей планеты. Как на Земле могла быть жидкая вода, если она была такой холодной из-за более тусклого Солнца? Эта головоломка называется Парадокс слабого молодого солнца . Этот парадокс – область активных научных исследований. Некоторые ученые считают, что на ранней Земле в атмосфере могло быть намного, гораздо более высокая концентрация парниковых газов; достаточно, чтобы нагреть планету выше нуля, несмотря на более тусклое Солнце. Поделиться Вам может понравится Угловой камин аннушка своими руками размеры чертежи: Угловой камин своими руками пошаговая инструкция 29.07.2023 Оптимальный размер мангала: Оптимальные размеры мангала для шашлыка из металла 21.08.2023 Шаблон домика для вырезания: Пряничные Домики. Шаблоны для Вырезания 04.01.1981 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт