De quoi s'agit-il - la consommation de chaleur spécifique pour le chauffage? En quelles quantités la consommation spécifique d'énergie thermique pour chauffer un bâtiment est-elle mesurée et, surtout, d'où proviennent ses valeurs pour les calculs? Dans cet article, nous allons nous familiariser avec l'un des concepts de base de l'ingénierie thermique et en même temps étudier plusieurs concepts connexes. Alors allons-y.
Attention, camarade! Vous entrez dans la jungle de la technologie de chauffage.
Ce que c'est
Définition
La définition de la consommation de chaleur spécifique est donnée dans le SP 23-101-2000. Conformément au document, il s'agit du nom de la quantité de chaleur nécessaire pour maintenir la température normalisée dans le bâtiment, en référence à une unité de surface ou de volume et à un autre paramètre - les degrés-jours de la période de chauffage.
A quoi sert ce paramètre? Tout d'abord - pour évaluer l'efficacité énergétique d'un bâtiment (ou, ce qui revient au même, la qualité de son isolation) et planifier les coûts de chauffage.
En fait, le SNiP 23-02-2003 indique directement: la consommation spécifique (par mètre carré ou mètre cube) d'énergie thermique pour chauffer un bâtiment ne doit pas dépasser les valeurs données. Plus l'isolation est bonne, moins le chauffage nécessite d'énergie.
Degrés-jours
Au moins un des termes utilisés manque de clarification. Que sont les degrés-jours?
Ce concept fait directement référence à la quantité de chaleur nécessaire pour maintenir un climat confortable dans une pièce chauffée en hiver. Il est calculé à l'aide de la formule GSOP = Dt * Z, où:
- GSOP - la valeur souhaitée;
- Dt est la différence entre la température interne normalisée du bâtiment (conformément au SNiP actuel, elle doit être égale à +18 à +22 C) et la température moyenne des cinq jours les plus froids de l'hiver.
- Z est la durée de la saison de chauffage (en jours).
Comme vous pouvez le deviner, la valeur du paramètre est déterminée par le territoire climatique et pour le territoire de la Russie varie de 2000 (Crimée, territoire de Krasnodar) à 12000 (Okrug autonome de Tchoukotka, Yakoutie).
Unités
En quelles quantités le paramètre qui nous intéresse est-il mesuré?
- SNiP 23-02-2003 utilise kJ / (m2 * C * jour) et, parallèlement à la première valeur, kJ / (m3 * C * jour).
- Outre le kilojoule, d'autres unités de chaleur peuvent être utilisées - kilocalories (Kcal), gigacalories (Gcal) et kilowattheures (kW * h).
Comment sont-ils liés?
- 1 gigacalorie = 1 000 000 kilocalories.
- 1 gigacalorie = 4184000 kilojoules.
- 1 gigacalorie = 1162,2222 kilowattheures.
Base législative de la Fédération de Russie
non valide Edité par 26.06.2003
des informations détaillées
| Nom du document | «PROTECTION THERMIQUE DES BÂTIMENTS. RÈGLEMENT DE BÂTIMENT. SNiP 23-02-2003 "(approuvé par le décret du Comité national de la construction de la Fédération de Russie du 26 juin 2003 N 113) |
| Type de document | réglementation, normes, règles |
| Organisme hôte | gosstroy rf |
| numéro de document | SNIP 23-02-2003 |
| Date d'adoption | 01.01.1970 |
| Date de révision | 26.06.2003 |
| Date d'enregistrement auprès du ministère de la Justice | 01.01.1970 |
| Statut | Ça ne marche pas |
| Publication |
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| Navigateur | Notes (modifier) |
«PROTECTION THERMIQUE DES BÂTIMENTS. RÈGLEMENT DE BÂTIMENT. SNiP 23-02-2003 "(approuvé par le décret du Comité national de la construction de la Fédération de Russie du 26 juin 2003 N 113)
Annexe D. CALCUL DE LA CONSOMMATION SPÉCIFIQUE D'ÉNERGIE THERMIQUE POUR LE CHAUFFAGE DES BÂTIMENTS RÉSIDENTIELS ET PUBLICS POUR LA PÉRIODE DE CHAUFFAGE
D.1. La consommation spécifique estimée d'énergie thermique pour le chauffage des bâtiments pour la période de chauffage q (des) _h, kJ / (m2 ° C jour) ou kJ / (m3 ° C jour) doit être déterminée par la formule
| ou alors | , | (D.1) |
où Q (y) _h est la consommation d'énergie thermique pour chauffer le bâtiment pendant la période de chauffage, MJ;
A_h - la somme des surfaces de plancher des appartements ou de la surface utilisable des locaux du bâtiment, à l'exclusion des planchers techniques et des garages, m2;
V_h - volume chauffé du bâtiment, égal au volume limité par les surfaces intérieures des clôtures extérieures des bâtiments, m3;
D_d - le même que dans la formule (1).
D.2. La consommation de chaleur pour chauffer le bâtiment pendant la période de chauffage Q (y) _h, MJ, doit être déterminée par la formule
| , (D.2) |
où Q_h est la perte de chaleur totale du bâtiment à travers les structures extérieures de clôture, MJ, déterminée selon D.3;
Q_int - apport de chaleur domestique pendant la période de chauffage, MJ, déterminé selon D.6;
Q_s - apport de chaleur à travers les fenêtres et les lanternes provenant du rayonnement solaire pendant la période de chauffage, MJ, déterminé selon D.7;
nu est le coefficient de réduction de l'apport de chaleur dû à l'inertie thermique des structures enveloppantes; la valeur recommandée est nu = 0,8;
zêta - coefficient d'efficacité de la régulation automatique de l'apport de chaleur dans les systèmes de chauffage; valeurs recommandées:
zeta = 1,0 - dans un système monotube avec thermostats et avec commande automatique frontale à l'entrée ou câblage horizontal de l'appartement;
zeta = 0,95 - dans un système de chauffage à deux tubes avec thermostats et avec commande automatique centrale à l'entrée;
zeta = 0,9 - dans un système monotube avec thermostats et avec régulation automatique centrale à l'entrée ou dans un système monotube sans thermostats et avec régulation automatique frontale à l'entrée, ainsi que dans un système de chauffage à deux tubes avec thermostats et sans régulation automatique à l'entrée;
zêta = 0,85 - dans un système de chauffage monotube avec thermostats et sans régulation automatique à l'entrée;
zeta = 0,7 - dans un système sans thermostats et avec contrôle automatique central à l'entrée avec correction de la température de l'air intérieur;
zeta = 0,5 - dans une installation sans thermostats et sans régulation automatique à l'entrée - régulation centrale dans la centrale de chauffage ou la chaufferie;
beta_h est un coefficient qui prend en compte la consommation de chaleur supplémentaire du système de chauffage associée à la discrétion du flux de chaleur nominal de la gamme d'appareils de chauffage, leur perte de chaleur supplémentaire à travers les sections de radiateur des clôtures, l'augmentation de la température de l'air dans le pièces d'angle, la déperdition de chaleur des canalisations traversant des pièces non chauffées pour:
bâtiments multi-sections et autres bâtiments étendus beta_h = 1,13;
bâtiments de la tour beta_h = 1,11;
bâtiments avec sous-sols chauffés beta_h = 1,07;
bâtiments avec greniers chauffés, ainsi que générateurs de chaleur pour appartements beta_h = 1.05.
D.3. La perte de chaleur totale du bâtiment Q_h, MJ, pendant la période de chauffage doit être déterminée par la formule
Q_h = 0,0864 x K_m x D_d x A (somme) _e, (D.3)
où K_m est le coefficient de transfert thermique total du bâtiment, W / (m2 ° C), déterminé par la formule
K_m = K (tr) _m + K (inf) _m, (D.4)
K (tr) _m - coefficient de transfert de chaleur réduit à travers l'enveloppe extérieure du bâtiment, W / (m2 ° C), déterminé par la formule
| , (D. 5) |
A_w, R (r) _w - surface, m2 et résistance réduite au transfert de chaleur, m2 · ° С / W, des murs extérieurs (à l'exclusion des ouvertures);
A_F, R (r) _F - les mêmes, remplissages d'ouvertures de lumière (fenêtres, vitraux, lampes);
A_ed, R (r) _ed - la même chose pour les portes extérieures et les portails;
A_c, R (r) _c - les mêmes revêtements combinés (y compris au-dessus des baies vitrées);
A_c1, R (r) _c1 - les mêmes planchers du grenier;
A_f, R (r) _f - les mêmes planchers du sous-sol;
A_f1, R (r) _f1 - les mêmes, chevauchements sur les allées et sous les baies vitrées.
Lors de la conception de sols au sol ou de sous-sols chauffés, au lieu de A_f et R (r) _f des plafonds au-dessus du sous-sol dans la formule (D.5), les surfaces A_f et la résistance de transfert thermique réduite R (r) _f des murs en contact avec le sol sont substitués, et les étages sont séparés le long du sol par des zones selon SNiP 41-01 et déterminent les A_f et R (r) _f correspondants;
n - le même qu'en 5.4; pour les plafonds de grenier des greniers chauds et les plafonds de sous-sol des sous-sols techniques et des sous-sols avec tuyauterie de systèmes de chauffage et d'alimentation en eau chaude selon la formule (5);
D_d - le même que dans la formule (1), ° С · jour;
A (somme) _e - le même que dans la formule (10), m2;
K (inf) _m - coefficient de transfert de chaleur conditionnel du bâtiment, tenant compte des pertes de chaleur dues à l'infiltration et à la ventilation, W / (m ° C), déterminé par la formule
| , (D.6) |
où c est la capacité thermique spécifique de l'air, égale à 1 kJ / (kg · ° С);
beta_v - coefficient de réduction du volume d'air dans le bâtiment, en tenant compte de la présence de structures enveloppantes internes. En l'absence de données, prenez beta_v = 0,85;
V_h et A (somme) _e - les mêmes que dans la formule (10), m3 et m2, respectivement;
ro (ht) _a - densité moyenne de l'air soufflé pendant la période de chauffage, kg / m3
ro (ht) _a = 353 / [273 + 0,5 x (t_int + t_ext), (D.7)
n_a est le taux moyen d'échange d'air du bâtiment pendant la période de chauffage, h (-1), déterminé selon D.4;
t_int - le même que dans la formule (2), ° С;
t_ext - le même que dans la formule (3), ° С.
D.4. Le taux moyen d'échange d'air dans un bâtiment pendant la période de chauffage n_a, h (-1), est calculé à partir de l'échange d'air total dû à la ventilation et à l'infiltration selon la formule
| , (D.8) |
où L_v est la quantité d'air fournie au bâtiment avec un afflux non organisé ou une valeur normalisée avec ventilation mécanique, m3 / h, égale à:
a) bâtiments résidentiels destinés aux citoyens tenant compte de la norme sociale (avec une occupation estimée d'un appartement de 20 m2 de surface totale ou moins par personne) - 3A_l;
b) autres bâtiments résidentiels - 0,35 x 3 x A_l, mais pas moins de 30 m;
où m est le nombre estimé de résidents dans le bâtiment;
c) les bâtiments publics et administratifs sont conditionnellement acceptés pour les bureaux et les installations de services - 4A_l, pour les établissements de santé et d'enseignement - 5A_l, pour les établissements sportifs, de divertissement et préscolaires - 6A_l;
A_l - pour les bâtiments résidentiels - la superficie des locaux d'habitation, pour les bâtiments publics - la surface estimée déterminée selon SNiP 31-05 comme la somme des surfaces de tous les locaux, à l'exception des couloirs, vestibules, passages, escaliers, cages d'ascenseur, escaliers et rampes intérieurs ouverts, ainsi que locaux destinés au placement d'équipements et de réseaux d'ingénierie, m2;
n_v est le nombre d'heures de ventilation mécanique pendant la semaine;
168 - nombre d'heures par semaine;
G_inf - la quantité d'air infiltrée dans le bâtiment à travers les structures d'enceinte, en kg / h: pour les bâtiments résidentiels - l'air entrant dans les cages d'escalier le jour de la période de chauffage, déterminé conformément à D.5; pour les bâtiments publics - air entrant par des fuites dans des structures et des portes translucides; il est autorisé à être accepté pour les bâtiments publics pendant les heures creuses G_inf = 0,5 x beta_v x V_h;
k - coefficient de prise en compte de l'influence du contre-courant thermique dans les structures translucides, égal pour: les joints des panneaux muraux - 0,7; fenêtres et portes de balcon avec triple reliure séparée - 0,7; la même chose, avec doubles liaisons séparées - 0,8; la même chose, avec des paiements en trop appariés - 0,9; la même chose, avec des liaisons simples - 1.0;
n_inf est le nombre d'heures de comptabilisation des infiltrations pendant la semaine, h, égal à 168 pour les bâtiments à soufflage et extraction équilibrés et (168 - n_v) pour les bâtiments dans les locaux dont la pression d'air est maintenue pendant le fonctionnement de la ventilation mécanique ;
po (ht) _a, beta_v et V_h - les mêmes que dans la formule (D.6).
D.5. La quantité d'air qui s'infiltre dans l'escalier d'un immeuble résidentiel par des fuites dans les obturations des ouvertures doit être déterminée par la formule
| , (D.9) |
où A_F et A_ed - respectivement, pour l'escalier, la superficie totale des fenêtres et des portes de balcon et des portes d'entrée extérieures, en m2;
R_a.F et R_a.ed - respectivement, pour l'escalier, la résistance requise à la perméation d'air des fenêtres et des portes de balcon et des portes d'entrée extérieures;
Delta P_F et Delta P_ed - respectivement, pour l'escalier, la différence calculée des pressions de l'air extérieur et intérieur pour les fenêtres et les portes de balcon et les portes d'entrée extérieures est déterminée par la formule (13) pour les fenêtres et les portes de balcon avec le remplacement de 0,55 de 0,28 et avec le calcul de la densité selon la formule (14) à la température de l'air correspondante, Pa.
D.6. L'apport de chaleur domestique pendant la saison de chauffage Q_int, MJ, doit être déterminé par la formule
Q_int = 0,0864 q_int x z_ht x A_l, (D.10)
où q_int est la valeur de la dissipation thermique des ménages pour 1 m2 de surface habitable ou la superficie estimée d'un bâtiment public, W / m2, prise pour:
a) bâtiments résidentiels destinés aux citoyens tenant compte de la norme sociale (avec une occupation estimée d'un appartement de 20 m2 de surface totale ou moins par personne) q_int = 17 W / m2;
b) bâtiments résidentiels sans restrictions de normes sociales (avec une occupation estimée d'un appartement de 45 m2 de surface totale ou plus par personne) q_int = 10 W / m2;
c) autres bâtiments résidentiels - en fonction de l'occupation estimée de l'appartement par interpolation de la valeur q_int entre 17 et 10 W / m2;
d) pour les bâtiments publics et administratifs, la dissipation thermique des ménages est prise en compte en fonction du nombre estimé de personnes (90 W / personne) dans le bâtiment, de l'éclairage (par puissance installée) et des équipements de bureau (10 W / m2), en tenant compte comptez les heures de travail par semaine;
z_ht - le même que dans la formule (2), jours;
A_l - le même qu'en D.4.
D.7. Le gain de chaleur à travers les fenêtres et les lanternes du rayonnement solaire pendant la saison de chauffage Q_s, MJ, pour quatre façades de bâtiment orientées dans quatre directions, doit être déterminé par la formule
| , (D.11) |
où tau_F, tau_scy sont des coefficients qui prennent en compte l'ombrage de la lucarne, respectivement, des fenêtres et des lucarnes par des éléments de remplissage opaques, pris en fonction des données de conception; en l'absence de données, il doit être pris selon un ensemble de règles;
k_F, k_scy - coefficients de pénétration relative du rayonnement solaire pour les remplissages transmettant la lumière, respectivement, des fenêtres et des lucarnes, pris en fonction des données de passeport des produits transmettant la lumière correspondants; en l'absence de données, il doit être pris selon un ensemble de règles; les fenêtres de toit avec un angle d'inclinaison des éléments de remplissage par rapport à l'horizon de 45 ° et plus devraient être considérées comme des fenêtres verticales, avec un angle d'inclinaison inférieur à 45 ° - comme des lanterneaux;
A_F1, A_F2, A_F3, A_F4 - zone des ouvertures lumineuses des façades du bâtiment, respectivement, orientées dans quatre directions, m2;
A_scy est la superficie des puits de lumière des puits de lumière du bâtiment, en m2;
l_1, l_2, l_3, l_4 - la valeur moyenne du rayonnement solaire sur les surfaces verticales pendant la période de chauffage dans des conditions de nébulosité réelles, respectivement, orientées le long des quatre façades du bâtiment, MJ / m2, est déterminée par la méthodologie de l'ensemble de des règles;
Remarque - Pour les directions intermédiaires, la quantité de rayonnement solaire doit être déterminée par interpolation;
l_hor est la valeur moyenne du rayonnement solaire sur une surface horizontale pendant la période de chauffage dans des conditions de nébulosité réelles, MJ / m2, déterminée selon un ensemble de règles.
ANNEXE E
(obligatoire)
Paramètres normalisés
Ils sont dans les annexes du SNiP 23-02-2003, tab. 8 et 9. Voici quelques extraits des tableaux.
Pour les maisons individuelles unifamiliales de plain-pied
| Zone chauffée | Consommation de chaleur spécifique, kJ / (m2 * С * jour) |
| Jusqu'à 60 | 140 |
| 100 | 125 |
| 150 | 110 |
| 250 | 100 |
Pour les immeubles d'appartements, les hôtels et les auberges
| Nombre d'étages | Consommation de chaleur spécifique, kJ / (m2 * С * jour) |
| 1 — 3 | Selon le tableau des maisons unifamiliales |
| 4 — 5 | 85 |
| 6 — 7 | 80 |
| 8 — 9 | 76 |
| 10 — 11 | 72 |
| 12 ans et plus | 70 |
Attention: avec une augmentation du nombre d'étages, le taux de consommation de chaleur diminue considérablement. La circonstance est simple et évidente: plus un objet de forme géométrique simple est grand, plus le rapport de son volume à sa surface est grand. Pour la même raison, les coûts unitaires de chauffage d'une maison de campagne diminuent avec l'augmentation de la surface chauffée.
Calculs
Il est pratiquement impossible de calculer la valeur correcte de la perte de chaleur par un bâtiment arbitraire. Mais dans un passé lointain, des méthodes de calculs approximatifs ont été créées qui donnent des résultats moyens assez corrects dans les limites des statistiques. Ces schémas de calcul sont assez souvent appelés calculs d'indicateurs agrégés.
Parallèlement à la production de chaleur, il est souvent nécessaire de calculer la consommation de chaleur journalière, horaire, annuelle ou la consommation électrique moyenne. Comment faire? Voici quelques exemples.
La consommation de chaleur horaire pour le chauffage en fonction des compteurs agrandis est calculée par la formule Q à partir de = q * a * k * (tvn-tno) * V, où:
- Qfrom - la valeur souhaitée en kilocalories.
- q est le pouvoir calorifique spécifique de la maison en kcal / (m3 * C * heure). Il est recherché dans les ouvrages de référence pour chaque type de bâtiment.
- a est le facteur de correction de la ventilation (dans la plupart des cas, il est de 1,05 à 1,1).
- k - coefficient de correction pour le territoire climatique (0,8 - 2,0 pour différents territoires climatiques).
- tвн - température interne de la pièce (+18 - +22 С).
- tno - température extérieure.
- V - le numéro du bâtiment avec les structures environnantes.
Afin de calculer la consommation de chaleur annuelle approximative pour le chauffage dans un bâtiment avec une consommation spécifique de 125 kJ / (m2 * C * jour) et une superficie de 100 m2, situé dans un territoire climatique avec un paramètre GSOP = 6000, il suffit de multiplier 125 par 100 (superficie de la maison) et par 6000 (degrés-jours de la période de chauffage). 125 * 100 * 6000 = 75 000 000 kJ, soit environ 18 gigacalories ou 20 800 kilowattheures.
Pour recalculer la consommation annuelle en puissance calorifique moyenne de l'équipement de chauffage, il suffit de la diviser par la durée de la saison de chauffage en heures. Si elle dure 200 jours, la puissance de chauffage moyenne dans le cas ci-dessus sera 20800/200/24 = 4,33 kW.
Sources d'énergie
Comment calculer les coûts des sources d'énergie de vos propres mains, en connaissant la consommation de chaleur?
Il suffit de connaître le pouvoir calorifique du carburant correspondant.
Le plus simple est de calculer la consommation électrique pour chauffer une maison: elle est exactement égale à la quantité de chaleur produite par le chauffage direct.
Ainsi, la puissance moyenne d'une chaudière électrique dans le dernier cas que nous avons considéré sera égale à 4,33 kilowatts. Si le prix d'un kilowattheure de chaleur est de 3,6 roubles, nous dépenserons 4,33 * 3,6 = 15,6 roubles par heure, 15 * 6 * 24 = 374 roubles par jour et sans cela.
Il est utile pour les propriétaires de chaudières à combustibles solides de savoir que les taux de consommation de bois de chauffage pour le chauffage sont d'environ 0,4 kg / kW * h. Les taux de consommation de charbon pour le chauffage sont deux fois inférieurs - 0,2 kg / kW * h.
Ainsi, pour calculer de vos propres mains la consommation horaire moyenne de bois de chauffage avec une puissance de chauffage moyenne de 4,33 KW, il suffit de multiplier 4,33 par 0,4: 4,33 * 0,4 = 1,732 kg. La même instruction s'applique aux autres liquides de refroidissement - il suffit de consulter les livres de référence.
Les vecteurs énergétiques
Comment calculer les coûts énergétiques de vos propres mains, en connaissant la consommation de chaleur?
Il suffit de connaître la valeur calorifique du combustible respectif.
Le moyen le plus simple de calculer la consommation électrique pour chauffer une maison: elle est exactement égale à la quantité de chaleur produite par le chauffage direct.
Une chaudière électrique convertit toute l'électricité consommée en chaleur.
Ainsi, la puissance moyenne d'une chaudière électrique dans le dernier cas que nous avons considéré sera égale à 4,33 kilowatts. Si le prix d'un kilowattheure de chaleur est de 3,6 roubles, nous dépenserons 4,33 * 3,6 = 15,6 roubles par heure, 15 * 6 * 24 = 374 roubles par jour, etc.
Il est utile pour les propriétaires de chaudières à combustibles solides de savoir que les taux de consommation de bois de chauffage pour le chauffage sont d'environ 0,4 kg / kW * h. Les taux de consommation de charbon pour le chauffage sont deux fois moins élevés - 0,2 kg / kW * h.
Le charbon a une valeur calorifique assez élevée.
Ainsi, pour calculer de vos propres mains la consommation horaire moyenne de bois de chauffage avec une puissance de chauffage moyenne de 4,33 KW, il suffit de multiplier 4,33 par 0,4: 4,33 * 0,4 = 1,732 kg. La même instruction s'applique aux autres liquides de refroidissement - il suffit de consulter les livres de référence.
