Что такое "расчетная температура наружного воздуха": определение, особенности расчета и интересные факты

При проектировании систем отопления и вентиляции в многоквартирных и малоэтажных загородных зданиях в обязательном порядке принимается во внимание такой показатель, как расчетная температура наружного воздуха. При условии правильного определения этого параметра домашние инженерные системы в последующем работают эффективно даже в самые морозные или, наоборот, жаркие дни и к тому же получаются достаточно экономичными.

Определение

Поскольку климат в России холодный, в особенности внимательно у нас в стране относятся к проектированию систем отопления. Поэтому под понятие "расчетная температура наружного воздуха" чаще всего в РФ попадает усредненная t° наиболее холодных пятидневок в данной конкретной местности за 8 наиболее морозных зим последних 50 лет. Именно этот параметр и принимается во внимание при проектировании систем отопления и вентиляции. Интересным можно считать тот факт, что этот показатель всегда намного выше, чем абсолютная минимальная t° для того же района.

К примеру, для Москвы расчетная температура наружного воздуха равна -26 °С. Абсолютная же минимальная зимняя t° для столицы составляет уже -41 °С. Для Санкт-Петербурга эти показатели равны -24 и -36 °С соответственно.

Несмотря на то что расчетная наружная температура всегда выше абсолютной минимальной, системы отопления, спроектированные с ее учетом, получаются достаточно эффективными. Дело в том, что в большинстве случаев строительные ограждающие конструкции разного рода зданий отличаются достаточно большой тепловой инерцией. В результате кратковременное понижение наружной температуры, к примеру, в столице даже и до минимальных -41 °С не приведет к сколько-нибудь значительному охлаждению воздуха в помещениях домов.

Использование при проектировании именно показателя расчетной температуры наружного воздуха, таким образом, позволяет значительно экономить на монтаже отопительных систем. В особенности это бывает заметным при массовых застройках.

Интересный факт

Разного рода нормативы, регулирующие проектирование инженерных систем, разрабатывались у нас в стране еще в советские времена. И конечно же, на данный момент многие такие документы могут считаться уже даже и устаревшими. Сегодня строительные компании, разработанные в советские времена, правила зачастую по некоторым пунктам не соблюдают. Однако в большинстве случаев это никак не сказывается на комфорте проживания и работы в зданиях людей.

К примеру, в наше время за расчетную наружную температуру проектные компании принимают обычно самую холодную пятидневку за 8 самых морозных зим последних не 50, а не более 20 лет. Дополнительно такие фирмы могут закладывать в проекты коммуникаций разного рода автоматику, включающую/выключающую оборудование по мере необходимости. К примеру, вентиляция в современных зданиях может функционировать только тогда, когда в них находятся люди.

Методы определения для систем отопления

Таким образом, мы выяснили, что такое расчетная зимняя температура наружного воздуха. В большинстве случаев в России при проектировании систем отопления принимается во внимание именно t° самых холодных пятидневок 8 зим. Однако иногда этот показатель может рассчитываться и по-другому. При проектировании отопительных сетей инженеры учитывают, помимо всего прочего, и степень массивности ограждающих конструкций зданий.

Расчетная температура для строительных конструкций очень толстых (к примеру, бревенчатых стен) равна именно t° пятидневки за 8 лет. Если же ограждающие конструкции здания относятся к легким, при проектировании систем отопления принимается во внимание средняя температура для наиболее холодных суток года (то есть для Москвы, к примеру, это может быть -46 °С). Для домов с не слишком толстыми и не особенно тонкими стенами вычисляется при этом среднее арифметическое между двумя этими показателями.

Как определяют степень массивности ограждающих конструкций

Этот показатель для стен и перекрытий определяется прежде всего величиной их тепловой инерции. Последняя при этом вычисляется по формуле:

• D = R1S1 + R2S2 + R3S3 + … + RnSn.

Здесь R1, R2, R3, Rn — термическое сопротивление слоев ограждения в м²*ч*град/ккал. S1, S2, S3, Sn в формуле — коэффициент теплоусвоения материалов в период колебаний температур за 24 часа в ккал/м³*ч*град.

Параметр S высчитывается для каждого слоя по следующей формуле:

• S = √0.51λcy.

В этой формуле λ — коэффициент теплопроводности материала в ккал/м*ч*град, с — его удельная теплоемкость ккал/кг*град, y — объемный вес в кг/м³.

Расчетная температура наружного воздуха для отопления, в зависимости от массивности стен (показателя D), определяется по таблице.

Нормативы температур для жилых помещений

Проектировать систему отопления, в том числе и с учетом наружной температуры, следует таким образом, чтобы в помещениях разного назначения в доме или квартире в последующем создавался микроклимат, соответствующий действующему законодательству. Для жилых зданий у нас в стране в этом плане предусматриваются следующие нормативы:

• жилые комнаты — температура зимой не ниже +18 °С;

• угловые жилые комнаты — +20 °С;

• ванные комнаты — +25 °С.

При этом если расчетная наружная температура воздуха в данной конкретной местности ниже -31 °С, для жилых обычных и угловых помещений показатели увеличиваются до +20 и +22 °С соответственно.

Нормативы для общественных зданий

Разумеется, предусматриваются нормативы температуры воздуха и для разного рода помещений общественного назначения.

Согласно нормативам, в тех зданиях, в которых люди всегда находятся в уличной одежде, температура воздуха не должна опускаться ниже 14 °С. Допустимой максимальной температурой в административных и офисных помещениях в летнее время года является 30 °С. При этом минимальной t° зимой в таких зданиях считается -13 °С.

Расчетная температура для вентиляции

Такие инженерные системы в многоквартирных домах монтируются в обязательном порядке. Предусматривают вентиляционные сети и во многих загородных жилых зданиях. При проектировании таких систем также, как уже упоминалось, принимается во внимание расчетная зимняя температура наружного воздуха. С использованием этого показателя в последующем вычисляется оптимальная мощность вентиляционного оборудования.

В данном случае проектирование выполняется с применением примерно тех же правил, что и для систем отопления. То есть чаще всего:

• для легких ограждений принимается во внимание минимальная температура самого холодного месяца;

• для стен малой массивности — средняя наружная температура наиболее холодных дней;

• для ограждений средней массивности — среднее арифметическое между показаниями t° наиболее холодных суток и самой морозной пятидневки;

• для массивных стен — температура пятидневки.

Расчетная температура воздуха и воздухообмен

По мощности вентиляционное оборудование для жилых и разного рода общественных помещений подбирается таким образом, чтобы обеспечить наибольший комфорт находящихся в них людей. То есть проектироваться подобные системы должны таким образом, чтобы обеспечить нужную кратность воздухообмена. Этот показатель, в свою очередь, и зависит от расчетной наружной температуры на улице.

Для помещений разного назначения предусматривается и неодинаковая кратность воздухообмена.

Расчетная температура для холодильных установок

При проектировании такого оборудования инженеры принимают во внимание в первую очередь такие показатели, как время обработки и коэффициент запаса. Также при расчете холодильных установок, как и систем отопления, учитывается расчетная температура наружного воздуха. Однако в данном случае во внимание принимаются, конечно же, показатели не самых низких t° в году, а самых высоких.

К сожалению, у нас в стране на данный момент практически не имеется справочной литературы, в которой были бы указаны показатели расчетных наружных температур для холодильных установок в той или иной местности. Однако программы с базами самых высоких t° для разных городов можно встретить в интернете. Единственное — инженеру, которому понадобились подобные сведения, вряд ли удастся проверить первоисточники и достоверность информации в таких списках.

Формулы для холодильных установок

Найти стопроцентно достоверные таблицы и списки городов с указанием расчетных наружных температур для такого оборудования сегодня, таким образом, достаточно сложно. Но в России, к счастью, еще с советских времен сохранились документы с формулами для вычисления таких показателей. Если найти необходимую информацию о наружной температуре в данном конкретном районе не удастся, расчет можно произвести, к примеру, по такой формуле:

• tH = tCP МЕС + 0,25 × tAM (4.3).

Здесь tCP МЕС — средняя температура самого жаркого месяца в регионе, tAM — температура абсолютного максимума.

Также выбор расчетной наружной температуры воздуха при проектировании холодильных установок может осуществляться, к примеру, с использованием следующей формулы:

• Тнар = 0,4Та.м.+ 0,6Тс.м.

Здесь Тс.м - усредненная температура в 13 часов самого жаркого месяца, Та.м — максимальная по климатическим данным.

Помимо всего прочего, согласно нормативам, коэффициент теплопередачи ограждений холодильной установки определяется с учетом климатической зоны, которых в России имеется три:

• южная — со среднегодовой температурой от 9 °С;

• средняя — с температурой 1-8 °С;

• северная — с температурой наружного воздуха от 0 ^оС и ниже.

Иногда в зимнее время года камеры холодильников приходится обогревать с использованием специальных устройств. Расчет мощности последних, конечно же, также производится с учетом наружной температуры. Но в данном случае в расчет принимаются зимние показатели.

Выбор нормированных параметров наружного воздуха

Проектироваться системы отопления, вентиляции и кондиционирования в зданиях разного назначения, таким образом, должны с учетом изменений погоды на улице. Регулирует у нас в стране численные значения параметров наружного воздуха СНиП 23-01-99.

Согласно этому документу, при проектировании инженерных систем, отвечающих за микроклимат в помещениях, могут учитываться:

• параметры группы А — для теплого времени года;

• группы В — для холодного.

При этом параметры для переходных периодов (весна/осень) принимаются такие:

• для температуры - 10 °С;

• для энтальпии - 26,5 кДж/кг.

Согласно СНиП 23-01-99, при этом при проектировании сооружений и зданий допускается принимать во внимание более низкие параметры наружного воздуха зимой и более высокие летом.

При выполнении теплотехнических расчетов, определении влажностного режима и сопротивления воздухопроницаемости ограждающих конструкций могут, помимо всего прочего, учитываться следующие основные расчетные параметры наружного воздуха:

• для объектов массового строительства — средняя t° наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92 для бетонных конструкций и 0.98 — для стальных;

• средняя температура наружного воздуха наиболее холодного месяца;

• средняя температура и продолжительность отопительного периода с устойчивой среднесуточной t° наружного воздуха 8 и 10 °С (необходимо для определения условий эксплуатации стен и перекрытий зданий);

• расчетная скорость ветра (равна максимальной из средних за январь по румбам повторяемостью от 16% на высоте 10 м от поверхности земли).

Также при проектировании ограждающих конструкций зданий и сооружений учитывается, конечно же, и зона влажности района проектирования.

Что такое обеспеченность

При проектировании инженерных систем расчетную температуру в наше время компании часто выбирают с учетом с обеспеченности. Под этим термином при этом понимают вероятность того, что температура не превысит в последующем заданного значения. К примеру, обеспеченность 0.92 означает то, что наружная t° не выйдет за определенные рамки в течение 92% времени. В оставшийся период инженерная система может выполнять свои функции, к сожалению, недостаточно эффективно.

Как уже упоминалось, при проектировании коммуникаций бетонных зданий по нормативам у нас в стране учитывается расчетная наружная температура с обеспеченностью в 0.92. Однако при этом на практике компании производят монтаж инженерных систем в зданиях разного назначения в большинстве случаев с обеспеченностью в 0.95. Иногда по договоренности с заказчикам при повышении оплаты услуги при проектировании коммуникаций могут использоваться и большие показатели этого параметра. Такой подход гарантирует создание наиболее комфортных условий проживания или работы людей в помещениях здания.