Co je to Vypočítaná teplota venkovního vzduchu: Definice, funkce výpočtu a zajímavá fakta

Při navrhování systémů vytápění a větrání ve vícebytových a nízkopodlažních předměstských budovách je třeba vzít v úvahu takový ukazatel, jako je vypočítaná teplota venkovního vzduchu. Za předpokladu správného určení tohoto parametru budou následně domácí inženýrské systémy efektivně fungovat i v nejchladnějších nebo naopak nejteplejších dnech a budou také poměrně ekonomické.

Definice

Vzhledem k tomu, že klima v Rusku je chladné, jsme v naší zemi obzvláště opatrní při navrhování topných systémů. Proto pojem „odhadovaná teplota venkovního vzduchu“ v Ruské federaci nejčastěji označuje průměrnou teplotu nejchladnějšího pětidenního období v dané konkrétní oblasti za 8 nejchladnějších zim za posledních 50 let. Právě tento parametr se bere v úvahu při navrhování systémů vytápění a větrání. Je zajímavé poznamenat, že toto číslo je vždy mnohem vyšší než absolutní minimální teplota pro stejnou oblast.

Například pro Moskvu je vypočtená teplota venkovního vzduchu -26 °C. Absolutní minimální zimní teplota pro hlavní město je již -41 °C. Pro Petrohrad jsou tato čísla -24 a -36 °C.

Navzdory tomu, že výpočtová venkovní teplota je vždy vyšší než absolutní minimum, vytápěcí systémy navržené s ohledem na to jsou poměrně účinné. Faktem je, že ve většině případů se obvodové konstrukce budov různých typů budov vyznačují dosti vysokou tepelnou setrvačností. Krátkodobý pokles venkovní teploty například v hlavním městě i na minimálně -41 °C tak nepovede k výraznému ochlazení vzduchu v prostorách domů.

Použití vypočítaného ukazatele venkovní teploty vzduchu v návrhu tak umožňuje výrazné úspory při instalaci topných systémů. To je patrné zejména u rozsáhlých staveb.

Zajímavým faktem

Různé typy norem upravujících navrhování inženýrských systémů byly v naší zemi vyvinuty již v sovětských dobách. A samozřejmě, v současné době lze mnohé z těchto dokumentů dokonce považovat za zastaralé. Dnes stavební společnosti, které byly vyvinuty v sovětských dobách, často nesplňují určitá pravidla. To však ve většině případů neovlivňuje pohodlí lidí žijících a pracujících v budovách.

Například dnes projekční firmy obvykle berou jako výpočtovou venkovní teplotu nejchladnější pětidenní období z posledních 8 nejchladnějších zim za posledních ne 50, ale ne více než 20 let. Kromě toho mohou takové společnosti zahrnout různé typy automatizace do komunikačních projektů, zapínat a vypínat zařízení podle potřeby. Například větrání v moderních budovách může fungovat pouze tehdy, když jsou v nich lidé.

Metody stanovení pro otopné soustavy

Zjistili jsme tedy, jaká je vypočítaná zimní venkovní teplota vzduchu. Ve většině případů v Rusku se při navrhování topných systémů bere v úvahu teplota nejchladnějších pětidenních období 8 zim. Někdy však lze tento ukazatel vypočítat jinak. Při navrhování topných sítí berou inženýři v úvahu mimo jiné míru masivnosti obvodových konstrukcí budovy.

Výpočtová teplota pro velmi silné stavební konstrukce (například srubové stěny) se rovná t° pětidenního období za 8 let. Pokud jsou obvodové konstrukce budovy lehké, bere se při navrhování topných systémů v úvahu průměrná teplota pro nejchladnější den v roce (to znamená, že například pro Moskvu by to mohlo být -46 °C). Pro domy se stěnami, které nejsou ani příliš silné, ani příliš tenké, se vypočítá aritmetický průměr mezi těmito dvěma ukazateli.

Jak určit stupeň masivnosti uzavíracích konstrukcí

Tento ukazatel pro stěny a stropy je určen především velikostí jejich tepelné setrvačnosti. Ten se vypočítá pomocí vzorce:

• D = R1S1 + R2S2 + R3S3 + … + RnSn.

Zde R1, R2, R3, Rn jsou tepelný odpor vrstev oplocení v m2*h*deg/kcal. S1, S2, S3, Sn ve vzorci jsou koeficienty absorpce tepla materiálů během období kolísání teploty během 24 hodin v kcal/m3*h*deg.

Parametr S se vypočítá pro každou vrstvu pomocí následujícího vzorce:

V tomto vzorci je λ součinitel tepelné vodivosti materiálu v kcal/m*h*deg, c je jeho měrná tepelná kapacita kcal/kg*deg, y je objemová hmotnost v kg/m3.

Výpočtová teplota venkovního vzduchu pro vytápění v závislosti na masivnosti stěn (ukazatel D) je určena z tabulky.

Teplotní normy pro obytné prostory

Systém vytápění by měl být navržen včetně zohlednění venkovní teploty tak, aby se následně v místnostech různého určení v domě či bytě vytvořilo mikroklima odpovídající platné legislativě. Pro obytné budovy v naší zemi jsou v tomto ohledu poskytovány následující normy:

• obytné místnosti – teplota v zimě ne nižší než +18 °C;
• rohové obytné místnosti – +20 °C;
• Koupelny – +25 °C.

Pokud je navíc výpočtová teplota venkovního vzduchu v dané konkrétní oblasti nižší než -31 °C, pro obytné standardní a rohové prostory se hodnoty zvyšují na +20 a +22 °C.

Normy pro veřejné budovy

Samozřejmostí jsou i normy teploty vzduchu pro různé typy veřejných prostranství.

Podle předpisů by v budovách, kde jsou lidé neustále oblečeni, neměla teplota vzduchu klesnout pod 14 °C. Maximální přípustná teplota v administrativních a kancelářských prostorách v letním období je 30 °C. Navíc se za minimální zimní teplotu v takových budovách považuje -13 °C.

Návrhová teplota pro ventilaci

Takové inženýrské systémy jsou povinné instalovat v bytových domech. Větrací sítě jsou také poskytovány v mnoha předměstských obytných budovách. Při návrhu takových systémů se, jak již bylo zmíněno, bere v úvahu i výpočtová zimní venkovní teplota vzduchu. Pomocí tohoto ukazatele je následně vypočítána optimální kapacita ventilačního zařízení.

V tomto případě se návrh provádí pomocí přibližně stejných pravidel jako u topných systémů. Tedy nejčastěji:

• u lehkého oplocení se bere v úvahu minimální teplota nejchladnějšího měsíce;
• pro stěny s nízkou hmotností – průměrná venkovní teplota nejchladnějších dnů;
• pro ploty středního masivu – aritmetický průměr mezi naměřenými hodnotami teploty nejchladnějšího dne a nejchladnějšího pětidenního období;
• pro masivní stěny – pětidenní teplota.

Odhadovaná teplota vzduchu a výměna vzduchu

Výkonově jsou větrací zařízení pro bytové a různé typy veřejných prostor volena tak, aby lidem v nich zajistila co největší komfort. To znamená, že takové systémy musí být navrženy tak, aby zajistily požadovanou rychlost výměny vzduchu. Tento ukazatel zase závisí na vypočítané venkovní teplotě.

Pro místnosti s různými účely jsou poskytovány různé kurzy výměny vzduchu.

Návrhová teplota pro chladicí jednotky

Při navrhování takového zařízení berou inženýři v úvahu především takové ukazatele, jako je doba zpracování a bezpečnostní faktor. Také při výpočtu chladicích jednotek a topných systémů se bere v úvahu vypočtená teplota venkovního vzduchu. V tomto případě se však samozřejmě nepočítá s nejnižší t° v roce, ale s nejvyšší.

Bohužel v naší zemi v tuto chvíli prakticky neexistuje žádná referenční literatura, která by udávala vypočtené ukazatele venkovní teploty pro chladicí jednotky v konkrétní oblasti. Na internetu však lze nalézt programy s databázemi nejvyšších t° pro různá města. Jediná věc je, že inženýr, který takové informace potřebuje, pravděpodobně nebude schopen ověřit původní zdroje a spolehlivost informací v takových seznamech.

Vzorce pro chladicí jednotky

Najít 100% spolehlivé tabulky a seznamy měst s uvedením výpočtových venkovních teplot pro takováto zařízení je proto dnes poměrně obtížné. Ale v Rusku se naštěstí od sovětských dob zachovaly dokumenty se vzorci pro výpočet takových ukazatelů. Pokud není možné najít potřebné informace o venkovní teplotě v dané oblasti, lze výpočet provést např. pomocí následujícího vzorce:

• tH = tCP MEC + 0,25 x tAM (4.3).

Zde tCP MEC je průměrná teplota nejteplejšího měsíce v regionu, tAM je absolutní maximální teplota.

Také výběr vypočítané teploty venkovního vzduchu při navrhování chladicích jednotek lze provést například pomocí následujícího vzorce:

• Tnar = 0,4 Ta.m + 0,6 Ts.m.

Zde Ts.m je průměrná teplota ve 13:XNUMX nejteplejšího měsíce, Ta.m je maximum podle klimatických údajů.

Kromě toho je podle předpisů koeficient prostupu tepla krytů chladicí jednotky stanoven s ohledem na klimatickou zónu, z nichž jsou v Rusku tři:

• jižní – s průměrnou roční teplotou 9 °C;
• průměrná – s teplotou 1-8 °C;
• severní – s venkovní teplotou vzduchu 0 °C a nižší.

Někdy v zimě musí být komory chladničky vyhřívány pomocí speciálních zařízení. Výpočet výkonu posledně jmenovaného se samozřejmě provádí také s ohledem na venkovní teplotu. V tomto případě se však berou v úvahu zimní ukazatele.

Výběr normovaných parametrů venkovního vzduchu

Topné, ventilační a klimatizační systémy v budovách pro různé účely proto musí být navrženy s ohledem na změny venkovního počasí. V naší zemi SNiP 23-01-99 reguluje číselné hodnoty parametrů venkovního vzduchu.

Podle tohoto dokumentu lze při navrhování inženýrských systémů odpovědných za mikroklima v prostorách vzít v úvahu následující:

• Parametry skupiny A – pro teplou sezónu;
• Skupina B – pro nachlazení.

V tomto případě jsou parametry pro přechodná období (jaro/podzim) následující:

• pro teplotu – 10 °C;
• pro entalpii – 26,5 kJ/kg.

Podle SNiP 23-01-99 je při navrhování konstrukcí a budov přípustné brát v úvahu nižší parametry venkovního vzduchu v zimě a vyšší v létě.

Při provádění tepelně technických výpočtů, stanovení vlhkostního režimu a odporu vzduchové propustnosti obvodových konstrukcí lze mimo jiné zohlednit tyto hlavní návrhové parametry venkovního vzduchu:

• pro hromadné stavby – průměrná teplota nejchladnějšího pětidenního období s rezervou 0.92 pro betonové konstrukce a 0.98 pro ocelové konstrukce;
• průměrná venkovní teplota nejchladnějšího měsíce;
• průměrná teplota a doba trvání otopného období při stabilní průměrné denní teplotě venkovního vzduchu 8 a 10 °C (nutné pro zjištění provozních podmínek stěn a stropů budov);
• odhadovaná rychlost větru (rovná se maximu průměru za leden podle kompasu s frekvencí 16 % ve výšce 10 m od povrchu země).

Také při navrhování obvodových konstrukcí budov a staveb je samozřejmě zohledněno vlhkostní pásmo projektovaného prostoru.

co je zabezpečení?

Při návrhu inženýrských systémů dnes firmy často volí návrhovou teplotu s ohledem na dostupnost. Tento termín označuje pravděpodobnost, že teplota následně nepřekročí stanovenou hodnotu. Například spolehlivost 0.92 znamená, že vnější teplota nepřekročí určité limity 92 % času. Ve zbývajícím období může inženýrský systém plnit své funkce, bohužel, ne dostatečně efektivně.

Jak již bylo zmíněno, při projektování komunikací pro betonové stavby dle norem u nás se zohledňuje výpočtová venkovní teplota s rezervou 0.92. V praxi však firmy instalují inženýrské systémy do budov pro různé účely ve většině případů s úrovní zabezpečení 0.95. Někdy lze po dohodě se zákazníkem při navýšení platby za službu použít vyšší hodnoty tohoto parametru při návrhu komunikace. Tento přístup zaručuje vytvoření nejpohodlnějších životních nebo pracovních podmínek pro lidi v objektu.

Lazko Natálie
9 únor, 2019