РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ЭНЕРГОАУДИТА ЗДАНИЙ НА ОСНОВЕ СНИП РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

На сегодняшний день актуальны вопросы энергосбережения и повышения энергетической эффективности, так как данные направления вносят огромный вклад в устойчивое развитие нашей страны. Кроме того, обеспечение повышения энергоэффективности стимулирует внедрение новых инновационных технологий и решений, что в свою очередь стимулирует активное взаимодействие развития науки и трансферта технологий.

Энергоаудит включает обследование здания, оценку и анализ существующей ситуации и различных мероприятий, которые могут быть осуществлены для снижения потребления энергии и улучшения микроклимата в здании.  В настоящее время существует много различных компьютерных программ, осуществляющих автоматизированный энергоаудит зданий, таких, как ENSI EAB (Норвегия), ArCADia-TERMO (Польша), «Энергоаудит Зданий, Строений, Сооружений» (Россия). Как видно, среди них нет казахстанских программ, содержащих данные казахстанских СНиПов, стандартов.

В данной статье описана разработка автоматизированной программы энергоаудита зданий, разработанной на основе казахстанских СНиПов. При разработке программы использовались несколько программных сред: среда графического программирования LabVIEW – для выполнения расчетной части программы, включающей расчет тепловых потерь, коэффициента инфильтрации и многое другое; среда SQL - server - для создания базы данных, в которой содержатся данные по климатическим условиям в разных городах Казахстана; материалам, используемых в ограждающих конструкциях зданий и т.п.

В среде SQL - server создана база данных «Energoaudit», содержащая 8 таблиц, из которых 5 являются основными: Klimaticheskie_dannye_goroda, Tipy_zd_gorod, Vidy_perepletov, Zapolnenie_svet_proema, Tipy_zdania, Materialy_ogr_konstr, а 2 промежуточными - для связи между таблицами. На рисунке 1 представлена концептуальная модель этой базы данных (КМД), в которой таблицы связаны между собой отношениями один-ко-многим.

Например, таблица «Klimaticheskie_dannye_goroda» (рисунок 2) содержит 8 столбцов, в которых находятся климатические данные по городам Казахстана. Данные взяты из СНиПа РК 2.04-21-2004 «Энергопотребление и тепловая защита гражданских зданий и МСН 2.04-02-2004 «Тепловая защита зданий».

Таблица «Materialy_ogr_konstr» (рисунок 3) содержит 5 столбцов, содержащих данные по материалам конструкций зданий, их плотности, удельной теплоемкости, коэффициента теплопроводности.

Рисунок 1. КМД базы данных «Energoaudit»

Рисунок 2. Таблица «Klimaticheskie_dannye_goroda»

Рисунок 3. Таблица «Materialy_ogr_konstr»

Суммарные тепловые потери здания рассчитываются как сумма тепловых потерь через ограждающие конструкции и тепловых потерь с инфильтрирующим воздухом через неплотности наружных ограждений [3, с. 195]:

Q_Σ=Q_T+ Q_И  ,                                                        (1)

где Q_Σ – суммарные тепловые потери здания;

        Q_T – теплопотери теплопередачей через ограждающие конструкции;

        Q_И– теплопотери с инфильтрирующим воздухом через неплотности наружных ограждений.

Общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции Q_Т, Мдж, следует определять по формуле:

Q_Т = 0,0864 Km·Dd·Aesum,                                    (2)

где    K_m - общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м2-°С);

D_d - градусо-сутки района строительства, °С · сут;

A_esum - общая площадь внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций, включая покрытие (перекрытие) верхнего этажа и перекрытие пола нижнего (цокольного) отапливаемого помещения, м2.

Тепловые потери с инфильтрирующим воздухом:

Q_И = wFc_в(t_в – t_н) ,                                                  (3)

где  w – скорость прохождения инфильтрирующего воздуха через неплотности ограждения, м/с;

F – площадь суммарного сечения неплотностей ограждения, м²;

c_в – теплоемкость воздуха, кДж/м³К.

Расчетная часть программы основана на вышеприведенных формулах (1-3). В качестве примера расчетной части на рисунке 4 показан интерфейс программы, реализованный в LabView, для расчета тепловых потерь с инфильтрирующим воздухом. На интерфейсе представлены входные данные: высота здания, скорость ветра, площадь суммарного сечения неплотностей ограждения, а также наружная и внутренняя температуры воздуха.

На рисунке 5 показана блок-диаграмма LabView (код программы) для расчета тепловых потерь Q_И, в которой используются различные блоки для ввода и вывода данных, с заданными некоторыми константы, необходимыми при расчетах, а также рассчитывается плотность воздуха при данных температурах.

Рисунок 4. Интерфейс  расчета тепловых потерь с инфильтрирующим воздухом

Рисунок 5. Блок-диаграмма для расчета тепловых потерь Q_И

Для создания запросов из LabVIEW к данным базы данных, созданной в среде SQL –server, использовался Администратор источника данных ODBC (рисунок 6), блоки LabView - функции Database (рисунок 7), также использовались такие компоненты LabView, как SQL Open.vi, SQL Close.vi, SQL Select.vi. для работы с данными. На  рисунке 8 представлена блок-диаграмма LabView для создания запросов к базе данных «Energoaudit».

Рисунок 6. Окно Администратора источника данных ODBC

Рисунок 7. Блоки для работы с базами данных

Рисунок 8. Блок-диаграмма для создания запросов к базе данных «Energoaudit»

Заключение

Разработанная программа позволяет осуществлять автоматизированный энергоаудит таких типов зданий, как жилые здания, общеобразовательные, лечебные и дошкольные учреждения. Она актуальна тем, что все данные взяты из казахстанских стандартов (СНиП), программа разработана в среде LabVIEW 2015, с созданием запросов к базе данных Energoaudit, разработанной в среде SQL- server 2012.

Список литературы:

1. Богословский В.Н. Тепловой режим зданий. Москва: Стройиздат, 1979 -248 с.
2. Еремкин А.И., Королева А.И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2000 – 368 с.
3. Сериков Э. А. Теплоэнергетические системы и энергоиспользование в промышленном теплотехнологическом производстве: Учебное пособие для вузов. – Алматы: Эверо, 2007.
4. СНиП РК 2.04-21-2004 «Энергопотребление и тепловая защита гражданских зданий».-Астана: МИиТ РК, 2006. - 76с.