Пространства в модели энергопотребления

В модели энергопотребления пространства представляют собой отдельные объемы (формы) воздуха, в которых происходит теплопотери или теплоприток.

Такие изменения в теплопритоке происходят вследствие внутренних процессов, таких как использование, освещение, оборудование и системы ОВК, а также в результате теплообмена с другими пространствами и внешней средой. Роль пространств состоит в том, чтобы получить точную разницу между теплообменом внутри и снаружи здания.

Пространства можно рассматривать как нечто вроде помещений в здании. Часто существует прямая связь между помещениями и пространствами, но она не всегда очевидна. Например, может потребоваться разделить большие помещения (например, открытую планировку офиса или атриум), чтобы процессы теплопередачи отображались более точно. Этот подход относится к тепловому зонированию, фрагментированию или блокировке. Все эти концепции связаны с созданием отдельных пространств в здании в целях теплового моделирования.

Разделение пространства, уровень и помещения

Чтобы понять процесс создания отдельных пространств в здании можно рассмотреть ряд следующих иллюстраций, на которых показано простое теоретическое здание.

Поперечное сечение концептуального здания
При условии, что на данном поперечном сечении показаны границы здания, сколько в этом здании должно быть пространств? Рассмотрим следующие варианты.
Без отдельных пространств
Если здание не разделено на отдельные пространства, все теплопотери и теплоприток собираются в одном пространстве. Такая схема не представляет собой точное описание физических явлений, происходящих в здании.

Например, предположим, что в некоторый момент времени имеет место большая потеря тепла через северную часть крыши, а также значительный теплоприток через южную стену. Предполагается, что в этом едином пространстве имеет место чистая сумма теплопритока и теплопотерь. На самом деле, локализация притока и потерь может потребовать локального отопления или охлаждения.

Таким образом, в результатах моделирования не будет должным образом учтено действительное количество необходимого отопления или охлаждения.

Отдельные пространства по уровню
Предположим, пространства здания разделены по уровню.

Этот подход представляет собой усовершенствование по сравнению с использованием одного пространства. Его может быть достаточно в некоторых случаях, например при использовании пространств крыши, в которых не может быть отопления или охлаждения. Тем не менее, при таком подходе возникает та же проблема: при моделировании энергопотребления невозможно эффективно разделить параллельные теплопотери и теплоприток.

Отдельные пространства по помещениям
Наиболее очевидный способ организации образца здания состоит в разделении пространств по помещениям.

В поперечном сечении здание выглядит так, будто в нем имеется достаточное количество пространств для моделирования энергопотребления, чтобы разделить параллельные теплопотери и теплоприток. В результате можно более точно определить энергию, необходимую для обеспечения комфортных условий в здании.

Однако в некоторых из этих помещений может быть большой локализованный теплоприток, как например системы освещения в театре. В данном случае распределение тепла в пространстве неравномерно. В таких ситуациях может потребоваться дальнейшее разделение пространства.

Разделение пространства по глубине и высоте

Кроме создания отдельных пространств по помещениям, можно продолжить разделение пространства по глубине, высоте или обоим параметрам. Эти подходы применяются при необходимости использования некоторых приемов создания моделей энергопотребления, например зонирование, блокировка или фрагментирование.

По помещению и глубине (9 пространств)
Создание отдельных пространств по глубине является распространенным приемом. Этот подход удобен при наличии концептуальных форм, когда внутренняя компоновка, помещения и зоны еще не заданы.

В документе ASHRAE 90.1, Приложение G (LEED) «Создание энергетических моделей» приведены правила тепловой блокировки, которые требуют создания отдельных пространств по глубине ориентации и периметра. Например, на следующем плане этажа показано, что пространства организованы по глубине в соответствии с рекомендациями ASHRAE.

Чтобы использовать этот подход в Revit, в диалоговом окне «Параметры энергопотребления» используйте параметры Разделение зоны по периметру и Глубина зоны по периметру.

По помещению и высоте (9 пространств)
Создание отдельных пространств по высоте является не таким распространенным приемом. Тем не менее, его удобно использовать для моделирования высоких открытых помещений, таких как атриумы, в котором люди, скорее всего, будут находиться в нижней части пространства.

Этот подход может также учитывать эффекты расслоения воздуха из подземных систем распределения и обеспечивать более точный подсчет теплопотерь и теплопритока, как в случае с освещением в театре.

Несколько помещений в одном пространстве

При создании отдельных пространств количество пространств может быть меньше, чем количество помещений. Этот подход можно назвать зонированием, блокировкой или фрагментированием.

Можно объединить несколько помещений в одно пространство, если они имеют одну и ту же ориентацию, глубину и функцию. Например, на следующих рисунках показан ряд небольших офисов на одной и той же отметке здания. Можно использовать отдельные пространства для каждого помещения (слева) или объединять помещения в одно пространство (справа).

3 пространства для 3 помещений 1 пространство для 3 помещений

Использование этого подхода может быть результативно с точки зрения вычислений. Тем не менее, он становится все менее важным благодаря улучшенной автоматизации процессов создания пространств в совокупности с моделированием в облаке.

Полые пространства потолка

Для полых пространств потолка можно использовать аналогичные приемы. Полые пространства потолка можно моделировать как отдельные пространства, полости имеют большую глубину или если они используются как вспомогательные или выделенные пазухи подвесного потолка. Это решение является частью детального проектирования систем ОВК.

Объедините полость потолка с пространством. Используйте отдельное пространство для полости потолка.

Вертикальные полые пространства

Можно использовать несколько разных подходов для учета вертикальных полостей в модели энергопотребления.

Объедините полости с единым пространством.
Используйте для полостей отдельные пространства.
Пропускайте пространства для вертикальных полостей.

Площадь пространства

Площадь пространства — это площадь пола внутри пространства. Она относится к площади пола, на которой происходят процессы внутреннего энергопотребления (за счет характера использования, освещения и оборудования) и теплопритока.

Так как эти процессы часто определяются как величина на единицу площади пола, точность площади пространства очень важна, особенно на ранних этапах проектирования. Однако площадь пространства также относительна, особенно если учитывать множество других связанных допущений (например, рабочие графики), которые диктуют фактическое использования энергии конечными потребителями.

Объем пространства

Если пространство представляет собой отдельный объем воздуха, в котором имеют место теплопотери и теплоприток, то объем пространства обозначает количество воздуха в данном пространстве.

Объем пространства, обычно описывается как форма воздуха. Однако механизм моделирования энергопотребления игнорирует его настоящую форму. Вместо этого объем пространства рассматривается как некоторая воздушная масса.

Ввиду низкой плотности и удельной теплоемкости воздуха, в моделировании энергопотребления обычно не учитывается объем пространства. Таким образом, не требуется точно определять объем пространства, чтобы получить допустимые результаты расчета энергопотребления.