Суточный градус отопления ( HDD ) - это измерение, предназначенное для количественной оценки потребности в энергии, необходимой для обогрева здания. HDD выводится из измерений температуры наружного воздуха . Считается, что требования к отоплению для данного здания в определенном месте прямо пропорциональны количеству жестких дисков в этом месте.
Связанные измерения включают суточный градус охлаждения (CDD), который количественно определяет потребность в кондиционировании воздуха .
Определение [ править ]
Градус-дни отопления определяются относительно базовой температуры - наружной температуры, выше которой здание не нуждается в обогреве. Базовые температуры могут быть определены для конкретного здания как функция температуры, до которой здание нагревается, или, например, могут быть определены для страны или региона. В последнем случае для температурного порога могут существовать строительные стандарты или соглашения. К ним относятся:
| Страна / регион | Базовая температура (° C) | Базовая температура (° F) |
|---|---|---|
| Европейский Союз [1] | 15.5 | 59,9 |
| Дания , [2] | 17 | 62,6 |
| Финляндия [3] | 17 | 62,6 |
| Швейцария | 12 | 53,6 |
| США [4] | 18,3 | 65 |
Базовая температура не обязательно соответствует средней внутренней температуре здания, поскольку стандарты могут учитывать средние уровни изоляции здания и внутреннюю выгоду для определения средней внешней температуры, при которой потребуется обогрев. Также используются базовые температуры 16 ° C и 19 ° C (61, 66 ° F). [5] Разница в выборе базовой температуры означает, что значения жестких дисков не всегда можно сравнивать - необходимо следить за тем, чтобы сравнивать только жесткие диски с равной базовой температурой.
Существует несколько способов расчета жесткого диска: чем более подробны данные о температуре, тем точнее можно рассчитать жесткий диск. HDD часто рассчитываются с использованием простых методов приближения, которые используют ежедневные показания температуры вместо более подробных температурных записей, таких как получасовые показания, последние из которых можно использовать для оценки интеграла.. Один из популярных методов аппроксимации, который используется Национальной метеорологической службой США, состоит в том, чтобы взять среднюю температуру в любой день (среднее значение высокой и низкой температуры) и вычесть ее из базовой температуры. Если значение меньше или равно нулю, в этот день жесткий диск нулевой. Но если значение положительное, это число представляет количество жестких дисков в этот день. (Для градусо-дней охлаждения процесс работает в обратном порядке: базовая температура вычитается из средней, и если этоположительное значение, это число представляет собой CDD.) Этот метод работает удовлетворительно, если температура наружного воздуха не превышает базовую температуру. В климате, где это может происходить время от времени, есть уточнения к простому расчету, которые позволяют получить некоторую «скидку» на период дня, когда воздух достаточно теплый, чтобы нагревание было ненужным. Этот более точный алгоритм позволяет рассчитывать результаты для умеренного климата (морского или континентального) в течение года (а не только в течение определенного отопительного сезона), а также еженедельно и ежемесячно.
Жесткие диски можно добавлять с течением времени, чтобы получить приблизительную оценку сезонных потребностей в отоплении. Например, в течение отопительного сезона количество жестких дисков в Нью-Йорке составляет 5050, а в Барроу, штат Аляска, - 19 990. Таким образом, можно сказать, что для данного дома с аналогичной структурой и изоляцией для обогрева дома в Барроу потребуется примерно в четыре раза больше энергии, чем в Нью-Йорке. Аналогичным образом, подобный дом в Майами , Флорида , у которого градусо-дней отопления в отопительный сезон составляет 500, потребует около одной десятой энергии, необходимой для обогрева дома в Нью-Йорке. [6]
Однако это теоретический подход, поскольку уровень теплоизоляции здания влияет на потребность в отоплении. Например, ночью температура часто опускается ниже базовой температуры (дневная низкая температура в суточных колебаниях), но из-за изоляции в обогреве нет необходимости. В конце весны и в начале осени или зимой, в зависимости от климата, достаточная изоляция поддерживает температуру в помещении выше температуры наружного воздуха при небольшом обогреве или его отсутствии. Например, в южной Калифорнии зимой отопление не требуется в Лос-Анджелесе и Сан-Диего, если теплоизоляция достаточна для учета более низких ночных температур. Также здания включают тепловую массу.например, бетон, который может накапливать энергию солнца, поглощенную в дневное время. Таким образом, даже если градусо-дни отопления указывают на потребность в обогреве, достаточная изоляция здания может сделать отопление ненужным.
Пример использования [ править ]
HDD обеспечивает простую метрику для количественной оценки количества отопления, которое требуется зданиям в определенном месте за определенный период (например, за конкретный месяц или год). В сочетании со средним значением U для здания они позволяют приблизительно оценить количество энергии, необходимое для обогрева здания за этот период.
Один жесткий диск означает, что температурные условия снаружи здания были эквивалентны температуре ниже определенного порогового значения комфортной температуры внутри здания на один градус в течение одного дня. Таким образом, для поддержания теплового комфорта внутри здания необходимо подавать тепло.
Допустим, нам дано количество градусо-дней нагрева D в году, и мы хотим рассчитать энергию, необходимую для здания. Мы знаем, что тепло необходимо подавать со скоростью, с которой оно теряется в окружающей среде. Его можно рассчитать как сумму тепловых потерь на градус каждого элемента тепловой оболочки здания (например, окна, стены и крыша) или как среднее значение теплопроводности здания, умноженное на площадь тепловой оболочки. здания, или указаны напрямую для всего здания. Это дает определенную скорость потери тепла зданий P специфическому , как правило , приведенной в ваттах на кельвин (Вт / K). Общая энергия в киловатт-часах (кВт⋅ч) определяется по формуле:
- [кВт⋅ч]
Поскольку общее потребление энергии выражается в киловатт-часах, а градусо-дни отопления - [нет. дни × градусы], мы должны преобразовать ватты на кельвин в киловатт-часы на градус в день, разделив на 1000 (чтобы преобразовать ватты в киловатты) и умножив на 24 часа в день (1 кВт = 1 кВт⋅ч / ч). Поскольку изменение температуры на 1 ° C и изменение абсолютной температуры на 1 K одинаковы, они отменяются и преобразование не требуется.
Пример: для типичного зимнего дня в Нью-Йорке с высокой температурой 40 ° F и минимальной 30 ° F средняя температура, вероятно, будет около 35 ° F. Для такого дня мы можем приблизить HDD как (65 - 35) = 30. За месяц из тридцати аналогичных дней может накопиться 900 HDD. Год (включая средние летние температуры выше 70 ° F) может накапливать 5000 HDD в год.
Проблемы [ править ]
Расчеты с использованием жесткого диска имеют несколько проблем. Потребность в тепле не зависит от температуры [7], а здания с высокой степенью теплоизоляции имеют более низкую «точку баланса» . Объем необходимого обогрева и охлаждения зависит от нескольких факторов, помимо температуры наружного воздуха: насколько хорошо изолировано конкретное здание, количество солнечного излучения, достигающего внутренней части дома, количество работающих электроприборов (например, компьютеры повышают температуру окружающей среды) и количество ветра на улице и комфортную температуру для пассажиров. Еще один важный фактор - это относительная влажность.в помещении; это важно для определения того, насколько комфортно будет человеку. Другие переменные, такие как осадки, облачность, индекс жары, альбедо здания и снежный покров, также могут изменять тепловую реакцию здания.
Другая проблема с жесткими дисками заключается в том, что необходимо проявлять осторожность, если они будут использоваться для сравнения климатов на международном уровне, из-за различных базовых температур, используемых в качестве стандартных в разных странах, и использования шкалы Фаренгейта в США и шкалы Цельсия почти везде. еще. Это дополнительно усугубляется использованием разных методов аппроксимации в разных странах.
Конверсия [ править ]
Чтобы преобразовать ° F жесткого диска в ° C жесткого диска:
Чтобы преобразовать ° C HDD в ° F HDD:
Обратите внимание, что, поскольку жесткие диски относятся к базовой температуре (а не к нулю), неправильно прибавлять или вычитать 32 при преобразовании градусо-дней из Цельсия в Фаренгейт или наоборот.
См. Также [ править ]
- День степени
- Отопление, вентиляция, кондиционирование
- Температура солнечного воздуха
- Погодная производная
Ссылки [ править ]
- ^ "Нагревание и охлаждение градусо-дней" . Европейское агентство по окружающей среде . Проверено 10 августа 2017 .
- ^ "Graddage - Hvad er graddage?" .
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2013-02-13 . Проверено 25 августа 2012 .CS1 maint: archived copy as title (link)
- ^ "Национальный глоссарий метеорологической службы" . Национальная метеорологическая служба . Проверено 7 февраля 2019 года .
- ^ «Градусные дни нагрева» .
- ^ Ristinen, Роберт А., и Джек Дж Kraushaar. Энергия и окружающая среда. 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc., 2006.
- ^ Доблесть, E .; Meneu, V .; Казеллес, В. (2001). «Суточная температура воздуха и электрическая нагрузка в Испании» . Журнал прикладной метеорологии . 40 (8): 1413–1421. Bibcode : 2001JApMe..40.1413V . DOI : 10,1175 / 1520-0450 (2001) 040 <1413: DATAEL> 2.0.CO; 2 .
Внешние ссылки [ править ]
- Источники бесплатных данных HDD
- Degree Days.net (по всему миру) - ежедневные / еженедельные / ежемесячные HDD и CDD для местоположений по всему миру, в градусах Цельсия или Фаренгейта
- ECI Oxford (только для Великобритании) - ежедневные / еженедельные / ежемесячные HDD и CDD для более чем 200 станций в Великобритании, по Цельсию
- WeatherDataDepot (только для США и Канады) - ежемесячный HDD и CDD в градусах Цельсия или Фаренгейта
- The Carbon Trust (Соединенное Королевство) Информация о градусах и их использование для управления энергопотреблением
- Weatherbit API (по всему миру) ежедневно / ежемесячно / всего HDD и CDD для местоположений по всему миру, доставляемых через API, в градусах Цельсия или Фаренгейта
- Информация
- Статья Google Knol о Degree Days
- Расчет градусо-дней с использованием метода метеорологического бюро
- CIBSE TM41: Degree Days: Theory and Application (исчерпывающий документ, описывающий методы и способы вычисления градусных дней, требуется бесплатная регистрация)
- Примеры расчета градусо-дней
