ДСТУ Б EN ISO 13790:2011 - Розрахунок енергоспоживання будівель

Про документ

ДСТУ Б EN ISO 13790:2011 є міжнародним стандартом ISO, гармонізованим в Україні, що визначає методологію розрахунку річного енергоспоживання будівель для опалення та охолодження приміщень. Стандарт набув чинності 1 квітня 2012 року і є базовим документом для:

• Енергетичної сертифікації будівель
• Визначення класу енергоефективності (A+, A, B, C, D, E, F, G)
• Порівняння енергетичних характеристик різних проектних рішень
• Оцінки ефективності заходів з енергомодернізації

На відміну від ДСТУ Б EN 12831 (розрахунок пікового теплового навантаження для підбору обладнання), цей стандарт розраховує інтегральне річне споживання, враховуючи:

• Зміну зовнішньої температури протягом року
• Внутрішні теплонадходження (люди, обладнання, освітлення)
• Сонячну радіацію через вікна
• Теплову інерцію будівлі
• Режими використання приміщень

Сфера застосування

Цей документ поширюється на:

• Енергетичну сертифікацію - розрахунок класу енергоефективності
• Проектування нових будівель - прогноз енергоспоживання
• Реконструкцію існуючих будівель - оцінка ефекту від модернізації
• Порівняння проектних варіантів - вибір оптимального рішення
• ESCO-контракти - прогноз економії енергії
• Житлові будівлі всіх типів
• Громадські будівлі - офіси, школи, лікарні, торгові центри

Стандарт застосовується для розрахунку:

• Споживання енергії на опалення
• Споживання енергії на охолодження (кондиціонування)
• Впливу внутрішніх теплонадходжень
• Ефекту від сонячної радіації

Документ не поширюється на:

• Розрахунок гарячого водопостачання (окремий стандарт)
• Розрахунок вентиляційних систем (окремий стандарт)
• Технологічне споживання енергії
• Освітлення (окремий стандарт)

Основні положення

Енергетичний баланс будівлі

Базова концепція стандарту - енергетичний баланс за опалювальний/охолоджувальний період:

Q_nd = Q_ht,loss - η_gain × Q_ht,gain

де:

• Q_nd - потреба в енергії для опалення/охолодження, кВт·год/рік
• Q_ht,loss - теплові втрати будівлі, кВт·год/рік
• Q_ht,gain - теплові надходження (сонце + внутрішні джерела), кВт·год/рік
• η_gain - коефіцієнт використання теплових надходжень (0-1)

Теплові втрати Q_ht,loss

Складаються з двох компонентів:

Q_ht,loss = Q_tr + Q_ve

1. Трансмісійні втрати Q_tr

Втрати через огороджувальні конструкції:

Q_tr = H_tr × (θ_int - θ_e)_avg × t

де:

• H_tr = Σ(A × U) - сумарний коефіцієнт теплопередачі, Вт/К
• θ_int - внутрішня температура (20°C для житла)
• θ_e - середньомісячна зовнішня температура
• t - тривалість періоду (годин)

2. Вентиляційні втрати Q_ve

Втрати з повітрообміном:

Q_ve = H_ve × (θ_int - θ_e)_avg × t

де:

• H_ve = V × n × ρ × c / 3600 - коефіцієнт вентиляційних втрат, Вт/К
• V - об'єм будівлі, м³
• n - кратність повітрообміну, год⁻¹

Теплові надходження Q_ht,gain

Q_ht,gain = Q_int + Q_sol

1. Внутрішні теплонадходження Q_int

Від людей, обладнання, освітлення:

Q_int = Φ_int × A_floor × t

де:

• Φ_int - питомі внутрішні надходження, Вт/м²
• A_floor - площа підлоги, м²

Типові значення Φ_int:

| Тип будівлі | Φ_int, Вт/м² | |-------------|-------------------------| | Житлова будівля | 3-5 | | Офіс | 5-7 | | Школа | 4-6 | | Лікарня | 5-8 | | Торговий центр | 8-12 |

2. Сонячні надходження Q_sol

Через світлопрозорі конструкції:

Q_sol = Σ(A_w × g × F_sh × I_sol)

де:

• A_w - площа вікна, м²
• g - коефіцієнт пропускання сонячної енергії (SHGC)
• F_sh - коефіцієнт затінення (0-1)
• I_sol - сумарна сонячна радіація на площину вікна, кВт·год/(м²·місяць)

Коефіцієнт використання надходжень η_gain

Залежить від часової константи будівлі τ (теплової інерції):

τ = C_m / H_tr,adj

де:

• C_m - теплоємність будівлі, Дж/К

Класи теплової інерції:

| Клас | Опис | τ, години | C_m, Вт·год/(м²·К) | |------|------|-----------|-------------------------------| | Дуже легка | Дерев'яний каркас | 8-24 | 80 | | Легка | Цегла 120 мм | 24-60 | 110 | | Середня | Цегла 250 мм | 60-165 | 165 | | Важка | Бетон, масивна цегла | 165-500 | 260 | | Дуже важка | Масивний бетон | >500 | 370 |

Чим більша інерція, тим ефективніше використовуються теплові надходження.

Кліматичні дані для розрахунку

Середньомісячні температури для Києва

| Місяць | θ_e, °C | Градусо-доби опалення | |--------|-------------------|------------------------| | Січень | -3.5 | 729 | | Лютий | -2.9 | 641 | | Березень | 1.8 | 564 | | Квітень | 9.3 | 321 | | Жовтень | 8.4 | 360 | | Листопад | 2.3 | 531 | | Грудень | -1.8 | 676 | | Разом за рік | - | 3822 |

Сонячна радіація на вертикальні поверхні (Київ)

| Орієнтація | Січень | Лютий | Березень | Квітень | Жовтень | Листопад | Грудень | Разом | |------------|--------|-------|----------|---------|---------|----------|---------|-------| | Північ | 8 | 15 | 28 | 42 | 25 | 12 | 7 | 137 кВт·год/м² | | Схід/Захід | 22 | 38 | 72 | 98 | 65 | 28 | 18 | 341 кВт·год/м² | | Південь | 45 | 72 | 110 | 125 | 95 | 52 | 38 | 537 кВт·год/м² |

Зв'язок з іншими нормами

Цей документ тісно пов'язаний з:

• ДБН В.2.6-15:2023 - Енергоефективність будівель (використання результатів для класифікації)
• ДБН В.2.6-31:2016 - Теплова ізоляція (значення U для розрахунку H_tr)
• ДСТУ Б EN 12831:2012 - Пікове теплове навантаження (доповнює цей стандарт)
• ДСТУ Б EN 15459:2015 - Економічна оцінка (використання Q_nd для розрахунку вартості)

Практичне застосування

Приклад розрахунку: Житловий будинок у Києві

Вихідні дані:

• Площа підлоги: A_floor = 100 м²
• Висота приміщень: 2.7 м, об'єм V = 270 м³
• Площа зовнішніх стін: 80 м², U_стіна = 0.30 Вт/(м²·К)
• Площа вікон: 20 м² (південна орієнтація), U_вікно = 1.0 Вт/(м²·К), g = 0.6
• Площа даху: 100 м², U_дах = 0.20 Вт/(м²·К)
• Площа підлоги на грунті: 100 м², U_{підлога} = 0.35 Вт/(м²·К)
• Кратність повітрообміну: n = 0.5 год⁻¹
• Теплова інерція: Середня (C_m = 165 Вт·год/(м²·К))
• Внутрішні надходження: Φ_int = 4 Вт/м²

Крок 1: Розрахунок коефіцієнтів тепловтрат

H_tr = 80 × 0.30 + 20 × 1.0 + 100 × 0.20 + 100 × 0.35 = 99 Вт/К

H_ve = 270 × 0.5 × 1.2 × 1005 / 3600 = 45.2 Вт/К

H_total = 99 + 45.2 = 144.2 Вт/К

Крок 2: Розрахунок теплових втрат за опалювальний сезон

Q_ht,loss = H_total × Градусо-доби × 24 год Q_ht,loss = 144.2 Вт/К × 3822 К·доби × 24 год / 1000 = 13,230 кВт·год/рік

Крок 3: Розрахунок теплових надходжень

Внутрішні: Q_int = 4 Вт/м² × 100 м² × 176 діб × 24 год / 1000 = 1,690 кВт·год

Сонячні (південні вікна): Q_sol = 20 м² × 0.6 × 0.9 × 537 кВт·год/м² = 5,800 кВт·год

Разом надходжень: Q_ht,gain = 1,690 + 5,800 = 7,490 кВт·год

Крок 4: Коефіцієнт використання надходжень

γ = Q_ht,gain / Q_ht,loss = 7,490 / 13,230 = 0.566

Для середньої інерції при γ ≈ 0.6: η_gain ≈ 0.95

Крок 5: Потреба в енергії на опалення

Q_nd = Q_ht,loss - η_gain × Q_ht,gain Q_nd = 13,230 - 0.95 × 7,490 = 6,114 кВт·год/рік

Питоме енергоспоживання: E = Q_nd / A_floor = 6,114 / 100 = 61.1 кВт·год/(м²·рік)

Аналіз впливу факторів

Що дає найбільший ефект?

| Захід | Зміна E | Клас | Ефект | |-------|---------|------|-------| | Базовий варіант | 61.1 кВт·год/(м²·рік) | A | - | | Вікна на північ замість півдня | 78 кВт·год/(м²·рік) | B | -28% | | Без внутрішніх надходжень | 74 кВт·год/(м²·рік) | B | -21% | | Зниження U_стіна до 0.20 | 54 кВт·год/(м²·рік) | A | +12% | | Підвищення n до 1.0 год⁻¹ | 89 кВт·год/(м²·рік) | B | -46% |

Висновки:

1. Орієнтація вікон критично важлива
2. Герметичність будівлі (низька кратність n) дає великий ефект
3. Додаткове утеплення дає менший ефект для вже утепленої будівлі

Зв'язок з калькуляторами TermoFlo

Використовуйте наші калькулятори для оцінки енергоспоживання:

• Калькулятор теплопровідності - Розрахунок U-value для визначення H_tr
• Калькулятор теплових втрат - Визначення Q_nd для будівлі
• Калькулятор вартості опалення - Переклад Q_nd в річну вартість опалення

Особливості застосування

Спрощений метод (місячний)

Стандарт пропонує місячний метод розрахунку - баланс розраховується окремо для кожного місяця опалювального сезону, потім підсумовується. Це дає більшу точність, ніж сезонний метод.

Детальний метод (погодинний)

Для складних будівель з системами автоматизації можна використовувати погодинний метод - моделювання енергобалансу для кожної години року. Потребує спеціального ПЗ.

Корекція на реальні умови експлуатації

Розрахунковий Q_nd - це стандартизоване споживання при нормативних умовах (20°C, графік присутності і т.д.). Реальне споживання може відрізнятися:

• Температура 22°C замість 20°C: +10% споживання
• Відсутність вночі (зниження до 16°C): -15% споживання
• Нерегулярна присутність (дача): -30-50% споживання

Енергетична сертифікація

За результатами розрахунку видається Сертифікат енергетичної ефективності з:

• Класом енергоефективності (A+ до G)
• Питомим споживанням E, кВт·год/(м²·рік)
• Рекомендаціями щодо покращення
• Терміном дії 10 років

Історія документа

• 2008 - Прийняття міжнародного стандарту ISO 13790:2008
• 2011 - Гармонізація стандарту в Україні як ДСТУ Б EN ISO 13790:2011
• 2012 - Набрання чинності (1 квітня)
• 2017 - Стандарт замінений новою версією ISO 52016 (в ЄС), в Україні залишається чинним ISO 13790

Завантажити документ

Корисні посилання

• Офіційне джерело - Завантаження стандарту
• Калькулятор теплових втрат - Розрахунок енергоспоживання
• Калькулятор теплопровідності - Розрахунок U-value
• Калькулятор вартості опалення - Вартість опалення на основі Q_nd

---

Розроблено: Міністерство регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального господарства України Базується на: ISO 13790:2008 Дата публікації: 1 жовтня 2011 р. Дата набрання чинності: 1 квітня 2012 р. Статус: Діючий