Степень нагрева день - Heating degree day

Карта Дня градуса отопления в США, 1961–1990 гг.

Карта США, посвященная Дню охлаждения, 1961–1990 гг.

Степень нагрева день (HDD) - это измерение, предназначенное для количественной оценки требовать за энергия нужен для обогрева здания. HDD получен из измерений наружного воздуха температура. Требования к отоплению для данного строительство в определенном месте считаются прямо пропорциональными количеству жестких дисков в этом месте.

Связанные измерения включают день степени охлаждения (CDD), который количественно определяет спрос на кондиционер.

Определение

Градус-дни отопления определяются относительно базовой температуры - внешней 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)
Евросоюз^[1]	15.5	59.9
Дания,^[2]	17	62.6
Финляндия^[3]	17	62.6
Швейцария	12	53.6
Соединенные Штаты^[4]	18	64.4

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] Различие 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. Жесткий диск часто рассчитывается 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 интеграл. 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, а если это положительное значение, это число представляет собой CDD.) Этот метод работает удовлетворительно, если температура наружного воздуха не превышает базовую температуру. В климатических условиях, 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 в умеренном климате (морском или континентальном) в течение всего года (а не только в течение определенного отопительного сезона), а также еженедельно и ежемесячно.

Жесткие диски можно добавлять в течение определенного периода времени, чтобы обеспечить приблизительную оценку сезонных потребностей в отоплении. Например, в отопительный сезон количество HDD для Нью-Йорк 5050, тогда как для Барроу, Аляска составляет 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 для отопительного сезона составляет 500, потребуется около одной десятой энергии, необходимой для обогрева дома в Нью-Йорке.^[6]

Однако это теоретический подход, поскольку уровень изоляция 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 достаточно ли утеплителя, чтобы учесть более низкие ночные температуры. Также постройки включают термическая масса 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

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.

Скажем, нам дано количество градусов тепла в днях D за один год, и мы хотим рассчитать энергию, необходимую для здания. Мы знаем, что тепло необходимо поставлять 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 U-значение площади здания, умноженной на площадь тепловой оболочки здания, или указаны непосредственно для всего здания. Это дает удельную теплопотери зданий. п_{специфический}, обычно указывается в ваттах на кельвин (Вт / К). Общая энергия в киловатт-часах (кВт⋅ч) определяется следующим образом:

{ displaystyle Q = P _ { text {specific}} times 24 times { frac {D} {1000}} ;}

[кВт⋅ч]

Поскольку общее потребление энергии выражается в киловатт-часах, а градусо-дни отопления - [нет. дни × градусы], мы должны преобразовать ватт 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 Нью-Йорк в зимний день 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

Расчеты с использованием жесткого диска имеют несколько проблем. Требования к теплу не зависят от температуры,^[7] и сильно изолированные здания имеют более низкий "точка баланса". Объем необходимого обогрева и охлаждения зависит от нескольких факторов, помимо температуры наружного воздуха: насколько хорошо изолировано конкретное здание, количество солнечная радиация достигнув внутренней части дома, количество электроприборы работает (например, компьютеры повышают температуру окружающей среды) количество ветер снаружи и какая температура будет комфортной для пассажиров. Еще один важный фактор - это количество 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.

Еще одна 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 различных методов аппроксимации в разных странах.

Преобразование

Чтобы преобразовать ° F HDD в ° C HDD:

{ displaystyle ^ { circ} C , { mathit {HDD}} = { frac {5} {9}} times , ^ { circ} F , { mathit {HDD}}}

Чтобы преобразовать ° C HDD в ° F HDD:

{ displaystyle ^ { circ} F , { mathit {HDD}} = { frac {9} {5}} times , ^ { circ} C , { mathit {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.

Смотрите также

внешняя ссылка

Источники бесплатных данных HDD

Информация

[1] «Градусные дни нагрева и охлаждения». Европейское агентство по окружающей среде. Получено 2017-08-10.

[2] "Graddage - Hvad er graddage?".

[3] «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2013-02-13. Получено 2012-08-25.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)

[nwsglossary-4] «Глоссарий национальной метеорологической службы». Национальная служба погоды. Получено 7 февраля, 2019.

[satel-light-5] «Градусные дни нагрева».

[6] Ристинен, Роберт А. и Джек Дж. Краушаар. Энергия и окружающая среда. 2-е изд. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc., 2006.

[7] 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. Дои:10.1175 / 1520-0450 (2001) 040 <1413: ДАННЫЕ> 2.0.CO; 2.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]