Моделирование антропогенного потока тепла в течение отопительного периода в крупных городах России

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Получены оценки антропогенного потока тепла (АПТ), создаваемого мегаполисами Российской Федерации в течение отопительного периода. Для расчета АПТ созданы двухмерные модели с учетом высоты этажности и типа зданий для шестнадцати городов с населением не менее миллиона человек. Исходные данные получены из открытой веб-картографической платформы OpenStreetMap и сайта Яндекс Карты. Рассмотрены два алгоритма вычисления АПТ, использующие строительные нормы, теплофизические свойства ограждающих конструкций и разность между внутренней и внешней температурами воздуха. Первый алгоритм использует базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, второй – расчетное значение удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания. Оценивается АПТ с территории города в рамках административных границ и с урбанизированной территории, которая определяется многоэтажной застройкой. Для четырех крупнейших мегаполисов: Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска и Екатеринбурга приведены карты пространственного распределения плотности АПТ.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Фролькис

Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова; Санкт-Петербургский государственный экономический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vfrolkis@gmail.com
Россия, ул. Карбышева, 7, Санкт-Петербург, 194021; ул. Садовая, 21, Санкт-Петербург, 191023

И. А. Евсиков

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова

Email: shtudila@ya.ru
Россия, 2-я Красноармейская ул., 4, Санкт-Петербург, 190005; ул. Карбышева, 7, Санкт-Петербург, 194021

А. С. Гинзбург

Институт физики атмосферы им. А. М. Обухова РАН

Email: gin@ifaran.ru
Россия, Пыжевский пер., 3, Москва, 119017

Список литературы

  1. Визуальная среда программирования Grasshopper–URL: https://www.grasshopper3d.com/ (дата обращения: 30.03.2024).
  2. Гинзбург А. С., Белова И. Н., Расплетина Н. В. Антропогенные потоки тепла в городских агломерациях // ДАН. 2011. Т. 439. № 2. С. 256–259.
  3. Гинзбург А. С., Докукин С. А. Влияние теплового загрязнения атмосферы на климат города (оценки с помощью модели COSMO-CLM) // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57, № 1. С. 53–66.doi: 10.31857/S000235152101005.
  4. Гинзбург А. С., Евсиков И. А., Фролькис В. А. Зависимость антропогенного потока тепла от температуры воздуха (на примере Санкт-Петербурга) // Известия РАН, сер. Физика атмосферы и океана. 2021. Т. 57. № 5. С. 526–538.
  5. Гинзбург А. С., Решетарь О. А., Белова И. Н. Влияние климатических факторов на энергопотребление в отопительный сезон // Теплоэнергетика. 2016. № 9. С. 20–27.
  6. Горшков А.С, Ливчак В. И. История, эволюция и развитие нормативных требований к ограждающим конструкциям // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. № 3(30). С. 7–37.
  7. Межгосударственный стандарт. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (ГОСТ 30494–2011). – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200095053 (дата обращения: 30.03.2024).
  8. Подкопаева Е.В, Шехватова А. Н., Семенова Э. Е. Исследование ограждающих кон-струкций общественных зданий // Научный журнал. Инженерные системы и сооружения. 2020. № 3–4 (41–42). С. 6–11.
  9. Свод правил. Тепловая защита зданий (СП 50.13330.2012). URL: http://docs.cntd.ru/document/ 1200095525 (дата обращения: 30.03.2024).
  10. Свод правил. Строительная климатология (СП 131.13330.2012). URL: http://docs.cntd.ru/document/ 1200095546 (дата обращения: 30.03.2024).
  11. Фролькис В. А., Гинзбург А. С., Евсиков И. А. Оценка антропогенного потока тепла, создающего городской покрывающий слой, на основе «OpenStreetMap» // Сборник трудов. «Международный симпозиум атмосферная радиация и динамика» (МСАРД-21), СПб., 29 июня-02 июля 2021. СПб.: изд-во ВВМ, 2021. C. 128–134.
  12. Фролькис В. А., Евсиков И. А. Расчет антропогенного потока тепла за период отопительного сезона в мегаполисе (на примере Санкт-Петербурга) // ENVIROMIS2022. С. 395–398.
  13. Яндекс Карты – URL: https://n.maps.yandex.ru/ (дата обращения: 30.03.2024).
  14. Allen L., Lindberg F., Grimmond C. S.B. Global city scale urban anthropogenic heat flux: model and variability // Int. J. Climatol. 2011. V. 31. P. 1990–2005.
  15. Chen W., Zhou Y., Xie Y., Chen G., Ding K. J., Li D. Estimating spatial and temporal patterns of urban building anthropogenic heat using a bottom-up city building heat emission model // Resources, Conservation and Recycling. 2022. V.177
  16. Ginzburg A., Raspletina N. Anthropogenic heat fluxes estimation for metropolitan areas and urban regions // In: Geophys. Res. Abstr. EGU General Assembly. Vienna, 2008. V. 10. EGU2008_A_02526; SRef_ID: 1607_7962/gra/.
  17. Hidalgo J., Masson V., Baklanov A., Pigeon G., Gimeno L. Advances in Urban Climate Modeling // Annals of the New York Academy of Sciences. 2008. V.1146(1). P. 354–374. https://doi.org/10.1196/annals.1446.015 (дата обращения: 30.03.2024). http://docs.cntd.ru/document/1200095525 (дата обращения: 30.03.2024).
  18. Jin L., Schubert S., Fenner D., Meier F., Schneider C. Integration of a Building Energy Model in an Urban Climate Model and its Application // Boundary-Layer Meteorology. 2021. V.178(2), 249–281. https://doi.org/10.1007/S10546–020–00569-Y/TABLES/6.
  19. OpenStreetMap – URL: https://www.openstreetmap.org (дата обращения: 01.11.2023).
  20. Rhinoceros – URL: https://www.rhino3d.com/ (дата обращения: 01.11.2023).
  21. Varentsov M., Konstantinov P., Baklanov A., Esau I., Miles V., Davy R. Anthropogenic and natural drivers of a strong winter urban heat island in a typical Arctic city // Atmos. Chem. Phys. 2018. V.18. P. 17573–1758.
  22. Varentsov M., Samsonov T., Demuzere M. Impact of Urban Canopy Parameters on a Megacity’s Modelled Thermal Environment // Atmosphere. 2020. V 11(12). 1349. https://doi.org/10.3390/atmos11121349

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Трехмерная модель центров Москвы (слева) и Санкт-Петербурга (справа).

Скачать (372KB)
Метаданные
3. Рис. 2. (а) — антропогенная энергия, обусловленная отоплением и вентиляцией, за отопительный период QΣ с территории в рамках административных границ при tнар = tот; (б) — антропогенная энергия, обусловленная отоплением и вентиляцией, за отопительный период QΣ для урбанизированной территории при tнар = tот

Скачать (358KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Карты распределения плотности АПТ (Вт/м²) с урбанизированных территорий Москвы при наружной температуре воздуха tнар, равной средней температуре отопительного периода  tот, по алгоритму 1 (слева) и алгоритму 2 (справа).

Скачать (412KB)
Метаданные
5. Рис. 4. То же, что на рис. 3, для Санкт-Петербурга.

Скачать (396KB)
Метаданные
6. Рис. 5. То же, что на рис. 3, для Новосибирска.

Скачать (435KB)
Метаданные
7. Рис. 6. То же, что на рис. 3, для Екатеринбурга.

Скачать (302KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.