Теплозащитные свойства ограждающих конструкций

Теплозащитная оболочка здания согласно СП 50.13330 [10] должна отвечать следующим требованиям:

а) приведенное сопротивление теплопередаче строительных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений;

б) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не более нормируемого значения;

в) температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование).

Условия энергосбережения, выраженные в нормировании значений приведенного сопротивления теплопередаче и удельной характеристики здания не распространяются на культовые здания, жилые и общественные здания, отапливаемые периодически, здания, относящиеся к объектам исторического и культурного наследия, а также к объектам инженерного обеспечения.

Уровень тепловой защиты указанных выше зданий устанавливается соответствующими нормами, а при их отсутствии санитарно-гигиеническими требованиями.

Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции определяется по формуле

. (2.91)

где – базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м²·º С)/Вт;

– районный коэффициент.

Величина находится по таблице, приведенной в приложении М в зависимости от градусо-суток отопительного периода, определяемых по формуле

. (2.92)

где – расчетная температура внутреннего воздуха, º С;

– средняя температура воздуха за отопительный период, º С;

– продолжительность отопительного периода, сут.

Согласно нормативным требованиям по теплозащите допускается принимать значение районного коэффициента ниже 1 в том случае, если величина удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию будет не выше требуемого значения.

Согласно нормативным требованиям значения коэффициента должны находиться в следующих пределах:

=0, 63÷ 1, 0 – для наружных стен;

=0, 8÷ 1, 0 – для покрытий и перекрытий;

=0, 95÷ 1, 0 – для светопрозрачных ограждающих конструкций.

Следует отметить, что если температура наружного и внутреннего воздуха для отдельных помещений отличается от принятых в расчете ГСОП, базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждений умножаются на поправочный коэффициент, определяемый по формуле

, (2.93)

где и – средняя температура внутреннего и наружного воздуха для данного помещения соответственно, º С.

Для реконструируемых зданий исторического и культурного наследия нормируемое значение сопротивления теплопередаче стен определяется по формуле

, (2.94)

где – поправочный коэффициент к расчетному перепаду температур;

– коэффициент теплопередачи внутренней поверхности, Вт/(м²·º С);

– нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции , º С;

– расчетная температура внутреннего воздуха, º С;

– расчетная температура наружного воздуха, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0, 92 по СП 131.13330 [7], º С;

Теплотехническое совершенство строительных ограждающих конструкций следует оценивать по величине приведенного сопротивления теплопередаче , а также по значению коэффициента теплотехнической однородности r, учитывающего влияние мостиков холода и теплопроводных включений на потери тепла через строительные ограждающие конструкции.

Для оценки приведенного сопротивления теплопередаче используют следующие методы расчета, рекомендуемые СП 50.13330 [10].

1-й метод. Ограждающая конструкция плоскостями, параллельными направлению теплового потока, условно разрезается на участки, имеющие различные термические сопротивления. Термическое сопротивление ограждающей конструкции определяется по формуле

, (м²·º С)/Вт (2.95)

где – площади отдельных участков конструкции, м²;

– термические сопротивления отдельных участков конструкции, (м²·º С)/Вт.

Далее ограждающая конструкция плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, разделяется на слои, имеющие различные термические сопротивления. Величина вычисляется аналогично по формуле (2.95).

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции находится по формуле

, (м²·º С)/Вт (2.96)

Следует отметить, что данный метод является весьма приближенным и имеет ограничения в применении. Им можно пользоваться лишь в том случае, если величина превышает величину не более чем на 25% и ограждающая конструкция является плоской.

2-й метод. Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен допускается рассчитывать по следующей формуле:

, (м²·º С)/Вт (2.97)

где – сопротивление теплопередаче наружных стен без учета теплопро­водных включений.

Рекомендации по выбору величины коэффициента теплотехнической однородности r приведены в [24].

Данный метод следует использовать на начальной стадии проектирования строительных ограждающих конструкций.

3-й метод. Приведенное сопротивление теплопередаче определяется по результатам расчета температурных полей в ограждающих конструкциях. При этом используется формула

, (2.98)

где – удельный тепловой поток, Вт/м².

Данный метод является наиболее точным. Для расчета двухмерных или трехмерных температурных полей используются различные приближенные методы. В последнее время наибольшее распространение получил метод конечных элементов, реализованный в различных программных комплексах.

Наибольшее распространение для моделирования двухмерных задач теплопроводности и диффузии в строительных узлах и оконных конструкциях нашла специализированная программа THERM 6.2.

THERM 6.2. – это современная, функционирующая под управлением операционной систем Microsoft Windows, компьютерная программа, разработанная в Лоурене Берилл Лаборатории (LBNL) Калифорнийского университета (США), доработанная и адаптированная ООО «Апрок-тест» (г. Москва).

Удельная теплозащитная характеристика согласно СП 50.13330 [10] определяется по формуле

, (2.99)

где – коэффициент компактности здания, м^-1;

– общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м²·º С).

Коэффициент компактности здания находится по формуле

, (2.100)

где – сумма площадей по внутреннему обмеру всех ограждающих конструкций, м²;

– отапливаемый объем здания, м³.

Общий коэффициент теплопередачи здания определяется по формуле

, (2.101)

где – поправочный коэффициент, учитывающий отличие внутренней и наружной температуры от расчетных значений при определении ГСОП по формуле (2.92);

– площадь фрагмента ограждающей конструкции, м²;

– приведенное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента ограждающей конструкции.

Рассчитанное по формуле (2.99) значение удельной тепловой характеристики , Вт/(м³·º С) сравнивается с нормативным значением, определяемым по таблице 7 СП 50.13330 [10] в зависимости от отапливаемого объема здания и величины градусо-суток отопительного периода.

Согласно санитарно-гигиеническим требованиям, приведенным в
СП 50.13330, температура внутренней поверхности несветопрозрачных ограждающих конструкций должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре и относительной влажности.

Минимальная температура внутренней поверхности остекления оконных блоков и витражей для жилых и общественных зданий должна быть не ниже 3 º С, для производственных зданий – не ниже 0 º С.