Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

Требуемое приведенное сопротивление теплопередаче , наружных ограждающих конструкций, за исключением заполнений проемов, в соответствии с первым принципом нормирования теплозащитных качеств наружных стен должно быть не менее требуемого из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности проживания людей . Соблюдение при устройстве ограждающих конструкций зданий только значения сопровождается при эксплуатации зданий в климатических в условиях России большими теплопотерями. Снижение теплопотерь в несколько раз возможно при значительном повышении сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, что, в свою очередь, требует достаточно больших энергетических и материальных затрат, связанных с получением новых эффективных теплоизоляционных материалов, изменением конструктивных решений стен, выполнением строительных и ремонтно-строительных работ. Эти затраты должны окупиться в течение определенного времени за счет экономии энергии при эксплуатации здания. Срок окупаемости затрат на повышение теплозащиты зданий и предопределяет выбор оптимального значения нормативного приведенного сопротивления теплопередаче , которое может обоснованно меняться в большую сторону при развитии и внедрении новых эффективных материалов, конструктивных решений и строительных технологий. В настоящее время нормативное приведенное сопротивление теплопередаче может назначаться из условий энергосбережения и долговечности (стандарт СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий») (табл. 3.7) или в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства (СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий») с учетом соблюдения показателей по удельному расходу тепловой энергии на отопление здания (табл. 3.8). Последний вариант позволяет варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя. Следует отметить, что значения нормативного приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в вышеуказанных нормативных документах существенно отличаются.

Требуемое приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций из условий обеспечения санитарно-гигиенической безопасности проживания людей следует определять по формуле:

(3.1)

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по таблице 3,4;

t_B - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 3,1 или ГОСТ 30494, ГОСТ 12.1.005, СанПиН 2.1.2.1002;

t_H - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая равной температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01;

Δt^H - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 3.5;

α_B - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 3.6.

Сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций (за исключением заполнений проемов) помещений с избытками явной теплоты должно быть не менее , определяемого по формуле 3.1.

Таблица 3.4 - Значения коэффициента n

Приведенное сопротивление теплопередаче перекрытий над проездами, подвалами и подпольями, а также покрытиями должно быть не менее требуемого приведенного сопротивления теплопередаче, определяемого по формуле 3.1 с соответствующими значениями n, Δt^H, α_B.

Таблица 3.5 - Нормируемые величины температурного перепада Δt^H

Таблица 3.6 - Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждений α_в

Таблица 3.7- Нормативное приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен из условий энергосбережения и долговечности (стандарт СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий»)

Продолжительность эксплуатации наружных стен до первого капитального ремонта (в годах) из таблицы 16	Расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 tH, °C
-10	-20	-25	-30	-40	-50
Нормативное приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен , м2 °С/Вт
80; 75; 70	0,74	0,99	1,11	1,24	1,48	1,73
	0,88	1,18	1,32	1,48	1,75	2,05
	0,95	1,27	1,42	1,60	1,89	2,21
	1,00	1,33	1,50	1,73	2,00	2,32
	1,05	1,40	1,57	1,79	2,10	2,44
	1,15	1,53	1,72	1,93	2,30	2,68
	1,20	1,60	1,80	2,00	2,40	2,80
35 и менее	1,40	1,80	2,00	2,20	2,60	3,00
Примечания: 1. Промежуточные значения следует определять интерполяцией. 2. Превышать верхний предел наружных стен (нижняя строка таблицы) нецелесообразно из экономических условий.

Таблица 3.8 - Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»)

Приведенное сопротивление теплопередаче внутренних ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий) между помещениями с нормируемой температурой воздуха при разности температур воздуха в этих помещениях более 6 °С должно быть не менее требуемого, определяемого по формуле 3.1.

Полы на грунте, устраиваемые в отапливаемых зданиях с нормируемой температурой внутреннего воздуха, расположенные выше отмостки здания или ниже ее не более чем на 0,5 м, должны быть утеплены в зоне примыкания пола к наружным стенам шириной 0,8 м путем укладки по грунту слоя утеплителя с термическим сопротивлением, соответствующим термическому сопротивлению наружной стены.

Сопротивление теплопередаче наружных дверей (кроме балконных) и ворот должно быть не менее 0,6 значения требуемого сопротивления теплопередаче наружных стен, определяемого по формуле 3.1.

Для установления требуемой толщины теплоизоляционного слоя при проектировании наружных стен, панелей покрытий и перекрытий определяют условное сопротивление теплопередаче по формуле

(3.2)

где r - коэффициент теплотехнической однородности наружных ограждений, определяется расчетом по температурным полям или экспериментальным способом по ГОСТ 26254. Для определения ориентировочного значения наружного ограждения в качестве первого варианта следует принимать значения r, приведенные в таблице 3.9. После установления по формуле 3.2 требуемой толщины теплоизоляционных слоев рассчитывается по температурным полям приведенное сопротивление теплопередаче R_o.пр наружного ограждения для конкретного проектного решения здания и сравнивается с нормативным приведенным сопротивлением теплопередаче . Принятое конструктивное решение наружного ограждения проверяется расчетом на невыпадение конденсата на внутренней поверхности углов и теплопроводных включений.

Термическое сопротивление R, м²·°С/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции следует определять по формуле

(3.3)

где δ- толщина слоя, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), принимаемый по приложению 3[ ].

5.12 Сопротивление теплопередаче R_о, м²·°С/Вт, ограждающей конструкции следует определять по формуле:

(3.4)

где α_B - то же, что и в формуле (3.1);

R_K - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, определяемое: однородной (однослойной) - по формуле (3,3), многослойной - в соответствии с нижеуказанными рекомендациями;

α_H - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 3.10.

Таблица 3.9 - Значения коэффициента теплотехнической однородности r для различных конструкций наружных ограждений

Таблица 3.10 - Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции α_H

При определении R_K слои конструкции, расположенные за воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, не учитываются.

Термическое сопротивление R_K, м²·°С/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

R_K = R₁ + R₂ + ... + R_n + R_в.п, (3.5)

где R₁, R_2, ..., R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, определяемые по формуле (3.3);

R_в.п - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по таблицам 3.11 и 3.12.

Таблица 3.11 - Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек R_в.п

Таблица 3.12 - Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек (ограниченных размеров) в керамических камнях и кирпичах, расположенных перпендикулярно направлению теплового потока R_в.п

Приведенное термическое сопротивление R_к.пр, м²·°С/Вт, неоднородной ограждающей конструкции (многослойной каменной стены облегченной кладки с теплоизоляционным слоем и т.п.) определяется следующим образом:

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается на участки, из которых одни участки могут быть однородными (однослойными) - из одного материала, а другие неоднородными - из слоев различных материалов, и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_a, м²·°С/Вт, определяется по формуле

(3.6)

F₁, F_2, ..., F_n - площади отдельных участков конструкции (или части ее), м²;

R₁, R_2, ..., R_n - термические сопротивления указанных отдельных участков конструкции, определяемые по формуле (3.3) для однородных участков и по формуле (3.5) для последовательно расположенных слоев;

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее, принятая для определения R_a) условно разрезается на слои, из которых одни слои могут быть однородными - из одного материала, а другие неоднородными - из однослойных участков разных материалов. Термическое сопротивление однородных слоев определяется по формуле (3.3), неоднородных слоев по формуле (3.6) и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_б - как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев - по формуле (3.5). Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции следует определять по формуле

(3.7)

Если величина R_a превышает величину R_б более чем на 25 % или ограждающая конструкция не является плоской (имеет выступы на поверхности), то приведенное термическое сопротивление R_к.пр такой конструкции следует определять на основании расчета температурного поля следующим образом.

По результатам расчета температурного поля при t_B и t_Н определяют средние температуры, °С, внутренней τ_в.ср и наружной τ_н.ср поверхностей ограждающей конструкции и вычисляют величину теплового потока q^расч, Вт/м², по формуле

q^расч = а_B(t_B - τ_в.ср) = a_Н (τ_н.ср - t_Н), (3.8)

где а_B, t_B, t_Н - то же, что и в формуле (3.1);

a_Н - то же, что и в формуле (3.4).

Приведенное термическое сопротивление конструкций определяется по формуле

(3.9)

Приведенное сопротивление теплопередаче R_о.пр, м²·°С/Вт, неоднородной ограждающей конструкции следует определять по формуле

(3.10)

где t_B, t_Н - то же, что и в формуле (3.1);

q^расч - то же, что и в формуле (3.8).

Допускается ориентировочное значение приведенного сопротивления теплопередаче R_о.пр наружных ограждающих конструкций зданий принимать равным:

(3.11)

где - сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций, условно определяемое по формулам (3.4) и (3.5) без учета теплопроводных включений, м²·°С/Вт;

r - коэффициент теплотехнической однородности, принимаемый по таблице 3.9.

Значение коэффициента теплотехнической однородности r трехслойных панельных стен можно определять по таблицам приложения 5. Окончательное значение R_о.пр наружного ограждения принимается после выполнения требований п. 5.10.

Температуру внутренней поверхности τ_в, °С, ограждающей конструкции (без теплопроводного включения) следует определять по формуле

(3.12)

Температуру внутренней поверхности τ′_в, °С, ограждающей конструкции (с теплопроводным включением) необходимо принимать на основании расчета температурного поля конструкции.

Схемы теплопроводных включений в ограждающих конструкциях приведены на рис. 3.1.

Для теплопроводных включений, приведенных на рис. 3.1, температуру τ′_в, °С, допускается определять:

для неметаллических теплопроводных включений по формуле

(3.13)

для металлических теплопроводных включений по формуле

(3.14)

В формулах (3.12) - (3.14):

n, t_B, t_Н, α_B - то же, что и в формуле (3.1);

R_о - то же, что и в формуле (3.4);

- сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, соответственно в местах теплопроводных включений и вне этих мест, определяемые по формуле (3.4);

η, ξ - коэффициенты, принимаемые по таблицам 3.11 и 3.12.

Рисунок 3.1- Схемы теплопроводных включений в ограждающих конструкциях

Таблица 3.12

Схема теплопроводного включения по рис. 1	Коэффициент η при
0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5	2,0
I	0,52	0,65	0,79	0,86	0,90	0,93	0,95	0,98
IIа	При
	0,5	0,30	0,46	0,68	0,79	0,86	0,91	0,97	1,00
	1,0	0,24	0,38	0,56	0,69	0,77	0,83	0,93	1,00
	2,0	0,19	0,31	0,48	0,59	0,67	0,73	0,85	0,94
	5,0	0,16	0,28	0,42	0,51	0,58	0,64	0,76	0,84
III	При
	0,25	3,60	3,26	2,72	2,3	1,97	1,71	1,47	1,38
	0,50	2,34	2,26	1,97	1,76	1,62	1,48	1,31	1,22
	0,75	1,28	1,52	1,4	1,28	1,21	1,17	1,11	1,09
IV	При
	0,25	0,16	0,28	0,45	0,57	0,66	0,74	0,87	0,95
	0,50	0,23	0,39	0,57	0,60	0,77	0,83	0,91	0,95
	0,75	0,29	0,47	0,67	0,78	0,84	0,88	0,93	0,95
Примечания: 1. Для промежуточных значений коэффициент η следует определять интерполяцией. 2. При следует принимать η = 1. 3. Для параллельных теплопроводных включений типа IIа табличное значение коэффициента η следует принимать с поправочным множителем 1 + e-5L (где L - расстояние между включениями, м).

Таблица 3.13

Схема теплопроводного включения по рис. 1	Коэффициент ξ при
0,25	0,5	1,0	2,0	5,0	10,0	20,0	50,0	150,0
I	0,105	0,160	0,227	0,304	0,387	0,430	0,456	0,485	0,503
II б	-	-	-	0,156	0,206	0,257	0,307	0,369	0,436
	При
III	0,25	0,061	0,075	0,085	0,091	0,096	0,100	0,101	0,101	0,102
	0,50	0,084	0,112	0,140	0,160	0,178	0,184	0,186	0,187	0,188
	0,75	0,106	0,142	0,189	0,227	0,267	0,278	0,291	0,292	0,293
	При
IV	0,25	0,002	0,002	0,003	0,003	0,003	0,004	0,004	0,005	0,005
	0,50	0,006	0,008	0,011	0,012	0,014	0,017	0,019	0,021	0,022
	0,75	0,013	0,022	0,033	0,045	0,058	0,063	0,066	0,071	0,073
Окончание таблицы 3.13
V	При
	0,75	0,007	0,021	0,055	0,147	-	-		-	-
	1,0	0,006	0,017	0,047	0,127	-	-	-	-	-
	2,0	0,003	0,011	0,032	0,098	-	-	-	-	-
Примечания: 1. Для промежуточных значений коэффициент ξ следует определять интерполяцией. 2. Для теплопроводного включения типа V при наличии плотного контакта между гибкими связями и арматурой (сварка или скрутка вязальной проволокой) в формуле (14) вместо следует принимать Rо.пр.

Сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов должно быть не менее нормативного сопротивления теплопередаче , приведенного в таблице 3.13.

Рекомендуемые типы окон, балконных дверей и фонарей, их приведенное сопротивление теплопередаче приведены в таблице 3.15. Площадь окон в зданиях следует принимать в соответствии с требованиями СНиП 23-05.

Таблица 3.14 - Нормативное приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов

Здания и помещения	Нормативное приведенное сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов , м2·°С/Вт
градусо-сутки отопительного периода, °С сут	окон и балконных дверей, витрин и витражей	фонарей с вертикальным остеклением
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты		0,30	0,30
	0,40	0,35
	0,51	0,40
	0,56	0,45
	0,60	0,50
	0,68	0,55
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом		0,30	0,30
	0,40	0,35
	0,44	0,40
	0,55	0,45
	0,60	0,50
	0,68	0,55
Производственные с сухим и нормальным режимами		0,25	0,20
	0,30 -	0,25
	0,35	0,30
	0,40	0,35
	0,45	0,40
	0,50	0,45
Примечания: 1. Промежуточные значения следует определять интерполяцией. 2. Нормы сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций для помещений, производственных зданий с влажным или мокрым режимом, с избытками явной теплоты от 23 Вт/м3, а также для помещений общественных, административных и бытовых зданий с влажным или мокрым режимом следует принимать как для помещений с сухим и нормальным режимами производственных зданий. 3. Приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих изделий. 4. В отдельных обоснованных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнения оконных и других проемов, допускается применять конструкции окон, балконных дверей, витражей и фонарей с приведенным сопротивлением теплопередаче до 10 % ниже устанавливаемого в таблице. 5. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле ГСОП = (tB – tот.пер)zот.пер, где tB tB - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 1 или ГОСТ 30494, ГОСТ 12.1.005, СанПиН 2.1.2.1002; tот.пер и zот.пер см.п.4.54.5 Продолжительность отопительного периода zот.пер, сут и среднюю температуру наружного воздуха tот.пер , °C, следует принимать согласно СНиП 23-01(таблица 1, графы 13, 14 для больниц, школ и дошкольных учреждений, графы 11,12 - для других зданий). При отсутствии данных для конкретного пункта расчетные параметры отопительного периода следует принимать для ближайшего пункта, который указан в СНиП 23-01

Таблица 3.15 - Приведенное сопротивление теплопередаче рекомендуемых окон, балконных дверей и фонарей