Коэффициент теплотехнической однородности для кирпичных стен

Обновлено: 27.04.2024

Коэффициент теплотехнической неоднородности для кирпичной стены

Значения коэффициента теплотехнической однородности некоторых типов ограждающих конструкций, используемого для теплотехнического расчета.

Вид стен и использованные материалы

Из однослойных легкобетонных панелей

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Из трехслойных панелей на основе древесины, асбестоцемента и других листовых материалов с эффективным утеплителем при полистовой сборке при ширине панелей 6 и 12 м без каркаса

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта без обрамлений в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта с обрамлением в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из минеральной ваты с различным каркасом

Из трехслойных асбестоцементных панелей с минераловатным утеплителем с различным каркасом

Фасадные системы с эффективным утеплителем и тонким наружным штукатурным слоем

Навесные фасадные системы с эффективным утеплителем и облицовочным слоем на относе, образующим вентилируемую воздушную прослойку

Конструкции наружных ограждений

1. Сплошная кладка из крупноформатных пустотелых пористых керамических камней

2. Сплошная кладка из пустотелого керамического, силикатного камня

3. Сплошная кладка из полнотелого и пустотелого керамического, силикатного обыкновенного и утолщенного кирпича

4. Сплошная кладка из полнотелого и пустотелого керамического, силикатного обыкновенного и утолщенного кирпича и камня, утепленная пенополиуретаном, напыляемым толщиной 30-35 мм

5. Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического силикатного кирпича или камня с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя с гибкими стальными связями или сетками

6. Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического кирпича или камня с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя с поперечными связями

7. Кладка из полистиролбетонных блоков с арматурой в растворных швах, отштукатуренная по металлической сетке с обеих сторон

8. Кладка полистиролбетонных блоков, облицованная с наружной стороны в полкирпича с поперечными металлическими сетками в растворных швах

9. Однослойные легкобетонные панели с монтажной арматурой

10. Легкобетонные панели с термовкладышами и монтажной арматурой

11. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими стальными связями

12. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или поперечными ребрами из керамзитобетона

13. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и поперечными железобетонными ребрами

14. Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

15. Трехслойные асбоцементные панели с эффективным утеплителем

16. Железобетонные, кирпичные конструкции с плитным утеплителем, закрепленным дюбелями, оштукатуренные по капроновой или металлической сетке (термофасад)

17. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 20 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене двумя (на 1 м стены) стальными кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

18. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 20 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене двумя (на 1 м стены) алюминиевыми кронштейнами с термической прокладкой (вентилируемый фасад здания)

19. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене тремя (на 1 м стены) стальными кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

20. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене тремя (на 1 м стены) алюминиевыми кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

21. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене металлическими кронштейнами (4 шт/м стены) (вентилируемый фасад здания)

22. Конструкции чердачных перекрытий и над подвалами:

а) из железобетонных панелей с плитным эффективным утеплителем

б) из железобетонных плит по металлическим балкам с плитным эффективным утеплителем

в) из деревянных элементов (балок, брусьев) с плитным эффективным утеплителем

Конструкции наружных стен

Сплошная кладка из полнотелого или пустотелого керамического, силикатного кирпича или камня

Сплошная кладка из обыкновенных и крупноформатных пустотных пористых керамических камней с облицовкой из лицевого керамического кирпича, камня

Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического, силикатного кирпича или камня, слоем плитного или монолитного утеплителя

Однослойные легкобетонные панели

Легкобетонные панели с термовкладышами

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими связями

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

Трехслойные асбестоцементные панели с эффективным утеплителем

Кладка из полистиролбетонных, ячеистобетонных блоков на клею с проволочной арматурой в горизонтальных швах, связывающей наружную облицовку из пустотелого кирпича со слоем внутренней штукатурки

Кладка из полистиролбетонных блоков на клею с проволочной арматурой в горизонтальных швах, связывающей наружный и внутренний слои штукатурки

О ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ОДНОРОДНОСТИ ДВУХСЛОЙНОЙ СТЕНОВОЙ КОНСТРУКЦИИ

А. С. Горшков, канд. техн. наук, директор научно-учебного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

П. П. Рымкевич, канд. физ.-мат. наук, профессор кафедры физики ФГКВОУ ВПО «Военно-космическая академия им. А. Ф. Можайского»

Н. И. Ватин, доктор техн. наук, профессор, директор Инженерно-строительного института ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»

В ряде случаев * удельное потребление тепловой энергии в старых панельных зданиях и современных монолитно-каркасных домах с двухслойными стенами из газобетона и лицевого кирпича практически не отличается. Одна из причин этого явления состоит в том, что конструкции двухслойных стен зачастую переоценены с точки зрения их теплозащитных параметров. Поэтому был проведен расчет приведенного сопротивления теплопередаче двухслойной стеновой конструкции, показавший, что ее теплотехнические характеристики не соответствуют не только требуемым, но и минимально допустимым нормативным требованиям. На стадии проектирования для данного конструктивного решения обычно закладывают коэффициент теплотехнической однородности 0,9, который для многих случаев является завышенным. Кроме того, проектировщики пользуются необоснованными значениями теплопроводности газобетона.

В настоящее время в практике проектирования и строительства зданий с монолитным железобетонным каркасом и поэтажным опиранием наружных стен на монолитные или сборно-монолитные железобетонные перекрытия одним из наиболее распространенных вариантов заполнения наружной теплозащитной оболочки является конструктивное решение стены, состоящее из двух слоев (рис. 1):
– внутреннего ненесущего слоя, выполненного кладкой из газобетонных блоков толщиной 300–400 мм в зависимости от региона строительства и его климатических параметров;
– наружного облицовочного слоя из лицевого кирпича толщиной в один или два кирпича.

Описание конструкции стенового ограждения

В рассматриваемом конструктивном решении внутренний слой стенового ограждения выполняет функцию теплоизоляции, наружный – функцию защиты от внешних климатических воздействий, обеспечивает требуемую долговечность фасадов и формирует архитектурный облик здания. Считается, что данное конструктивное решение удовлетворяет требованиям тепловой защиты для большинства регионов Российской Федерации.
В Санкт-Петербурге традиционным решением является стеновое ограждение, в котором толщина газобетонного слоя составляет 375 мм (рис. 1а).

Нормативные требования

В СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» (далее – СНиП 23-02) для зданий установлены три показателя тепловой защиты:
а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;
б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;
в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величины теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Приведенное сопротивление теплопередаче R r ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений 1 R_req, определяемых 2 в зависимости от градусо-суток отопительного периода (далее – ГСОП) района строительства.

ГСОП для жилых зданий, расположенных на территории Санкт-Петербурга, составляют 3 4 796 °C•сут, а нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче для наружных стен жилых зданий составляет 4 3,08 м 2 •°C/Вт. При этом допускается 5 снижение нормируемого значения приведенного сопротивления теплопередаче для стен жилых и общественных зданий на 37 % при выполнении требования СНИП 23-02 (п. 5.1).

Таким образом, применительно к рассматриваемому случаю минимально допустимое значение приведенного сопротивления теплопередаче для наружных стен жилых зданий, проектируемых на территории Санкт-Петербурга, не должно быть ниже 6 R_min = 1,94 м 2 •°C/Вт.

Цель и задачи исследования

Приведенное сопротивление теплопередаче R r для наружных стен следует рассчитывать для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений 7 . Рассмотрим на конкретном примере, как выполняется это требование на практике.

Для этого произведем расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен промежуточного этажа типового многоквартирного жилого здания с конструктивной монолитно-каркасной схемой и двухслойными наружными стенами (рис. 1) и сравним полученное значение с нормируемым R_req и минимально допустимым R_min значениями приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен жилого многоквартирного здания.

Исходные данные для теплотехнического расчета

Район строительства – Санкт-Петербург.
Назначение здания – жилое.
Расчетная температура: внутреннего воздуха t_в = 20 °С; наружного воздуха t_н = –26 °С.
Зона влажности – влажная.
Влажностный режим помещений здания – нормальный.
Условия эксплуатации ограждающих конструкций – «Б».

Теплотехнические характеристики материалов, применяемых в составе стенового ограждения:
– цементно-песчаный раствор γ_о = 1 800 кг/м 3 , λ_Б = 0,93 Вт/(м•°С);
– кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе γ_о = 1 800 кг/м 3 , λ_Б = 0,80 Вт/(м•°С);
– кладка из стеновых неармированных блоков из автоклавного газобетона плотностью γ_о = 400 кг/м 3 , λ_Б = 0,14 Вт/(м•°С).

Граничные условия:
Расчетный коэффициент теплоотдачи:
– внутренней поверхности стены α_int = 8,7 Вт/(м 2 •°С);
– оконных блоков α_int = 8 Вт/(м 2 •°С);
– наружной поверхности стен, окон α_ext = 23 Вт/(м 2 •°С).

Расчетные схемы фрагментов наружных стен представлены на рис. 2.

Результаты расчета

Приведенное сопротивление теплопередаче рассматриваемых фрагментов теплозащитной оболочки здания вычислено на основе расчета температурных полей. Сущность метода заключается в моделировании стационарного процесса теплопередачи через ограждающие конструкции зданий с использованием компьютерных программ 8 . Метод предназначен для оценки температурного режима и расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий или их фрагментов с учетом геометрической формы, расположения и характеристик конструктивных и теплоизоляционных слоев, температур окружающего воздуха, коэффициентов теплоотдачи поверхностей.

Величина приведенного сопротивления теплопередаче среднего промежуточного этажа R r определена на основании расчета приведенного сопротивления ряда участков (фрагментов) R r _0,i с учетом потерь тепла через торцы плит перекрытий, откосы оконных проемов и балконных дверей (см. таблицу), в частности следующих фрагментов:
– глухой стены без проемов, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – 1,2 м (рис. 2а);
– стены с оконными проемами, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – расстояние между осями оконных проемов (рис. 2б);
– стены с балконной дверью, размеры: по высоте – высота этажа h = 3,0 м, по ширине – расстояние между осями простенков (рис. 2в).

Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен среднего промежуточного этажа многоквартирного жилого дома R r с учетом площадей участков стен по фасадам здания, рассчитанное по формуле (1) (см. Расчетные формулы), составляет 1,81 м 2 •°C/Вт.

Рассчитав условное (без учета влияния теплопроводных включений на теплотехническую однородность стен) сопротивление теплопередаче R рассматриваемого конструктивного решения (формула (2), Расчетные формулы), получим 2,99 м 2 •°C/Вт.

Отсюда коэффициент теплотехнической однородности r, рассматриваемый в примере наружной стены типового промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений, будет равен 0, 61 (формула (3), Расчетные формулы).

Что влияет на коэффициент теплотехнической неоднородности?

В [4] для аналогичного конструктивного решения получено еще более низкое расчетное значение коэффициента теплотехнической однородности r = 0,48.

Различия в коэффициентах теплотехнической однородности могут быть обусловлены различиями использованных в проекте конструктивных решений, количественного и качественного состава теплопроводных включений. Также теплотехническая неоднородность стеновой конструкции зависит от качества монтажа.

В частности, в [4] отмечено, что по результатам съемки 15 термограмм измеренное в натурных условиях сопротивление теплопередаче двухслойной наружной стены составило 1,3–1,5 м 2 •°C/Вт (при условном сопротивлении теплопередаче стенового ограждения R = 3,92 м 2 •°C/Вт). Получается, что фактический коэффициент теплотехнической однородности может оказаться еще меньше расчетного значения и составлять согласно [4] r = (1,3÷1,5) / 3,92 = 0,33÷0,38.

В качестве одной из возможных причин выявленного несоответствия в [4] отмечается некачественное строительство, обусловленное поступлением на строительную площадку блоков неправильной формы. Действительно, наличие трещин, разломов, выбоин и иных дефектов изделий может приводить к перерасходу строительного раствора [5], который выступает в качестве дополнительного теплопроводного включения, не учитываемого при расчете.

Следует отметить, что фактическая влажность изделий из газобетона в начальный период эксплуатации может значительно превышать расчетную [5]. В этой связи теплопроводность изделий из газобетона может оказываться выше по сравнению с принятыми в проекте расчетными значениями, т. к. теплопроводность материала зависит от массового содержания влаги.

Исходя из полученных расчетов, сформулируем следующие выводы:

Приведенное сопротивление теплопередаче R r двухслойной стеновой конструкции, состоящей из внутреннего самонесущего слоя из газобетонных стеновых неармированных блоков марки по плотности D400 и наружного облицовочного слоя из лицевого керамического кирпича толщиной 120 мм, вычисленное на основе расчета температурных полей для типового промежуточного этажа многоквартирного жилого здания, составляет 1,81 м 2 •°С/Вт.
Конструкция рассмотренного стенового ограждения (рис. 1) не удовлетворяет нормативным требованиям по тепловой защите (R_req = 3,08 м 2 •°С/Вт).
Конструкция стенового ограждения (рис. 1) не удовлетворяет минимально допустимым требованиям по тепловой защите (R_min = 1,94 м 2 •°С/Вт).
Коэффициент теплотехнической однородности r конструкции наружной стены, выполненной кладкой из газобетонных блоков марки по плотности D400 с облицовочным слоем из лицевого кирпича, не превышает 0,61.
Фактическое значение коэффициента теплотехнической однородности рассматриваемого конструктивного решения, с учетом качества доставленных на объект изделий и качества их монтажа, может оказаться существенно меньшим по сравнению с расчетным значением.
Для обеспечения нормативных требований к уровню тепловой защиты наружных стен зданий в составе стенового ограждения (рис. 1) следует либо увеличивать толщину газобетонных блоков в составе двухслойной стеновой конструкции, либо использовать промежуточный слой из теплоизоляционных материалов с расчетной теплопроводностью не более 0,05 Вт/м•°C. Слой теплоизоляции следует располагать между газобетонным и лицевым (облицовочным) слоями.
Во всех случаях для эффективного удаления влаги из состава стенового ограждения между слоем теплоизоляции и лицевым кирпичом следует предусматривать вентилируемый зазор, эффективное сечение которого (толщина) должно определяться расчетом.

Компьютерный расчет НП «АВОК» позволяет определить фактическое сопротивление теплопередаче для стандартных конструкций и базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче по СП 50.13330.2012, разработанному под руководством доктора техн. наук В. Г. Гагарина

Литература

Кривошеин А. Д., Федоров С. В. К вопросу о расчете приведенного сопротивления теплопередаче // Инженерно-строительный журнал. 2010. № 8.
Кривошеин А. Д., Федоров С. В. Руководство пользователя программным комплексом «TEMPER» по расчету температурных полей ограждающих конструкций зданий. Омск : СибАДИ, 1997.
Соколов Н. А., Горшков А. С. Теплопроводность строительных материалов и изделий: уровень гармонизации российских и европейских строительных стандартов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2014. № 6 (185).
Гагарин В. Г. Теплофизические проблемы современных стеновых ограждающих конструкций многоэтажных зданий // Academia. Архитектура и строительство. 2009. № 5.
Немова Д. В., Спиридонова Т. И., Куражова В. Г. Неизвестные свойства известного материала // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2012. № 1.

* Данные по величине фактического энергопотребления жилых зданий разных лет постройки были собраны и проанализированы авторами статьи. – Прим. ред..

1 В соответствии с требованиями СНиП 23-02 (п. 5.3).

2 Согласно СНиП 23-02, таблица 4.

3 Согласно требованиям РМД 23-16–2012 «Санкт-Петербург. Рекомендации по обеспечению энергетической эффективности жилых и общественных зданий», таблица 3.

4 Там же, таблица 9.

5 Согласно требованиям СНиП 23-02, п. 5.13.

6 См. СНиП 23-02, формула (8).

7 Согласно требованиям СНИП 23-02, п. 5.6.

8 В нашем случае расчет выполнен с использованием программного комплекса TEMPER 3D [1, 2].

Теплотехнический расчет онлайн

Значения коэффициента теплотехнической однородности некоторых типов ограждающих конструкций, используемого для теплотехнического расчета.

- для стен с оконными проемами r = 0, 75 - 0,85 в зависимости от соотношения площади окон к площади фасада (для соотношения 0,18 величина r = 0,8);

- для глухих участков стен r = 0,92;

- для перекрытий верхнего этажа, совмещенных с покрытием кровли r = 0,95;

- для утепленного чердачного или цокольного перекрытия r = 0,97.

Вид стен и использованные материалы

Из однослойных легкобетонных панелей

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта без обрамлений в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта с обрамлением в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из минеральной ваты с различным каркасом

Из трехслойных асбестоцементных панелей с минераловатным утеплителем с различным каркасом

Фасадные системы с эффективным утеплителем и тонким наружным штукатурным слоем

Конструкции наружных ограждений

1. Сплошная кладка из крупноформатных пустотелых пористых керамических камней

2. Сплошная кладка из пустотелого керамического, силикатного камня

9. Однослойные легкобетонные панели с монтажной арматурой

10. Легкобетонные панели с термовкладышами и монтажной арматурой

11. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими стальными связями

13. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и поперечными железобетонными ребрами

14. Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

15. Трехслойные асбоцементные панели с эффективным утеплителем

22. Конструкции чердачных перекрытий и над подвалами:

а) из железобетонных панелей с плитным эффективным утеплителем

б) из железобетонных плит по металлическим балкам с плитным эффективным утеплителем

в) из деревянных элементов (балок, брусьев) с плитным эффективным утеплителем

Конструкции наружных стен

Сплошная кладка из полнотелого или пустотелого керамического, силикатного кирпича или камня

Однослойные легкобетонные панели

Легкобетонные панели с термовкладышами

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими связями

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

Трехслойные асбестоцементные панели с эффективным утеплителем

Несколько слов о коэффициенте теплотехнической однородности ограждающих конструкций.

Таким образов R_req равен сопротивлению теплопередаче однослойного ограждения такой же единицы площади, которая пропускает поток теплоты тот же что и в фактической конструкции при одном и том же градиенте температур между внутренней и наружной поверхностью ограждения. В том случае если отбросить влияние вышеуказанных теплопроводных включений или как мы уже говорили "мостиков холода" в конструкции ограждения, то его теплозащитные характеристики удобно представить с помощью понятия условного сопротивления теплопередаче. После того как мы определись с такими понятиями как условное и приведенное сопротивление, можно ввести определение коэффициента теплотехнической однородности r которое представляет собой отношение приведенного сопротивления теплопередаче к условному сопротивлению теплопередаче. Таким образом, r зависит от характеристик материалов и толщин составляющих ограждающей конструкцию слоев , а также от присутствия самих теплопроводных включений. Численное значение коэффициента r оценивает, насколько эффективно используются теплоизоляционные свойства утеплителя в ограждающей конструкции и влияние на это наличие теплоизоляционных включений. Исходя из решений по конструкции ограждения значение коэффициента теплотехнической однородности варьируется в пределах от 0,5 до 0,98 . Если оно равно 1, это значит, что фактически теплопроводных включений нет, и эффективность слоя теплоизоляционного материала максимальна использована.

Определение коэффициента теплотехнической однородности ограждающих конструкций.

Значение коэффициента r необходимо определять с помощью достаточно трудоёмких расчетов с использованием метода температурных полей или путем проведения замеров теплопроводности на основании эксперимента. В частности коэффициент теплотехнической однородности - r можно также рассчитать по указаниям, которые есть в СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий». На практике же достаточно принять значение коэффициента по действующим нормативным документам. Если при принятом по нормативным документам коэффициенте теплотехнической однородности конструкция ограждения все равно не соответствует действующим нормам то коэффициент можно повысить, подтвердив его применяемые значения расчетом.

В том случае когда в рассчитываемой конструкции ограждения не удается выдержать требования нормативных документов предъявляемых к коэффициенту теплотехнической однородности использование такой конструкции подлежит пересмотру. Тут возможны различные варианты, такие как замена самих применяемых типов и видов материалов в ограждении, уменьшение толщины швов в кладке, замена связующей стальной арматуры на композитную, изменение размеров кладочный блоков.

Коэффициент теплотехнической однородности для кирпичных стен

ГОСТ Р 54851-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ НЕОДНОРОДНЫЕ

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче

Dissimilar building envelopes. Calculation of reduced total thermal resistance

Дата введения 2012-05-01

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Учреждением "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 14683:2007* "Тепловые мостики при строительстве зданий - Линейная теплопередача - Упрощенные методы и стандартные значения" (ISO 14683:2007 "Thermal bridges in building construction - Linear thermal transmittance - Simplified methods and default values, NEQ")

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Настоящий стандарт устанавливает методы определения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и сооружений в соответствии с требованиями Федерального закона N 384-ФЗ от 30 декабря 2009 г. "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", согласно которому здания и сооружения, с одной стороны, должны исключать в процессе эксплуатации нерациональный расход энергетических ресурсов, а с другой - не создавать условия для недопустимого ухудшения параметров среды обитания людей и условий осуществления различных технологических процессов.

Настоящий стандарт разработан с целью подтверждения соответствия теплотехнических характеристик наружных ограждений зданий и сооружений нормативным значениям и требованиям контроля этих показателей согласно [1] с учетом требований ГОСТ Р 51380 и ГОСТ Р 51387. Настоящий стандарт позволяет оценить уровень теплозащиты ограждающих конструкций при приемке зданий и последующей эксплуатации, наметить мероприятия по повышению уровня теплозащиты зданий в случае отклонения энергопотребления от действующих нормативных требований.

В рамках реализации Федерального закона N 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности" настоящий стандарт является одним из базовых стандартов, обеспечивающих теплотехническими параметрами энергетический паспорт и энергоаудит эксплуатируемых зданий.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций помещений жилых, общественных, административных, бытовых, сельскохозяйственных, производственных зданий и сооружений, а также совокупности ограждающих конструкций, отделяющих внутренний объем здания от наружной среды.

В зависимости от типа ограждающей конструкции и теплотехнических неоднородностей, входящих в структуру ограждения, настоящий стандарт предлагает методы теплотехнического расчета обобщенной теплозащитной характеристики теплотехнически неоднородного ограждения, разделяющего пространства с различными температурно-влажностными средами (в пределах одного помещения, группы соседних помещений, этажа, всего фасада здания, ограждений, контактирующих снаружи с грунтом, и т.д.). Настоящий стандарт также учитывает в теплотехнических расчетах наружных ограждений такие виды теплотехнических неоднородностей, как примыкания элементов ограждения здания (наружные и внутренние углы, примыкания стен к покрытиям и перекрытиям первого этажа над холодным подвалом или уложенным по грунту, примыкание наружных ограждений к внутренним), и отдельных элементов наружных ограждений (стыки между соседними панелями, откосы проемов, связи между облицовочными слоями ограждений).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51263-99 Полистиролбетон. Технические условия

ГОСТ Р 51380-99 Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции их нормативным значениям

ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения

ГОСТ 11024-84 Панели стеновые наружные бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия

ГОСТ 19010-82 Блоки стеновые бетонные и железобетонные для зданий. Общие технические условия

ГОСТ 21562-76 Панели металлические с утеплителем из пенопласта. Общие технические условия

ГОСТ 23486-79 Панели металлические трехслойные стеновые с утеплителем из пенополиуретана. Технические условия

ГОСТ 24594-81 Панели и блоки стеновые из кирпича и керамических камней. Общие технические условия

ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия

ГОСТ 25820-2000 Бетоны легкие. Технические условия

ГОСТ 26254-84 Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

ГОСТ 26602.1-99 Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче

ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

ГОСТ 31310-2005 Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия

ГОСТ 31359-2007 Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия

ГОСТ 31360-2007 Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 теплопередача: Перенос теплоты от одной окружающей среды через ограждающую конструкцию к другой окружающей среде.

3.2 наружная ограждающая конструкция здания: Конструктивный элемент здания, защищающий внутреннее пространство, в котором поддерживаются требуемые параметры микроклимата, от воздействий наружной среды.

3.3 линейная теплотехническая неоднородность: Линейная зона примыкания двух ограждающих конструкций, влияющего на изменение теплового потока, проходящего через наружное ограждение (стык между соседними панелями, угол, образованный из двух наружных ограждений или наружного ограждения с внутренним, откос проема, соединительное ребро внутри ограждения и др.).

3.4 точечная теплотехническая неоднородность: Локальный соединительный элемент многослойного наружного ограждения, обеспечивающий его конструктивную целостность и повышающий теплопотери в зоне его прохождения (гибкие связи, дюбели, шпонки и другие точечные соединения, проходящие через теплоизоляционные слои ограждения),

3.5 условное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции , м·°С/Вт: Величина, характеризующая уровень сопротивления прохождению теплоты через однородную часть наружного ограждения при разности температур воздушных сред, расположенных по обе его стороны.

3.6 приведенное сопротивление теплопередаче ограждения , м·°С/Вт: Средневзвешенное по площади сопротивление теплопередаче совокупности видов ограждающих фрагментов и их элементов, образующих теплотехнически неоднородную конструкцию (панель, окно, витраж, светпропускающий фонарь, наружную дверь, ворота), часть здания (стену, фасад, покрытие, перекрытие над холодным подвалом или подпольем, ограждение, контактирующее с грунтом, ограждение, разделяющее помещения с различными температурами внутреннего воздуха) или наружное ограждение здания в целом.

3.7 коэффициент теплотехнической однородности : Безразмерный показатель, оценивающий снижение уровня теплозащиты ограждения вследствие наличия в нем различного вида теплотехнических неоднородностей (соединительных элементов облицовок ограждения, пронзающих теплоизоляционные слои, стыков между элементами ограждающих конструкций с примыканием к ним внутренних ограждений, откосов, угловых соединений, в том числе примыканий стен к покрытиям, перекрытиям над холодными пространствами, мест закрепления в стенах балконных плит и т.п.) и численно выражаемый отношением приведенного сопротивления теплопередаче ограждения к сопротивлению теплопередаче его зоны, удаленной от теплопроводных включений.

4 Методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций

4.1 Общие положения

4.1.1 Приведенное сопротивление теплопередаче наружной неоднородной ограждающей конструкции здания , м·°С/Вт, представляет собой основную теплозащитную характеристику наружного ограждения, в основу расчета которого положена усредненная по площади плотность теплового потока , Вт/м, проходящего через ограждение в расчетных условиях эксплуатации

Численные значения теплового потока, проходящего через неоднородное ограждение, определяют на основе расчета одно-, двух- и трехмерных температурных полей. Участки многослойного ограждения, имеющие однородные теплоизоляционные, конструкционные и прочие слои, расположенные перпендикулярно к направлению теплового потока, возникающего при эксплуатации здания, и удаленные от всякого рода теплотехнических неоднородностей и теплопроводных включений, обеспечивают равномерную по площади теплопередачу и характеризуются условным (по глади) сопротивлением теплопередаче.

При проектировании наружных ограждающих конструкций здания в силу конструктивных особенностей оболочки здания и видов наружных ограждений возникают различного рода теплотехнические неоднородности: они в силу конструктивных особенностей примыкания наружных и внутренних ограждений имеют преимущественно линейный характер (наружные и внутренние углы наружных стен, примыкания наружных стен к внутренним стенам и перекрытиям, примыкания наружных стен к покрытиям и перекрытиям первого этажа над холодным подвалом или уложенным по грунту, стыки между соседними панелями, откосы проемов). Теплопотери через эти виды теплотехнических неоднородностей определяют расчетом на ЭВМ двухмерных стационарных температурных полей фрагментов наружных ограждений при расчетных значениях температур разделяемых воздушных сред и условиях теплообмена на поверхностях расчетного фрагмента.

В многослойных ограждающих конструкциях для обеспечения конструктивной целостности и устойчивости в эксплуатационных условиях вводят различные типы связей между облицовочными слоями (соединительные ребра, в т.ч. перфорированные, гибкие стержневые связи, шпонки). К этой категории неоднородностей относятся угловые примыкания откосов проемов, примыкания угла наружных стен к покрытию или перекрытию первого этажа. Теплопотери через эти виды теплопроводных включений или примыканий определяют расчетом на ЭВМ двухмерных (в цилиндрических координатах) или трехмерных стационарных температурных полей фрагментов при расчетных значениях температур и условиях теплообмена.

4.1.2 Таким образом, теплотехнический расчет неоднородных наружных ограждающих конструкций, содержащих углы, проемы с заполнениями (оконными и дверными блоками, воротами), соединительные элементы между наружными облицовочными слоями (ребра, шпонки, стержневые связи), сквозные и несквозные теплопроводные включения, выполняют на основе расчета температурных полей. Приведенное сопротивление теплопередаче , м·°С/Вт, неоднородной ограждающей конструкции или ее участка (фрагмента) вычисляют по формуле

где - площадь неоднородной ограждающей конструкции (стены, окна, двери, ворот) или ее фрагмента, м, по размерам с внутренней стороны, включая откосы оконных и дверных проемов (для стен);

- суммарный тепловой поток через конструкцию или ее фрагмент площадью , Вт, определяемый на основе расчета температурного поля на ЭВМ либо экспериментально по ГОСТ 26254 или ГОСТ 26602.1 с внутренней стороны;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый в соответствии с таблицей 6 [1] с учетом примечания к этой таблице;

- расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по ГОСТ 30494;

- расчетная температура наружного воздуха, °С, принимаемая по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, см. [1].

4.1.3 На основе расчета на ЭВМ температурных полей ограждающей конструкции определяют также температуры на их поверхностях . По полученным значениям устанавливают соответствие требуемым температурным характеристикам наружных ограждений:

- расчетному перепаду температур между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, определяемому по формуле (4) [1]; при этом расчетный перепад температур не должен превышать нормируемых значений , установленных в таблице 5 [1];

Читайте также: