Насколько нужно утеплять здание? Общие сведения о нормировании теплоизоляции.
Новое нормативное требование по величине сопротивления теплопередачи возросло в 3 раза (с 1995 года).
В самом общем виде структуру теплопотерь многоэтажного здания на отопление и вентиляцию ( по климатическим условиям Москвы), удовлетворяющую новым нормативным требованиям можно представить следующей: за счёт воздухообмена теряется 50% (50 кВт х ч/м2 х год); через окна – 25% (25 кВт х ч/м2 х год); через остальную оболочку также 25% (25 кВт х ч/м2 х год). Таким образом общие теплопотери (ТП) составляют примерно 100 кВт х ч/м2 х год. При изменении этажности или компактности здания (при неизменной норме заселения около 20м2/чел. ) изменяются теплопотери через оболочку здания, при этом теплопотери посредством воздухообмена остаются неизменными. Так, при снижении этажности теплопотери на 1 м2 через оболочку здания могут повыситься в разы. Теплопотери для старого жилого фонда (до 1995 года) также превосходят приведенные выше значения теплопотерь.
Параметр теплозащиты оболочки здания – удельная теплозащитная характеристика.
Согласно проекту СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», ТП через теплозащитную оболочку здания нормируется при помощи удельной теплозащитной характеристики
Годовые суммарные теплопотери Q, кВТ х ч/год, через оболочку здания пропорциональны Коб:
где 0,024 – размерный коэффициент, 4/(1000 сут.);
(2) – ГСОП = (tв – t от.п.) z от.п. – градусо-сутки отопительного периода, оС х сут/год;
tв - температура внутреннего воздуха, ;
t от.п , z от.п - средняя темепература воздуха (оС) и продолжительность (сут/год) отопительного периоде соответственно;
Vот - отапливаемый объем здания, м3;
где Ai, Roi– площадь (м2) и приведенное сопротивление теплопередачи (м3 х оС /Вт), i – ограждающей конструкции соответственно.
Из уравнения (1) следует, что Коб однозначно определяет теплопотери через оболочку здания, ограничение теплопотерь через оболочку здания осуществляется путем нормирования наибольшего допутимого значения этой величины Коб (К троб). Нормируемое (требуемое) значение величины Коб (К троб). назначается в зависимостиот отапливаемого объема Vот и величины ГСОП района строительства. Если при проведении реконструкции здания изменение отапливаемого объема и площадей ОК не предусматривается, то снижение удельной теплозащитной характеристики возможно только за счёт повышения значений прив. сопр. теплопередачи Rопр ограждающей конструкции.
Приведенное сопротивление ограждающих конструкций. Расчет и нормирование.
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, , м2 °С/Вт, определяется по формуле:
где Ui - удельные потери теплоты через плоский элемент i - го вида (коэффициент теплопередачи однородной i -ой части) фрагмента теплозащитной оболочки здания, Вт/(м2 оС)
ai - площадь плоского элемента конструкции i - го вида, приходящаяся на 1 квадратный метр фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м2 / м2 ;
Ψj - удельные потери теплоты через линейную неоднородность j - го вида, Вт/(м°С);
lj - протяженность линейной неоднородностиу j - го вида, приходящаяся на 1 квадратный метр фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м/м2;
Xk - удельные потери теплоты через точечную неоднородность k - го вида, Вт/°С;
nk - количество точечных неоднородностей k - го вида, приходящихся на 1 квадратный метр фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, 1/ м2.
Удельные потери теплоты через линейные и точечные теплотехнические неоднородности, Ψj и Xk, определяются аналогично тому, как это указано в [2]. Для точного расчета этих величин применяют методики, основанные на расчетах двух- и трехмерных температурных полей узлов ограждающих конструкций. Сумма удельных теплопотерь через теплопроводные включения (линейные и точечные) определяется по формуле:
Нормы устанавливают требования к величине приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Величина Rопр должна быть не менее нормируемого сопротивления теплопередаче, Rонорм, м2°С/Вт, которое равно Rотр х mp. Величины требуемых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, Rотр,м2 °С/Вт, определяются в зависимости от ГСОП района строительства по соответствующим формулам (или по таблице). Например, для стен жилых зданий:
Для покрытий жилых зданий
Величина тр представляет собой коэффициент, устанавливаемый региональными властями, который не может быть меньше, чем определенная величина: для стен 0,63, для покрытий и перекрытий - 0,80 и т.д.
Например, для климатических условий Москвы требуемое сопротивление теплопередаче стен Rотр = 3,13 м2 °С/Вт, а нормируемое значение Rонорм = 1,97 м2 °С/Вт.
Следует отметить, что до 1995 года наружные стены проектировались исходя из требования, что приведенное сопротивление теплопередаче Rопр должно быть не менее требуемого, определяемого по формуле вида:
Где tв - температура внутреннего воздуха, °С;
tн - расчетная температура наружного воздуха (в последнем варианте соответствующего СНиП П-3-79* - температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92), °С;
nt - коэффициент, зависящий от положения ограждающей конструкции относительно наружного воздуха;
Δtн - нормируемый перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С;
αв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (в большинстве случаев = 8,7), Вт/(м2 °С).
На основании многовекового опыта строительства в климатических условий России величина Δtн для стен была принята равной 6 °С, а для перекрытий 4,5 °С. Например, для климатических условий Москвы требуемое сопротивление теплопередаче стен составляло Rотр = 0,92 м2 °С/Вт. Для наиболее холодных регионов страны значение этой величины доходило до Rотр = 1,5 м2 °С/Вт. Если эти нормы соблюдались на практике, то получались достаточно комфортные условия в помещениях для проживания. По этим нормам была построена основная часть жилого фонда России, который сейчас функционирует. В настоящее время в большинстве регионов России новые жилые здания строятся с приведенным сопротивлением теплопередаче стен от Rопр = 2,0 до 3,0 м2оС/Вт.
Кроме требований к теплозащите ограждающих конструкций и всей оболочки здания в Российских нормах существуют требования к удельному потреблению энергии зданием за отопительный период, в которых также учитывается теплозащита зданий. Но удельное потребление энергии зданием на отопление и вентиляцию в основном определяется воздухообменом, инженерным оборудованием и сведения о его нормировании выходят за рамки настоящей статьи.