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 К_об:

где 0,024 – размерный коэффициент, 4/(1000 сут.);

(2) – ГСОП = (t_в – t _от.п.)  z _от.п. – градусо-сутки отопительного периода, ^оС х сут/год;

t_в - температура внутреннего воздуха, ;

t _от.п , z _от.п - средняя темепература воздуха (^оС) и продолжительность (сут/год) отопительного периоде соответственно;

V_от - отапливаемый объем здания, м³;

где A_i, R_oi– площадь (м²) и приведенное сопротивление теплопередачи (м³ х ^оС /Вт), i – ограждающей конструкции соответственно.

Из уравнения (1) следует, что К_об однозначно определяет теплопотери через оболочку здания, ограничение теплопотерь через оболочку здания осуществляется путем нормирования наибольшего допутимого значения этой величины К_об (К ^тр_об). Нормируемое (требуемое) значение величины К_об (К ^тр_об).  назначается в зависимостиот отапливаемого объема V_от 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 R_опр 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/(м^{2 о}С)

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 R_опр должна быть не менее нормируемого сопротивления теплопередаче, R_онорм, м²°С/Вт, которое равно R_отр х mp. Величины требуемых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, R_отр,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 т_р 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 R_отр  = 3,13 м² °С/Вт, а нормируемое значение R_онорм = 1,97 м² °С/Вт.

Следует отметить, что до 1995 года наружные стены проектировались исходя из требования, что приведенное сопротивление теплопередаче R_опр 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 R_отр = 0,92 м² °С/Вт. Для наиболее холодных регионов страны значение этой величины доходило до R_отр = 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 R_опр = 2,0 до 3,0 м^2оС/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.