Поэлементные требования по тепловой защите что это

Анализ действующих требований и методик по тепловой защите зданий

А. С. Горшков, канд. техн. наук, директор учебно-научного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»

С. В. Корниенко, канд. техн. наук, доцент кафедры «Архитектура зданий и сооружений», профессор кафедры «Урбанистика и теория архитектуры» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»

С момента утверждения свода правил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (далее – СП 50.13330) прошло достаточное количество времени (см. справку). Подведем некоторые промежуточные итоги его применения на территории Российской Федерации, проанализировав основные замечания к действующей редакции данного свода правил. Это представляется важным, поскольку на основании методик СП 50.13330 рассчитывается энергоэффективность зданий и им присваивается класс энергетической эффективности.

С момента утверждения свода правил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (далее – СП 50.13330) прошло достаточное количество времени (см. справку). Подведем некоторые промежуточные итоги его применения на территории Российской Федерации, проанализировав основные замечания к действующей редакции данного свода правил. Это представляется важным, поскольку на основании методик СП 50.13330 определяются теплозащитные, влагозащитные и воздухоизоляционные свойства ограждающих конструкций, обеспечивающие заданные параметры микроклимата помещений, рассчитывается энергоэффективность зданий и им присваивается класс энергетической эффективности.

Терминология

В 1974 году была опубликована монография В. П. Туркина [1], в которой со ссылкой на доклад Л. К. Юргенсона «Терминология теплотехники» было отмечено, что термин «коэффициент теплопроводности» получен из неправильного перевода немецкого слова Warmeleitzahl. Свойство материи, имеющее размерность, нелогично называть коэффициентом. На этом основании автор монографии [1] более 40 лет назад предлагал применить термин «теплопроводность», отбросив при этом слово «коэффициент», который относится к безразмерным показателям.

В настоящее время в научной и справочной литературе [2], как и во всех международных стандартах, термин «коэффициент» не используется. В этой связи к исключению слова «коэффициент» в существующей редакции СП 50.13330 при обозначении теплопроводности строительных материалов и изделий следует отнестись положительно.

СП 50.13330 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02–2003 утвержден приказом Минрегиона России от 30 июня 2012 года № 265 и введен в действие с 1 июля 2013 года.

Отдельные разделы данного свода правил – 1, 4 (пп. 4.3, 4.4), 5 (пп. 5.1, 5.2, 5.4–5.7), 6 (п. 6.8), 7 (п. 7.3), 8 (подпункты «а» и «б» п. 8.1), 9 (п. 9.1) и Приложение Г:

Данная рекомендация может быть применена и к другим терминам СП 50.13330: «коэффициент паропроницаемости», «коэффициент теплоусвоения», «коэффициент воздухопроницаемости».

Следует отметить, что использование термина «коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции» (табл. 4 СП 50.13330) не отражает физические основы процесса теплообмена в отапливаемых помещениях. В холодный период года температура внутреннего воздуха выше температуры на внутренней поверхности ограждения, поэтому ограждение не отдает, а принимает тепловую энергию из помещения, поэтому логично эту характеристику назвать характеристикой тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции или характеристикой теплообмена.

Единицы измерения физических величин

Единицей измерения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания в редакции СП 50.13330 является Вт/(м 3 •°С). Эта единица не соответствует принятой в системе СИ – Вт/(м 3 •К).

Более подробный анализ указанных выше несоответствий представлен в работах [3, 4].

Нормативные требования к уровню тепловой защиты зданий

1) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (рассчитывают по формуле (5.1), СП 50.13330);

2) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (приведено в табл. 7, СП 50.13330 и зависит от отапливаемого объема здания и значений градусо-суток отопительного периода – ГСОП);

3) температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (приведены в п. 5.7 СП 50.13330).

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

Основным является первое из указанных требований, так как первоначальный выбор конструктивного решения и материалов в составе рассматриваемой ограждающей конструкции осуществляется на основании именно него. От численного значения приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зависят потери тепловой энергии в здании через ограждающие конструкции в течение всего отопительного периода.

Потери тепловой энергии через наружные ограждающие конструкции являются наиболее значительными в структуре затрат тепловой энергии на отопление зданий. Расчеты показывают, что при существующих нормативах по теплоизоляции потери тепловой энергии на вентиляцию сопоставимы с трансмиссионными потерями через оболочку здания, однако экспериментально эти доводы не подтверждены.

Для восполнения потерь тепловой энергии к зданию необходимо подвести теплоту, т. е. подключить его к системе отопления. Чем выше уровень теплоизоляции наружных ограждающих конструкций, тем меньшими оказываются потери тепловой энергии через оболочку здания при условии поддержания в помещениях заданных параметров микроклимата. Таким образом, потери тепловой энергии в здании при корректном регулировании параметров теплоносителя напрямую зависят от уровня теплоизоляции наружных ограждающих конструкций.

Во всех цивилизованных странах мира приняты обязательные нормативные требования к уровню теплоизоляции (в терминах СП 50.13330 – к приведенному сопротивлению теплопередаче) наружных ограждающих конструкций. В связи с ростом цен на энергетические ресурсы, а также сокращением невозобновляемых ресурсов (нефти, газа и пр.) в большинстве развитых стран мира нормативы потребления зданиями энергии неуклонно уменьшаются, а требования к уровню теплоизоляции ограждающих конструкций повышаются [5–10]. Это стимулирует в том числе внедрение инновационных энергосберегающих материалов и технических решений.

В России с введением СП 50.13330 и одновременной актуализацией свода правил по строительной климатологии 7 требования к уровню тепловой защиты зданий для большого количества населенных пунктов, включая Москву и Санкт-Петербург, оказались ниже, чем в предыдущей версии нормативного документа по тепловой защите (СНиП 23-02–2003). Это обстоятельство не соответствует утвержденной в стране программе энергосбережения и повышения энергетической эффективности зданий [11, 12].

Коэффициент, учитывающий особенности региона строительства

Приведенные в табл. 3 СП 50.13330 базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций не имеют физического обоснования. При установлении нормируемого сопротивления теплопередаче авторы СП 50.13330 по-прежнему продолжают использовать понижающий коэффициент m_p, «учитывающий особенности региона строительства».

Минимальное значение этого коэффициента, равное 0,63, установлено для стен. По-видимому, минимальное значение mp взято из [13], где это значение получено при расчете приведенного сопротивления теплопередаче межоконных простенков навесных вентилируемых фасадных систем единичного здания в отдельно взятом пункте с учетом продольной фильтрации воздуха через утеплитель в течение отопительного периода. Авторы статьи [13] утверждают, что разработанный ими метод предусматривает расчет наихудшей с точки зрения теплопотерь конструкции здания. Следует отметить, что коэффициент mp никак не связан с особенностями региона строительства. Применение этого коэффициента к другим типам ограждающих конструкций зданий различного функционального назначения в широком интервале значений ГСОП требует детального обоснования.

Особенности помещений с влажным и мокрым режимами

Проектирование помещений с влажным и мокрым режимами имеет свою специфику. Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций таких помещений в общем случае определяется исходя из условий энергосбережения по формуле (5.1) СП 50.13330 (при базовых значениях требуемого сопротивления теплопередаче ограждений, приведенных в табл. 3, п. 2). В то же время согласно п. 5.3 СП 50.13330 для тех же помещений нормируемое значение сопротивления теплопередаче следует определять по формуле (5.4) исходя из санитарно-гигиенических условий.

Уровни нормирования тепловой защиты зданий

Следует различать два уровня нормирования:

В [14] на основе сравнительной количественной оценки нормируемого сопротивления теплопередаче, определенного по различным уровням нормирования тепловой защиты зданий и помещений с влажным и мокрым режимами, проектируемых в 456 пунктах России, показано, что требование энергосбережения является более жестким. Для обеспечения поэлементной теплозащиты применимы оба требования. Однако при уровне нормирования по санитарно-гигиеническому требованию существует риск невыполнения комплексного требования (на основе удельной теплозащитной характеристики здания). При этом фактически ответственность за выбор уровня поэлементного требования по тепловой защите помещений с влажным и мокрым режимами лежит на проектировщике [14].

В отличие от поэлементного нормирования теплозащиты применение удельной теплозащитной характеристики здания дает проектировщику большую свободу в выборе элементов оболочки и является одним из контрольных ориентиров при разработке проекта [15]. Поэтому проверка теплозащитной оболочки здания по комплексному требованию является технически целесообразной мерой, особенно на стадии предпроектной подготовки, с целью технико-экономического обоснования вариантов проектного решения. Однако отсутствие понятия «удельная теплозащитная характеристика здания» в федеральном законе № 384-ФЗ 8 создает правовые барьеры к применению этой характеристики, особенно при проведении судебных строительно-технических экспертиз [16].

Оценка соответствия ограждающей конструкции санитарно-гигиеническому требованию выполняется по температуре внутренней поверхности конструкции в зоне теплопроводных включений, в углах, оконных откосах и др. При этом в силу п. 5.7 СП 50.13330 температура внутренней поверхности ограждающей конструкции (при проектировании зданий) должна определяться по результатам расчета температурных полей всех зон с теплотехнической неоднородностью. Отсутствие в СП 50.13330 методики расчета температурных полей затрудняет оценку соответствия проектного решения ограждений санитарно-гигиеническому требованию.

Предложения и рекомендации по совершенствованию методов нормирования теплозащитной оболочки здания приведены в работах [17–22].

Методика расчета приведенного сопротивления теплопередаче

Авторы СП 50.13330 утверждают, что введенный документ позволяет в большей степени учесть влияние теплопроводных включений и, соответственно, более точно оценить трансмиссионные потери тепловой энергии. Однако методика расчета, описанная в СП 50.13330, формализована недостаточно полно. При описании метода расчета отсутствуют расчетные схемы тех или иных видов теплопроводных включений, правила разбивки рассматриваемого фрагмента на расчетные участки, границы исследуемой области, а в примере расчета, представленном в СП 50.13330 (Приложение Н), не указаны характеристики некоторых составляющих расчетный фрагмент материалов, ввиду чего становится неопределенной проверка полученных результатов. В исследовании [23] приведена критическая оценка методики расчета приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций.

Следует отметить, что и в предыдущей версии нормативного документа по тепловой защите зданий (СНиП 23-02–2003) нормировалось приведенное сопротивление теплопередаче, а в СП 23-101–2004 9 вошли по крайней мере три приложения с методиками и примерами расчета приведенного сопротивления теплопередаче, в том числе на основе расчета температурных полей (см. Приложение М, СП 23-101–2004).

В СП 50.13330 относительно детально проработана методика расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен и крайне недостаточно внимания уделено проработке иных типов наружных ограждающих конструкций, притом что, например, состав покрытия может оказаться более разнообразным, а количество теплопроводных включений – более многочисленным, чем в фасадных конструкциях проектируемого здания.

Предусмотренный п. 5.2 СП 50.13330 алгоритм определения теплозащитных свойств ограждающих конструкций (с подбором толщины теплоизоляционного слоя) на основе удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания весьма трудоемок и труднореализуем на практике.

Теплоустойчивость ограждающих конструкций в теплый период года и помещений здания в холодный период года

Требования по теплоустойчивости ограждающих строительных конструкций в теплый период года и помещений здания или сооружения в холодный период года отражены в ст. 29, ч. 1 федерального закона № 384-ФЗ. Данные требования предъявляются к микроклимату помещений и являются наряду с другими обязательными требованиями нормами прямого действия.

Методика расчета теплоустойчивости ограждающих конструкций описана в разделе 6 действующей редакции СП 50.13330. Обязательные требования по теплоустойчивости согласно постановлению Правительства РФ № 1521 ограничиваются необходимостью применения солнцезащитных устройств в условиях жаркого климата. В СП 50.13330 приведены нормируемые значения коэффициента теплопропускания солнцезащитных устройств зданий различного функционального назначения (табл. 8, СП 50.13330), однако методики расчета теплопропускания солнцезащитных устройств нет.

В отличие от СНиП 23-02–2003 нормы и методика расчета теплоустойчивости помещений здания или сооружения в холодный период года в СП 50.13330 отсутствуют. Это фактически исключает из процесса проектирования зданий целый ряд ограждений с теплоаккумулирующим слоем, имеющих высокий потенциал энергосбережения [24–29].

Продолжение статьи, в котором анализируются вопросы воздухопроницаемости и влажностного режима ограждающих конструкций, а также методика расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, читайте в следующем номере журнала «Энергосбережение».

Литература

1 Федеральный закон РФ от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

2 Постановление Правительства РФ от 26 декабря 2014 года № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона “Технический регламент о безопасности зданий и сооружений”».

3 ГОСТ 7.32–2001 «СИБИД. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления» (с Изменением № 1).

4 ГОСТ 8.417–2002 «Государственная система обеспечения единства измерений. Единицы величин».

5 СТБ ЕН 12667–2007 «Теплотехнические характеристики строительных материалов и изделий. Определение сопротивления теплопередаче по методу защищенных термопластин и тепломера. Изделия с высоким и средним сопротивлением теплопередаче» и СТБ ЕН 12939–2007 «Теплотехнические свойства строительных материалов и изделий. Определение теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме с использованием прибора, включающего плиту, горячую охранную зону и тепломер. Материалы утолщенные с высокой и средней теплопроводностью».

7 СП 131.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 23-01–99 “Строительная климатология”».

8 Федеральный закон РФ от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

9 Свод правил СП 23-101–2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Источник

СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 (с Изменением N 1)

5 Тепловая защита зданий

5.1 Теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования);

б) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование);

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

Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном выполнении требований а), б) и в).

5.2 Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, , (м ·°С)/Вт, следует определять по формуле

, (5.1)

Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год, определяют по формуле

, (5.2)

Здания и помещения, коэффициенты и

сутки отопи-
тельного периода, °С·сут/год

Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче (м ·°С)/Вт, ограждающих конструкций

Источник

Поэлементные требования по тепловой защите что это

ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ

THERMAL PERFORMANCE OF THE BUILDINGS

Дата введения 2013-07-01

Предисловие

Сведения о своде правил

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики

5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

ВНЕСЕНА опечатка, опубликованная в официальном издании (М.: Минрегион России, 2012 год)

Опечатка внесена изготовителем базы данных

Изменение N 1 внесено изготовителем базы данных по тексту М.: Стандартинформ, 2018

Введение

Настоящий свод правил разработан с целью повышения уровня безопасности людей в зданиях и сооружениях и сохранности материальных ценностей в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», повышения уровня гармонизации нормативных требований с европейскими и международными нормативными документами, применения единых методов определения эксплуатационных характеристик и методов оценки.

В разработке настоящего документа принимали участие: канд. техн. наук Н.П.Умнякова, д-р техн. наук В.Г.Гагарин, кандидаты техн. наук В.В.Козлов, И.Н.Бутовский (НИИСФ РААСН), канд. техн. наук Е.Г.Малявина (МГСУ), канд. техн. наук О.А.Ларин (ОАО «КТБ ЖБ»), канд. техн. наук B.C.Беляев (ОАО ЦНИИЭП жилища).

Изменение N 1 к СП 50.13330.2012 подготовлено авторским коллективом НИИСФ РААСН (д-р техн. наук В.Г.Гагарин, канд. техн. наук В.В.Козлов, канд. техн. наук А.Ю.Неклюдов, канд. техн. наук П.П.Пастушков, канд. техн. наук Д.Ю.Желдаков, канд. техн. наук Н.П.Умнякова).

1 Область применения

Нормы не распространяются на тепловую защиту:

жилых и общественных зданий, отапливаемых периодически (менее трех дней в неделю) или сезонно (непрерывно менее трех месяцев в году);

временных зданий, находящихся в эксплуатации не более двух отопительных сезонов;

теплиц, парников и зданий холодильников;

зданий, строений, сооружений, которые в соответствии с законодательством Российской Федерации отнесены к объектам культурного наследия (памятникам истории и культуры);

Настоящие нормы при строительстве и реконструкции существующих зданий, имеющих архитектурно-историческое значение, применяются в каждом конкретном случае с учетом их исторической ценности на основании решений органов власти и согласования с органами государственного контроля в области охраны памятников истории и культуры.

2 Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 12.1.005-88 Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны

ГОСТ 8736-2014 Песок для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 10832-2009 Песок и щебень перлитовые вспученные. Технические условия

ГОСТ 24816-2014 Материалы строительные. Метод определения равновесной сорбционной влажности

ГОСТ 25820-2014 Бетоны легкие. Технические условия

ГОСТ 26253-2014 Здания и сооружения. Метод определения теплоустойчивости ограждающих конструкций

ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

ГОСТ 32496-2013 Заполнители пористые для легких бетонов. Технические условия

ГОСТ Р 33929-2016* Полистиролбетон. Технические условия

СП 60.13330.2016 «СНиП 41-01-2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха»

СП 106.13330.2012 «СНиП 2.10.03-84 Животноводческие, птицеводческие и звероводческие здания и помещения» (с изменением N 1)

СП 109.13330.2012 «СНиП 2.11.02-87 Холодильники» (с изменениями N 1, 2)

СП 118.13330.2012 «СНиП 31-06-2009 Общественные здания и сооружения» (с изменениями N 1, 2)

СП 131.13330.2012 «СНиП 23-01-99* Строительная климатология» (с изменениями N 1, 2)

СП 230.1325800.2015 Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей (с изменением N 1)

СП 345.1325800.2017 Здания жилые и общественные. Правила проектирования тепловой защиты

СанПиН 2.1.2.2645-10 Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях

СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 влажностное состояние ограждающей конструкции: Состояние ограждающей конструкции, характеризующееся влажностью материалов, из которых она состоит.

3.2 влажностный режим помещения: Совокупность состояний влажности воздуха в помещении.

3.3 воздухопроницаемость ограждающей конструкции: Физическое явление, заключающееся в фильтрации воздуха в ограждающей конструкции, вызванной перепадом давления воздуха. Физическая величина, численно равная массе воздуха усредненной по площади поверхности ограждающей конструкции, прошедшего через единицу площади поверхности ограждающей конструкции при наличии перепада давления воздуха.

3.4 защита от переувлажнения ограждающей конструкции: Мероприятия, обеспечивающие влажностное состояние ограждающей конструкции, при котором влажность материалов, ее составляющих, не превышает нормируемых значений.

3.5 зона влажности района строительства: Характеристика района территории Российской Федерации, на котором осуществляется строительство, с точки зрения влажности воздуха и выпадения осадков.

3.6 класс энергосбережения: Характеристика энергосбережения здания, представленная интервалом значений удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, измеряемая в процентах от базового нормируемого значения.

3.7 коэффициент остекленности фасада здания: Отношение площадей светопроемов к суммарной площади наружных ограждающих конструкций фасада здания, включая светопроемы.

3.8 коэффициент теплотехнической однородности фрагмента ограждающей конструкции: Безразмерный показатель, численно равный отношению значения приведенного сопротивления теплопередаче к условному сопротивлению теплопередаче фрагмента ограждающей конструкции.

микроклимат помещения: Состояние внутренней среды помещения, оказывающее воздействие на человека, характеризуемое показателями температуры воздуха и ограждающих конструкций, влажностью и подвижностью воздуха.

оптимальные параметры микроклимата помещений: Сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении.

3.12 показатель компактности здания: Отношение общей площади внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций здания к заключенному в них отапливаемому объему.

3.13 приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента ограждающей конструкции: Физическая величина, характеризующая усредненную по площади плотность потока теплоты через фрагмент теплозащитной оболочки здания в стационарных условиях теплопередачи, численно равная отношению разности температур по разные стороны фрагмента к усредненной по площади плотности потока теплоты через фрагмент.

3.14 продолжительность отопительного периода: Расчетный период времени работы системы отопления здания, представляющий собой среднее статистическое число суток в году, когда средняя суточная температура наружного воздуха устойчиво равна и ниже 8°С или 10°С в зависимости от вида здания.

3.15 расход тепловой энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период: Суммарное количество тепловой энергии, необходимое для отопления и вентиляции объекта в течение отопительного периода.

Источник