Расчет удельной теплозащитной характеристики здания

Ж.1 Удельная теплозащитная характеристика здания, , , рассчитывается по формуле:

(Ж.1)

где - приведенное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента теплозащитной оболочки здания, ;

- площадь соответствующего фрагмента теплозащитной оболочки здания, ;

- отапливаемый объем здания, ;

- коэффициент учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у конструкции от принятых в расчете ГСОП, определяется по формуле (5.3);

- общий коэффициент теплопередачи здания, , определяемый по формуле

(Ж.2)

- коэффициент компактности здания, , определяемый по формуле

(Ж.3)

- сумма площадей (по внутреннему обмеру всех наружных ограждений теплозащитной оболочки здания, .

Совокупность фрагментов теплозащитной оболочки здания, характеристики которых используются в формуле (Ж.1) должна полностью замыкать оболочку отапливаемой части здания.

Ж.2 Удельная теплозащитная характеристика может быть найдена непосредственно через характеристики элементов составляющих все конструкции оболочки здания.

(Ж.4)

где , , - принимаются по Приложению Е;

- суммарная протяженность линейной неоднородности j-го вида по всей оболочке здания, м;

- суммарное количество точечных неоднородностей k-го вида по всей оболочке здания, шт.

Ж.3 Расчет удельной теплозащитной характеристики здания оформляется в виде таблицы, которая должна содержать следующие сведения:

1 наименование каждого фрагмента составляющего оболочку здания;

2 площадь каждого фрагмента;

3 приведенное сопротивление теплопередаче каждого фрагмента со ссылкой на расчет (согласно приложению Е);

4 коэффициент, учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у фрагмента конструкции, от принятых в расчете ГСОП.

Форма таблицы представлена в таблице Ж.1.

Таблица Ж.1

Наименование фрагмента		,	,	,	%
Сумма	-	-	-

Ж.4 Контроль соответствия удельной теплозащитной характеристики здания требованиям 5.5 возлагается на стадии разработки проектной документации на органы экспертизы.

Пример расчета удельной теплозащитной характеристики здания представлен в приложении О.

Приложение И

(справочное)

Таблица - Коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции

N п.п.	Материал наружной поверхности ограждающей конструкции	Коэффициент поглощения солнечной радиации
	Алюминий	0,5
	Асбестоцементные листы	0,65
	Асфальтобетон	0,9
	Бетоны	0,7
	Дерево неокрашенное	0,6
	Защитный слой рулонной кровли из светлого гравия	0,65
	Кирпич глиняный красный	0,7
	Кирпич силикатный	0,6
	Облицовка природным камнем белым	0,45
	Окраска силикатная темно-серая	0,7
	Окраска известковая белая	0,3
	Плитка облицовочная керамическая	0,8
	То же, стеклянная синяя	0,6
	То же, белая или палевая	0,45
	Рубероид с песчаной посыпкой	0,9
	Сталь листовая, окрашенная белой краской	0,45
	То же, окрашенная темно-красной краской	0,8
	То же, окрашенная зеленой краской	0,6
	Сталь кровельная оцинкованная	0,65
	Стекло облицовочное	0,7
	Штукатурка известковая темно-серая или терракотовая	0,7
	Штукатурка цементная светло-голубая	0,3
	То же, темно-зеленая	0,6
	То же, кремовая	0,4

Приложение К

(рекомендуемое)

Расчет
приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций

Приближенный расчет приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций проводится в соответствии с методикой изложенной в приложении Е. При этом, в качестве плоского элемента выступает стеклопакет в своей центральной (однородной) части, а в качестве линейных элементов принимаются узлы стыка стеклопакета с рамой, включая раму.

К.1 Сопротивление теплопередаче центральной части стеклопакета принимается по результатам испытаний в аккредитованной лаборатории. В случае отсутствия данных испытаний допускается принимать значения сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета по таблице К1.

К.2 Количество линейных элементов должно соответствовать числу различающихся по размерам (толщине или ширине) или составу участков рамы, окружающих стеклопакет. Например, для двухстворчатого оконного блока в наиболее простом случае можно выделить: 1 - боковую и верхнюю границу, 2 - нижнюю границу, 3 - границу между створками.

Расчет удельных потерь теплоты через линейные элементы производится в соответствии с приложением Е. При расчете потери теплоты, как через стык, так и через раму относятся к линейному элементу. Формально принимается, что вся площадь оконного блока заполнена однородным стеклопакетом. Потери через линейные элементы служат добавками к потерям через стеклопакет.

При расчете температурных полей для нахождения удельных потерь теплоты через линейные элементы следует учитывать внутреннюю структуру профиля и дистанционную рамку в стеклопакете. Стеклопакет заменятся панелью из стекол и эквивалентного материала на месте прослоек с сохранением размеров. Коэффициент теплопроводности эквивалентного материала находится из равенства сопротивления теплопередаче стеклопакета и вводимой в расчет панели. Коэффициент теплопроводности стекла принимается равным 1 .

К.3 В случае расчета светопрозрачных конструкций для конкретного здания и наличия данных о способе их монтажа, допускается в расчетах температурных полей для линейных элементов учитывать детали заделки. В частности допускается учитывать в расчетах нахлест утеплителя или внутренней отделки на раму.

В случае расчета светопрозрачных конструкций вне проекта здания (для изделия) расчет проводится для стандартного стыка со стеной без нахлестов на конструкцию и слоем ППУ, отделяющим стену от изделия толщиной не менее 20 мм.

Таблица К.1 Сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета (оценочные)

Вид стеклопакета	Сопротивление теплопередаче центральной части стеклопакета, ,
Однокамерные стеклопакеты
	Расстояние между стеклами 12 мм	Расстояние между стеклами 16 мм	Расстояние между стеклами 20 мм
Из стекла без покрытий с заполнением воздухом	0,34	0,35	0,35
Из стекла без покрытий с заполнением аргоном	0,36	0,37	0,37
С одним стеклом с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением воздухом	0,59	0,65	0,64
С одним стеклом с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением аргоном	0,76	0,81	0,79
С одним стеклом с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением криптоном	0,86	0,84	0,82
Двухкамерные стеклопакеты
	Расстояние между стеклами 10 мм и 10 мм	Расстояние между стеклами 14 мм и 14 мм	Расстояние между стеклами 18 мм и 18 мм
Из стекла без покрытий с заполнением воздухом	0,46	0,5	0,53
С одним стеклом с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением воздухом	0,64	0,78	0,9
С одним стеклом с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением аргоном	0,78	0,95	1,05
С двумя стеклами с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением воздухом	0,82	1,06	1,27
С двумя стеклами с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением аргоном	1,1	1,4	1,55
С двумя стеклами с низкоэмиссионным мягким покрытием с заполнением криптоном	1,73	1,71	1,67
Промежуточные значения расстояний между стеклами принимаются интерполяцией. Данные в таблице приведены по расчету для средних за отопительный период температурных перепадов. Примечания 1 Не рекомендуется заменять в стеклопакетах воздух инертными газами без использования низкоэмиссионных покрытий, так как это мероприятие практически не дает эффекта. 2 Рекомендуется комбинировать стекла с низкоэмиссионным покрытием с заполнением межстекольного пространства инертными газами, так как в этом случае достигается максимальный эффект от каждого мероприятия.

Приложение Л

(рекомендуемое)

Методика
теплофизического расчета навесных фасадных систем с вентилируемой воздушной прослойкой

Л.1 Состав и последовательность расчета

В настоящем разделе приводится методика теплотехнических расчетов, позволяющая определить параметры теплового и влажностного режима стен с НФС.

Теплотехнический расчет состоит из:

- подбора толщины утеплителя для стены с НФС, минимально необходимой для удовлетворения нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче;

- расчета влажностного режима конструкции и проверки влажности материалов на удовлетворение нормативным требованиям;

- уточнении характеристик материалов с учетом их средней влажности в расчетный период;

- расчета воздухообмена в воздушной прослойке;

- проверки достаточности количества удаляемой из воздушной прослойки влаги в расчетный период;

- расчете требуемой величины сопротивления воздухопроницанию стены.

Л.2 Методика расчета

1 Определяется требуемое сопротивление теплопередаче исходя из расчетных климатических характеристик района строительства и расчетных значений температуры проектируемого здания.

2 Определяется предварительная толщина слоя теплоизоляции (Л.3).

3 Из конструктивных соображений назначается толщина вентилируемой воздушной прослойки.

4 С учетом этажности здания и района строительства определяется скорость движения воздуха в воздушной прослойке (Л.4).

5 Определяется влажностный режим рассматриваемой конструкции (Л.5).

6 По результатам п. 5 при необходимости корректируются или добавляются слои пароизоляции и вносятся изменения в облицовочный слой конструкции.

7 Рассчитывается парциальное давление водяного пара на выходе из воздушной прослойки (Л.6).

8 По результатам п. 7 проверяется возможность выпадения конденсата в воздушной прослойке и при необходимости корректируются толщина воздушной прослойки и зазор между плитками облицовки (Л.6).

9 Рассчитывается требуемая величина сопротивления воздухопроницанию стены, достаточное чтобы фильтрация воздуха не нарушала теплового и влажностного состояния стены (Л.7).

10 С учетом всех корректировок конструкции рассчитывается приведенное сопротивление теплопередаче стены (Л.8).

Л.3 Определение минимально необходимой толщины утеплителя фасадных систем с вентилируемой воздушной прослойкой

Далее предполагается, что теплозащитные и геометрические характеристики всех элементов стены с НФС известны. В случае отсутствия каких-либо данных их следует определять в соответствии с Е.3, Е.4.

Толщина теплоизоляционного слоя определяется по формуле

(Л.1)

- требуемое сопротивление теплопередаче стены, , определяемое в соответствии с 5.2;

- толщина теплоизоляционного слоя, м;

- коэффициент теплопроводности утеплителя, ;

- толщина конструкционного слоя, м;

- коэффициент теплопроводности материала конструкционного слоя, ;

, , , - то же, что и в формуле (Е.1).

Л.4 Определение параметров воздухообмена в воздушной прослойке

Движение воздуха в вентилируемой прослойке осуществляется за счет гравитационного (теплового) и ветрового напора. В случае расположения приточных и вытяжных отверстий на разных стенах скорость движения воздуха в прослойке может определяться по следующей формуле

, (Л.2)

где , - аэродинамические коэффициенты на разных стенах здания, по СП 20.13330;

- скорость движения наружного воздуха, м/с;

К - коэффициент учета изменения скорости потока по высоте по СП 20.13330;

h - разности высот от входа воздуха в прослойку до его выхода из нее, м;

, - средняя температура воздуха в прослойке и температура наружного воздуха, °С;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

При расположении приточных и вытяжных отверстий воздушной прослойки на одной стороне здания, принимается и формула (Л.2) упрощается

(Л.3)

В формулах (Л.2) и (Л.3) используется средняя температура воздуха в прослойке , которая в свою очередь зависит от скорости движения воздуха в прослойке

(Л.4)

где - (Л.5)

предельная температура воздуха в прослойке, °С;

- (Л.6)

условная высота, на которой температура воздуха в прослойке отличается от предельной температуры в е раз () меньше, чем отличалась при входе в прослойку, м;

- удельная теплоемкость воздуха;

- средняя плотность воздуха в прослойке;

- термическое сопротивление стены от воздушной прослойки до наружного воздуха, ;

- термическое сопротивление облицовочной плитки, .

Для расчета в качестве берется либо требуемое сопротивление теплопередаче из Л.3, либо приведенное сопротивление теплопередаче стены из Л.7 (в случае если принятая в проекте толщина утеплителя более чем на 20% отличается от минимально допустимой по Л.3);

коэффициент теплоотдачи равен сумме конвективного и лучистого коэффициентов теплоотдачи .

Конвективный коэффициент теплоотдачи определяется по формуле

(Л.7)

Лучистый коэффициент теплоотдачи определяется по формуле

, (Л.8)

где - коэффициент излучения абсолютно черного тела, , равный 5,77;

, - коэффициент излучения поверхностей, , в случае отсутствия данных по применяемым материалам принимаются равными 4,4 для минеральной ваты, 5,3 для неметаллической облицовки, 0,5 для облицовки полированным (со стороны прослойки) металлом;

- температурный коэффициент, который определяется по формуле

(Л.9)

В процессе расчетов температура прослойки изменяется, но температурный коэффициент при этом изменяется слабо. Поэтому он находится один раз в начале расчетов для температуры .

Температура и скорость движения воздуха в прослойке находятся методом итераций: по формуле (Л.4) определяется средняя температура воздуха в прослойке с коэффициентом теплообмена в прослойке , затем по формуле (Л.2) или (Л.3) определяется средняя скорость движения воздуха в прослойке при полученной температуре, пересчитывается коэффициент теплообмена в прослойке, пересчитывается , по формуле (Л.4) определяется средняя температура воздуха в прослойке для скорости движения воздуха в прослойке, полученной на предыдущем шаге и т.д. На первом шаге средняя скорость движения воздуха в прослойке принимается равной 0 м/с. Шаги итерации продолжаются пока разница между скоростями воздуха на соседних шагах не станет меньше 5%.

В результате расчета находятся температура и скорость движения воздуха в прослойке, а также коэффициент теплообмена в прослойке .

Л.5 Расчет влажностного режима наружных стен с НФС с вентилируемой воздушной прослойкой

Для определения таких характеристик конструкции, как долговечность и расчетная теплопроводность, рассчитывают влажностный режим конструкции в многолетнем цикле эксплуатации (нестационарный влажностный режим). В наружных граничных условиях учитывают сопротивление паропроницанию ветрозащиты и наружной облицовки, а также воздухообмен в воздушной прослойке.

Результатом расчета является распределение влажности по толщине конструкции в любой момент времени ее эксплуатации, по которому определяют эксплуатационную влажность материалов конструкции.

По результатам расчета устанавливают соблюдение двух требований к конструкции.

Максимальная влажность утеплителя не должна превышать критической величины, которую принимают равной сумме - расчетной влажности материала для условий эксплуатации Б для применяемого утеплителя и - предельно допустимого приращения влажности материала по таблице 10.

Средняя влажность утеплителя и основания в месяц наибольшего увлажнения не должна превышать расчетную влажность материала для условий эксплуатации.

Если для какого-либо из слоев конструкции требования к влажностному режиму стены не выполняются рекомендуется усиливать внутреннюю штукатурку, или увеличивать воздухообмен в воздушной прослойке, или уменьшать сопротивление паропроницанию ветрозащиты.

Дополнительным результатом расчета нестационарного влажностного режима является величина потока водяного пара из конструкции в воздушную прослойку [ ] в наиболее холодный месяц.

Л.6 Расчет влажности воздуха на выходе из вентилируемой воздушной прослойки

Давление водяного пара в воздушной прослойке определяется балансом пришедшей из конструкции в прослойку и ушедшей из прослойки наружу влаги. Расчет проводится для наиболее холодного месяца. Решение уравнения баланса описывается формулой

(Л.10)

где - парциальное давление водяного пара в воздушной прослойке, Па;

- предельное парциальной давление водяного пара в прослойке, Па;

- условная высота, на которой парциальной давление водяного пара в прослойке отличается от предельного в е раз () меньше, чем отличалось при входе в прослойку, м;

- парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па;

- сопротивление паропроницанию облицовки фасада, ;

k - коэффициент, определяемый по формуле , ;

- удельный поток пара из конструкции в воздушную прослойку, , определяется по результатам, Л.5.

Величина сравнивается с давлением насыщенного водяного пара при температуре воздуха, равной , и если , то принимаются меры по улучшению влажностного режима воздушной прослойки: увеличивается ширина воздушной прослойки, уменьшается высота непрерывной воздушной прослойки (устанавливаются рассечки вентилируемой прослойки), увеличивается ширина зазора между плитками облицовки.

В случае разделения вентилируемой прослойки рассечками следует предусматривать продухи для выхода воздуха из нижней части прослойки и забора воздуха в верхнюю часть прослойки. По возможности следует препятствовать смешиванию выбрасываемого и забираемого воздуха.

Л.7 Расчет требуемой величины сопротивления воздухопроницанию стены с НФС с вентилируемой воздушной прослойкой

Требуемая воздухопроницаемость стены с облицовкой на относе, , определяется по формуле

(Л.11)

где Г - параметр получаемый из таблицы Л.1;

- полное сопротивление паропроницанию стены, .

Таблица Л.1 - Значения параметра Г, для различных значений параметров D и

D	0,005	0,01	0,015	0,02	0,03	0,04	0,06	0,08	0,1	0,12
0,02	3,96	1,61	0,62
0,04	8,16		2,5	1,64	0,63
0,06		6,17	4,05	2,92	1,66	0,92
0,08	16,7		5,54	4,1	2,55	1,68	0,65
0,1		10,5		5,24	3,39	2,38	1,22	0,51
0,12	25,6		8,52		4,19	3,03	1,73	0,96	0,42
0,14		15,1		7,54		3,67	2,22	1,39	0,81
0,16	34,9		11,6		5,8		2,69	1,79	1,17	0,7
0,18		19,8		9,92		4,92		2,17	1,51	1,02
0,2	44,6		14,9		7,43		3,61		1,84	1,32

Параметр D определяется по формуле

, (Л.12)

где - давление насыщенного водяного пара на границе между утеплителем и вентилируемой воздушной прослойкой, Па.

Параметр определяется по формуле

, (Л.13)

где - сопротивлению влагообмену на наружной границе ограждающей конструкции, , определяемое по формуле

(Л.14)

Полное сопротивление паропроницанию стены определяется как сумма сопротивлений паропроницанию всех слоев конструкции плюс сопротивления влагообмену на наружной и внутренней границах стены.

Воздухопроницаемость конструкции не должна превышать требуемую. Воздухопроницаемость конструкции определяется в соответствии с 7 для условий наиболее холодного месяца.

Л.8 Для конструкции после всех корректировок уточняется приведенное сопротивление теплопередаче.

Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитывается в соответствии с приложением Е.

Приложение М

(справочное)