Сопротивление теплопередаче элементов ограждающих конструкций

---

Основным  документом  для  установления  регламентов  тепловой  защиты зданий является действующий в настоящее время раздел строительных норм и правил  СНиП 23-02-2003 «Тепловая  защита  зданий». 

Такое  название  нормы получили  впервые,  что  логично  заменило  прежнее  недостаточно  конкретное «Строительная теплотехника». 

Действующие  нормы  и  правила  декларируют  требования  к  тепловой защите  зданий «…  в  целях  экономии  энергии  при  обеспечении  санитарно-гигиенических  и  оптимальных  параметров  микроклимата  помещений  и долговечности  ограждающих  конструкций  зданий  и  сооружений».

Предполагается  также,  что  эффективная  тепловая  защита  зданий  будет сопровождаться  внедрением  современных  инженерных  технологий  и оборудования,  снижением  потерь  энергии  при  выработке  и  транспортировке, использованием  альтернативных  источников  энергии  и  максимальной утилизацией  тепла  внутри  здания. 

Следует  отметить  и  упоминание  о  так называемой «…  гармонизации  с  аналогичными  зарубежными  нормами развитых  стран»  и  о  возможности  гибкой  трактовки  норм  в  части существенного превышения уровней тепловой защиты и оптимизации уровней для  зданий  реконструируемых  и  имеющих  архитектурно-историческое значение. Нормы  и  правила  СНиП 23-02-2003 «Тепловая  защита  зданий» распространяются  на  тепловую  защиту  жилых,  общественных, производственных, сельскохозяйственных и складских зданий и сооружений, в которых  необходимо  поддерживать  определенную  температуру  и  влажность внутреннего воздуха.

В нормах устанавливают требования к следующим показателям:

–  приведенному  сопротивлению  теплопередаче  ограждающих конструкций зданий;

–  ограничению  температуры  и  недопущению  конденсации  влаги  на внутренней  поверхности  ограждающей  конструкции,  исключая  окна  с вертикальным остеклением;

– удельному показателю расхода тепловой энергии на отопление здания;

– теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года и помещений зданий в холодный период года;

–  воздухопроницаемости  ограждающих  конструкций  и  помещений зданий;

– защите от переувлажнения ограждающих конструкций;

– теплоусвоению поверхности полов;

–  классификации,  определению  и  повышению  энергетической эффективности проектируемых и существующих зданий;

– контролю нормируемых показателей, включая энергетический паспорт здания.

 

2.1. Требования к тепловой защите зданий

В  рассматриваемых  нормах  используется  термин «приведенное сопротивление  теплопередаче  ограждающих  конструкций».  Данное определение  призвано  учесть  тот  факт,  что  наружные  стены,  другие ограждающие  конструкции  зачастую  представляют  достаточно  сложную конфигурацию  из  составляющих  слоев  и  вставок  типа  световых  и  дверных проемов, для которых нельзя считать теплопередачу одномерной, как это было сделано  ранее  в  разделе 1.1.  Однако  в  качестве  расчетного  принимается приведенное  сопротивление  теплопередаче  наружного  ограждения,  равное общему  сопротивлению  теплопередаче  ограждения  с  одномерным температурным  полем  и  той же  площади,  что  и  ограждение  с  неодномерным температурным  полем. 

Поэтому «приведенное  сопротивление  теплопередаче ограждающих  конструкций»  полностью  согласуется  с  использованным  в разделе 1.1  термином «общее  сопротивление  теплопередаче R_o».

В  сопровождающем СНиП 23-02-2003  своде  правил  СП 23-101-2004 «Проектирование  тепловой  защиты зданий» используется формула (1), аналогичная формуле (3). 

В  нормативных  документах  для  приведенного  сопротивления теплопередачи  используется  также  обозначение R^r_о,  где  индекс  r   обычно свидетельствует  о  неоднородности  ограждения  и  неодномерности  его температурного  поля,  а  общепринятое  название  величины  r  –  коэффициент теплотехнической однородности.

Влажностный  режим  помещений  зданий  в  холодный  период  года  в зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха в нормах устанавливается по следующей таблице:

 

Влажностный режим помещений зданий 

 

В  нормах  впервые  устанавливается  важная  и  крайне  актуальная  в настоящее  время  характеристика  энергетической  эффективности  жилых  и общественных  зданий.

Для  вновь  возводимых и  реконструируемых  зданий на стадии  разработки  проекта  устанавливаются  классы  А  и  В.  Класс  С устанавливают  при  эксплуатации  вновь  возведенных  и  реконструированных зданий  согласно  результатам  натурных  испытаний,  а  классы D  и  Е устанавливают  при  эксплуатации  возведенных  до 2000  г.  зданий  с  целью разработки  органами  администраций  субъектов  Российской  Федерации очередности и мероприятий по реконструкции этих зданий. 

                 

Классы энергетической эффективности зданий

 

Основным разделом СНиП 23-02-2003 является раздел 5, названный, как и  сами  нормы «Тепловая  защита  зданий».  Каждый  параграф  раздел регламентирует  значения  нормируемых  характеристик  и  параметров. 

Раздел начинается  с  ключевого  положения  о  трех  показателях  тепловой  защиты здания:

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  величинами  теплозащитных  свойств  различных  видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания  и  выбора  систем  поддержания  микроклимата  для  достижения нормируемого значения этого показателя.

 

2.1.1. Сопротивление  теплопередаче  элементов  ограждающих конструкций

Приведенное  сопротивление  теплопередаче R_o,  (м²·˚С)/Вт, ограждающих  конструкций,  а  также  окон  и  фонарей (с  вертикальным остеклением  или  с  углом  наклона  более 45°)  следует  принимать  не  менее нормируемых значений сопротивления теплопередаче R_req , (м²·˚С )/Вт. Сами значения определяются по основной таблице СНиП 23-02-2003 «Нормируемые значения  сопротивления  теплопередаче  ограждающих  конструкций» (таблица

3),  которая  связывает  нормируемые  величины  с  показателем,  учитывающим климатические  и  функциональные  характеристики  здания,  называемым градусо-сутками отопительного периода для района строительства.

                                                                                                 

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

 

Примечание: Значения   для величин , отличающихся от табличных, следует определять по формуле  , (13)                                                                                               

где  - градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

a , b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий в поз.1, где для интервала до 6000 °С·сут: , ; для интервала 6000-8000 °С·сут: , ; для интервала 8000 °С·сут и более: , .

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) , °С·сут, определяют по формуле ,                                                (14)    где ,  - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* "Строительная климатология"#S для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8°С , и не более 10°С - при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых.

        - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С. Параметры воздуха внутри зданий из условия комфортности следует определять согласно таблицы.

 

Оптимальная температура воздуха внутри здания 

Примечание: Параметры воздуха внутри зданий, не вошедших в таблицу, следует принимать согласно #M12291 1200003608нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений.

 Для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м³ и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R_req, м²×°С/Вт, следует принимать не менее значений, определяемых по формуле

,                                          (15)

где п - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6;

Dt_n - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_intи температурой внутренней поверхности t_int ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5;

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 7;

t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания,°С.;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Таблица 5

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции 

 

Таблица 6

Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху

 

 

Таблица 7

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Для определения нормируемого сопротивления теплопередаче внутренних ограждающих конструкций R_reqпри разности расчетных температур воздуха между помещениями 6 °С и выше п = 1 и вместо t_ext - расчетную температуру воздуха более холодного помещения.

Для теплых чердаков и техподполий, а также в неотапливаемых лестничных клетках жилых зданий расчетную температуру воздуха в этих помещениях следует принимать не менее 2°С для техподполий и 5°С для неотапливаемых лестничных клеток.

Температура  внутренней  поверхности  ограждающей  конструкции (за исключением  вертикальных  светопрозрачных  конструкций)  в  зоне теплопроводных  включений (диафрагм,  сквозных  швов  из  раствора,  стыков панелей,  ребер,  шпонок  и  гибких  связей  в  многослойных  панелях,  жестких связей облегченной кладки и др.), в углах и оконных откосах, а также зенитных фонарей  должна  быть  не  ниже  температуры  точки  росы  внутреннего  воздуха при  расчетной  температуре  наружного  воздуха  в  холодный  период  года.

Относительную влажность внутреннего воздуха для определения температуры точки росы в местах теплопроводных включений ограждающих конструкций, в углах и оконных откосах, а также зенитных фонарей следует принимать:

– для помещений жилых  зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических  учреждений,  родильных  домов,  домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских  садов,  яслей,  яслей-садов (комбинатов)  и  детских  домов – 55%,  для помещений  кухонь – 60%,  для  ванных  комнат – 65%,  для  теплых  подвалов  и подполий с коммуникациями – 75%;

– для теплых чердаков жилых зданий – 55%;

– для помещений общественных зданий (кроме вышеуказанных) – 50%.

Температура  внутренней  поверхности  конструктивных  элементов остекления окон зданий (кроме производственных) должна быть не ниже плюс 3˚С,  а  непрозрачных  элементов  окон –  не  ниже  температуры  точки  росы  при расчетной  температуре  наружного  воздуха  в  холодный  период  года,  для производственных зданий – не ниже 0˚С.

 

2.1.2. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания

Строительные  нормы  и  правила  СНиП 23-02-2003 «Тепловая  защита зданий»  предусматривают  введение  новых  показателей  энергетической эффективности  зданий – удельного расхода тепловой энергии на отопление за отопительный  период  с  учетом  воздухообмена,  теплопоступлений  и ориентации зданий, дают их классификацию и правила оценки по показателям энергетической эффективности как при проектировании и строительстве, так и в  дальнейшем  при  эксплуатации.  Сложность  расчетов оказателей энергоэффективности  компенсируется  их  важностью  в  современных  условиях снижения энергопотребления на отопление зданий.

Вводится нормируемое значение удельного расхода тепловой энергии на отопление, кДж/(м²·˚С·сут) или [кДж/(м³·˚С·сут)], соответствующего 1 м² отапливаемой площади или [1м³ отапливаемого объема].

Детальное изложение методики  расчета  удельного  расхода  тепловой  энергии q^des_h,  кДж/(м²·˚С·сут) или [кДж/(м³·˚С·сут)],  на  отопление  жилых  и  общественных  зданий  за отопительный период дано в Приложении Г к СНиП 23-02-2003. Величина  удельного  расхода  тепловой  энергии  на  отопление q^des_h должна быть меньше или равна нормируемому значению q_h^req и определяется посредством  выбора  теплозащитных  свойств  ограждающих  конструкций зданий,  объемно-планировочных  решений,  ориентации  здания  и  типа, эффективности  и  метода  регулирования  используемых  систем  отопления  до удовлетворения условия:

 

                                                                               (16)

где  нормируемый  удельный  расход  тепловой  энергии  на  отопление

зданий q_h^req определяется для различных типов жилых и общественных зданий следующим образом:

а)  при  подключении  к  системам  централизованного  теплоснабжения  по таблице 8 или 9;

б)  при  устройстве  в  здании  поквартирных  и  автономных (крышных,

встроенных  или  пристроенных  котельных)  систем  теплоснабжения  или стационарного электроотопления – величиной, принимаемой по таблице 8 или 9, умноженной на коэффициент ε , рассчитываемый по формуле:

                                                                             (17)

 

ε  – расчетные коэффициенты энергетической эффективности поквартирных  и  автономных  систем  теплоснабжения  или  стационарного электроотопления  и  централизованной  системы  теплоснабжения соответственно,  принимаемые  по  проектным  данным  осредненными  за отопительный  период. 

Расчет  этих  коэффициентов  приведен  в соответствующем  своде  правил  СП 23-101-2004 «Проектирование  тепловой защиты зданий». При расчете здания по показателю удельного расхода тепловой энергии в качестве  начальных  значений  теплозащитных  свойств  ограждающих конструкций  следует  задавать  нормируемые  значения  сопротивления теплопередаче R_req, (м²·˚С )/Вт,  отдельных  элементов  наружных  ограждений согласно  таблице 3.  Затем  проверяют  соответствие  величины q^des_h удельного расхода  тепловой  энергии  на  отопление,  рассчитываемой  по  методике Приложения  Г,  нормируемому  значению q_h^req. 

Если  в  результате  расчета удельный  расход  тепловой  энергии  на  отопление  здания  окажется  меньше нормируемого  значения,  то  допускается  уменьшение  сопротивления теплопередаче R_req  отдельных  элементов  ограждающих  конструкций  здания (светопрозрачных  согласно  примечанию 3  к  таблице 3)  по  сравнению  с нормируемым  по  таблице 3,  но  не  ниже  минимальных  величин R_min, определяемых  соотношением R_min =0,63*R_req    для  стен  групп  зданий, указанных  в  поз.1  и 2  таблицы 4,  и  соотношением

R_min =0,8*R_req    для остальных ограждающих конструкций.

                                                                                                                                                                                        Таблица 8

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление q_h^req

жилых домов одноквартирных отдельно стоящих и блокированных, кДж/(м²·˚С·сут)

 

Для  учета  соотношения  общей  площади  поверхности  ограждающих конструкций  и  отапливаемого  объема  здания  в  нормах  вводится  показатель компактности зданий k^des_e, который определяется по следующей формуле:

 

                                                                        (18)

 

где A _e^sum –  общая  площадь  внутренних  поверхностей  наружных ограждающих конструкций, включая покрытие (перекрытие) верхнего этажа и перекрытие  пола  нижнего  отапливаемого  помещения, м²;  V _h   –  отапливаемый объем  здания,  равный  объему,  ограниченному  внутренними  поверхностями наружных ограждений здания, м³. Расчетный показатель компактности жилых зданий k^des_e, как правило, не должен превышать следующих нормируемых значений:

 

0.25 – для 16-этажных зданий и выше;

0.29 – для зданий от 10 до 15 этажей включительно;

0.32 – для зданий от 6 до 9 этажей включительно;

0.36 – для 5-этажных зданий;

0.43 – для 4-этажных зданий;

0.54 – для 3-этажных зданий;

0.61; 0.54; 0.46 –  для  двух-,  трех-  и  четырехэтажных  блокированных  и секционных домов соответственно;

0.9 – для двух- и одноэтажных домов с мансардой;

1.1 – для одноэтажных домов.

 

 

                                                                                              Таблица 9

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление зданий q_h^req, кДж/(м²·˚С·Вт) или [кДж/(м³·˚С·Вт)]

 

 

 

2.1.3. Защита ограждающих конструкций от переувлажнения 

Увеличение  содержания  влаги  в  материалах  ограждения  и  их переувлажнение  может  приводить  к  снижению  теплозащитных  качеств ограждающих  конструкций  и  даже  к  их  разрушению.  В  СНиП 23-02-2003 нормам  защиты  от  переувлажнения  посвящен  специальный  раздел. Устанавливается,  что  величина  сопротивления  паропроницанию, м²⋅ч⋅Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих нормируемых сопротивлений паропроницанию:

а)  нормируемого  сопротивления  паропроницанию

R ^req _vp1,  м²⋅ч⋅Па/мг, (из условия  недопустимости  накопления  влаги  в  ограждающей  конструкции  за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле:

 

                                                              (19)

 

б)  нормируемого  сопротивления  паропроницанию R ^req _vp2,  м²⋅ч⋅Па/мг, (из условия  ограничения  влаги  в  ограждающей  конструкции  за  период  с отрицательными  средними  месячными  температурами  наружного  воздуха), определяемого по формуле:

 

                                                                   (20)

 

где e_int– парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при  расчетной  температуре  и  относительной  влажности  этого  воздуха, определяемое как: 

 

                                                                        (21)

где E_int  – парциальное давление насыщенного пара внутреннего воздуха, Па,  при  температуре t_int,  принимаемой  по  своду  правил  СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»;

ϕ_int  –  относительная  влажность  внутреннего  воздуха, %,  принимаемая для  различных  зданий  в  соответствии  с  упомянутыми  выше  условиями установления  относительной  влажности,  определяемыми  температурой  точки росы;

R^req_vp  –  сопротивление  паропроницанию,  м²⋅ч⋅Па/мг,  части  ограждающей конструкции,  расположенной  между  наружной  поверхностью  ограждающей конструкции  и  плоскостью  возможной  конденсации,  определяемое  по  своду правил; 

e_ext  – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха,

Па,  за  годовой  период,  определяемое  по  таблице 5а  СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»; 

z _о  – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая по периоду  с  отрицательными  средними  месячными  температурами  наружного воздуха по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»;

Е_о  –  парциальное  давление  водяного  пара, Па,  в  плоскости  возможной конденсации,  определяемое  при  средней  температуре  наружного  воздуха периода  месяцев  с  отрицательными  средними  месячными  температурами согласно примечаниям ниже;

ϕ_w  –  плотность  материала  увлажняемого  слоя,  кг/м³ ,  принимаемая

равной ρ_о по Своду правил;

δ _w  –  толщина  увлажняемого  слоя  ограждающей  конструкции,  м,

принимаемая  равной 2/3  толщины  однородной (однослойной)  стены  или толщине  теплоизоляционного  слоя (утеплителя)  многослойной  ограждающей конструкции;

∆ω_av –  предельно  допустимое  приращение  расчетного  массового

отношения  влаги  в  материале  увлажняемого  слоя, %,  за  период

влагонакопления z _о, принимаемое по таблице 9;

                                                                                              Таблица 10

Предельно допустимые значения коэффициента ∆ω_av

 

 

Е  –  парциальное  давление  водяного  пара,  Па,  в  плоскости  возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое формулой:

 

Е_1, Е_2, Е₃  – парциальное давление водяного пара, Па, принимаемое по  температуре  в  плоскости  возможной  конденсации,  устанавливаемой  при средней  температуре  наружного  воздуха  соответственно  зимнего,  весенне-осеннего и летнего периодов, определяемое согласно примечаниям ниже;

z_1, z_2, z₃ –  продолжительность,  мес,  зимнего,  весеннее-осеннего  и летнего  периодов  года,  определяемая  по  таблице 3  СНиП 23-01-99*

«Строительная климатология» с учетом следующих условий:

а)  к  зимнему  периоду  относятся  месяцы  со  средними  температурами наружного воздуха ниже минус 5 ˚С;

б)  к  весенне-осеннему  периоду  относятся  месяцы  со  средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 ˚С;

в)  к  летнему  периоду  относятся  месяцы  со  средними  температурами воздуха выше плюс 5 ˚С;

η  – коэффициент, определяемый по формуле:

 

                                                             (22)

 

 

где e^ext_о–  среднее  парциальное  давление  водяного  пара  наружного воздуха,  Па,  периода  месяцев  с  отрицательными  среднемесячными температурами, определяемыми согласно своду правил.

Изложенные выше нормы сопровождаются следующими примечаниями:

1  Парциальное  давление  водяного  пара Е_1, Е_2, Е₃    и Е_о   для ограждающих  конструкций  помещений  с  агрессивной  средой  следует принимать с учетом агрессивной среды.

2  При  определении  парциального  давления Е₃ для  летнего  периода

температуру  в  плоскости  возможной  конденсации  во  всех  случаях  следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода, парциальное  давление  водяного  пара  внутреннего  воздуха e _int–  не  ниже среднего  парциального  давления  водяного  пара  наружного  воздуха  за  этот период.

3  Плоскость  возможной  конденсации  в  однородной (однослойной)

ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3  толщины конструкции  от  ее  внутренней  поверхности,  а  в  многослойной  конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Сопротивление паропроницанию R_vp, м²⋅ч⋅Па/мг, чердачного перекрытия или  части  конструкции  вентилируемого  покрытия,  расположенной  между внутренней  поверхностью  покрытия  и  воздушной  прослойкой,  в  зданиях  со скатами  кровли  шириной  до 24  м  должно  быть  не  менее  нормируемого сопротивления паропроницанию R^req_vp, определяемого по формуле:

 

                                                              (23)

 

Не требуется проверять на выполнение данных норм по паропроницанию следующие ограждающие конструкции:

а)  однородные (однослойные)  наружные  стены  помещений  с  сухим  и нормальным режимами;

б)  двухслойные  наружные  стены  помещений  с  сухим  и  нормальным режимами, если внутренний слой стены имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 м²·ч·Па/мг.

Для  защиты  от  увлажнения  теплоизоляционного  слоя (утеплителя)  в покрытиях  зданий  с  влажным или мокрым режимом  следует предусматривать пароизоляцию ниже теплоизоляционного слоя, которую следует учитывать при определении  сопротивления  паропроницанию  покрытия  в  соответствии  со Сводом правил.

 

2.2. Методика проектирования тепловой защиты зданий

Свод правил СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» содержит  методы  проектирования,  выбора  и  расчета  теплотехнических характеристик  ограждающих  конструкций,  рекомендации  и  справочные материалы,  позволяющие  реализовывать  требования  СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Положения  Свода  правил  позволяют  проектировать  здания  с рациональным  использованием  энергии  путем  выявления  суммарного энергетического  эффекта  от  использования  архитектурных,  строительных  и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов.

В Своде правил приведены рекомендации по выбору уровня теплозащиты на  основе  теплового  баланса  здания,  по  расчету  приведенного  сопротивления теплопередаче  неоднородных  ограждающих  конструкций,  требования  к конструктивным  и  архитектурным  решениям  зданий  с  точки  зрения  их теплозащиты.  Установлены  методы  определения  сопротивления  воздухо-, паропроницанию,  теплоустойчивости  наружных  ограждающих  конструкций, теплоэнергетических  параметров  здания,  предложены  форма  и  методика заполнения электронной версии энергетического паспорта здания. При  разработке  Свода  правил  использованы  положения  действующих нормативных  документов,  прогрессивные  конструктивные  решения  наружных ограждений, наиболее эффективные технические решения теплозащиты зданий, примененные на различных объектах Российской Федерации, работы Общества по защите природных ресурсов, а также следующие зарубежные стандарты:

DIN EN 832 –  Европейский  стандарт. «Теплозащита  зданий -  расчеты энергопотребления на отопление - жилые здания»;

Строительные  нормы  Великобритании 1995 –  часть L. «Сбережение топлива и энергии»;

SAP BRE –  Стандарт  Великобритании. «Государственная  стандартная методика расчета энергопотребления в жилых зданиях»;

SS02 42 30 – Шведский стандарт. «Конструкции из листовых материалов с теплопроводными включениями – Расчет сопротивления теплопередаче»;

Rt 2000 – Франция. «Постановление о теплотехнических характеристиках новых зданий и новых частей зданий» от 29.11.2000;

EnEV 2002 –  ФРГ. «Постановление  об  энергосберегающей  тепловой защите и энергосберегающих отопительных установках зданий» от 16.11.2001.

 

2.2.1. Исходные данные

 Свод  правил  оговаривает  необходимые  исходные  данные  для проектирования  тепловой  защиты  зданий. 

Расчетная  температура  наружного воздуха t_ext,  принимаемая  равной  средней  температуре  наиболее  холодной пятидневки  обеспеченностью 0,92  по  СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».

Параметры воздуха внутри жилых  и  общественных  зданий  из  условия  комфортности  определяются  для холодного периода года по таблице 11, и для теплого периода года по таблице 12.

Расчетная относительная влажность воздуха внутри жилых и общественных зданий должна быть не выше значений, приведенных в таблицах.

 

                                                                                      Таблица 11

Оптимальная температура и допустимая относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода года

 

 

                                                                                      Таблица 12

Допустимые температура и относительная влажность воздуха внутри здания

 

 

 

Температура внутренних поверхностей наружных ограждений здания, где имеются  теплопроводные  включения (диафрагмы,  сквозные  включения цементно-песчаного  раствора  или  бетона,  межпанельные  стыки,  жесткие соединения  и  гибкие  связи  в  многослойных  панелях,  оконные  обрамления  и т.д.),  в  углах  и  на  оконных  откосах  не  должна  быть  ниже,  чем  температура точки росы воздуха внутри здания t_d  при расчетной относительной влажности ϕ_int   и  расчетной  температуре t_int   внутреннего  воздуха.  Для  жилых  и общественных зданий температура точки росы t_d приведена в таблице 13.

 

                                                                                      Таблица 13

Температура точки росы воздуха внутри здания для холодного периода года

 

 

 

Нормы  документы  призваны  обеспечить  проектирование  тепловой защиты  зданий  при  заданном  расходе  тепловой  энергии  на  поддержание установленных  параметров  микроклимата  их  помещений  и  соблюдения санитарно-гигиенических  условий.  

Упомянутые  в  начале  раздела 2.1.  три обязательных  нормируемых  показателя  тепловой  защиты  являются  взаимно увязанными:

 «а» –  нормируемые  значения  сопротивления  теплопередаче  для отдельных  ограждений;

«б» –  нормируемые  величины  температурного перепада  между  температурами  внутреннего  воздуха  и  на  поверхности ограждения,  температуру  на  внутренней  поверхности  ограждения  выше температуры  точки  росы;

«в» –  нормируемый  удельный  показатель  расхода тепловой энергии на отопление.

Требования  СНиП 23-02-2003  считаются  выполненными,  если  при проектировании  жилых  и  общественных  зданий  удовлетворены  показателигрупп «а» и «б» либо «б» и «в», и для зданий производственного назначения – показателей  групп «а»  и «б».  Выбор  показателей  относится  к  компетенции проектировщика  или  заказчика,  а  методы  и  пути  достижения  этих нормируемых  показателей  выбираются  при  проектировании.  Требованиям показателей «б»  должны  отвечать  все  виды  ограждающих  конструкций: обеспечивать  комфортные  условия  пребывания  человека  и  предотвращать поверхности  внутри  помещения  от  увлажнения,  намокания  и  появления плесени. 

По  показателям «в»  проектирование  зданий  ведется  исходя  из комплексной  величины  энергосбережения  от  использования  архитектурных, строительных,  теплотехнических  и  инженерных  решений,  направленных  на экономию энергетических ресурсов, и поэтому возможно в каждом конкретном случае  установление  меньших,  чем  по  показателям «а»,  нормируемых сопротивлений  теплопередаче  для  отдельных  видов  ограждающих конструкций,  например,  для  стен (но  не  ниже  минимальных  величин, установленных в п. 5.13 СНиП 23-02-2003).

Расчетная  величина  удельного  расхода  тепловой  энергии  на  отопление здания может быть снижена за счет:

а)   изменения  объемно-планировочных  решений,  обеспечивающих наименьшую  площадь  наружных  ограждений  уменьшения  числа  наружных углов,  увеличения  ширины  зданий,  а  также  использования  ориентации  и рациональной компоновки многосекционных зданий;

б)  снижения  площади  световых  проемов жилых  зданий  до  минимально необходимой по требованиям естественной освещенности;

в) блокирования зданий с обеспечением надежного примыкания соседних зданий;

г) устройства тамбурных помещений за входными дверями;

д) возможности размещения зданий с меридиональной или близкой к ней ориентацией продольного фасада;

е)  использования  эффективных  теплоизоляционных  материалов  и рационального  расположения  их  в  ограждающих  конструкциях,

обеспечивающего  более  высокую  теплотехническую  однородность  и эксплуатационную  надежность  наружных  ограждений,  а  также  повышения степени уплотнения стыков и притворов открывающихся элементов наружных ограждений;

ж)  повышения  эффективности  авторегулирования  систем  обеспечения микроклимата,  применения  эффективных  видов  отопительных  приборов  и более рационального их расположения;

и) выбора более эффективных систем теплоснабжения;

к) размещения отопительных приборов, как правило, под светопроемами и теплоотражательной теплоизоляции между ними и наружной стеной;

л) утилизации теплоты удаляемого внутреннего воздуха и поступающей в помещение солнечной радиации. Согласно Своду правил по показателям «а» и «б» осуществляется выбор конструктивных  решений  ограждений,  обеспечивающих  необходимую теплозащиту. 

Соответствующие  показателям  нормируемые  значения R_req определяют  не  меньшие  значения  для  приведенного  сопротивления R ^r_о  ограждающих конструкций. 

Рекомендуемые  технические решения наружных  стен и окон, уровни их теплозащиты  для  основных  селитебных  и  промышленных  зон  территории Российской федерации, выделяемых по величине градусо-суток отопительного периода, приведены в таблицах 14 и 15. 

 

                                                                                      Таблица 14

Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

 

 

 

Кроме  того,  в  Своде  правил  и  в  таблицах  величина приведенного сопротивления R ^r_о   для стен обозначается как R ^r_W, а для окон как R^r_F.

Следует учесть  также,  что  с 2004  года,  времени  принятия Свода  правил,  появились  и продолжают  появляться  новые  технические  и  технологические  решения ограждающих  конструкций  стен  и  окон,  поэтому  некоторые  стеновые материалы  и  типы  переплетов  светопроемов  в  настоящее  время  уже  не применяются, а некоторые можно считать устаревшими.

                                                                                              Таблица 15

Уровни теплозащиты рекомендуемых окон в деревянных и пластмассовых переплетах

 

 

2.2.2. Правила проектирования тепловой защиты

Свод  правил  содержит  рекомендации  по  выбору  конструктивных решений  для  основных  ограждений  зданий,  обеспечивающих  нормативный уровень теплозащиты.

 

Стены

 В  теплотехническом  отношении  принято  различать  три  вида наружных  стен:  однослойные,  двухслойные  и  трехслойные.          Считается,  что однослойные  стены  совмещают  несущие  и  теплозащитные  функции. 

В трехслойных  ограждениях  с  защитными  слоями  на  точечных (гибких, шпоночных) связях рекомендуется применять утеплитель из минеральной ваты, стекловаты  или  пенополистирола.  В  этих  ограждениях  соотношение  толщин наружных и внутренних слоев должно быть не менее 1:1.25 при минимальной толщине наружного слоя 50 мм.

В  двухслойных  стенах  предпочтительно  расположение  утеплителя снаружи.  Используются  два  варианта  наружного  утеплителя:  системы  с наружным покровным слоем без зазора и системы с воздушным зазором между наружным  облицовочным  слоем  и  утеплителем. Не  рекомендуется  применять теплоизоляцию  с  внутренней  стороны  из-за  возможного  накопления  влаги  в теплоизоляционном  слое,  однако  в  случае  необходимости  такого  применения поверхность  со  стороны  помещения  должна  иметь  сплошной  и  долговечный пароизоляционный слой.

При  проектировании  стен  с  невентилируемыми  воздушными прослойками следует руководствоваться следующими рекомендациями:

– размер прослойки по высоте должен быть не более высоты этажа и не более 6  м,  размер  по  толщине –  не  менее 40  мм (10  мм  при  устройстве отражательной теплоизоляции);

– воздушные  прослойки  следует  разделять  глухими  диафрагмами  из негорючих материалов на участки размером не более 3 м;

–  воздушные  прослойки  рекомендуется  располагать  ближе  к  холодной стороне ограждения.

При  проектировании  стен  с  вентилируемой  воздушной  прослойкой (стены  с  вентилируемым  фасадом)  следует  руководствоваться  следующими рекомендациями:

–  воздушная  прослойка  должна  быть  толщиной  не менее 60  и  не  более 150  мм  и  ее  следует  размещать  между  наружным  слоем  и  теплоизоляцией;

следует  предусматривать  рассечки  воздушного  потока  по  высоте  каждые  три этажа из перфорированных перегородок;

–  наружный  слой  стены  должен  иметь  вентиляционные  отверстия, суммарная площадь которых определяется из расчета 75 см²на 20 м² площади стен, включая площадь окон;

–  нижние (верхние)  вентиляционные  отверстия,  как  правило,  следует совмещать  с  цоколями (карнизами),  причем  для  нижних  отверстий предпочтительно совмещение функций вентиляции и отвода влаги.

Коэффициент  теплотехнической  однородности  r   с  учетом теплотехнических  однородностей  оконных  откосов  и  примыкающих внутренних ограждений проектируемой конструкции для:

–    для стен жилых зданий из кирпича должен быть, как правило, не менее 0,74  при  толщине  стены 510  мм, 0.69 –  при  толщине 640  мм  и 0,64 –  при толщине 780 мм;

–  панелей  индустриального  изготовления  должен  быть,  как  правило,  не менее величин, установленных в таблице 16.

 

                                                                                      Таблица 16

Минимально допустимые значения коэффициента теплотехнической однородности для конструкций индустриального изготовления

 

 

 

Крыши, чердаки, покрытия, мансарды

Покрытия жилых и общественных зданий могут быть бесчердачными (совмещенными) и раздельной конструкции, верхнее и  нижнее перекрытия  которой  образуют  чердачное  пространство,  и  в зависимости  от  способа  удаления  вентиляционного  воздуха  оно  может  быть холодным или теплым.

Крыши  с  холодным  чердаком  разрешается  применять  в жилых  зданиях любой  этажности. 

Крыши  с  теплым  чердаком  рекомендуется  применять  в зданиях 6  этажей  и  более. 

В  крыше  с  холодным  чердаком  внутреннее пространство должно вентилироваться наружным воздухом через специальные отверстия  в  стенах,  площадь  сечения  которых  при железобетонном  покрытии или сплошной скатной кровле из металлических или других материалов должна быть  не  менее 0,001  площади  перекрытия. 

При  скатной  кровле  из  штучных материалов (асбестоцементных  листов,  черепицы)  чердачное  пространство вентилируется  через  зазоры  между  его  листами,  поэтому  вентиляционные отверстия допускается не предусматривать.

Бесчердачные  покрытия (совмещенные  крыши)  могут  устраиваться невентилируемыми и вентилируемыми.  Невентилируемые  покрытия  следует предусматривать  в  тех  случаях,  когда  в  конструкции  покрытия  путем применения  пароизоляции  и  других  мероприятий  исключается  недопустимое влагонакопление в холодный период года.

Вентилируемые покрытия надлежит предусматривать  в  тех  случаях,  когда  конструктивные меры не  обеспечивают нормального влажностного состояния конструкций.

В  жилых  и  общественных  зданиях  рекомендуется  применение вентилируемых  совмещенных  крыш. 

Рекомендуемая  конструкция бесчердачного (совмещенного)  вентилируемого  покрытия  крыши  может содержать следующие слои, считая от нижней поверхности:

– несущая конструкция; – пароизолирующий слой;

– теплоизолирующий слой;

–  вентилируемая  прослойка,  служащая  для  удаления  влаги  из

конструкции покрытия или для его охлаждения;

–  основание  под  гидроизоляцию (стяжка  или  кровельная  плита  при щелевых вентилируемых прослойках);

– многослойный гидроизолирующий кровельный ковер.

Волокнистые  теплоизоляционные  материалы  в  вентилируемых покрытиях  должны  быть  защищены  от  воздействия  вентилируемого  воздуха паропроницаемыми пленочными покрытиями.

 

Светопрозрачные ограждающие конструкции

Заполнение светопроемов зданий  выполняется  в  зависимости от  градусо-суток  отопительного периода  в виде  двухслойного,  трехслойного  или  четырехслойного  остекления (стеклопакетов  или  отдельных  стекол),  закрепляемого  в  переплетах  из малотеплопроводных  материалов.  Для  повышения  теплозащиты  окон  с отдельными  стеклами  рекомендуется  применение  стекол  с  твердым селективным покрытием. Оконные блоки и балконные двери следует размещать в оконном проеме на  глубину  обрамляющей «четверти» (50–120  мм)  от  плоскости  фасада теплотехнически однородной стены или посередине теплоизоляционного слоя в многослойных  конструкциях  стен.  Размещение  оконного  блока  и  балконной двери  по  толщине  стены  рекомендуется  проверять  по  расчету  температурных полей из условия невыпадения конденсата на внутренней поверхности откосов проема. Оконные блоки следует закреплять на более прочном слое стены.

При выборе  окон  и  балконных  дверей  следует  отдавать  предпочтение конструкциям, имеющим по ширине не менее 90 мм коробки. Рекомендуемая ширина  коробки 100–120  мм.  Заполнение  зазоров  в  примыканиях  окон  и балконных  дверей  к  конструкциям  наружных  стен  рекомендуется проектировать с применением вспенивающихся синтетических материалов. Все притворы  окон  и  балконных  дверей  должны  содержать  уплотнительные прокладки (не  менее  двух)  из  силиконовых  материалов  или  морозостойкой резины.       Установку  стекол  следует  производить  с  применением  силиконовых мастик.  Допускается  применение  двухслойного  остекления  вместо трехслойного  для  окон  и  балконных  дверей,  выходящих  внутрь  остекленных лоджий.

При  разработке  объемно-планировочных  решений  не  рекомендуется одновременное размещение окон по обеим наружным стенам угловых комнат. В помещениях глубиной более 6 м необходимо предусматривать двухстороннее (на противоположных стенах) или угловое расположение окон. 

Свод правил содержит рекомендации по оценке значений сопротивления теплопередаче ограждений как для случаев одномерного температурного поля, так  и  для  случая  двумерных  температурных  полей.  В  соответствие  с нормируемыми  значениями R_req   по  показателям «а»  и «б»  находятся приведенные  сопротивления  теплопередаче  и  проверяются  ограждающие конструкции  на  обеспечение  комфортных  условий  в  местах  смещений  и  на невыпадение  конденсата  в  местах  теплопроводных  включений. 

В  итоге наружные ограждения должны удовлетворять:

– нормируемому  сопротивлению  теплопередаче R_req для  однородных конструкций  ограждений  по  оценке  значения R_о ,  а  для  неоднородных конструкций по оценке приведенного сопротивления теплопередаче R_о^r, но при соблюдения условия R_о (или R_о^r ) ≥ R_req; 

–  расчетному  температурному  перепаду ∆t_о между  температурой внутреннего  воздуха  и  температурой  внутренней  поверхности  ограждающей конструкции,  но  не  превышающему  нормируемые  величины ∆t_n по таблице 4;

–  минимальной  температуре,  равной  температуре  точки  росы t_d при расчетных  условиях  внутри  помещения  на  всех  участках  внутренней поверхности наружных ограждений  с  температурами t_int, но при соблюдении условия t_int ≥ t_d.

Приведенное  сопротивление  теплопередаче R_о^r для  наружных  стен следует  рассчитывать  для  фасада  здания  либо  для  одного  промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений с проверкой условия на  невыпадение  конденсата  на  участках  в  зонах  теплопроводных  включений.

Для  теплотехнически  неоднородных  наружных  ограждающих  конструкций, содержащих  углы,  проемы,  соединительные  элементы  между  наружными облицовочными  слоями (ребра,  шпонки,  стержневые  связи),  сквозные  и несквозные  теплопроводные  включения,  осуществляют  теплотехнический расчет выбранных конструктивных решений на основе расчета температурных полей.

Свод  правил  определяет  термическое  сопротивление  ограждающей конструкции  с  последовательно  расположенными  слоями R_k,  м²·˚С/Вт, как  сумму  термических  сопротивлений  отдельных слоев:

                                             (24)

 

где R₁, R₂, … , R_n  –  термическое  сопротивление  отдельных  слоев,

R _a.l  – термическое  сопротивление  воздушной  прослойки,  определяемое  по  таблице 17. 

                                                                                      

                                                                                      Таблица 17

Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

 

Сопротивление теплопередаче R_o, м²·˚С/Вт, однородной однослойной или многослойной  ограждающей  конструкции  с  однородными  слоями  или ограждающей  конструкции  в  удалении  от  теплотехнических  неоднородностей не  менее  чем  на  две  толщины  ограждающей  конструкции  определяется формулой:

 

                                                                   (25)

α_int  –  коэффициент  теплоотдачи  внутренней  поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по  таблице 6; R_ext=1/ α_ext ,

α_ext  – коэффициент  теплоотдачи  наружной  поверхности  ограждающих  конструкций, принимаемый по таблице 18. 

 

                                                                                              Таблица 18

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности α_ext для условий холодного периода

 

 

При  наличии  в  ограждающей  конструкции  прослойки,  вентилируемой наружным воздухом:

а)  слои  конструкции,  расположенные  между  воздушной  прослойкой  и наружной поверхностью, в теплотехническом расчете не учитываются;

б)  на  поверхности  конструкции,  обращенной  в  сторону  вентилируемой наружным  воздухом  прослойки,  коэффициент  теплоотдачи α_ext  принимается равным 10.8 Вт / м2·˚С.

Теплотехнический  расчет  неоднородных  наружных  ограждающих конструкций,  содержащих  углы,  проемы,  соединительные  элементы  между наружными  облицовочными  слоями (ребра,  шпонки,  стержневые  связи), сквозные  и  несквозные  теплопроводные  включения,  выполняют  на  основе расчета температурных полей. 

Приведенное  сопротивление  теплопередаче R_о^r,  м²·˚С/Вт,  неоднородной ограждающей конструкции или  ее участка (фрагмента)  следует определять по формуле:

 

                                                         (26)

 

где  A – площадь неоднородной ограждающей конструкции или ее фрагмента, м², по размерам с внутренней стороны, включая откосы оконных проемов; Q – суммарный тепловой поток, Вт, через конструкцию или ее фрагмент площадью A, определяемый на основе расчета температурного поля.

Приведенное  сопротивление  теплопередаче R_о^r всей  ограждающей конструкции следует определять по формуле:

 

                                                 (27)

 

где A_i, R ^r _io,   –  соответственно  площадь  i -го  участка  характерной  части ограждающей конструкции и его приведенное сопротивление теплопередаче,  A – общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, m –  число  участков  ограждающей  конструкции  с  различным  приведенным сопротивлением теплопередаче.

Допускается определение приведенного сопротивления характерного  i -го участка ограждающей конструкции R^r_о  одним из следующих методов:

а)  по  формуле  R_o^r= R^con_o⋅ r ,  где R^con_o   –  сопротивление  i -го  участка однородной ограждающей конструкции;

б) по формуле (24), где R_k  следует заменить на приведенное термическое сопротивление R ^r_k.

Для  плоских  ограждающих  конструкций  с  теплопроводными включениями толщиной больше 50 % толщины ограждения, теплопроводность которых не превышает теплопроводности основного материала более чем в 40 раз,  приведенное  термическое  сопротивление  определяется  следующим образом:

а)  плоскостями,  параллельными  направлению  теплового  потока, ограждающая  конструкция (или  часть  ее)  условно  разрезается  на  участки,  из которых  одни  участки могут  быть  однородными (однослойными) – из  одного материала,  а  другие  неоднородными –  из  слоев  с  различными  материалами; термическое  сопротивление  ограждающей  конструкции R_aT,  м²·˚С/Вт, определяется  по  формуле (27)  применительно  термическому  сопротивлению, где  термическое  сопротивление отдельных однородных участков конструкции определяется по формуле (1) и по формуле (24) для многослойных участков;

б)  плоскостями,  перпендикулярными  направлению  теплового  потока, ограждающая  конструкция (или  часть  ее,  принятая  для  определения R_aT) условно разрезается на слои, из которых одни слои могут быть однородными – одного  материала,  а  другие  неоднородными  из  разных  материалов.

Термическое  сопротивление  однородных  слоев  определяется  по  формуле (1), неоднородных  слоев –  по  формуле (27)  и  термическое  сопротивление ограждающей  конструкции R_T  –  как  сумма  термических  сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев – по формуле (24).

В  результате  итоговое  приведенное  термическое  сопротивление R ^r_k ограждающей конструкции следует определять по формуле:

 

                                                                   (28)

 

Если  величина R_aT   превышает  величину R_T   более  чем  на 25 %  или ограждающая  конструкция  не  является  плоской (имеет  выступы  на поверхности),  то  приведенное  сопротивление  теплопередаче  ограждающей конструкции  следует  определять  по  методу  выделения  характерного  i -го участка ограждающей конструкции.

Светопрозрачные  ограждающие  конструкции  подбирают  по  следующей методике.

Нормируемое  сопротивление  теплопередаче R_req   светопрозрачных конструкций  следует  определять  по  таблице 3.

При  этом  сначала  вычисляют для  соответствующего  климатического  района  количество  градусо-суток отопительного периода Dd  по формуле (14). В зависимости от величины Dd и типа  проектируемого  здания  по  колонкам 6  и 7  вышеупомянутой  таблицы определяется  значение.

Для промежуточных  значений Dd величина R_req определяется по формулам примечания 1 к этой таблице.

Выбор  светопрозрачной  конструкции  осуществляется  по  значению приведенного  сопротивления  теплопередаче R_o^r,  полученному  в  результате сертификационных  испытаний.  Если  ее  приведенное  сопротивление теплопередаче выбранной светопрозрачной конструкции R_o^r, больше или равно R_req, то эта конструкция удовлетворяет требованиям норм.

Суммарная площадь окон жилых зданий должна быть не более 18 % (для общественных –  не  более 25 %)  суммарной  площади  светопрозрачных  и непрозрачных  ограждающих  конструкций,  если  приведенное  сопротивление теплопередаче окон меньше: 

0.51 м²·˚С/Вт при градусо-сутках 3500 и ниже; 

0.56 м²·˚С/Вт при градусо-сутках выше 3500 до 5200; 

0.65 м²·˚С/Вт при градусо-сутках выше 5200 до 7000;

0.81 м²·˚С/Вт при градусо-сутках выше 7000. 

При  определении  этого  соотношения  в  суммарную  площадь непрозрачных  конструкций  следует  включать  все  продольные  и  торцевые стены.

Защита  от  влаги  ограждающих  конструкций  предусматривает  знание результатов  расчета  сопротивления  паропроницания  ограждений. 

Исходным является  расчет  величины  нормируемого  сопротивления  паропроницанию ограждающей  конструкции  в  пределах  от  внутренней  поверхности  до плоскости возможной конденсации. 

С  использованием  таблицы 1  определяются  значения  парциального давления  насыщенного  водяного  пара  E, E_о, E₁, E₂, E₃

в  соответствии  с найденной температурой в плоскости возможной конденсации при  средней  температуре  наружного  воздуха  соответственно  холодного, переходного, теплого периодов и периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами.

Сопротивление паропроницанию R_vp   однослойной или  отдельного  слоя многослойной  ограждающей  конструкции  определяется  по  формуле (6).

Сопротивление  паропроницанию  многослойной  ограждающей  конструкции (или ее части) равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев.

Сопротивление  паропроницанию  воздушных  прослоек  в  ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

Для  обеспечения  нормируемого  сопротивления  паропроницанию R^req_vp1 ограждающей  конструкции  следует  определять  сопротивление паропроницанию R_vp   конструкции  в  пределах  от  внутренней  поверхности  до плоскости возможной конденсации.

В  помещениях  с  влажным  или  мокрым  режимом  следует предусматривать пароизоляцию  теплоизолирующих уплотнителей сопряжений элементов ограждающих конструкций (мест примыкания заполнений проемов кстенам и т.п.) со стороны помещений; сопротивление паропроницанию в местах таких  сопряжений  проверяется  из  условия  ограничения  накопления  влаги  в сопряжениях за период с отрицательными средними месячными температурами наружного  воздуха  на  основании  расчета  температурного  и  влажностного полей.

Значение температуры в плоскости возможной конденсации определяется по формуле (8), где в качестве температур t_int  и t_ext принимаются расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха (среднесезонная или  средняя  за  период  влагонакопления),  а  термическое  сопротивление принимается  как  сумма  термических  сопротивлений  слоев  конструкции, расположенных  между  внутренней  поверхностью  и  плоскостью  возможной конденсации.

Независимо от результатов расчета по формулам (6) – (8) нормируемые сопротивления  паропроницанию R^req_vp1  и R^req_vp2  (в  пределах  от  внутренней поверхности  до  плоскости  возможной  конденсации)  во  всех  случаях  должны приниматься не более 5м²⋅ч⋅Па/мг.

 

2.2.3. Примеры расчета тепловой защиты

Расчет  уровня  тепловой  защиты  по  нормируемому  удельному  расходу тепловой  энергии  на  отопление  здания. 

Требуется  определить  уровень теплозащиты 12-этажного  жилого  двухсекционного  здания,  намеченного  к строительству  в  Санкт-Петербурге.  Уровень  теплозащиты  определяется  по комплексному показателю нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление здания. Двенадцатиэтажное  двухсекционное  жилое  здание  состоит  из  одной торцевой секции и одной угловой торцевой секции. Общее количество квартир – 77 (2-й – 12-й  этажи), 1-й  этаж –  офисные  помещения. 

Каркас,  включая перекрытия, –  из  монолитного  железобетона.  Стены –  самонесущие  с эффективным  утеплителем,  окна  с  трехслойным  остеклением  в  деревянных раздельно-спаренных  переплетах. Покрытие –  совмещенное железобетонное  с эффективным  утеплителем.  Цокольный  этаж –  отапливаемый  с  размещением офисных и административных помещений, полы по грунту.

Здание подключено к централизованной системе теплоснабжения.

Климатические параметры Санкт-Петербурга:

–  расчетная  температура  наружного  воздуха t_ext,  определяемая  по

температуре для наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92, равна – 26 ˚С;

–  продолжительность  отопительного  периода  со  средней  суточной температурой наружного воздуха ≤ 8 °С равна z _th = 220 сут;

– средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_ht  = –1.8 ˚С.

Принимается  оптимальная  расчетная  температура  внутреннего  воздуха жилого здания t_int = 20 ˚С, а расчетная относительная влажность внутреннего воздуха  из  условия  невыпадения  конденсата  на  внутренних  поверхностях наружных ограждений ϕ_int = 55%.

Градусо-сутки отопительного периода согласно формуле (14)

 

 

Порядок расчета

Расчет  площадей  и  объемов  объемно-планировочного  решения  здания выполняют по рабочим чертежам архитектурно-строительной части проекта.

В результате получены следующие основные объемы и площади: 

– отапливаемый объем V_h= 22956 м³;

–  отапливаемая  площадь (для  жилых  зданий –  площадь  квартир)

A_h = 7557 м²;

– площадь жилых помещений A_l = 4258 м²;

–  общая  площадь  наружных  ограждающих  конструкций  здания A_e^sum  = 6472 м², в том числе: стен A_w = 4508 м²; окон и балконных дверей A_F = 779 м²; совмещенного покрытия A_c  = 592.5 м²; перекрытий под эркерами A_f1 = 13 м²; полов по грунту A_f = 579.5 м².

Рассчитывается отношение площади окон и балконных дверей к площади стен, включая окна и балконные двери  f=A_f/ (A_w+A_F) = 779/(4508+779) = 0,15 что  ниже  требуемого  отношения,  которое  согласно  СНиП 23-02-2003 должно быть не более 0.18.

Рассчитывается  показатель  компактности  здания k^des_e=A_e^sum/ V_h = 6475/22956 = 0.28, что ниже нормируемого  значения, которое  согласно СНиП 23-02-2003  для 12-этажных  зданий  составляет 0.29,  и,  следовательно, удовлетворяет требованиям норм.

Нормируемые  теплозащитные  характеристики  наружных  ограждений предварительно  определяются  согласно  разделу 5  СНиП 23-02-2005  в зависимости  от  градусо-суток  района  строительства.  Для  Санкт-Петербурга(Dd  = 4796 ˚С сут) нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен R^req_w  = 3.08;  окон  и  балконных  дверей R^req_F  = 0.51;  совмещенного покрытия R^req_c  = 4.6;  перекрытий  под  эркерами R_f1 = 4.6;  полов  по  грунту (в отапливаемом подвале) R^req_f r  = 4.06 м²·˚С/Вт.

Нормируемое  значение  удельного  расхода  тепловой  энергии  на

отопление здания определяется по таблице 9 СНиП 23-02-2003.

Для 12-этажных жилых зданий эта величина равна R_h^req = 70КДж/(м²·˚С·сут).

Выполняется  расчет  удельной  потребности  в  тепловой  энергии  на отопление здания q_h^req, КДж/(м²·˚С·сут), согласно приложению Г СНиП 23-02-2003.

Поскольку  в  здании  применены  окна  с  трехслойным  остеклением  в деревянных  раздельно-спаренных  переплетах,  то  в  расчет  введено R ^r_F = 0,55 м²·˚С/Вт .

В результате расчета = 67,45 КДж/(м²·˚С·сут) при норме q_h^req =

70 КДж/(м²·˚С·сут).

 

Расчет  сопротивления  паропроницанию

Рассчитать  сопротивление паропроницанию наружной многослойной стены из железобетона, утеплителя и кирпичной  облицовки  жилого  здания  в  Москве. 

Проверить  соответствие сопротивления  паропроницанию  стены  требованиям  СНиП 23-02-2003, рассчитать  распределение  парциального  давления  водяного  пара  по  толще стены и возможность образования конденсата в толще стены.

Расчетная  температура t_int    и  относительная  влажность  внутреннего воздуха ϕ_int: для жилых помещений t_int = 20 ˚С,  ϕ_int = 55 % (согласно СНиП 23-02-2003).

 Расчетная  зимняя  температура  и  относительная  влажность наружного  воздуха  определяются  следующим  образом: t_ext    и ϕ_ext принимаются  соответственно  равными  средней  месячной  температуре  и средней  относительной  влажности  наиболее  холодного  месяца. 

Для  Москвы наиболее  холодный  месяц  январь  и  согласно  таблице 3 t_ext  = –10.2˚С,  и согласно  таблице 1 ϕ_ext   = 84 % (СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»). Влажностный  режим жилых  помещений –  нормальный;  зона  влажности для Москвы – нормальная и условия эксплуатации ограждающих конструкций определяются по параметру Б (СНиП 23-02-2003).

Наружная многослойная стена жилого дома состоит из следующих слоев, считая от внутренней поверхности:

1 – гипсовая штукатурка толщиной 5 мм, плотностью ρ_о = 1000кг/м³ с окраской  внутренней  поверхности  двумя  слоями  масляной  краски,  расчетные коэффициенты теплопроводности = 0,35Вт/(м·˚С), паропроницаемости  µ  = 0,11 мг/(м⋅ч⋅Па);

2 – железобетон толщиной 100 мм, плотность  ρ_о = 2500 кг/м³,  λ_Б = 2,04 Вт/(м·˚С), µ  = 0,03 мг/(м⋅ч⋅Па);

3 – утеплитель «ДАУ ЮРОП ГмбХ» толщиной 100 мм, плотностью  ρ_о = 28 кг/м³,  λ_Б = 0,031 Вт/(м·˚С), µ  = 0.006 мг/(м⋅ч⋅Па);

4 – кирпичная  облицовка  из  сплошного  глиняного  обыкновенного кирпича  толщиной 120  мм, ρ_о = 1800  кг/м³, λ_Б  = 0.81 Вт/(м·˚С),  µ  = 0.11 мг/(м⋅ч⋅Па);

5 – штукатурка из поризованного гипсо-перлитового раствора толщиной 8 мм,  ρ_о = 500 кг/м³, λ_Б = 0.19 Вт/(м·˚С), µ  = 0.43 мг/(м⋅ч⋅Па).

 

Порядок расчета

Сопротивление  теплопередаче  ограждающей  конструкции  находится по формуле (3) и равно: 

 

R_о  = 1/8.7 + 0.005/0.35 + 0.1/2.04 + 0.1/0.031 + 0.12/0.81 + 0.008/0.19 + 1/23 =  3.638 м²·˚С/Вт.

 

Согласно СНиП 23-02-2003 (п. 9.1, примечание 3) плоскость  возможной конденсации в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Сопротивление  паропроницанию R_vp ,  м²⋅ч⋅Па/мг,  ограждающей конструкции  в  пределах  от  внутренней  поверхности  до  плоскости  возможной

конденсации находится с использованием формулы (6) и равно (здесь и далее пренебрегается  сопротивлением  влагообмену  у  внутренней  и  наружной поверхностях):

R_vp = 0.005/0.11 + 0.1/0.03 +0.1/0.006 = 20.04 м²⋅ч⋅Па/мг.

Сопротивление  паропроницанию R_vp ,  м²⋅ч⋅Па/мг,  ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации)  должно  быть  не  менее  нормируемых  сопротивлений паропроницанию,  определяемых  по  формулам (20)  и (21). 

При t_int = 20 ˚С парциальное давление насыщенного пара E_int = 2338 Па.

Тогда при ϕ_int= 55 % , е_int = (55/100)⋅2338 = 1286 Па. Определяется термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

 

∑ R_n= 0.005/0.35 + 0.1/2.04 + 0.1/0.031 = 3.289 (м²⋅˚С)/Вт.

 

Устанавливается  для  сезонных  периодов  их  продолжительность z_i, средняя  температура t_i   и  рассчитывается  соответствующая  температура  в плоскости  возможной  конденсации τ_i   для  климатических условий Москвы:

3 месяца зима (январь, февраль, декабрь) – z₁ =  3 месяца;

t₁ = [(–10.2) + (–9.2) + (–7.3)]/3 = –8.9 ˚С;

τ₁  = 20 – (20 + 8.9)(0.115 + 3.289)/3.638 = –7.04 °С

весна – осень (март, апрель, октябрь, ноябрь) – z₂ = 4 месяца;

t₂ = [(–4.3) + 4.4 + 4.3 + (–1.9)]/4 = 0.6 ˚С;

τ₂ = 20 –(20 – 0.6)(0.115 + 3.289)/3.638 = 1.85 ˚С

лето (май – сентябрь) – z₃ = 5 месяцев;

t₃ = (11.9 + 16 + 18.1 + 16.3 + 10.7)/5 = 14.6 ˚С;

τ₃ = 20 – (20 – 14.6)(0.115 + 3.289)/3.638 = 14.95 ˚С.

 

По  температурам τ₁, τ₂, τ₃   для  соответствующих  периодов E_1, E₂,  E₃ определяются парциальные давления водяного пара: E₁ = 337 Па,

E₂ = 698  Па, E₃ = 1705  Па  и  определяется  парциальное давление  водяного  пара  E   в  плоскости  возможной  конденсации  за  годовой период  эксплуатации  ограждающей  конструкции  для  соответствующих продолжительностей периодов z₁, z₂ , z₃:

 E  = (337⋅3 + 698⋅4 + 1705⋅5)/12 = 1027 Па.

Сопротивление  паропроницанию R^e_vp части  ограждающей  конструкции, расположенной  между  наружной  поверхностью  и  плоскостью  возможной конденсации, определяется:  

R^e_vp = 0.008/0.43 + 0.12/0.11 = 1.11 м²⋅ч⋅Па/мг.  

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e_ext  за годовой период определяется как:

 

e_ext = (280 + 290 + 390 + 620 + 910 + 1240 + 1470 + 1400 + 1040 + 700 + 500 + 360)/12 = 767 Па.

 

Определяется  нормируемое  сопротивление паропроницанию  из  условия  недопустимости  накопления  влаги  за  годовой период эксплуатации:

 

R^req_1vp = (1286 – 1027)⋅1.11/(1027 – 767) = 1.11 м²⋅ч⋅Па/мг.

 

Для  расчета  нормируемого  сопротивления  паропроницанию R^req_2vp  из условия ограничения влаги  за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха берется продолжительность этого периода и среднюю температуру этого периода z_о= 151 сут, t_о = –6.6 ˚С.

Тогда  температура  в  плоскости  возможной  конденсации  для  этого периода определяется с наружной температурой –6.6 ˚С:

 τ_о = 20 – (20 + 6.6)⋅(0.115 + 3.289)/3.638 = – 4.89 ˚С

Этой температуре соответствует парциальное давление водяного пара E_о = 405 Па. Увлажняемым  слоем  в  рассматриваемой  ограждающей  конструкции является утеплитель «ДАУ ЮРОП ГмбХ», для которого предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги за период влагонакопления согласно таблице 8 будет

∆ω_av= 25%.

Средняя  упругость  водяного  пара  наружного  воздуха  за  период  с отрицательными средними месячными температурами, принятыми равными  t_о= –6.6 ˚С , будет согласно таблице 1 равной

e^ext_о= 364 Па. Коэффициент η  определяется:

 η  = 0.0024(405 – 364)151/1.11 = 13.39.

определяется величина R^req_2vp:

 R^req_2vp = 0.0024⋅151(1286 - 405)/(28⋅0.1⋅25 + 13.39) = 3.83 м²⋅ч⋅Па/мг.

 

При сравнении полученного в начале задачи значения R_vp  с найденными нормируемыми видно, что они соотносятся как:

 

 

 

Следовательно, ограждающая конструкция удовлетворяет установленным требованиям СНиП 23-02-2003 в отношении сопротивления паропроницанию. 

Определение  возможности  образования  конденсата  в  толще  стены базируется  на  результатах  расчета  соответствующего  распределения парциального давления в толще стены.  Находится значения паропроницания для всей стены R_vp:

 

 

 

Определяется  парциальное  давление  водяного  пара  внутри  и  снаружи стены:

 

 

Определяются температуры τ_i  на границах слоев, нумеруя от внутренней поверхности к наружной и соответствующие этим температурам максимальные парциальные давления водяного пара E_i:

 

 

Рассчитываются действительные парциальные давления e_i  водяного пара на границах слоев, что дает в итоге: 

 

 

Попарное  сравнение  величин максимального  парциального  давленияводяного пара и величин действительного парциального давления e_i  водяного пара  на  соответствующих  границах  слоев  показывает,  что  все  величины e_i ниже  величин E_i. 

Из  сравнения  можно  сделать  вывод,  что  возможность конденсации  водяного  пара  в  рассматриваемой  ограждающей  конструкции отсутствует.

 

2.3. Микроклимат рабочих и жилых помещений

Реализация  принципов  теплозащиты  зданий,  рассмотрение  которых проведено  в  предыдущих  разделах,  в  качестве  основной  задачи предусматривает  достижение  параметров  тепловой  среды  в  помещениях, формирующих  необходимые  условия  для  пребывания  людей. 

Поэтому регулирующую функцию  здания можно  определить  как обеспечение  разности между  совокупностью  требуемых  условий  внутри  помещений,  называемых обычно  микроклиматом  или  микроклиматом  помещений,  и  наружными климатическими условиями для заданной местности.

Формирование тепловой среды помещения опирается в общем случае на учет  температурно-влажностных  характеристик,  таких  как  температура воздуха, влажность, излучение поверхностей, направление и скорость движения воздуха.  Они  согласуются,  в  свою  очередь,  с  необходимостью  поддержания человеком  постоянства  температуры  своего  тела  независимо  от  температуры окружающей  среды. 

При  оценке  реакции  человека  на  температуру  и  другие параметры  принимаются  во  внимание  связанные  с физиологией,  сохранением работоспособности и эмоциональным состоянием факторы. 

 

 

2.3.1. Стандарты параметров микроклимата в помещении

Установление  регламентов,  относящихся  к  параметрам  микроклимата помещений,  опирается  на  несколько  действующих  в  настоящее  время документов  типа  строительных  норм  и  правил (СниП),  санитарных  правил  и норм (СанПиН), государственных стандартов (ГОСТ):

СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»; СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические  требования  к  микроклимату производственных помещений»;

СанПиН 2.1.2.1002-00 «Санитарно-эпидемиологические  требования  к жилым зданиям и помещениям»;

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

Последний  документ  известен  также  как межгосударственный  стандарт, принятый  постановлением  Госстроя  России  от 6  января 1999  г.  №1,  ГОСТ 30494-961.

Стандарт  устанавливает  параметры  микроклимата  обслуживаемой  зоны помещений  жилых,  общественных,  административных  и  бытовых  зданий, общие требования к оптимальным и допустимым показателям микроклимата и методы  контроля.

Стандарт  не  распространяется  на  показатели микроклимата рабочей зоны производственных помещений. В стандарте используются следующие термины и определения.

Микроклимат  помещения –  состояние  внутренней  среды  помещения, оказывающее  воздействие  на  человека,  характеризуемое  показателями температуры  воздуха  и  ограждающих  конструкций,  влажностью  и подвижностью воздуха. Обслуживаемая  зона  помещения (зона  обитания) –  пространство  в помещении,  ограниченное  плоскостями,  параллельными  полу  и  стенам:  на высоте 0.1  и 2.0  м  над  уровнем  пола (но  не  ближе  чем 1  м  от  потолка  при потолочном  отоплении),  на  расстоянии 0.5  м  от  внутренних  поверхностей наружных  и  внутренних  стен,  окон  и  отопительных  приборов. 

Помещение  с постоянным  пребыванием  людей –  помещение,  в  котором  люди  находятся  не менее 2 ч непрерывно или 6 ч суммарно в течение суток.

Оптимальные  параметры  микроклимата –  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.

Допустимые параметры микроклимата – сочетания значений показателей микроклимата,  которые  при  длительном  и  систематическом  воздействии  на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия  и  понижение  работоспособности  при  усиленном  напряжении механизмов  терморегуляции  и  не  вызывают  повреждений  или  ухудшения состояния здоровья.

Холодный  период  года –  период  года,  характеризующийся среднесуточной температурой наружного воздуха, равной 8 ˚С и ниже.

Теплый период  года – период  года, характеризующийся  среднесуточной температурой наружного воздуха выше 8 ˚С.

Радиационная  температура  помещения –  осредненная  по  площади температура внутренних поверхностей ограждений помещения и отопительных приборов.

Классификация помещений в стандарте следующая:

1  категория –  помещения,  в  которых  люди  в  положении  лежа  или  сидя находятся в состоянии покоя и отдыха;

2  категория –  помещения,  в  которых  люди  заняты  умственным  трудом, учебой;

3а  категория –  помещения  с  массовым  пребыванием  людей,  в  которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды;

3б  категория –  помещения  с  массовым  пребыванием  людей,  в  которых люди находятся преимущественно в положении сидя в уличной одежде;

3в  категория –  помещения  с  массовым  пребыванием  людей,  в  которых люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды;

4 категория – помещения для занятий подвижными видами спорта;

5 категория – помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т. п.);

6 категория – помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые).

Параметры микроклимата в помещениях жилых и общественных  зданий следует  обеспечивать  в  пределах  оптимальных  или  допустимых  норм  в обслуживаемой  зоне. 

Требуемые  параметры  микроклимата:  оптимальные, допустимые  или  их  сочетания  устанавливаются  в  нормативных  документах  в зависимости от назначения помещения и периода года.

К  параметрам,  характеризующим  микроклимат  помещений  относятся: температура  воздуха t_int,  скорость  движения  воздуха v_int  и  относительная влажность  воздуха ϕ_int.

На  ощущения  находящегося  в  помещении  человека существенное влияние оказывает радиационная температура t_R, определяемая усредненной по коэффициенту облученности температурой всех поверхностей, окружающих человека:

 

                                                     (29)

 

где ϕ_1−i – коэффициент облученности, показывающий долю лучистого потока, излучаемого  поверхностью 1  и  попадающего  на  поверхность  i, t_i  – температура поверхности i.

Для имеющих прямоугольную форму помещений ∑ϕ_1−i =1, поэтому  ∑t_R=∑ϕ_1−i t_i. 

Значение  радиационной  температуры необходимо  учитывать  на  границе обслуживаемой  зоны  помещения.  Лицо  стоящего  в  холодное  время  у  окна человека  может  испытывать  лучистое  охлаждение,  а  голова  человека  под панелью  потолочного  отопления  может  испытывать  лучистый  нагрев.  Для общей оценки радиационной тепловой обстановки в помещении рассчитывают радиационную  температуру t_R,  которая  находится  относительно  человека, стоящего в центре комнаты. При этом ее можно считать равной усредненной по площадям  температуре  внутренних поверхностей  ограждения и  отопительных приборов:

 

                                                                    (30)

 

 где A_i –  площадь  обращенной  в  помещение поверхности.

Стандарт  регламентирует  учет  радиационной  тепловой  обстановки  с помощью  комплексного  показателя,  называемого  результирующей температурой  помещения t_П   и  определяемого  по  радиационной  температуре помещения t_R  и температуре воздуха t_int

Так при скорости движения воздуха до 0.2 м/с  результирующая  температура  равна  средней между  температурами воздуха и радиационной:

 

                                                                (31)

 

а при скорости движения воздуха в пределах 0.2-0.6 м/с  следует учитывать доминирующее воздействие на человека конвективной составляющей теплообмена:

 

2.3.2. Тепловой комфорт в помещении

 Тепловой  комфорт  подразумевает  согласование  физических  и физиологических факторов,  которые  его формируют –  температуру  воздуха  и окружающих поверхностей, влажность и скорость воздуха и их распределение в пространстве и во времени, а также в организме и одежде.

Определения  комфортности  тепловой  обстановки,  базирующиеся  на анализе  деятельности  человека  и  сочетаниях  параметров  микроклимата помещений,  были  сделаны  В.Н.  Богословским  в  его  книге «Строительная теплофизика». омфортными называются условия в помещении, при которых в пределах  обслуживаемой  зоны  человек  не  испытывает  чувства  перегрева  или охлаждения. 

Температурная  обстановка  в  помещении  характеризуется  двумя условиями  комфортности,  связанным  с  температурным  комфортом  в помещении в целом и с температурным комфортом на границе обслуживаемой зоны  в  непосредственной  близости  от  нагретых  или  охлажденных поверхностей.

Первое  условие  комфортности  температурной  обстановки  определяет такую  область  сочетаний  температуры  внутреннего  воздуха t_int   и радиационной  температуры  помещения t_R,  при  которых  человек,  находясь  в центре  рабочей  зоны  будет  отдавать  все  явное  тепло,  не  испытывает  ни перегрева,  ни  переохлаждения. 

Второе  условие  комфортности  накладывает ограничения  на  интенсивность  лучистого  теплообмена:  радиационный  баланс на  части  поверхности  тела  человека,  наименее  подверженной  воздействию излучения, и на наиболее чувствительной к излучению части.

К радиационному перегреву  особенно  чувствительна  голова  человека,  поэтому  радиационные условия  в  помещении  должны  быть  такими,  чтобы  любая  элементарная площадка  на  поверхности  головы  отдавала  излучение  окружающим поверхностям не менее 11.6 Вт/м², но не более 35 Вт/м². 

Оптимальные и допустимые нормы микроклимата в обслуживаемой зоне помещений должны соответствовать значениям, согласно таблицам 18 и 19.

При  обеспечении  показателей  микроклимата  в  различных  точках обслуживаемой зоны допускается:

–  перепад  температуры  воздуха  не  более 2 ˚С  для  оптимальных показателей и 3 ˚С – для допустимых;

–  перепад  результирующей  температуры  помещения  по  высоте обслуживаемой зоны – не более 2 ˚С;

–  изменение  скорости  движения  воздуха –  не  более 0.07  м/с  для оптимальных показателей и 0.1 м/с – для допустимых;

–  изменение  относительной  влажности  воздуха –  не  более 7 %  для оптимальных показателей и 15 % – для допустимых.

В  общественных  зданиях  в  нерабочее  время  допускается  снижать показатели  микроклимата  при  условии  обеспечения  требуемых  параметров  к началу рабочего времени.

Следует отметить, что население холодных районов предпочитает зимой более  высокую  температуру  воздуха  в  помещении  в  связи  с  тем,  что  человек подвергается резкому охлаждению на открытом воздухе и для восстановления нормального  функционирования  терморегуляторной  системы  в  помещении человеку требуется более высокая температура. Кроме того, это объясняется и радиационным  режимом  помещений,  так  как  низкая  наружная  температура, ветер и малая инсоляции зимой обусловливают более низкую, чем в умеренном климате и на юге, температуру ограждений.

 

                                                                                    

 

 

                                                                                     Таблица 19 

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий

 

 

 

 

                                                                                             

 

                                                                                             

 

 

                                                                                              Таблица 20

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий

 

 

 

В  отапливаемых  помещениях  оптимальной  относительной  влажностью воздуха  является  интервал 30–45%,  при  влажности  ниже 25%  начинают отмечаться  явления  пересыхания  слизистой  оболочки  дыхательных  путей  и, кроме того, резко возрастает накопление зарядов статического электричества на поверхностях. 

Так,  при  относительной  влажности 30%  комфортной  является эффективная температура 20–29.5 °С, при 50% – 18.9–27.8 °С при 90% – 17.8–24.5 °С.  При  более  высоких  значениях  температуры  окружающей  среды рекомендуется ограничение времени пребывания человека в этих условиях.

Согласно  СНиП 41-01-2003 «Отопление,  вентиляция  и кондиционирование»  параметры  микроклимата  при  отоплении  и  вентиляции помещений следует принимать по ГОСТ 30494, СанПиН 2.1.2.1002 и СанПиН 2.2.4.548  для  обеспечения  необходимых  условий  и  поддержания  чистоты воздуха  в  обслуживаемой  или  рабочей  зоне  помещений (на  постоянных  и непостоянных рабочих местах):

а)  в  холодный  период  года  в  обслуживаемой  зоне  жилых  помещений температуру  воздуха –  минимальную  из  оптимальных  температур;  при согласовании  с  органами  Госсанэпиднадзора  России  и  по  заданию  заказчика допускается принимать температуру воздуха в пределах допустимых норм;

б)  в  холодный  период  года  в  обслуживаемой  или  рабочей  зоне  жилых зданий (кроме жилых помещений), общественных, административно-бытовых и производственных  помещений  температуру  воздуха –  минимальную  из допустимых  температур  при  отсутствии  избытков  явной  теплоты  в помещениях;  экономически  целесообразную  температуру  воздуха  в  пределах допустимых  норм  в  помещениях  с  избытками  теплоты. 

В  производственных помещениях  площадью  более 50 м²  на  одного  работающего  следует обеспечивать расчетную температуру воздуха на постоянных рабочих местах и более  низкую (но  не  ниже 10 ˚С)  температуру  воздуха  на  непостоянных рабочих местах.

В  холодный  период  года  в  жилых,  общественных,  административно-бытовых и производственных помещениях отапливаемых зданий, когда они не используются  и  в  нерабочее  время,  можно  принимать  температуру  воздуха ниже нормируемой, но не ниже:

15˚С – в жилых помещениях;

12˚С– в общественных и административно-бытовых помещениях;

5 ˚С – в производственных помещениях.

При периодическом  снижении  температуры  воздуха помещений  следует обеспечивать  восстановление  нормируемой  температуры  к  началу использования помещения или к началу работы;

в)  для  теплого  периода  года  в  помещениях  с  избытками  теплоты – температуру  воздуха  в  пределах  допустимых  температур,  но  не  более  чем  на 3 ˚С для общественных и административно-бытовых помещений и не более чем на 4 ˚С  для  производственных  помещений  выше  расчетной  температуры наружного воздуха и не более максимально допустимых температур по таблице 20,  а  при  отсутствии  избытков  теплоты –  температуру  воздуха  в  пределах допустимых температур, равную температуре наружного воздуха, но не менее минимально допустимых температур по таблице 20;

г) скорость движения воздуха – в пределах допустимых норм;

 д)  относительная  влажность  воздуха  при  отсутствии  специальных требований не нормируется.

В  теплый  период  года  метеорологические  условия  не  нормируются  в помещениях:

а) жилых зданий;

б) общественных, административно-бытовых и производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время;

в) производственных в периоды, когда они не используются и в нерабочее время при отсутствии  технологических  требований к  температурному режиму помещений.

 

                                                                                   

 

 

                                                                                    Таблица 21

Допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости воздуха в обслуживаемой или рабочей зоне жилых, общественных, административно-бытовых и производственных помещений в теплый период года

 

 

 

2.3.3. Параметры теплового состояния и их оценка

С точки зрения теплового состояния человек является гомойотермом, он должен  поддерживать  постоянную  температуру  своего  тела  независимо  от температуры  окружающей  среды. По  известным  оценкам,  человек  около 95% времени  проводит  в  помещении. 

Если  не  считать  сравнительно  небольшой части  населения  земного  шара,  которая  работает  в  очень  жарких  или  очень холодных условиях, люди живут и работают в комфортном и не вызывающем тепловых стрессов климате помещения.

При  оценке  влияния  температуры  или  какого-либо  другого  параметра окружающей  среды  на  человека  используются  критерии  трех  типов,  которые касаются  физиологии (здоровья),  сохранения  работоспособности (включая технику  безопасности)  и  эмоциональное  состояние (комфорт,  удобство, приемлемость).  Физиологические  критерии,  например,  температура  тела, потеря  или  прирост  веса,  а  также  частота  пульса,  дыхания  и  интенсивность потоотделения,  довольно  полно  стандартизованы. 

В  меньшей  степени стандартизованы  критерии  сохранения  работоспособности. Они  изменяются  в зависимости от того, где работает человек: на производстве или в лаборатории, способности  решать  задачи  или  производить  простые  арифметические действия, ловкость пальцев, время реакции, координация движений рук и глаз.

Влияние жары и холода на сохранение работоспособности является предметом многочисленных  исследований.  Однако  исследователи  сталкиваются  с затруднениями  при  определении  мотивации  в  наблюдениях. 

В  сущности, работоспособность  зависит  от  индивидуального  умения  и  уровня  побуждения или  мотивации. 

Следовательно,  если  при  данной  температуре  наблюдается снижение  работоспособности,  трудно  решить,  чем  оно  обусловлено: температурой или мотивацией или обоими факторами. Это необходимо иметь в виду  при  анализе  результатов  всех  исследований,  касающихся  связи температуры и работоспособности.

Еще  сложнее  измерить  настроение  или  эмоциональное  состояние.

Обычно применяют определенную шкалу оценки. Современные исследования, в  которых  используется  подобная  шкала,  направлены  на  то,  чтобы  выразить количественно субъективную оценку эмоционального состояния.

Количественное  описание  характеристик  теплового  воздействия окружающей  человека  среды  обычно  включает  несколько  общепринятых параметров и приводится с использованием международной терминологии. 

Интенсивность  метаболического  тепловыделения  (Metabolic rate). Определяет  интенсивность  производства  энергии  телом.  Метаболизм выражается в метах: 1 Мет = 58.2 Вт/м². Это энергия на единицу поверхности тела,  производимая  спокойно  сидящим  человеком  в  единицу  времени  при средней площади поверхности тела 1.8 Вт/м². 

Кло (Clo value).  От  английского  слова clothes,  одежда,  числовое выражение  теплоизоляционной  способности  или  термического  сопротивления одежды.  Теплоизоляционную  способность,  равную 1  Кло,  имеет  одежда, необходимая  для  комфорта  спокойно  сидящего  человека  при  температуре воздуха 21˚С  при  относительной  влажности  воздуха  менее 50 % ,  скорости

воздуха  порядка 0.1  м/с  и  теплопродукции  величиной 1 Мет, 1  Кло = 0.155 (м²˚С)/Вт.

Оптимальная рабочая температура (Optimum operative temperature). Температура,  приемлемая  для  наибольшего  количества  людей,  одетых заданным образом, при заданной интенсивности физического труда. Относительная  влажность (Relative humidity).  Отношение  мольной доли  водяного  пара,  содержащегося  в  воздухе,  к  мольной  доле  насыщенного водяного пара в воздухе при той же температуре и атмосферном давлении, оно приблизительно  равно  отношению  парциального  давления  или  плотности водяного пара в воздухе к давлению или плотности насыщения.

Приведенная  температура  по  сухому  термометру (Adjusted dry-bubl temperature). Среднеарифметическое  значение  температуры  воздуха  и  средней температуры излучения среды в данной точке. В случае, если скорость воздуха менее 0.4  м/с  и  значение  температуры  излучения  менее 50 ˚С  приведенная температура  по  сухому  термометру  приблизительно  равна  рабочей температуре. 

Приемлемаятепловая  среда (Acceptable thermal environment). Среда, которую 80% работающих считают приемлемой с тепловой точки зрения.

Рабочая  зона (Occupied zone).  Зона  в  пространстве,  обычно  занятая людьми.  Считается,  что  она  ограничена  полом,  верхней  плоскостью, расположенной  на  высоте 180  см  от  пола,  и  боковыми  поверхностями, отстоящими  на  расстоянии 0.6  м  от  стен  или  неподвижных  устройств  для кондиционирования воздуха.

Рабочая  температура (Operative temperature).  Равномерная температура черной, в терминах излучения, полости, в которой интенсивность конвективного и лучистого теплообмена человека со средой такая же, как при неравномерной  температуре  в  реальных  условиях.  Рабочая  температура представляет  собой  среднее  значение  температуры  воздуха  и  средней температуры излучения среды. При скорости воздуха менее 0.4 м/с и значении температуры  излучения  менее 50 ˚С  рабочая  температура  приблизительно равна  просто  среднеарифметическому  значению  температуры  воздуха  и средней  температуры  излучения  среды  и  совпадает  с  приведенной температурой по сухому термометру.

Смоченность  кожи (Skin wettedness).  Отношение  реальной интенсивности испарения к максимально возможной в рассматриваемой среде. Этот термин неудачен, поскольку не имеет ничего общего со смоченной долей поверхности кожи.

Средняя  температура  излучения  среды (Mean radiant temperature). Равномерная  температура  стенок  черной,  в  терминах  излучения,  полости,  в которой интенсивность лучистого обмена человека со средой такая же, как при неравномерной температуре в реальных условиях. 

Точкаросы (Dew-point temperatute). Температура, при которой водяной пар, находящийся во влажном воздухе, становится насыщенным, относительная влажность 100%, если его охладить при постоянном давлении.

Реакция  человека  на  тепловое  воздействие  определяется  семью основными параметрами:

1.  Температура  воздуха  или  приведенная  температура  по  сухому термометру.

2. Относительная и абсолютная влажность воздуха или давление водяного пара.  Для  описания  содержания  влаги  в  воздухе  предпочтительнее  вторая характеристика, поскольку она не зависит от температуры воздуха в отличие от относительной  влажности.  Для  описания  содержания  влаги  в  воздухе применяется  понятие  точки  росы,  температуры,  при  которой  водяной  пар становится насыщенным. Простейшим прибором для измерения температуры и относительной влажности является психрометр.

3.Средняя  температура  излучения  среды,  определяемая  излучением горячих  и  холодных  поверхностей,  например,  наружных  стен,  окон, отопительных  элементов. Измерения  средней  температуры  излучения  обычно проводится  с  использованием  шарового  термометра,  представляющего  собой зачерненную  медную  сферу  диаметром 152  мм,  внутри  которой  находится термопара.

4.  Средняя  скорость  движения  воздуха  в  помещении,  не  должна превышать 0.15  м/с,  такая  скорость  почти  не  ощущается  и  воздух  считается спокойным.  При  большей  величине  может  ощущаться  дискомфорт  от сквозняка.

5.  Рабочая  температура,  определяемая  средневзвешенным  значением температуры  воздуха  и  температуры  излучения  поверхностей  с  учетом соответствующих коэффициентов теплоотдачи.

6.  Физическая  активность,  выражаемая  в  Метах,  определяемая

интенсивностью  выделения  тепла  в  процессе  метаболизма  в  зависимости  от уровня физических нагрузок и состояния покоя или сна.

7.  Время  или  период  сохранения  постоянства  теплового  воздействия, отклонения  от  которого  приводят  к  выделению  интервалов  для  трех  типов неустановившихся  условий:  ступенчатых,  однонаправленных  плавных  и периодических.

По  степени  влияния  на  самочувствие  человека  и  на  его работоспособность  микроклиматические  условия  подразделяются  на

оптимальные,  допустимые,  вредные  и  опасные.  Показатели  теплового состояния  человека,  соответствующие  пределу  переносимости  внешней термической нагрузки зависят от степени адаптации, скорости охлаждения или перегревания,  тепловой  устойчивости  организма,  возраста,  пола,  состояния здоровья и т.д. 

Оптимальные  микроклиматические  условия  характеризуются  такими параметрами  показателей  микроклимата,  которые  при  их  совместном воздействии  на  человека  обеспечивают  сохранение  теплового  состояния организма.

В этих условиях напряжение терморегуляции минимально, общие и локальные  дискомфортные  теплоощущения  отсутствуют,  что  является предпосылкой  сохранения  высокой  работоспособности.  В  оптимальном микроклимате  обеспечивается  комфортное  тепловое  состояние  организма человека.

Допустимые  микроклиматические  условия  характеризуются  такими параметрами  показателей  микроклимата,  которые  при  их  совместном воздействии на человека могут вызывать такое изменение теплового состояния, при котором наблюдается умеренное напряжение механизмов терморегуляции.

При этом может возникать незначительный дискомфорт общий и по локальным теплоощущениям.  При  этом  сохраняется  относительная  термостабильность, может иметь место временное снижение работоспособности, но не нарушается здоровье. 

Допустимы  такие  параметры  микроклимата,  при  которых  тепловое состояние организма можно признать удовлетворительным.

Вредные  микроклиматические  условия –  параметры  микроклимата, которые  при  их  совместном  действии  на  человека  вызывают  изменения теплового  состояния  организма  выраженные  общие  и  локальные дискомфортные  теплоощущения,  значительное  напряжение  механизмов терморегуляции,  снижение  работоспособности.  При  этом  не  гарантируется термостабильность  организма  человека  и  сохранение  его  здоровья.  Степень вредности микроклимата определяется как величинами его составляющих, так и продолжительностью их воздействия.

Экстремальные  опасные  микроклиматические  условия –  параметры микроклимата,  которые  при  их  воздействии  на  человека  даже  в  течение непродолжительного  времени (менее 1  ч)  вызывают  изменение  теплового состояния,  характеризующееся  чрезмерным  напряжением  механизмов терморегуляции,  что  может  привести  к  нарушению  состояния  здоровья  и возникновению риска смерти. 

---