Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермская государственная сельскохозяйственная академия

имени академика Д.Н. Прянишникова»

Лесотехнический факультет

Кафедра «Архитектурное проектирование»

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ГРАЖДАНСКИХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ

Учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов строительных специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270114 «Проектирование зданий» очной и заочной формы обучения

Шихов А.Н., Федорова Ю.С.

ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА» - 2008

УДК 666.921/928

Шихов А.Н.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций гражданских и промышленных зданий: учебно-методическое пособие для самостоятельной работы студентов строительных специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270114 «Проектирование зданий»/ сост. А.Н. Шихов, Ю.С. Федорова, ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА». - Пермь: Изд-во: ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА», 2008.- 68 с.: 20 см.- 200 экз.

Рецензент: зав. кафедрой строительного производства, кандидат технических наук, доцент В.В. Зекин.

Составители: профессор А.Н. Шихов, доцент Ю.С. Федорова.

Учебно-методическое пособие разработано в соответствии с учетом нормативных требований СНиП 23-02-03 “Тепловая защита зданий” и СП 23-101-04 «Проектирование тепловой защиты зданий» для выполнения курсовых и дипломных проектов.

В учебном пособии излагаются методики теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций зданий.

Приведены примеры расчета и таблицы с нормативными данными.

Печатается по решению методической комиссии лесотехнического факультета ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА» (протокол № 19 от 13 мая 2008г.)

ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА». 2008

Содержание

1. Общие положения

2. Порядок проведения теплотехнического расчета ограждающих конструкций зданий и сооружений

3. Определение нормативных параметров наружного и внутреннего воздуха

3.1 Наружные климатические условия места строительства зданий и сооружений

3.2 Внутренние температурно-влажностные условия зданий и сооружений

4. Определение нормируемого (требуемого) сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

5. Определение общего или приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

5.1 Определение сопротивления теплопередаче однородных ограждающих конструкций

5.2 Определение приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций

6. Определение санитарно-гигиенических показателей тепловой защиты зданий и сооружений

7. Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий и сооружений

8. Расчетные характеристики теплотехнических показателей строительных материалов и изделий

9. Примеры теплотехнического расчета ограждающих конструкций

Библиографический список

Приложения

конструкция здание теплотехнический отопление

1. Общие положения

При проектировании жилых, общественных, производственных зданий и сооружений (далее зданий и сооружений) необходимо обеспечивать их тепловую защиту с целью создания оптимальных санитарно-гигиенических условий при разумном расходовании энергоносителей на отопление зданий и сооружений.

К комплексу мероприятий, обеспечивающих надлежащую тепловую защиту зданий и сооружений, относятся:

- оптимальное объемно-планировочное решение зданий и сооружений при минимальной площади наружных ограждающих конструкций;

- применение рациональных наружных ограждающих конструкций с использованием в них эффективных теплоизоляционных материалов;

- применение современных методов расчета тепловой защиты зданий и сооружений, базирующихся на условиях энергосбережения.

Проектирование тепловой защиты зданий и сооружений осуществляется на основе требований СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-2004 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий», а также соответствующих ГОСТов и норм проектирования зданий и сооружений, в которых приведены необходимые для расчета параметры микроклимата помещений.

2. Порядок проведения теплотехнического расчета ограждающих конструкций зданий и сооружений

В СНиП 23-02-2003 установлены три обязательных взаимно увязанных нормируемых показателя по тепловой защите здания:

а) нормируемое значение сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций;

б) нормируемые величины температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающей конструкции и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции выше температуры точки росы;

в) нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать показатели теплозащитных свойств ограждающих конструкций с учетом поддержания требуемых параметров микроклимата в помещениях.

При проектировании тепловой защиты жилых и общественных зданий необходимо соблюдать требования показателей «а» и «б» или «б» и «в»; для производственных зданий - показателей «а» и «б». При этом требованиям показателя «б» должны удовлетворять все виды ограждающих конструкций.

Проверку соблюдения требований тепловой защиты ограждающих конструкций по показателю «а» проводят в следующей последовательности:

1) определяют нормируемые значения сопротивлений теплопередаче R_req ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий, чердачных и цокольных перекрытий, окон, балконных дверей и фонарей, наружных дверей и ворот) по градусо-суткам отопительного периода;

2) проверяют на допустимую величину расчетного температурного перепада t_n;

3) рассчитывают энергетические параметры для заполнения энергетического паспорта.

Проектирование тепловой защиты здания на основе нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление здания по показателям «б» осуществляют в следующей последовательности:

- устанавливают нормируемые значения сопротивлению теплопередаче R_req ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий, чердачных и цокольных перекрытий, окон, балконных дверей и фонарей, наружных дверей и ворот) в зависимости от градусо-суток отопительного периода;

- назначают требуемый воздухообмен и определяют бытовые тепловыделения;

- устанавливают класс здания (А, В или С) по энергетической эффективности. В случае выбора класса А или В определяют процент снижения нормируемых удельных расходов;

- определяют нормируемое значение удельного расхода тепловой энергии на отопление здания q_h^req в зависимости от класса здания, его типа, этажности и его подключения к системе теплоснабжения;

- рассчитывают удельный расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период q_h^des и сравнивают его с нормируемым значением q_h^req.

По показателю «в» проектирование тепловой защиты зданий и сооружений сводится к определению комплексной величины энергосбережения от использования архитектурных, строительных, теплотехнических и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов. Это позволяет снизить, по сравнению с показателем «а», нормируемые значения сопротивления теплопередаче для конкретных видов ограждающих конструкций, но не ниже минимальных величин, установленных в п. 5.13 СНиП 23-02-2003.

Схема проектирования тепловой защиты зданий и сооружений в зависимости от принятого показателя тепловой защиты приведена на рис. 1.



Рис. 1. Схема проектирования тепловой защиты зданий

Классы энергетической эффективности жилых и общественных зданий приведены в табл. 1.

Таблица 1 Классы энергетической эффективности зданий

Обозначение класса	Наименование класса энергетической эффективности	Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от нормативного, %	Рекомендуемые мероприятия органами администрации субъектов РФ
Для новых и реконструированных зданий
А	Очень высокий	Менее минус 51	Экономическое стимулирование
В	Высокий	От минус 10 до минус 50	То же
С	Нормальный	От плюс 5 до минус 9	--
Для существующих зданий
D	Низкий	От плюс 6 до плюс 75	Желательна реконструкция здания
Е	Очень низкий	Более 76	Необходимо утепление здания в ближайшей перспективе

Классы А и Б устанавливают для вновь проектируемых и реконструируемых зданий, а класс С - при эксплуатации вышеуказанных зданий. К классам D и E относятся здания, возведенные до 2000 г. с целью разработки мероприятий по реконструкции этих зданий.

3. Определение нормативных параметров наружного и внутреннего воздуха

3.1 Наружные климатические условия места строительства зданий и сооружений

Параметры наружного воздуха устанавливаются по СНиП 23-01-99 с учетом требований СНиП 23-02-2003.

3.1.1. В качестве расчетной температуры наружного воздуха в холодный период года для всех зданий, кроме производственных зданий сезонной эксплуатации, принимается средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по графе 5 табл. 1 СНиП 23-01-99 или по приложению 1 настоящих указаний для конкретного места строительства. При отсутствии данных для конкретного пункта расчетную температуру наружного воздуха следует принимать для ближайшего населенного пункта, который указан в СНиП 23-01-99.

3.1.2. Влажностный режим района строительства здания, необходимый для выбора теплотехнических показателей материалов наружных ограждений, следует принимать по карте влажности территории России, приведенной в приложении 2.

3.2 Внутренние температурно-влажностные условия зданий и сооружений

3.2.1. Параметры внутреннего воздуха и расчетные значения относительной влажности воздуха внутри жилых и общественных зданий для холодного периода года принимаются по табл. 2.

Таблица 2

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

Тип здания	Температура воздуха внутри здания tint, С	Относительная влажность воздуха внутри здания, %
1. Жилые, школьные и другие общественные (кроме приведенных в пп. 2, 3)	20*+2	55
2.Поликлиники и лечебные учреждения	21-22	55
3. Детские дошкольные учреждения	22-23	55

3.2.2. Параметры внутреннего воздуха и относительной влажности производственных зданий следует принимать согласно ГОСТ 12.1.005 и нормам проектирования соответствующих зданий.

3.2.3. Для теплых чердаков и техподполий, а также в неотапливаемых лестничных клетках жилых зданий с квартирной системой теплоснабжения расчетную температуру внутреннего воздуха следует принимать:

– для технических подвалов - плюс 2 °С ;

– для неотапливаемых лестничных клеток - плюс 5 °С;

– для теплых чердаков для 6-8-этажных зданий - плюс 14 °С; для 9-12-этажных зданий плюс 15-16 °С; для 14-17-этажных зданий плюс 17-18 °С.

4. Определение нормируемого (требуемого) сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

4.1 Нормируемое сопротивление передаче (R_req) наружных стен, покрытий (чердачных перекрытий), цокольных перекрытий, окон и фонарей определяется по табл. 3 в зависимости от градусо-суток отопительного периода климатического района строительства (D_d), °С·сут.

Таблица 3

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и помещения, коэффициенты a и b	Градусо-сутки отопительного периода Dd, °С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче Rreq, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций
		стен	покрытий и перекрытий над проездами	перекрытий чердачных, над не отапливаемыми подпольями и подвалами	окон и балконных дверей, витрин и витражей	фонарей с вертикальным остеклением
1	2	3	4	5	6	7
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития а b	2000 4000 6000 8000 10000 12000	2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6	3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2	2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3	0,3 0,45 0,6 0,7 0,75 0,8	0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55
	-	0,00035	0,0005	0,00045	-	0,000025
	-	1,4	2,2	1,9	-	0,25
2. Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом а b	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1,8 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4	2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5	0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8	0,3 0,35 0.4 0,45 0,5 0,55
	-	0,0003	0,0004	0,00035	0,00005	0,000025
	-	1,2	1,6	1,3	0,2	0,25
3.Производственные с сухим и нормальным режимами а b	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1,4 ,8 2,2 2,6 3,0 3,4	2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5	0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
	-	0,0002	0,00025	0,0002	0,000025	0,000025
	-	1,0	1,5	1,0	2,0	0,15

Примечания:

1. Для окон и балконных дверей, витрин и витражей коэффициенты a и b для группы зданий в поз. 1 следует принимать при значениях D_d до 6000 Ссут: a = 0,000075, b = 0,15; для значений D_d = 6000…8000 Ссут: a = 0,00005, b = 0,3; для значений D_d = 8000 Ссут и более: a = 0,000025, b = 0,5.

2. Допускается в отдельных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнений оконных и других проемов, применять конструкции окон, балконных дверей и фонарей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5 % ниже установленного в таблице.

3. Для группы зданий в поз. 1 нормируемые значения сопротивления теплопередаче перекрытий над лестничной клеткой и теплым чердаком, а также над проездами, если перекрытия являются полом технического этажа, следует принимать как для группы зданий в поз. 2.

Градусо-сутки отопительного периода определяют по формуле

D_d = (t_int - t_ht) ·z_ht, (1)

где t_int - расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

t_ht, z_ht - соответственно средняя температура наружного воздуха (°С) и продолжительность (сут) отопительного периода, принимаемые по табл. 1 СНиП 23-01-99:

– по графам 13 и 14 для зданий лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых;

– по графам 11 и 12 для жилых, общественных (кроме указанных выше), производственных, административных, бытовых и других зданий и помещений с влажным или мокрым режимом.

Для величин D_d, отличающихся от табличных, R_req следует принимать по формуле

(2)

где а, b - коэффициенты, значения которых приведены в табл. 3.

4.2 Для чердачного перекрытия теплого чердака (R₀^g.f) и цокольного перекрытия над техническим подвалом (R₀^b.с) нормативное сопротивление теплопередачи определяется по формуле

R₀^g.f (R₀^b.с ) = R₀^req · n, (3)

где R₀^req - нормируемое сопротивление теплопередаче покрытия (цокольного перекрытия) здания, определяемое по табл. 3 в зависимости от градусо-суток отопительного сезона;

n - понижающий коэффициент, определяемый по формуле

, (4)

где t_int, t_ext - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, °C;

t_int^g, t_int^b - расчетные температуры воздуха соответственно в теплом чердаке и техническом подвале, °С, принимаемые согласно п. 3.2.3.

4.3 Для покрытия теплого чердака нормируемое значение сопротивление теплопередаче (R₀^g.c) определяется по формуле

(5)

где t_int, t_ext, t_int^g - расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха и воздуха в теплом чердаке;

G_ven - приведенный расход воздуха в системе вентиляции (кг/м² ч), определяемый по табл. 4:

Таблица 4 Приведенный (отнесенный к 1 м2 пола чердака) расход воздуха в системе вентиляции

Этажность здания	Приведенный расход воздуха Gven, кг/(м2ч), при наличии в квартирах
	газовых плит	электроплит
5 9 12 16 22 25	12 19,5 25,2 32,4	9,6 15,6 20,4 26,4 35,2 39,5

c - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг°С);

t_ven - температура воздуха, выходящего из вентиляционных каналов, °С, принимаемая равной t_int+1,5;

R₀^g.f - нормируемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия теплого чердака, устанавливаемое согласно п. 4.2;

q_pi - линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящаяся на 1 м длины трубопровода i-го диаметра с учетом теплопотерь через изолированные опоры, фланцевые соединения и арматуру (Вт/м); для чердаков и подвалов значения q_pi приведены в табл. 5.

Таблица 5

Линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции трубопровода

Условный диаметр трубопровода, мм	Линейная плотность теплового потока qpi, Вт/м, при средней температуре теплоносителя (°С)
	60	70	95	105	125
10	7,7	9,4	13,6	15,1	18
15	9,1	11	15,8	17,8	21,6
20	10,6	12,7	18,1	20.4	25,2
25	12	14,4	20,4	22,8	27,6
32	13,3	15,8	22,2	24,7	30
40	14,6	17,3	23,9	26,6	32,4
50	14,9	17,7	25	28	34,2
70	17	20,3	28,3	31,7	38,4
80	19,2	22,8	31,8	35,4	42,6
100	20,9	25	35,2	39,2	47,4
125	24,7	29	39,8	44,2	52,8
150	27,6	32,4	44,4	49,1	58,2

Плотность теплового потока в табл. 5 определена при температуре окружающего воздуха 18 °С. При меньшей температуре воздуха плотность теплового потока возрастает с учетом следующей зависимости:

(6)

где q₁₈ - линейная плотность теплового потока, принимается по табл. 4;

t_T - температура теплоносителя в трубопроводе;

t - температура воздуха в помещении, где расположен трубопровод.

Для курсового проектирования q_pi принимается равной 25 Вт/м при условном диаметре трубопровода 50 мм и средней температуре теплоносителя 95 °С, а в дипломном проектировании - по проектным параметрам трубопровода и теплоносителя.

l_pi - длина трубопровода i-го диаметра, м, принимается по проекту;

a_g.w - приведенная (отнесенная к 1 м² пола чердака) площадь наружных стен теплого чердака, м²/м², определяемая по формуле

a_gw = (7)

A_gw - площадь наружных стен чердака, м²;

A_gf - площадь перекрытия теплого чердака, м²;

R_о^g.w - требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака, м²С/Вт.

4.4. Для наружных стен теплого чердака и части цокольной стены, расположенной выше уровня грунта, нормируемые сопротивления теплопередаче (R_о^g.w, R_о^b.w) определяют по табл. 3 в зависимости от градусо-суток отопительного периода при расчетных температурах воздуха в теплом чердаке и техническом подвале, принимаемых согласно п. 3.2.3 настоящих указаний.

4.5. Для глухой части балконных дверей нормируемое значение сопротивления теплопередаче должно быть в 1,5 раза выше нормируемого значения сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций.

4.6. Для производственных зданий с избытком явной теплоты более 23 Вт/м³ и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью и весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже нормируемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) R_req определяется по формуле

R_req = , (8)

где n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (табл. 6);

t_int, t_ext - расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха в холодный период года, °С;

t_н - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха (t_int) и температурой внутренней поверхности (_int) ограждающих конструкций, °С (табл. 7);

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м² · °С) (табл. 8).

Таблица 6 Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкций по отношению к наружному воздуху

№ п/п	Ограждающие конструкции	Коэффициент n
1	Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), зенитные фонари, перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стен) подпольями в северной строительно-климатической зоне	1
2	Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в северной строительно-климатической зоне	0,9
4	Перекрытия над не отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли	0,6
5	Перекрытия над не отапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4

Таблица 7 Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции

№ п/п	Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад tн, °C
		для наружных стен	для покрытий и чердачных перекрытий	для перекрытия над проездами, подвалами и подпольями	для зенитных фонарей
1	Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	4,0	3,0	2,0	tint-td
2	Общественные, кроме указанных в поз. 1, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	4,5	4,0	2,5	tint-td
3	Производственные помещения с сухим и нормальным режимом	tint-td, но не более 7	0,8 (tint-td), но не более 6	2,5	tint-td
4	Производственные и другие помещения с влажным или мокрым режимом	tint-td	0,8 (tint-td)	2,5	-
5	Производственные здания со значительными избытками явной теплоты (более 23 Вт/м2) и расчетной относительной влажностью внутреннего воздуха более 50 %	12	12	2,5	tint-td

Таблица 8 Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

№ п/п	Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи aint, Вт/(м2°С)
1	Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию a между гранями соседних ребер h/a 0,3	8,7
2	Потолков с выступающими ребрами при отношении h/a 0,3	7,6
№ п/п	Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи aint, Вт/(м2°С)
3	Окон	8,0
4	Зенитных фонарей	9,9

4.7. Для определения нормируемого сопротивления теплопередаче внутренних ограждающих конструкций (R_req) при разности расчетных температур воздуха между помещениями 6 °С и выше в формуле (6) следует принимать n = 1 и вместо t_ext - расчетную температуру воздуха более холодного помещения.

5. Определение общего или приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Общее или приведенное сопротивление теплопередаче (R_о, R_о^r), м²°С/Вт, ограждающих конструкций, а также окон и фонарей следует принимать не менее нормируемых значений (R_req), м²°С/Вт, определяемых по табл. 3 в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства (D_d), °Ссут.

В связи с тем, что в теплотехническом отношении ограждающие конструкции подразделяются на однородные однослойные или многослойные с последовательно расположенными однородными слоями и на неоднородные типа плоских ограждающих конструкций с теплопроводными включениями (3-слойные железобетонные, металлические или асбестоцементные панели с эффективным утеплителем на гибких или жестких связях; многослойные кирпичные стены облегченной (колодцевой) кладки и т.п.), поэтому для однородных ограждающих конструкций определяется общее сопротивление теплопередаче (R_о), а для неоднородных - приведенное сопротивление теплопередаче (R_о^r).

5.1 Определение сопротивления теплопередаче однородных ограждающих конструкций

Общее сопротивление теплопередаче (R_о), однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле

R_о = R_si + R_k + R_se , (9)

где R_si = 1/a_int, a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по табл. 8;

R_se = 1/a_ext, a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемой по табл. 9 настоящих указаний;

Таблица 9 Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции

№ п/п	Наружная поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи для зимних условий aext, Вт/(м2°С)
1	Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в северной строительно-климатической зоне	23
2	Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в северной строительно-климатической зоне	17
3	Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	12
4	Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	6

R_k - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями, определяемое по формуле

R_k = R₁ + R₂ + … + R_n + R_a.l, (10)

где R₁, R₂, …, R_n - термическое сопротивление отдельных слоев ограждающих конструкций, определяемое по формуле

R = , (11)

где - толщина слоя, м;

- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м²·°С, принимаемый по приложению свода правил СП 23-101-2004 или по приложению 3 настоящих указаний;

R_a.l - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимается по табл. 10.

Таблица 10 Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, м	Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки Ra.l, м2°С/Вт
	горизонтальной при потоке тепла снизу вверх и вертикально	горизонтальной при потоке тепла сверху вниз
	при температуре воздуха в прослойке
	положительной	отрицательной	положительной	отрицательной
0,01 0,02 0,03 0,05 0,1 0,15 0,2-0,3	0,13 0,14 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15	0,15 0,15 0,16 0,17 0,18 0,18 0,19	0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,19	0,15 0,19 0,21 0,22 0,23 0,24 0,24

Примечание. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличить 2 раза.

При наличии в ограждающих конструкциях замкнутых воздушных прослоек рекомендуется руководствоваться следующими положениями:

– размер прослойки по высоте не должен превышать высоту этажа и быть не более 6 м; размер по толщине - не менее 60 мм и не более 100 мм;

– воздушную прослойку необходимо располагать ближе к холодной стороне ограждения.

Когда в ограждающих конструкциях имеются вентилируемые наружным воздухом прослойки, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью ограждающей конструкции, при определении термического сопротивления ограждающей конструкции не учитываются. Величина коэффициента теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (a_ext) в этом случае принимается равной 10,8 Вт/(м²°С).

5.2 Определение приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций

5.2.1. Для плоских ограждающих конструкций с теплопроводными включениями толщиной более 50 % толщины ограждения (типа кирпичной кладки с теплоизоляционным слоем) приведенное термическое сопротивление теплопередаче (R₀^r) определяется следующим образом:

а) выбирается характерная часть ограждающей конструкции;

б) плоскостями, параллельными направлению теплового потока Q, ограждающая конструкция условно разрезается на характерные в теплотехническом отношении участки, из которых одни могут быть однородными (однослойными), а другие - неоднородными, из слоев с различными материалами (рис. 2).

Рис. 2. Схема неоднородной ограждающей конструкции

в) определяется термическое сопротивление R_аТ выделенных участков ограждающей конструкции I, II и III площадью F, F и F по формуле

R_аТ = , (12)

где F₁, F₂, … F_n - площадь отдельных участков конструкции, м²;

R₁, R₂, … R_n - термические сопротивления отдельных участков, определяемые по формуле (11) для однослойных однородных участков и по формуле (9) - для многослойных участков;

г) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока Q, конструкция условно разделяется на слои, из которых одни могут быть однородными, а другие - неоднородными, из однослойных участков разных материалов.

д) определяется термическое сопротивление выделенных участков ограждающей конструкции R_T как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев по формуле

R_T = R_i1 + R_i2 + … + R_in + , (13)

где R_i1, R_i2 и R_in - термические сопротивления однородных слоев участков конструкций;

R_j1, R_j2 и R_jn - термические сопротивления неоднородных слоев участков конструкции;

F_j1, F_j2 и F_jn - площади участков конструкции с неоднородными слоями, м².

Приведенное термическое сопротивление R_k^r характерной части неоднородной ограждающей конструкции определяется по формуле

R_k^r = (R_aТ + 2R_Т)/3. (14)

При этом величина R_aт не должна превышать величину R_т более чем на 25 %.

Приведенное сопротивление теплопередаче всей неоднородной ограждающей конструкции R₀^r следует определять по формуле (9), где R_k необходимо заменить на приведенное термическое сопротивление R_k^r, установленное по формуле (14).

5.2.2. Приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r наружных панельных и кирпичных стен с эффективным утеплителем жилых зданий рассчитывается по формуле

R₀^r = R₀^{усл •}r, (15)

где R₀^усл - сопротивление теплопередаче панельных стен, условно определяемое по формулам (9) и (11) без учета теплопроводных включений;

r - коэффициент теплотехнической однородности, принимаемый для панельных стен по приложению 4.

При теплотехническом расчете трехслойных бетонных панелей толщина утеплителя должна быть не более 200 мм.

5.2.3. Для кирпичных стен жилых зданий с утеплителем принимают следующие коэффициенты теплотехнической однородности (r):

- при толщине стены 510 мм - 0,74;

- при толщине стены 640 мм - 0,69;

- при толщине стены 780 мм - 0,64.

В кирпичных стенах, как правило, утеплитель следует размещать с наружной стороны или внутри ограждающей конструкции. Не рекомендуется размещать теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое, однако в случае применения внутренней теплоизоляции поверхность ее со стороны помещения должна иметь сплошной пароизоляционный слой.

5.2.4. Приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r светопрозрачных конструкций окон и балконных дверей, витрин и витражей, а также фонарей с вертикальным остеклением принимается по результатам сертификационных испытаний, а при их отсутствии - по приложению 5.

5.2.5. Выбор светопрозрачной конструкции осуществляется по величине нормируемого сопротивления теплопередаче R_req, определенной по табл. 3 в зависимости от расчетного значения градусо-суток отопительного периода D_d. Если приведенное сопротивление теплопередаче выбранной светопрозрачной конструкции R^r₀ будет больше или равно R_req, то эта конструкция удовлетворяет требованиям норм.

6. Определение санитарно-гигиенических показателей тепловой защиты зданий и сооружений

При теплотехническом расчете ограждающих конструкций кроме определения нормативных и приведенных значений сопротивлений теплопередаче (R_req и R^r_o) необходимо проводить проверку на невыпадение конденсата на внутренних поверхностях ограждений и проверку температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций.

При определении температуры точки росы t_d (°С) относительную влажность внутреннего воздуха (%) 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 %.

6.1 Температуру внутренней поверхности _si (°С) однородных однослойных или многослойных ограждающих конструкций с однородными слоями необходимо определять по формуле

_si = t_int - , (16)

где n, t_int, t_ext, R₀, a_int - то же, что и формуле (8) и (9).

6.2 Температуру внутренней поверхности наружных стен (_si^g.w), чердачного перекрытия (_si^g.f ) и покрытия (_si^g.c) теплого чердака следует определять по формуле

_si = tgint - , (17)

где t^g_int - расчетная температура воздуха на чердаке, °С, принимаемая согласно п. 3.2.3 настоящих указаний;

t_ext - расчетная температура наружного воздуха, °С;

^g_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружного ограждения теплого чердака, Вт/м² · ?С, принимаемый: для стен - 8,7; для покрытий 7-9-этажных домов - 9,9; для покрытий 10-12-этажных домов - 10,5; для покрытий 13-16-этажных домов - 12,0 Вт/м² · ?С;

R₀ - требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен (R₀^g.w), перекрытий (R₀^g.f) и покрытий теплого чердака (R₀^g.c), определяемое согласно пп. 4.2, 4.3, 4.4 настоящих указаний.

6.3. Температуру точки росы td (°С), в зависимости от температуры tint и относительной влажности int (%), воздуха помещения следует определять по приложению 7.

6.4. Температура точки росы (td) для ограждающих конструкций теплого чердака определяется следующим образом:

а) устанавливается влагосодержание воздуха чердака f_g:

f_g = f_ext +Д f, (18)

где f_ext - максимальное влагосодержание наружного воздуха, г/м³, при расчетной температуре t_ext (°С) определяется по формуле

f_ext = , (19)

(e_ext - средняя упругость водяного пара за январь, гПа, определяется по табл. 5а СНиП 23-01-99);

Д f - приращение влагосодержания за счет поступления влаги с воздухом из вентиляционных каналов, г/м³, принимается:

- для домов с газовыми плитами 4,0 г/м³;

- для домов с электроплитами 3,6 г/м³;

б) рассчитывается действительная упругость водяного пара воздуха в теплом чердаке e_g (ГПа) по формуле

e_g = ; (20)

в) по таблицам максимальной упругости водяного пара согласно приложению 8 определяется температура точки росы (t_d) по значению Е = e_g;

г) полученное значение (t_d) сопоставляется с соответствующим значением _si^g.w, _si^g.f и _si^g.c на выполнение условия t_{d si}^g.w, _si^g.f и _si^g.c;

6.5 Температурный перепад Дtо(°С) между температурой внутреннего воздуха tint (°С) и на поверхности ограждающих конструкций si (°С) определяется по формуле

Дto = , (21)

где n, t_int и t_{ext, int}, R_o - то же, что и в формуле (8) и (9).

Для ограждающих конструкций «теплого» чердака и перекрытия над техподпольем в формулу при определении температурного перепада Дt_о (°С), вместо t_ext (°С), подставляются соответственно расчетная температура внутреннего воздуха теплого чердака t^g_int или техподполья t^b_int, принимаемые согласно п. 3.2.3. Нормативный температурный перепад Дt_n (?С) принимается по табл. 7.

В случае невыполнения условия Дt_о Дt_n необходимо увеличить величину сопротивления теплопередаче R_o (м²·?С/Вт) до значения, обеспечивающего это условие.

7. Расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий и сооружений

Удельный (на 1 м² отапливаемой площади пола квартир или полезной площади помещений или на 1 м³ отапливаемого объема) расход тепловой энергии на отопление здания q_h^des [кДж/(м²°Ссут) или кДж/(м³°Ссут) должен быть меньше или равен нормируемому значению q _h ^req кДж/ (м²°Ссут) или кДж/(м³°Ссут), т.е.

q _h^req q _h^des, (22)

где q _h ^req - нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление здания, кДж/(м²°Ссут) или кДж/(м³°Ссут), определяемый для различных типов жилых и общественных зданий при подключении их к системам централизованного теплоснабжения по табл. 11 или 12.

Таблица 11

Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление q _h ^req жилых домов одноквартирных отдельно стоящих и блокированных, кДж/(м²°Ссут)

Отапливаемая площадь домов, м2	Этажность домов
	1	2	3	4
60 и менее 100 150 250 400 600 1000 и более	140 125 110 100 - - -	- 135 120 105 90 80 70	- - 130 110 95 85 75	- - - 115 100 90 80

Примечание. При промежуточных значениях отапливаемой площади дома в интервале 60-1000 м² значения q _h^req должны определяться по линейной интерполяции.

Таблица 12 Нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление зданий q _h ^req, кДж/(м²°Ссут) или кДж/(м³°Ссут)

Типы зданий	Этажность зданий
	1-3	4, 5	6, 7	8, 9	10, 11	12 и выше
1. Жилые, гостиницы, общежития	По таблице 11	85 31 для 4-этажных одноквартирных и блокированных домов - по таблице 11	80 29	76 27,5	72 26	70 25
2. Общественные, кроме перечисленных в поз. 3, 4 и 5 таблицы	42; 38; 36 соответственно нарастанию этажности	32	31	29,5	28	-
3. Поликлиники и лечебные учреждения, дома-интернаты	34; 33; 32 соответственно нарастанию этажности	31	30	29	28	-
4. Дошкольные учреждения	45	-	-	-	-	-
5. Сервисного обслуживания	23; 22; 21 соответственно нарастанию этажности	20	20	-	-	-
6. Административного назначения (офисы)	36; 34; 33 соответственно нарастанию этажности	27	24	22	20	20

Примечание. Для регионов, имеющих значение D_d = 8000 °Ссут и более, нормируемые q_h^req следует снизить на 5 %.

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания q_h^des, кДж/(м²°Ссут) или кДж/(м³°Ссут) определяется по формулам:

q _h^des = (23)

или

q _h^des = , (24)

где Q_h^y - расход тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода, МДж;

A_h - сумма площадей пола квартир или полезной площади помещений здания, за исключением технических этажей и гаражей, м²;

V_h - отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений зданий, м³;

D_d - количество градусо-суток отопительного периода, °Ссут.

Для зданий без автоматического регулирования теплоотдачи нагревательных приборов в системе отопления величину Q_h^y следует рассчитывать по формуле

Q_h^y =[ Q_h - (Q_{int +} Q_s) v ] _h, (25)

где Q_h - общие теплопотери здания через наружные ограждающие конструкции, МДж;

Q_{int -} бытовые теплопоступления в течение отопительного периода, МДж;

Q_s - тепловыделения через окна и фонари от солнечной радиации в течение отопительного периода, МДж;

v - коэффициент снижения теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций; рекомендуемое значение v = 0,8;

- коэффициент эффективности авторегулирования подачи теплоты в системах отопления; рекомендуемое значение в системе отопления без термостатов и без авторегулирования на вводе - регулирование центральное в ЦТП или котельной = 0,5;

_h - коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, принимаемой для многосекционных зданий _h = 1,13; для зданий башенного типа _h = 1,11; для зданий с отапливаемыми подвалами _h = 1,07; для зданий с отапливаемыми чердаками _h = 1,05.

Общие теплопотери здания Q_h (МДж) за отопительный период определяют по формуле

Q_h = 0,0864 K_m D_d A_e^sum, (26)

где K_m - общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м²°С), определяемый по формуле

K_m = K_m^tr + K_mⁱⁿ, (27)

K_m^tr - приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие конструкции здания, Вт/(м² °С), определяемый по формуле

K_m^tr = , (28)

A_w, R_w^r - площадь (м²) и приведенное сопротивление теплопередаче, м²°С/Вт, наружных стен (за исключением проемов);

A_F, R_F^r - то же, заполнений светопроемов (окон, витражей, фонарей);

A_ed, R_ed^r - то же, наружных дверей и ворот;

A_c, R_c^r - то же, совмещенных покрытий (в том числе над эркерами);

A_c1, R_c1^r- то же, чердачных перекрытий;

A_f, R_f^r - то же, цокольных перекрытий;

A_f1, R_f1^r - то же, перекрытий над проездами и под эркерами;

n - то же, что и в п.4.2 для чердачных перекрытий теплых чердаков и цокольных перекрытий техподполий и подвалов с разводкой в них трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения;

A_e^sum - общая площадь внутренней поверхности всех наружных ограждающих конструкций отапливаемого объема здания, м²;

K_m^inf - условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м²°С), определяемый по формуле

K_m^inf = , (29)

где с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/ (кг°С);

_v - коэффициент снижения объема воздуха в здании, учитывающий наличие внутренних ограждающих конструкций, _v = 0,85;

V_h и A_e^sum - то же, что и в формулах (23) и (25);

_a^ht - средняя плотность приточного воздуха за отопительный период, кг/м³.

_a^ht = 353/ 273+0,5 (t_int + t_ext), (30)

где n_a - средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период, ч-¹;

t_int, t_ext - расчетная температура соответственного внутреннего и наружного воздуха, °С.

Средняя кратность воздухообмена здания за отопительный период n_a, ч-¹, рассчитывается по суммарному воздухообмену за счет вентиляции и инфильтрации по формуле

n_a = , (31)

где L_v - количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке либо нормируемое значение при механической вентиляции, м³/ч, равное для:

- жилых зданий с расчетной заселенностью квартиры 20 м² общей площади и менее на человека - 3 A_l;

- других жилых зданий - 0,353А_l, но не менее 30 m; где m - расчетное число жителей в здании;

- общественных и административных зданий (принимают условно для офисов и объектов сервисного обслуживания) - 4А_l;

- учреждений здравоохранения и образования - 5А_l;

- спортивных, зрелищных и детских дошкольных учреждений - 6А_l;

A_l - для жилых зданий - площадь жилых помещений, для общественных зданий - расчетная площадь, определяемая как сумма площадей всех помещений, за исключением коридоров, тамбуров, переходов, лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц и пандусов, а также помещений, предназначенных для размещения инженерного оборудования и сетей, м²;

n_v - число часов работы механической вентиляции в течение недели;

168 - число часов в неделе;

G_inf - количество инфильтрующегося воздуха в здание через ограждающие конструкции, кг/ч;

_a^ht, _v, V_h - то же, что и в формуле (28);

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в светопрозрачных конструкциях, равный для: стыков панелей стен - 0,7; окон и балконных дверей с тройными раздельными переплетами - 0,7; то же, с двойными раздельными переплетами - 0,8; то же, со спаренными переплетами - 0,9; то же, с одинарными переплетами - 1,0;

n_inf - число часов учета инфильтрации в течение недели (ч), равно 168 для зданий с сбалансированной приточно-вытяжной вентиляцией и (168 - n_v) для зданий, в помещениях которых поддерживается подпор воздуха во время действия приточной механической вентиляции.

Бытовые теплопоступления в течение отопительного периода, МДж, определяют по формуле

, (32)

где - величина бытовых тепловыделений на 1м² площади жилых помещений и кухонь жилого здания или полезной площади общественного и административного здания, Вт/м², принимаемая по расчету, но не менее 10 Вт/м² для жилых зданий; для общественных и административных зданий бытовые тепловыделения учитываются по проектному числу людей (90 Вт/чел.), освещения ( по установочной мощности) и оргтехники (10 Вт/м²) с учетом рабочих часов в сутках;

- продолжительность отопительного периода, сут;

- для жилых зданий - площадь жилых помещений и кухонь; для общественных и административных зданий - полезная площадь здания, м^2, определяемая как сумма площадей всех помещений, а также балконов и антресолей в залах, фойе и т.п., за исключением лестничных клеток, лифтовых шахт, внутренних открытых лестниц и пандусов;

Теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода, МДж, для четырех фасадов зданий, ориентированных по четырем направлениям, определяют по формуле

, (33)

,- коэффициенты, учитывающие затенение светового проема соответственно окон и зенитных фонарей непрозрачными элементами заполнения, принимаемые по проектным данным; при отсутствии данных следует принимать по табл.Л.1 приложения Л /3/;

, - коэффициенты относительного проникания солнечной радиации соответственно для светопропускающих заполнений окон и зенитных фонарей, принимаемые по паспортным данным соответствующих светопропускающих изделий; при отсутствии данных следует принимать по табл.Л.1 приложения Л /3/;

,,,- площадь светопроемов фасадов здания, соответственно ориентированных по четырем направлениям, м²;

- площадь светопроемов зенитных фонарей здания, м²;

,,, - средние за отопительный период величины солнечной радиации на вертикальные поверхности при действительных условиях облачности, соответственно ориентированные по четырем фасадам здания, МДж/м², принимаемые по табл. 5 СНиП 23-01-99;

- средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, МДж/м², принимаемая по табл. 4 СНиП 23-01-99.