Принципы проектирования и контроля теплозащиты зданий (по новому СНиП и по территориальным строительным нормам)

№4/2005 "Жилищное строительство"    24.05.2005

В журнале "Жилищное строительство" (2004, № 6) была опубликована статья о создании системы норм и стандартов по теплозащите отапливаемых зданий со сниженным потреблением энергии. В предлагаемой ниже статье рассматриваются основные принципы проектирования и КОНТРОЛЯ зданий по этой системе.

Нормативы в новом СНиП 31-02 "Тепловая защита зданий", а также во всех территориальных строительных нормах (ТСН) по энергетической эффективности зданий в 50 регионах РФ установлены по второму этапу повышения теплозащиты из условий энергосбережения прежнего СНиП li-3 (1998 г.) и обеспечивают согласно этим требованиям снижение уровня энергопотребления на отопление зданий в среднем на 40% по сравнению с 1995 г.

Основные нормативы по удельному расходу тепловой энергии на ото пление, представленные в ТСН и в новом СНиП и независящие от параметров климата, приведены в табл. 1. В новых нормах и ТСН впервые установлена взаимосвязь между теплозащитой здания и его системами отопления и теплоснабжения. В том числе выделены два основных типа систем теплоснабжения - централизованная и децентрализованная, и разработан механизм коррекции нормируемых значений по удельному энергопотреблению в зависимости от типа системы теплоснабжения.

Таблица 1 Типы зданий	Нормируемое удельное энергопотребление на отопление зданий qhreq, кДж/(м2-°С-сут) [кДж/(м3-°С-сут], за отопительный период при числе этажей
	1-3	4-5	6-7	8-9	10-11	12 и выше
1. Жилые, гостиницы, общежития	По другой таблице	85 [31]	80 [29]	76 [27,5]	72 [26]	70 [25]
2. Общественные, кроме перечисленных в пп. 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] соответственно нарастанию этажности	-	-	-	-	-
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]

---

Принципы проектирования тепловой защиты

Схема проектирования тепловой защиты по новому СНиП представлена на рис. 1.

Теплозащитные свойства ограждающих конструкций определяют в такой последовательности:   выбирают наружные климатические параметры согласно СНиП 23-01 и рассчитывают градусо-сутки отопительного периода;   выбирают оптимальные параметры микроклимата внутри здания согласно назначению здания по ГОСТ 30494, СанПиН 2.1.2.1002 и ГОСТ 12.1.005. Устанавливают условия эксплуатации ограждающих конструкций А или Б;

  разрабатывают объемно-планировочное решение здания, рассчитывают показатель компактности зданий k_e^des и сравнивают его с нормируемым значением. Если расчетное значение больше нормируемого, то рекомендуется изменить объемно-планировочное решение с целью достижения нормируемого значения;   выбирают способ соблюдения норм "а" или "б".

По способу "а" Выбор теплозащитных свойств ограждающих конструкций по нормируемым значениям ее элементов выполняют в такой последовательности:   определяют нормируемые значения сопротивлений теплопередаче R₀^req ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий, чердачных и цокольных перекрытий, окон и фонарей, наружных дверей и ворот) по градусо-суткам отопительного периода;   рассчитывают энергетические параметры для энергетического паспорта, однако величину удельного расхода тепловой энергии не контролируют.

По способу "б" Выбор теплозащитных свойств ограждающих конструкций по нормируемому удельному расходу тепловой энергии на отопление здания выполняют в такой последовательности:   определяют в качестве первого приближения поэлементные нормы по сопротивлению теплопередаче Rreq ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий, чердачных и цокольных перекрытий, окон и фонарей, наружных дверей и ворот) в зависимости от градусо-суток отопительного периода;   назначают требуемый воздухообмен согласно СНиП 2.08.01 и СНиП 2.08.02 и определяют бытовые тепловыделения;   назначают класс здания (А, В или С) по энергетической эффективности и в случае выбора класса А или В устанавливают процент снижения нормируемых удельных расходов в пределах нормируемых величин отклонений;   определяют нормируемое значение удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания q_h^reg в зависимости от класса здания, его типа и этажности и корректируют это значение в случае назначения класса А или В и подключения здания к децентрализованной системе теплоснабжения или стационарному электроотоплению;   рассчитывают удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период q_h^des, заполняют энергетический паспорт и сравнивают его с нормируемым значением q_h^reg. Расчет окончен, если расчетное значение не превышает нормируемое.

---

Если расчетное значение q_e^des больше нормируемого q_e^req, то рассматривают следующие варианты с тем, чтобы расчетное значение не превышало нормируемое:   понижают по сравнению с нормируемыми значениями уровень теплозащиты для отдельных ограждений здания, в первую очередь для стен;   изменяют объемно-планировочное решение здания (размеры, форма и компоновка из секций), выбирают более эффективные системы теплоснабжения, отопления и вентиляции и способы их регулирования;   комбинируют предыдущие варианты.

В результате просмотра вариантов определяют новые значения нормируемых сопротивлений теплопередаче R₀^req ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий, чердачных и цокольных перекрытий, окон, витражей и фонарей, наружных дверей и ворот), которые могут отличаться от выбранных в качестве первого приближения как в меньшую, так и в большую стороны. Это значение не должно быть ниже нормируемых величин так называемого первого этапа из условия энергосбережения СНиП 1998 г., увеличенных на 10%.

После определения нормируемых значений по способу "а" или "б" выполняют проектирование ограждающих конструкций. Рассчитывают приведенное сопротивление теплопередаче (принимая расчетные значения коэффициентов теплопроводности в условиях эксплуатации А или Б). | Это сопротивление должно быть не ниже нормируемого значения. Проверяют на недопустимость выпадения конденсата в местах теплопроводных включений. Проверяют на соблюдение норм по воздухопроницаемости и проницаемости и, при необходимости, теплоустойчивости, а также на теплоусвоение конструкций полов.

Геометрическая форма здания оказывает существенное влияние на расходы энергии. В связи с этим в новом СНиП 23-02 был введен геометрический критерий компактности здания в виде отношения площади ограждающей оболочки здания к замкнутому в нее объему. Необходимое снижение расхода энергии за счет геометрии здания будет обеспечено при соблюдении следующих критериев: 0,25 для зданий 16 этажей 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 двухэтажных и одноэтажных домов с мансардой; 1,1 для одноэтажных домов. Такой показатель используется в нормах Германии с 1975 г.

Тепловой баланс

В обязательном приложении к новому СНиП приведен нормативный метод расчета расхода тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период. Результаты расчета используют при подборе уровня тепловой защиты с помощью энергетического паспорта здания. Следует строго придерживаться приведенной в нормах методики расчета, поскольку величины норм установлены при использовании этой методики. При отклонении от этой методики результаты могут быть непредсказуемы. Необходимо особо отметить, что приведенная в СНиП методика расчета теплового баланса предназначена только для выбора уровня тепловой защиты и поэтому удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный период является условной величиной.

---

Схема расчета теплового баланса здания за отопительный период (о.п.) дана на рис. 2. Учитываются теплопотери через наружные ограждающие конструкции (трансмиссионные) и теплопотери на нагрев приточного воздуха, бытовые тепловыделения и теплопоступления от солнечной радиации при действительных условиях облачности, а также способность системы отопления к реагированию на эти тепловыделения. Для расчета теплопоступлений от солнечной радиации был разработан новый климатический параметр - суммарная солнечная радиация за отопительный период, поступающая на горизонтальную и вертикальные поверхности при действительных условиях облачности.

С увеличением норм по сопротивлению теплопередаче наружных ограждающих конструкций снизилась доля трансмиссионных теплопотерь относительно общего теплового баланса и выросла доля не измененных по сравнению со СНиП до 1995 г. теплопотерь на нагрев приточного воздуха. Также возросла доля бытовых теплопоступлений и теплопоступлений от солнечной радиации.

На рис. 3 представлена диаграмма теплового баланса трехсекционного 9-этажного здания серии 131 в Оренбурге, рассчитанного по новому СНиП (левые столбцы, помеченные сплошной линией). На этом рисунке обозначено: Oh^y - общий расход энергии; Ot - трансмиссионные теплопотери; Ov -теплопотери с воздухообменом; Q, и Qs - теплопоступления бытовые и от солнечной радиации. Очевидно, что теплопотери на нагрев приточного воздуха сопоставимы с трансмиссионными теплопотерями и суммарными теплопоступлениями в здание. Для сравнения на том же рисунке представлен тепловой баланс того же дома, но по нормам СНиП до 1995 г. (правые столбцы, помеченные пунктиром). Общий расход энергии и трансмиссионные теплопотери в этом случае почти в два раза превышают величины, рассчитанные по новым нормам, тогда как теплопотери с воздухообменом и теплопоступления бытовые и от солнечной радиации остались практически на прежнем уровне. Из этой диаграммы также видно, что основное снижение энергопотребления в нормах по отношению к 1995 г. было достигнуто за счет снижения трансмиссионных теплопотерь зданий. К такому же выводу пришли в Германии [1] и в других развитых странах, существенно повысивших уровень тепловой защиты зданий за последнее десятилетие.

Поскольку считалось принципиально недопустимым снижать качество внутреннего воздуха, то при разработке раздела воздухопроницаемости ограждающих конструкций было принято, что часть приточного воздуха обеспечивается за счет инфильтрации через наружные ограждающие конструкции, а остальная недостающая часть обеспечивается за счет приточных клапанов, размещаемых в окнах или наружных стенах. Такое решение создало возможность применения герметичных ограждающих конструкций и, в частности, современных окон в переплетах из деревоалюминия, пластмассы или из клееной древесины и с регулируемыми приточными клапанами.

---

Энергетический паспорт

Энергетический паспорт предназначен для контроля соответствия теплотехнических и энергетических показателей теплозащиты запроектированного, возведенного и эксплуатируемого здания. Энергетический паспорт включает контролируемые пара метры, содержащиеся в нормах и обеспечивающие возможность оценить энергетическую эффективность здания. Данные об энергетических расходах должны заноситься в банк данных субъекта Федерации и быть доступны будущему покупателю, собственнику или жильцу и работать на развитие инвестиционных инициатив. Например, в Германии [1] такие данные обязательно должны быть вывешены в местах, доступных для населения, и опубликованы в специальных бюллетенях. Выборочная энергетическая паспортизация существующего фонда зданий в регионах РФ должна обеспечить эксплуатирующие организации объективной информацией, гарантируя прозрачность энерго эффективности строительного комплекса. Впервые в России энергетический паспорт был включен в московские нормы МГСН 2.01-04 [2] и его первоначальная форма была утверждена московским правительством в 1998 г. На федеральном уровне форма энергетического паспорта была утверждена в 2000 г. и опубликована в своде правил.

Общая структура Типового энергетического паспорта{рис. 4) включает:   климатические характеристики района строительства, в том числе данные об отопительном периоде и интенсивности солнечной радиации на различно ориентированные поверхности при действительных условиях облачности;   расчетную температуру и влажность внутреннего воздуха;   общестроительные данные о геометрии и ориентации здания, его этажности и объеме, площади наружных ограждающих конструкций и пола отапливаемых помещений;   данные о системах поддержания микроклимата помещений и способах их регулирования в зависимости от изменения климатических воздействий, других источниках поступления тепловой энергии в здание;   проектные данные о теплозащите здания и энергетические параметры с теплотехническими показателями как отдельных ограждений, так и здания в целом, и сводные энергетические параметры здания, содержащие удельный расход энергии на отопление здания как за отопительный период, так и приходящийся на одни градусо-сутки;   проверку соответствия теплотехническим и энергетическим показателям здания нормируемым значениям;   изменения (объемно-планировочные, конструктивные, систем поддержания микроклимата) построенного здания по сравнению с проектом;   результаты энергоаудита - определение энергопотребления и параметров теплозащиты здания после годового периода его эксплуатации и полученные на их основе обобщенные теплотехнические и энергетические параметры;   сопоставление проектных и эксплуатационных теплозащитных и энергетических характеристик, присвоение класса энергетической эффективности с соответствующими льготами или санкциями, сертификацию здания;   мероприятия по повышению энергетической эффективности.

---

Смотрите также файлы

• Матросов Ю.А. - Новое поколение норм и стандартов теплозащиты зданий.doc

• 2 лаб. по инф..doc

• 1ЭМММ-Линейное программирование.pdf

• 19. Пейзажная живопись второй пол 19 в.docx

• 1_Маститы.doc