Теплотехнический расчет: новые возможности повышения эффективности

Промерзания конструкций зимой и перегрев летом, образование конденсата и, как следствие, сокращение срока их эксплуатации, высокое энергопотребление здания – основные итоги ошибок, допущенных в теплотехнических расчетах. В современном строительстве уровень термического сопротивления - важный параметр ограждающих конструкций наряду с их несущей способностью. Требования для создания надежной, экологически безопасной среды обитания при разумном энергопотреблении формирует подведомственный Минстрою РФ «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН). С момента вступления в силу разработанного им свода правил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» подход к определению приведенного сопротивления ограждающих конструкций значительно изменился. Теперь вместо привычных табличных значений коэффициента теплотехнической однородности ограждающих конструкций требуется рассчитывать каждую ограждающую конструкцию здания отдельно. Какие плюсы дает новая методика расчета на практике?

В качестве примера ограждающей конструкции рассмотрим совмещенное кровельное покрытие жилого многоквартирного дома. При проведении расчета в соответствии с описанной в СНиП 23-02-2003 методикой определения приведенного сопротивления мы не обнаружим табличных значений однородности для таких типов конструкций. Поэтому остается только полагаться на свою интуицию и выбирать данные значения наугад. Либо, опираясь на данные близких по значениям конструкций, таких как чердачные перекрытия, значение однородности которых находится в пределах от 0,5 до 0,9.

При решении задачи по нормам, описанным в приложении Е СП 50.13330.2012, мы уже точно, на основании конкретной геометрии можем определить значение коэффициента теплотехнической однородности рассматриваемой конструкции или фрагмента. Для совмещенного кровельного покрытия определяем плоские, линейные и точечные элементы, из которых состоит ограждающая конструкция. Перечислим наиболее распространенные из них. К плоским относится площадь кровли по глади, к линейным - примыкания к разным типам парапетов, выходам на кровлю, вентиляционным шахтам и т.д., а к точечным - крепеж утеплителя и гидроизоляции. Далее потребуется найти удельный геометрический показатель каждого из присутствующих элементов на кровле. Путем определения: его площади для плоских, длины для линейных, и количества штук для точечных элементов. Как правило, для таких типов конструкций среди линейных элементов наибольший удельный геометрический показатель имеют примыкания к парапету.

Затем, необходимо вычислить удельные потери теплоты, проходящие через элемент. Для определения данного параметра можно воспользоваться уже готовыми табличными значениями, приведенными в СП 230.1325800.2015, или же смоделировать узел в специализированной программе по расчету тепловых полей и определить удельные потери теплоты через узел самостоятельно. Полученные результаты заносятся в таблицу по форме Е2 СП 50.13330.2012 и вычисляют приведенное сопротивление теплопередачи рассматриваемого фрагмента ограждающей конструкции по формуле Е1 СП 50.13330.2012. 

Теперь на примере рассмотрим совмещенную кровлю условной секции жилого многоквартирного дома. В расчете приведенного сопротивления примем два элемента, имеющих наибольший геометрический показатель: площадь кровли по глади и примыкание к неутепленному парапету. Остальные элементы в расчете не учитываем.

Исходные данные для расчета:

• Площадь поверхности кровли составляет 263 м²;

• Длина примыканий к парапету 101 м;

• Условное сопротивление теплопередачи однородной части кровли 5,526 м²_*⁰С/Вт;

• Термическое сопротивление слоя утеплителя на стене 3 м²_*⁰С/Вт;

• Теплопроводность основания парапета 0,6 Вт/м²_*⁰С;

• Термическое сопротивление слоя утеплителя на плите покрытия 5 м²_*⁰С/Вт;

• Дополнительное утепление парапета отсутствует.

Произведем расчет по имеющимся параметрам, результаты занесем в таблицу 1 (форма по типу таблицы Е2). Значения удельных потерь теплоты через парапет приняты на основании данных таблицы Г.42 СП 230.1325800.2015.

Таблица 1

Приведенное сопротивление для такой конструкции будет равно R^пр=2,978 м²_*⁰С/Вт. А значение коэффициента теплотехнической однородности r=0,54.

Пример 1: Температурные поля узла примыкания к парапету. Вариант 1.*

Внесем корректировки в исходные данные. Уменьшим теплопроводность основания до 0,2 Вт/м²_*⁰С и добавим утепление высотой 500 мм на парапет. Значения удельных потерь теплоты через парапет приняты на основании данных таблицы Г.47 СП 230.1325800.2015.

Скорректируем таблицу 1.

Теперь приведенное сопротивление для этой же конструкции будет равно R^пр=3,973 м²_*⁰С/Вт. А коэффициент теплотехнической однородности r=0,72.

Пример 2: Температурные поля узла примыкания к парапету. Вариант 2.*

Таким образом, внеся небольшие изменения в конструкцию узла примыкания к парапету и не изменяя при этом толщины основной изоляции, мы получаем увеличение значения приведенного сопротивления на 33% по отношению к первоначальному значению.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод: чем подробнее и рациональнее, не только с точки зрения несущей способности, но и с точки зрения теплотехники, проработаны все узлы, тем меньше здание будет терять тепла через ограждающие конструкции, и тем выше будет эффективность использования утеплителя в таких конструкциях. 

В Проектно-расчетном центре ТЕХНОНИКОЛЬ, Вы можете заказать полный теплотехнический расчет здания, согласно методики СП 50.13330.2012, или расчет конкретного узла на определение теплопотерь и удовлетворение санитарно-гигиенических требований.

* (примечания) Исходные данные для моделирования узлов взяты из приложения Г СП 230.1325800.2015​, таблицы Г. 42, Г. 47.​

Технический специалист Проектно-расчетного центра ТЕХНОНИКОЛЬ Сергей Потовой.