Требования к теплозащите

Требования, которые предъявляются к теплозащите помещений, предназначенных для длительного пребывания людей (общие комнаты) , приведены в 7. Дополнительные требования к легким наружным стенам, перекрытиям под холодными чердаками и крышами содержит 8.

Требования к теплозащите по действующим Дополнениям к ОШ 4108 в значительной мере включены в качестве указаний для строительного надзора. Они подразделяются по видам конструкций и действительны для всех зданий с помещениями, предназначенными для длительного пребывания людей. В указаниях определен минимальный уровень теплозащиты различных конструкций, т. е. уровень минимального качества конструкции. Но это еще ничего не говорит об общем количестве тепла, проходящего через конструкцию. Суждение об этом дает лишь значение коэффициента теплопередачи к и показатели конкретных условий, в которых находится конструкция (в частности, температур наружного и внутреннего воздуха, соответствующей назначению помещения). Известно, что применение конструкции с теплопередачей, соответствующей максимальным значениям норм, приводит к тому, что через оболочку здания теряется огромное количество тепловой энергии. Если оказывается, что здание в целом будет иметь чрезмерные теплопотери, то ограничение теплопередачи путем назначения соответствующего значения коэффициента к является единственной возможностью их снижения, тем более, если принимается во внимание вся отводящая тепло поверхность здания.

Речь вдет о том, чтобы найти требуемое среднее значение теплопередачи, которое в определенной мере уравняет высокие теплопотери теплопроводных элементов наружной поверхности и пониженные теплопотери нетеплопроводных частей ограждения. Этот и другие аспекты побудили законодательные органы к принятию Постановления по теплозащите от 11 августа 1977 г., разработанного на основе Закона об экономии энергии от 22 июля 1966 г. В соответствии с Постановлением по теплозащите эти требования означают (для указанной категории зданий), что должны приниматься отличающиеся от принятых в 7 и в большинстве случаев более высокие значения сопротивлений теплопередаче.

Ниже подобные отклонения от требований норм отмечены курсивом. Кроме того, приведены таблицы, в которых приводится сравнение нормативных значений со значениями, соответствующими требованиям Постановления по теплозащите. Это требует от архитектора-проектировщика надежных знаний обо всех этих понятиях, чтобы он мог составить мнение о том или ином проекте и мог компетентно судить о значениях величин из норм и Постановления по теплозащите. Последующее изложение, а также положения главы 3 могут помочь ему в этом.

Сопротивление ограждений теплопередаче во II климатическом районе должно быть не менее 0,47 и 0,56 мК/Вт в М климатическом районе для следующих конструкций.

1.0.1 — наружные стены (без поверхности окон), если масса стены не менее 300 кг/м2, в противном случае следует применять данные 8. В соответствии с примеч.2 к 7 к наружным стенам также относятся:

1.0. 2 — перегородки размером на высоту помещения, которые отделяют жилые помещения чердачного этажа от примыкающих к ним неотапливаемых помещений;

1.03 — стены между жилыми помещениями и проездами (даже если последние оборудованы воротами типа гаражных);

1.0. 4 — стены между жилыми помещениями и открытыми входными вестибюлями (в частности входами, проходами к другим расположенным сзади зданиям);

1.0. 5 — стены между жилыми помещениями и гаражами, даже если последние отапливаются.

Термическому сопротивлению 1/А для II климатического района соответствует коэффициент теплопередачи к, который должен быть не более 1,57, для III климатического района — 1 «39 Вт/ (м-К).

После принятия Постановления по теплозащите максимальное значение коэффициента теплопередачи -ст+ок (стены и окна}, определяемое в соответствии с 30, ограничивается величиной, которая находится в пределах от 1,45 до 1,75 Вт/(м-К). Это означает, что во II климатическом районе запроектированная по нормам наружная стена даже без окон не соответствует самым высоким требованиям Постановления по теплозащите для наружных стен с окнами [ср. 1£7 > 1,45 Вт/(м2-К)]. Для тех видов зданий, которые перечислены в Постановлении, в упомянутом выше случае определяемого по нормам термического сопротивления недостаточно. Лишь игровые комнаты допускают при определенных условиях применение способа, предложенного в 14 Постановления по теплозащите. Определение достаточного сопротивления теплопередаче — см. разд.7.

При значениях термического сопротивления 1(А, приведенных в 7, коэффициент теплопередачи к равен 2 Вт/(м2-К). По 18 из Постановления по теплозащите коэффициент теплопередачи krp для стен, отделяющих жилые помещения от неотапливаемых, не должен превышать 0,8 Вт} (м?-К). Для указанного в Постановлении назначения зданий термическое сопротивление, приведенное в 7, недостаточно (krp). При

применении предусматриваемого Постановлением первого способа проверки теплозащита, проектируемая по нормам BIN, при определенных условиях может оказаться удовлетворительной.

Если здание имеет центральное отопление (82), то можно исходить из того, что разность температур между соседними зонами различного назначения, как правило, не превышает 5–10 К, поэтому соответствующие конструкции могут иметь термическое сопротивление даже меньше, чем указано в пп.2.1 и 4.1.

Наряду с распространенным типом центрального отопления с отопительным котлом в подвале, работающим на твердом, жидком или газообразном топливе, и отопительными приборами в помещениях можно использовать и другие отопительные системы, в частности панельное с размещением отопительных регистров в панелях потолков, полов, а также воздушное отопление (в том числе с применением кондиционеров). Во всех случаях общим признаком является централизованная подача тепла.

4.2.2 — жилых помещений и зон любого назначения соседних квартир;

4.2.3 — зон любого назначения соседних квартир.

Постановление по теплозащите не распространяется на данные строк 2.2 и 4.2 7, если только внутренняя температура соседних помещений не является „существенно более Низкой“, чем она была бы в отапливаемых жилых помещениях. Из формулировки Постановления по теплозащите и анализа таблицы из ИЫ 4701 можно заключить, что если температура внутреннего воздуха в соседних помещениях ниже +10°С, ее можно рассматривать как существенно более низкую.

Если полы (или стены) жилых помещений граничат с грунтом, их теплозащита определяется по строке 5.7. При определении термического сопротивления следует учитывать только те слои конструкции, которые надежно защищены гидроизоляцией от грунтовой воды или влажного грунта.

Если максимальное значение среднего коэффициента теплопередачи к Ср} макс проверяется для отдельной конструкции, то значение коэффициента теплопередачи конструкций, отделяющих здание от грунта кГр, увеличивается от 0,6 до 2,2 Вт/ К м2-К) (зависит от площади поверхности, соприкасающейся с грунтом, т.е, от ее влияния на величину общих трансмиссионных потерь тепла). По строке 5 7 задается значение к ~ 0,97 Вт/(м2-К), т. е. нормативное максимальное значение коэффициента не соответствует требованию Постановления по теплозащите. _

85 иллюстрирует данные строк 6.1 и 6.2 7. Вначале следует проверить, распространяются ли на рассматриваемую конструкцию значения, приведенные в этой таблице, т. е. действительно ли масса 1 м² конструкции больше или равна 300 кг. В противном случае на нее распространяются требования 8.

6.1.1 и 6.2.1. Наряду с перекрытиями, которые отделяют жилые помещения от

чердаков с более низкими температурами воздуха, следует учитывать также:

6.1.3 и 6.2.3 — перекрытие непосредственно под вентилируемым участком крыши, отделяющее последнюю от жилого помещения (при определении массы следует учитывать также массу покрытия);.термическое сопротивление находят лишь для тех слоев, которые расположены ниже вентилируемой зоны;

6.1.4 и 6.2.4 — стены, которые отделяют жилые помещения от вентилируемых зон чердака, расположенных вблизи карниза. Температура в этой карнизной зоне обычно ниже, чем в других зонах чердака, поэтому обращенные к ней стены должны обладать более высоким термическим сопротивлением, чем стены, изображенные на 78.

Обращенная к карнизу полость считается вентилируемой, если сумма приточных отверстий составляет не менее 1/500 площади чердака. Пункты 6.1.3 к 6.2.3 касаются также плоских холодных крыш (следует обратить внимание на ограничение к строке 9!). При этом речь идет о площади основания крыши, как в пп. 6.13 и6.23,измеренной в наклонном направлении, которая принимается для оценки сечений притока и вытяжки.

Постановление по теплозащите предписывает, чтобы при оценке покрытия как отдельной конструкции коэффициент теплопередачи ккр не превышал 0,45 Вт/(мК). Термическое сопротивление, принимаемое по 7, обеспечивает в среднем коэффициент теплопередачи в пределах 0,91 Вт/(мК). Этого недостаточно для удовлетворения требования Постановления.

Средние минимальные значения термического сопротивления, определяемые по данным строк 6–9 7, характеризуют конструкцию с учетом тепловых мостиков. Термические сопротивления в местах расположения тепловых мостиков приведены отдельно. Причиной такой дифференциации является частое применение конструкций, имеющих тепловые мостики. Для них наряду с расчетом средних значений термического сопротивления (сечение I + П) требуется рассчитывать термическое сопротивление по сечению 7, которое проходит через тепловой мостик.

В соответствии с примечанием Ю к 7, несущие плиты массивных покрытий в зависимости от их длины или расстояния между швами (конструктивными, деформационными) следует защищать от чрезмерных деформаций вследствие колебаний температуры путем устройства поверх несущей плиты теплозащитных слоев. Значения повышенного термического сопротивления, характерные для конструкций с усиленным изоляционным слоем, употребляемым с целью предотвращения деформаций несущей конструкции.

При расчете и оценке деформаций конструкций исходят из воздействия на них в течение года максимума и минимума температур. Наиболее высокую температуру на наружной стороне покрытие имеет в летний день при воздействии солнечного излучения. На 89 показан ход температуры £ для незащищенного слоя гидроизоляции крыши (пик составляет свыше 85°С). Нанесение песчано-гравийного слоя благодаря теплоаккумулирующей способности снижает температуру поверхности Кровли 2 примерно до +50 °С и достаточно эффективно защищает слой гидроизоляции. Температурная кривая этого слоя относительно пологая, а значения температур колеблются в интервале от +20 до+35 °С. Таким образом, песчано-гравийный слой существенно уменьшает разность температур, воздействующих на конструкцию, и при этом защищает кровлю от больших колебаний температуры (при внезапном охлаждении осадками поверхности, нагретой солнечным излучением, может произойти усадка кровельного ковра).

Измерения Кюнцеля показали, как влияет конструкция крыши на температуру несущей части покрытия. На рисунке приведены для сравнения теплая крыша (а), смешанная форма теплой и холодной крыши (б) и холодная крыша (в). На верхней диаграмме нанесен суточный ход температуры наружного воздуха. Значения температуры колеблются в интервале от + 13 °С в 4 часа утра до + 34 °С в середине дня.

На второй диаграмме показан ход температур на верхней стороне слоя теплоизоляции при воздействии упомянутых выше условий. Под незащищенным слоем гидроизоляции (а) пик температур достигает примерно 57°С, т. е. выше, чем у двух других конструкций.

Существенно эффективнее конструкция на 90» б, для которой максимум температуры поверхности теплоизоляции составляет лишь + 34 °С. Дальнейшее уменьшение максимума температуры может быть достигнуто применением конструкции холодной крыши. Однако разность температур между конструкциями б ив составляет лишь около 4 К. Таким образом, воздействие вентиляции на ход температур невелико» в отличие от ее влияния на диффузию водяных паров.

На нижней диаграмме стирается различие трех конструкций. При равной толщине теплоизоляции во всех вариантах конструкции температура поверхности перекрытия в случае, а выше на 7 К, чем в случаях бив, когда обеспечивается почти стабильная температура.

Такое положение свидетельствует, что общее требование примечания 10 7 о дифференцированном рассмотрении покрытий может быть несколько смягчено. Наряду с воздействием такого фактора, как последовательность слоев на краевые условия при расчете Деформаций, следует также учитывать, что распределение термических сопротивлений отдельных слоев конструкции оказывает определенное влияние на условия диффузии водяных паров в конструкции. Принятие конструктивных решений, особенно для крыш, предполагает необходимость комплексного исследования всей конструкции.

Распределение температур показано при стационарном режиме зимой (справа) и летом (слева). Одновременно тонкими штриховыми линиями приведено давление насыщенного пара в зимнее время, а тонкими сплошными линиями — фактическое давление пара. Краевые условия (температура и влажность воздуха) приведены в верхних левых углах рисунков. Резкое падение температуры в слое гравийной посыпки или песчаном слое» уложенном поверх бетонных плит, проявляется как результат аккумулирования тепла при условии периодических ежедневных повышений температуры с последующим ночным охлаждением. Это характеризует процесс как нестационарный; соответствующий отрезок температурной кривой обозначен пунктиром.

По температурной шкале у нижнего края рисунка можно прочесть годовую разность температур, А± в среднем сечении несущей части конструкции. Нанесенные на графики значения были проверены также расчетным путем (ср. разд.

На 92, а показано такое же перекрытие, как и на 91, а, но слой теплоизоляции в нем (одинакового вида) на 3 см тоньше. Его термическое сопротивление 1/Л снижается до 1,4 м²К/Вт, но нормативное требование 1/А > > 1,29 м²К/Вт выполняется.

Вследствие уменьшения толщины слоя изоляции годовая амплитуда колебаний температуры в перекрытии увеличивается до 15,05 К.

На 92, б изображено покрытие из газобетона толщиной 20 см. Чтобы обеспечить минимальное термическое сопротивление, необходимо уложить слой теплоизоляции толщиной 2,5 см из такого же материала, как и в предыдущих примерах.

Замена материала несущей части покрытия приводит к изменениям годовых колебаний температур. Вследствие небольшой теплопроводности газобетона изменение температур в сечении приводит к увеличению годовой разности температур до 32,03 К. Кроме того, здесь проявляется один принципиальный конструктивный недостаток: термическое сопротивление слоев покрытия, расположенных ниже пароизоляции больше термического сопротивления слоев, расположенных выше нее. Это обусловливает образование недопустимо большого количества конденсата (в = 0324 кг на 1 м² конструкции за год). Наряду с сомнительным эффектом, получаемым в результате устройства пароизоляции на нижней стороне перекрытия, едва ли правильным является завышение термического сопротивления части перекрытия, расположенной выше пароизоляции. В случае в поверх такой же, как и в случае б, плиты был уложен теплоизоляционный материал значительно большей толщины. Влияние этого мероприятия, в соответствии с примечанием 10 к 7, отчетливо проявляется в годовых колебаниях температур: Л равно в этом случае 19,42 К и сравнимо со значением Л. при применении плиты покрытия из тяжелого бетона в случае а. Одновременно количество выпадающего в конструкции конденсата снижается до 6 = 0,01 кг на 1 м² за год, т. е. до допустимой границы.

93 дополняет рассмотренную картину и иллюстрирует: а -террасу на крыше; б — вентилируемую холодную крышу. Обе конструкции соответствуют требованиям 7 относительно минимального термического сопротивления по Постановлению по теплозащите в части, касающейся теплопередачи. В примере на 93, б подтверждается оценка вентелируемой конструкции покрытия, представленной на 90. Эта конструкции единственная из представленных исключает опасность выпадания конденсата и, гарантирует минимальную величину термических деформаций.

Для стен, описанных в строках 1–3, тепловые мостики недопустимы, т. е. значения минимальной теплозащиты, приведенные в графах 2 и 3, должны удовлетворяться в любом месте, в частности в нишах под окнами, у бетонных оконных перемычек.

Это не относится к швам и перемычкам кирпичной кладки из нормальных пустотелых блоков или других камней, которые допустимы для устройства теплоизолирующих стен. Однако предпосылкой этого является соответствие средних значений требованиям строк 1–3 7. При одинарных или спаренных оконных переплетах, располагаемых в наружной части проемов, для предотвращения образования тепловых мостиков рекомендуется утеплять внутреннюю сторону оконных откосов с помощью специальных теплоизоляционных прокладок.

Если уменьшение термического сопротивления ограниченной зоны площади конструкции приводит к снижению ее общего термического сопротивления, следует искать тепловой мостик. При наличии его в соответствующем месте конструкции увеличивается плотность теплового Потока и повышается температура наружной поверхности, что легко устанавливается путем измерений, в том числе инфракрасного излучения. Напротив, на внутренней поверхности конструкции в зоне, расположенной против теплового мостика, температура снижается. Если температура поверхности падает ниже температуры точки росы внутреннего воздуха, на поверхности образуется конденсат. Видимым проявлением этого процесса является вначале небольшое изменение цвета поверхности, а затем появление темных и влажных пятен. При особо неблагоприятных условиях в этих местах образуется плесень. При этом на поверхности штукатурки могут появиться солевые выцветы и т. д. При определенных условиях поверхность конструкций начинает выкрашиваться.