eng
Содержание
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Предисловие к русскому изданию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Глава 1. Теплозащита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1.
Основы теплозащиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.1.1.
Задачи теплозащиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
1.1.2.
Источники тепла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
1.1.3.
Геотермия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.1.4.
Факторы, влияющие на теплозащиту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.1.5.
Теплопередача . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17
1.2.
Физические основы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
1.2.1.
Основные физические величины теплозащиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
1.2.2.
Ощущение комфорта в помещении . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1.2.3.
Возможности энергосбережения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.3.
Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите . . . . . . . . . 29
1.3.1.
Расчет для подтверждения выполнения требований по теплозащите
согласно DIN 4108 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.3.2.
Среднее значение величины U/R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.3.3.
Общий энергетический коэффициент пропускания g . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.4.
Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.4.1.
Постановление об энергосбережении и его связь с национальными
стандартами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.4.2.
Область применения Постановления об энергосбережении . . . . . . . . . . . . 42
1.4.3.
Основные методы расчета согласно Постановлению об энергосбережении 44
1.4.4.
Термины и определения Постановления об энергосбережении . . . . . . . . . 45
1.4.5.
Размеры здания и их использование в EnEv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
1.4.6.
От конечной энергии QE к первичной энергии Qр . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.4.7.
Внутренние теплопоступления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
1.4.8.
Солнечные теплопоступления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
1.4.9.
Воздухонепроницаемость / Испытания на воздухонепроницаемость . . . . . 58
1.4.10.
Теплопотери за счет вентиляции и инфильтрации . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
1.4.11.
Накопление тепла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
1.5.
Методы расчета для подтверждения выполнения требований согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV 2009) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
1.5.1.
Метод месячного энергетического баланса (МВ-метод)/поэлементный
метод (ВТ-метод) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
1.5.2.
Санация существующих зданий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
1.5.3.
Определение годовой потребности в первичной энергии
в последовательности от 1 до 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
1.5.4.
Максимальное значение общего коэффициента теплопередачи U
согласно EnEV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
1.5.5.
Методы расчетов для существующих зданий (старые постройки) . . . . . . . 74
1.6.
Характеристики материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
1.7.
Примеры расчета и применение теплозащиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .82
1.8.
Энергетический баланс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .139
1.9.
Летняя теплозащита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
1.9.1.
Роль окна в летней теплозащите и теплозащитное остекление . . . . . . . . . 146
1.9.2.
Сравнение характеристик отдельных строительных материалов
с точки зрения летней и зимней теплозащиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
1.10.
Методы расчетов для вновь возводимых зданий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151
608
Глава 1. Теплозащита
1.11.
Отопительные системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
1.12.
Базовые значения интенсивности излучения и температура наружного
воздуха для базового климата Германии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
1.12.1.
Значения интенсивности излучения для некоторых базовых регионов . . 175
1.13.
Вновь возводимые жилые здания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
1.14.
Изменение размеров конструктивных элементов вследствие влияния
изменения температуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
1.14.1.
Примеры расчета плоских крыш . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .213
1.14.2.
Виды плоских крыш . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
1.14.3.
Примеры расчета различных строительных элементов . . . . . . . . . . . . . . 223
Глава 2. Влажность — защита от влажности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
2.1.
Виды влаги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
2.2.
Агрегатные состояния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
2.3.
Виды воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
2.4.
Круговорот воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
2.5.
Вода и ее значение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232
2.6.
Капиллярность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
2.7.
Гидроизоляция и пароизоляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
2.7.1.
Гидроизоляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
2.7.1.1.
Гидроизоляция от безнапорной воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
2.7.1.2.
Гидроизоляция против воды под напором (грунтовых вод) . . . . . 238
2.7.1.3.
Швы — шовные ленты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
2.7.2.
Пароизоляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
2.8.
Влажность воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
2.8.1.
Абсолютная влажность воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
2.8.2.
Относительная влажность воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
2.9.
Образование конденсата — точка росы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .244
2.10.
Водонепроницаемость — паронепроницаемость — задерживание водяного
пара — пароизоляция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248
2.10.1.
Коэффициент сопротивления паропроницанию ( ) . . . . . . . . . . . . . . . . 248
2.11.
Сравнение теплозащиты и защиты от влаги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
2.12.
Объяснение принципа теплового потока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
2.13.
Объяснение принципа пароизоляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
2.14.
Давление водяного пара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
2.15.
Защита от влаги вследствие диффузии водяного пара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
2.15.1.
Условия влагозащиты согласно DIN 4108 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
2.15.2.
Предотвращение выпадения влаги на поверхности конструкции . . . . . . 255
2.15.3.
Предотвращение выпадения конденсата внутри ограждающих
конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
2.15.4.
Краевые условия по DIN 4108 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
2.16.
Диаграмма Глазера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
2.16.1.
Период водонакопления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
2.16.2.
Объяснение построения диаграммы Глазера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
2.16.3.
Период испарения (высыхания) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
2.17.
Мероприятия по предотвращению выпадения конденсата внутри конструкции 264
2.18.
Возможные случаи выпадения конденсата по диаграмме Глазера . . . . . . . . . . 266
2.18.1.
Нет выпадения конденсата . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
2.18.2.
Выпадение конденсата в одной плоскости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266
2.18.3.
Выпадение конденсата в двух плоскостях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
2.18.4.
Выпадение конденсата в одной области . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
2.19.
Исследование влажностного состояния различных конструкций . . . . . . . . . . . 268
2.20.
Элементы конструкций, требующие особого внимания с энергетической
точки зрения и их последствий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .338
2.20.1.
Виды мостиков холода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
2.20.2.
Мостики холода: примеры расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .341
609
2.20.3.
Расчеты для мостиков холода согласно DIN 4108 Приложение 2 . . . . . . 347
2.21.
Образование плесневых грибов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
2.21.1.
Задачи по предотвращению образования плесневых грибов . . . . . . . . . . 359
2.21.2.
Наружная стена с различных точек зрения по аспектам защиты от
влажности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
2.21.3.
Образование водорослей на наружных стенах с многослойными
системами теплоизоляции (WDVS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
2.22.
Дождь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
2.23.
Капиллярноактивные теплоизоляционные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
2.24.
Парозадерживающие материалы, адаптирующиеся к влажности . . . . . . . . . . . 384
2.25.
Крыша как особая часть постройки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .385
Глава 3. Звук — защита от шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388
3.1.
Значение защиты от шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .388
3.2.
Звук . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
3.2.1.
Частота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
3.2.2.
Амплитуда . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
3.2.3.
Терминология звука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
3.3.
Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
3.3.
Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
3.4.
Порог слышимости — болевой порог . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398
3.5.
Соотношение фон — децибел . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
3.6.
Шкала громкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
3.7.
Виды шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402
3.8.
Акустика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
3.8.1.
Время реверберации Т . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
3.8.2.
Граничная частота . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .406
3.9.
Пути прохождения звука через конструкцию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .408
3.9.1.
Звукопоглощение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
3.9.2.
Коэффициенты звукопоглощения s различных вариантов отделки . . . . . 409
3.9.3.
Звукопоглотители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
3.9.4.
Отражение звука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
3.10.
Звукоизоляция строительных конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
3.10.1.
Изоляция от воздушного шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
3.10.2.
Расчетный метод оценки величины звукоизоляции по
вышеприведенному примеру . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
3.10.3.
Графический метод определения величины звукоизоляции . . . . . . . . . . 416
3.10.4.
Определение величины звукоизоляции в октавных интервалах . . . . . . . 417
3.10.5.
Графический метод для определения величины звукоизоляции . . . . . . . 417
3.11.
Определение оцененной величины звукоизоляции перед возведением
сооружения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
3.11.1.
Графические методы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .419
3.11.2.
Расчетное определение оцененной величины звукоизоляции . . . . . . . . . 422
3.11.2.1
Однооболочковые стены без проемов, таких, как двери и окна . . 422
3.11.2.2.
Однооболочковые стены с проемами, такими как двери, окна . . 424
3.11.2.3.
Графический метод определения общей величины
звукоизоляции комбинированных конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
3.11.2.4.
Расчетный метод определения общей величины
звукоизоляции Rобщ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
3.11.2.5.
Краткая форма расчета звукоизоляции комбинированных
конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
3.11.2.6.
Общая величина звукоизоляции стены с двумя различными
проемами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
3.11.2.7.
Поправочные значения оцененной величины
звукоизоляции для фланкирующих конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
3.12.
Двухоболочковые конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .435
610
Глава 1. Теплозащита
3.12.1.
Резонансная частота fR (частота собственных колебаний) . . . . . . . . . . . 437
3.12.2.
Резонансная частота fR двухоболочковой конструкции со свободно
вложенным в прослойку мягко пружинящим изоляционным слоем . . . . . 438
3.12.3.
Связь изоляционного слоя с обеими оболочками по всей плоскости . . . 441
3.12.4.
Расчетное определение величины звукоизоляции двухоболочковых
конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444
3.12.5.
Конструкции стен с двумя гибкими оболочками . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447
3.12.6.
Улучшение звукоизоляции воздушного шума облицовочных оболочек . . 448
3.13.
Шаговый шум . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451
3.13.1.
Определение нормированного уровня шагового шума . . . . . . . . . . . . . . 451
3.13.2.
Конструкции перекрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454
3.13.3.
Предварительное определение оцененного нормативного уровня
шагового шума L n,W,R согласно DIN 12354 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 455
3.13.4.
Поправка на передачу шагового шума при использовании
фланкирующих конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
3.13.5.
Уменьшение шагового шума LW стяжек согласно DIN 12354 . . . . . . . . 457
3.14.
Стяжка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
3.14.1.
Виды стяжек . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
3.14.2.
Мостики звука . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
3.15.
Расчет перекрытий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .465
3.15.1.
Подвесные потолки под массивными перекрытиями . . . . . . . . . . . . . . . 466
3.15.2.
Перекрытия по деревянным балкам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467
3.15.3.
Эквивалентные оцененные величины звукоизоляции от ударного
шума под перекрытием L n,W,eq и величины звукоизоляции от
воздушного шума перекрытий по деревянным балкам . . . . . . . . . . . . . . . 468
3.16.
Окна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472
3.16.1.
Остекление с функциями звукозащиты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475
3.17.
Двери . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476
3.18.
Лестницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 477
3.19.
Шум в инженерных системах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480
3.19.1.
Водопровод питьевой воды . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480
3.19.2.
Трубопроводы канализации (водоотведение) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
3.19.3.
Санитарное оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481
3.19.4.
Устройства отопления и климатизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482
3.19.5.
Минимальные требования по звукозащите согласно DIN 4109 . . . . . . . 482
3.20.
Определение общего уровня шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487
3.20.1.
Несколько одинаковых источников шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .487
3.20.2.
Несколько различных источников шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .488
3.21.
Шумозащита в градостроительстве . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 489
3.21.1.
Виды шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
3.21.2.
Виды источников шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .490
3.21.3.
Шумозащитные стены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
3.22.
Удаление от источника шума . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .499
Глава 4. Пожарная защита . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
4.1.
Пожар — пожарная безопасность . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 503
4.2.
Классы строительных материалов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504
4.2.1.
Негорючие строительные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .504
4.2.2.
Горючие строительные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .504
4.3.
Отдельные строительные материалы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
4.4.
Строительные конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
4.5.
Поведение строительных конструкций при пожаре . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
4.5.1.
Классы огнестойкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 509
4.6.
Специальные строительные конструкции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
4.6.1.
Брандмауеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
4.6.2.
Огнезащитные заполнения проемов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
611
4.6.3.
Остекление . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514
4.6.4.
Вентиляционные короба, трубопроводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
4.6.5.
Лестницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
4.6.6.
Лестничные клетки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .517
4.6.7.
Коридоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
4.6.8.
Пожарные отсеки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 517
4.7.
Некоторые примеры конструкций и их классы огнестойкости по DIN 4102,
часть 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .518
4.8.
Классы пожарозащиты согласно Европейскому стандарту . . . . . . . . . . . . . . . . 523
4.9.
Классификация пожарных характеристик строительных материалов согласно
Европейскому стандарту DIN EN 13501 и сравнение с DIN 4102, а также
соответствующие требования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526
4.10.
Характеристики строительных материалов и слоев строительной
конструкции или целых конструкций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
Глава 5. Строительная химия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
5.1.
Задачи строительной химии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .528
5.2.
Газы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529
5.2.1.
Газы как причина повреждений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .530
5.3.
Кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
5.4.
Щелочи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .531
5.5.
Показатель рН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
5.6.
Соли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533
5.7.
Кругооборот извести . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 536
5.8.
Коррозия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537
5.8.1.
Электрохимический ряд напряжений по Гальвани . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
5.9.
Цветные металлы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
5.10.
Вода как причина повреждений в строительстве . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .540
5.10.1.
Вода как средство для создания растворов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
5.10.2.
Вода как участник в химических реакциях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .540
5.10.3.
Вода как средство переноса других веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
5.10.4.
Вода как взрывной фактор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541
5.10.5.
Вода как фактор нанесения ущерба . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541
5.10.6.
Вода, как фактор, способствующий росту . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
5.11.
Кислоты как причина повреждений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .542
5.11.1.
Происхождение кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543
5.12.
Фактор повреждений — щелочи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .545
5.12.1.
Происхождение щелочей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .547
5.13.
Соли как фактор повреждений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547
5.14.
Повреждающий фактор — микроорганизмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550
5.15.
Правила для предотвращения строительных повреждений . . . . . . . . . . . . . . . 551
Глава 6. Строительная светотехника — естественное освещение . . . . . . . . . . . . . . . . 554
6.1.
Общие положения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554
6.2.
Основные понятия, величины, единицы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .556
6.3.
Инженерный метод расчета КЕО . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .558
6.4.
Понятие о световом климате местности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 579
6.5.
Нормирование естественного освещeния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586
6.6.
Проектирование систем естественного освещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589
6.7.
Примеры проектирования и расчетов естественного освещения . . . . . . . . . . . . 595
612
Глава 1. Теплозащита
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Книга немецкого ученого Вальтера Блези является попыткой совместить во-
просы проектирования ограждающих конструкций со сложнейшим комплек-
сом проблем строительной теплотехники, строительной акустики, звукоизоля-
ции и пожарозащиты, а также строительной химии. В этом плане она является
одной из первых попыток создать комплексную методику проектирования
ограждающих конструкций, необходимость которой давно назрела.
В настоящее время проектирование ограждающих конструкций, которому
традиционно уделялось мало внимания, ведется как бы раздельно по несколь-
ким направлениям. Отдельно обеспечивается теплозащита ограждающих кон-
струкций для зимних и летних условий о отделяется их влажностный режим за
годовой цикл увлажнения и высыхания. Отдельно рассматриваются вопросы
звукоизоляции и пожарозащиты в основном для внутренних ограждающих
конструкций. При этом вопросы строительной химии, как правило, вообще не
рассматриваются. Аналогично ведется и преподавание в области проектиро-
вания ограждающих конструкций. При этом могут возникнуть, например, та-
кие случаи, когда при дополнительном утеплении стен крупнопанельных зда-
ний постройки 1970—1980-х годов вдруг резко нарушается их звукоизоляция и
т.п. Комплексный подход к проектированию позволяет избежать таких явле-
ний путем правильного подбора на стадии проектирования утеплителя и на-
ружной отделки утепляемых стен.
На первый взгляд, книга перегружена примерами. Однако их обилие в ко-
нечном итоге становится ее достоинством, т.к. ей удобно пользоваться как
проектировщикам, получающим быстрый ответ на свои вопросы, так и препо-
давателям и студентам архитектурных и строительных высших учебных заведе-
ний.
При пользовании книгой следует учитывать, что все примеры приводятся
для климатических условий Германии. Однако общие закономерности остают-
ся справедливыми и для климата России.
Особый интерес вызовет сравнение приведенных в книге нормативных
данных и методик с недавно вышедщими Нормами СНиП 23-02-2003 «Тепло-
вая защита зданий» и соответствующим Сводом Правил к ним, в которых рег-
ламентируется подобный подход к проектированию общей теплозащиты по
максимально допустимым теплопотерям здания в целом. Это дает возмож-
ность воспитать осмысленный подход к вопросам теплозащиты зданий и к
учету вопросов строительной физики при их проектировании.
Книга предназначена для проектировщиков гражданских и промышлен-
ных зданий, а также для преподавателей и студентов архитектурных и строите-
льных высших учебных заведений. Кроме того, она может быть использована
в системе повышения квалификации специалистов.
А.К.Соловьев, профессор, кандидат технических наук,
академик Европейской Академии Наук и Искусств
Влагозащита
Летняя
теплозащита
Зимняя
теплозащита
Шумозащита
Шумозащита
Строительная физика
Теплозащита Влагозащита Шумозащита Пожарозащита
Летняя
тепло-
защита
Зимняя
тепло-
защита
Защита от
конденса-
ционной
влаги
Огнестой-
кость кон-
струкций
и частей
Огнестой-
кость
мате-
риалов
Защита от
ударного
шума пе-
рекрытий
Защита
от кор-
пусных
шумов
Защита
от воз-
душного
шума
Защита
от
дождя
Защита
от грун-
товых
вод
По
DIN
4108
Внутри
конст-
рукций
На
поверх-
ности
конст-
рукций
По Поста-
новлению
об энер-
госбере-
жении
По методу
месячного
энерге-
тического
баланса
Поэле-
ментный
метод
По методу
базового
здания
ÃËÀÂÀ 1
ÒÅÏËÎÇÀÙÈÒÀ
1.1. Основы теплозащиты
1.1.1.Задачи теплозащиты
1. Понятие о комфорте в помещении.
Здание должно не только служить убежищем, но и создавать комфорт и
поддерживать здоровье.
Комфорт в помещении зависит от:
• Температуры внутреннего воздуха: оптимально 20 °С—22 °С.
• Температуры внутренних поверхностей стен, ограждающих помещение: ми-
нимум 16 °С—18 °С. В противном случае появляется ощущение сквозняка.
• Тепловой инерции (накопление тепла) стен, ограждающих помещения.
• Барачный микроклимат: быстрый нагрев, быстрое охлаждение.
• Температуры поверхности пола: оптимально 22 °С—24 °С.
• Относительной влажности воздуха в помещении:
Нормально 50%—60%
< 40% — сухость слизистой оболочки.
> 60% — тепличный климат.
• Движение воздуха: максимально 0,2 м/с.
> 0,2 м/с — ощущение сквозняка
• Деятельности человека: сидячая работа
• подвижная работа.
2. Задачи, имеющие конструктивные причины.
Напряжение вследствие влияния температуры ведут к повреждениям стро-
ительных конструкций (летом — температурное расширение: зимой — умень-
шение размеров). Косвенные повреждения из-за воздействия влаги должны
быть предотвращены.
3. Задачи из условий экономии энергии.
Запросы людей возрастают, растет их жизненный уровень, сырьевые запа-
сы становятся дефицитными продуктами, то есть они невоспроизводимы, их
запасы ограничены. Расход энергии на отопление и охлаждения должен под-
держиваться на минимально возможном уровне.
4. Задачи из условия защиты окружающей среды.
Сжигание жидкого топлива для отопительной цели и в качестве горючего
усиливает нагрузку на окружающую среду вследствие образования вредных га-
зов и кислот.
S O SO 2 2 H SO
+H O
2 3
2 сернистая кислота
S O SO 3 3 H SO
+H O
2 4
2 серная кислота
C O2 CO2 H CO
+H O
2 3
2 угольная кислота
N O2 NO2 H NO
+H O
2 3
2 азотная кислота
Для снабжения энергией имеются многие источники.
1.1.2. Источники тепла
Источники тепла
Природные Искусственные
1. Солнце. Солнечная энергия
(солнечная энергетика)
Солнечные коллекторы: Вода нагревается в
коллекторе и дает тепло потребителю воды
(солнечные водонагревательные системы).
Солнечные фотоэлементы: Кремневые фото-
элементы преобразуют фотоэлектрическим пу-
тем солнечную энергию в электрический ток
(фотовольтаика).
2. Вода. Тепловой насос: Вода-Вода.
Тепловая энергия отбирается у грунтовых вод,
речной или морской воды и используется для
подогрева потребительской воды.
Или: Рекуперативное получение тепла из кана-
лизационной воды.
3. Воздух. Тепловой насос: Воздух-Вода
Наружный воздух отсасывается, уплотняется в
теплонасосе и таким образом отбирается тепло-
вая энергия для нагрева потребительской воды.
Или рекуперация тепла из воздуха, отводимого
из помещения при его кондиционировании.
4. Земля. Тепловой насос:
Соляной раствор-Вода.
Тепловую энергию забирают в земле, распола-
гая зонды на глубине 60—100 м (геотермия, ис-
пользование энергии горячих источников).
5. Грунт. Выращивание растений для получения
горючего, например рапсовое масло, био-ди-
зель.
6. Ветер. Ветровые электростанции: производство
электроэнергии
1. Механические:
трение
2. Химические:
уголь, нефть, газ.
3. Электрические:
ток.
4. Атомные:
ядерная энергия
Температурные шкалы
Цельсия Кельвина
1.1. Основы теплозащиты 13
Точка
кипения
воды
Точка
замерзания
воды
(таяние
льда)
Точка
абсолют-
ного нуля
1.1.3. Геотермия
Геотермия (ГТ)
Поверхностная
геотермия
Глубинная
геотермия
Грунтовые
коллекторы
Тепловые
грунтовые зонды
Энергоноситель —
грунтовые воды
Тепловые насосы
грунт-вода
Тепловые насосы
соляной раствор-вода
Тепловые насосы
вода-вода
Гео-термия (греч. гео — земля, термия — тепло) обозначает
тепловую энергию, которая находится в земле, но иногда на-
блюдается на поверхности в явном виде. Земля обладает бо-
льшим энергетическим потенциалом, использование этого
потенциала и является основной задачей геотермии
Грунтовые коллекторы Уже на небольшой глубине, примерно в 2 метра возможно с
помощью прокладки коллекторов (трубы из полиэтилена вы-
сокой плотности), проложенных как для систем напольного
отопления, получать тепловую энергию из земли. Для этого
требуются большие площади, что при сегодняшних размерах
земельных участков делает невозможным использование
этого вида геотермии. Кроме того, на рис. 1.2 видно, что вы-
работка тепловой энергии грунта подвержена ежегодным се-
зонным колебаниям. Чтобы использовать тепловую энергию,
накопленную в грунте под действием солнечного излучения,
площади, на которых установлены коллекторы, не должны за-
страиваться
Грунтовые зонды В качестве энергоносителя, т. е. источника энергии, здесь
также используется грунт.
В зависимости от потребности в тепловой энергии устанав-
ливаются несколько тепловых зондов в форме звезды под на-
клоном, для предотвращения сильного точечного охлаждения
области грунта. Граница, до которой разрешено использова-
ние территории, пролегает на глубине примерно 100 метров.
Вокруг пробуренных отверстий для обеспечения полного кон-
такта с грунтом требуется заполнение по всей поверхности.
Только при полном контакте с грунтом обеспечивается опти-
мальная передача тепловой энергии на зонд. Грунтовые зон-
ды из-за необходимости бурения стоят дороже, чем грунто-
вые коллекторы, однако зонды в течение всего года имеют
диапазон температур примерно 12 °С, в то время как диапа-
зон температур для грунтовых коллекторов в зависимости от
времени года составляет от +5 °С до +15 °С
14 Глава 1. Теплозащита
Рис. 1.1. Строение земли
Рис. 1.2. Тепловые
насосы грунт-вода
Рис. 1.3. Тепловые
насосы рассол-вода
Энергоноситель — грунтовые воды Другая — и может быть наиболее часто испо-
льзуемая — возможность поверхностной гео-
термии (ГТ) заключается в использовании
энергии, накопленной грунтовыми водами.
Грунтовые воды в течение всего года имеют
относительно одинаковую температуру, кото-
рая, однако, для тепловых насосов должна
иметь достаточно высокий уровень для испо-
льзования данных грунтовых вод в целях ото-
пления.
В таких системах требуется всасывающих и
поглощающих колодцев. Эти всасывающие и
поглощающие колодцы не должны располага-
ться рядом друг с другом для предотвращения
смешивания охлажденной примерно до 4 °С
водой из области всасывающего колодца. Не
каждый участок застройки позволяет установку
всасывающих и поглощающих колодцев. Здесь
хорошей альтернативой для термической
энергии могут стать тепловые насосы типа со-
ляной рассол-вода. Как тепловые насосы во-
да-вода (WWP), так и тепловые насосы рас-
сол-вода (SWP) могут работать как реверсив-
ные тепловые насосы, т. е. летом отводить
энергию и обеспечивать охлаждение, а зимой
производить тепловую энергию для отопления
Глубинная геотермия
Поверхностная геотермия
Рис. 1.5. График температур в земле:
1 – осень; 2 – зима; 3 – лето; 4 – весна
В то время как при поверхностной геотермии
тепловые насосы используются для нагрева
среды до более высоких температур, исполь-
зуемая в глубинной геотермии вода, храняща-
яся на большой глубине, настолько горяча, что
ее можно использовать с целью отопления в
системах отбора тепловой энергии значитель-
но большего размера или для получения элект-
рической энергии. С помощью бурения геотер-
мальная вода поставляется к месту ее исполь-
зования (отбора тепловой энергии), а затем
охлажденная вода посредством двух пробу-
ренных скважин вновь возвращается в место
ее хранения.
Различают:
1. Гидротермальные системы
Здесь речь идет о расположенных на большой
глубине (200—5000 м) горячих источниках с
температурами воды от 130 °С до 160 °С.
Основными аспектами для данных систем яв-
ляется температура, а также их количество
производимой воды.
2. Петротермальные системы
В этих системах тепловая энергия забирается
у «сухих» горных пород, преимущественно за-
легающих на большой глубине. Чем плотнее
горная порода, тем больше энергии она может
накопить, и тем быстрее происходит передача
тепловой энергии из рециркуляционного кон-
тура в месте забора энергии.
В Германии из-за геологической структуры
данная система может использоваться при-
мерно на 90 %.
Температура увеличивается примерно на 3 °С
(3 К) на каждые 100 метров увеличения глуби-
ны
1.7. Примеры расчета и применение теплозащиты 15
Рис. 1.4. Тепловые насосы вода-
вода
Геотермический теп-
ловой поток
Прямое солнечное излучение и осадки
Поверхно-
стная об-
ласть на-
копителей
тепловой
энергии
из грунта
Начало
нейтраль-
ной зоны
Конец
нейтраль-
ной зоны
Начало
области
глубинной
геотермии
Постоянно 10 °С
Поверхностная
геотермия
+3 К/100 м
1.1.4. Факторы, влияющие на теплозащиту
Факторы, влияющие на теплозащиту
Летняя теплозащита Зимняя теплозащита
1. Солнцезащитные устройства, такие, как
Маркизы
Солнезащитные крыши
Жалюзи (наружные наиболее эффективны)
2. Накопление тепла в ограждающих конст-
рукциях, таких как
Стены
Потолки (полы)
Их влияние выражается в благоприятном со-
отношении амплитуд температуры на их
внешних и внутренних поверхностях.
3. Расположение отдельных слоев в много-
слойных ограждающих конструкциях — вы-
сыхание конструкций в летние месяцы (пе-
риод выпаривания влаги), тепловая инерция
и сдвиг по фазе температурных колебаний
на поверхности конструкции.
4. Общий коэффициент пропускания энер-
гии окнами и прочими светопрозрачными
конструкциями, такими, как
Наружные двери
Зимние сады
Прозрачная теплозащита
Стекла с металлическим напылением
(наружные стекла)
5. Отношение площади окон и других свето-
прозрачных конструкций к площади поверх-
ности наружных ограждающих конструкций
здания.
6. Географическое положение здания:
Широта
Высота над уровнем моря
Условия облачности
7. Ориентация окон и других светопрозрач-
ных конструкций по сторонам света. Различ-
ные солнцезащитные устройства в зависи-
мости от ориентации.
8. Возможности вентиляции:
Принудительная вентиляция с помощью
вентиляционных установок,
Естественная вентиляция посредством
открытия окон в частности ночью или
ранним утром (по углам по диагонали
наиболее эффективна). Ударное провет-
ривание в частности зимой с энергетиче-
ской точки зрения лучше, чем длительное
проветривание, т. к. в данном случае ме-
няется только весь объем воздуха, а на-
копленная тепловая энергия остается в
стенах.
9. Окраска наружных поверхностей стен
Светлые поверхности отражают тепловые
лучи
Темные поверхности поглощают тепловые
лучи.
1. Теплоизоляция ограждающих конструк-
ций, таких, как
Стены
Перекрытия
Окна
Наружные двери
2. Тепловая инерция ограждающих конструк-
ций, таких, как
Стены
Потолки (полы)
Для комфорта человека вблизи стен а также
для предотвращения конденсата влаги теп-
ловая инерция конструкций имеет очень
важное значение.
3. Расположение отдельных слоев в много-
слойных ограждающих конструкциях. Прави-
льная последовательность слоев изнутри —
наружу особенно важна. Образование кон-
денсата внутри конструкции.
4. Общий коэффициент пропускания энер-
гии окнами и прочими светопрозрачными
конструкциями, такими, как
Наружные двери
Зимние сады
Прозрачная солнцезащита
Стекла с металлическим напылением
(внутренние стекла)
5. Отношение площади окон и других свето-
прозрачных конструкций к площади поверх-
ности наружных ограждающих конструкций
здания. (окна часто являются слабыми мес-
тами).
6. Географическое положение здания:
Широта
Высота над уровнем моря
Условия облачности
Частота туманов
7. Ориентация окон и других светопрозрач-
ных конструкций по сторонам света. Солнеч-
ные теплопоступления различны в зависимо-
сти от ориентации, см. раздел 1.12.
8. Воздухонепроницаемость строительных
конструкций и мест их примыканий
9. Воздухообмен:
Открывание окон и наружных дверей
Воздухообмен посредством механических
вентиляционных систем с рекуперацией
тепла и без нее.
16 Глава 1. Теплозащита
1.1.5. Теплопередача
Причиной того, что в помещении имеют место примерно одинаковые темпе-
ратуры, независимо от расположения источников тепла, или того что темпера-
тура в помещении после отключения отопления понижается с различной ско-
ростью, являются различные возможности передачи тепла.
Виды теплопередачи
Теплопроводность
Тепловые потоки
и тепловая конвекция
Тепловая радиация
Теплопроводность
Передача тепла от молекулы к молекуле у жестких материалов.
Теплопроводность выражается измеренным значением коэффициента теп-
лопроводности
Чем меньше величина , тем лучше теплоизоляция
Тепловые потоки и тепловая конвекция
Передача тепла вместе с потоком теплоносителя
Тепловой поток: в жидкостях Тепловая конвекция: в воздухе (газах)
Принцип: водяное отопление
1.7. Примеры расчета и применение теплозащиты 17
Рис. 1.6. Гвоздь ста-
новиться горячим
Рис. 1.7. Дерево не
нагревается
Рис. 1.8. Спички воспламе-
няются на различных ме-
таллах в различное время
Вода
Рис. 1.9. Вода циркулиру-
ет в трубке и расширяется
Рис. 1.10. Воздух циркулирует от
отопительного прибора и к нему
Тогда как при теплопроводности молекулы остаются на месте, при тепло-
вом потоке или конвекции тепло переносится изменяющими свое положение
частичками вещества, имеющими определенный тепловой потенциал.
Конвекция происходит преимущественно следующим образом: воздух рас-
ширяется около поверхности отопительного прибора при нагревании. В резу-
льтате уменьшается его плотность, и удельный вес становится меньше. Более
легкий воздух поднимается вверх, охлаждается, снова становится тяжелее и
опускается вниз. Так возникает круговорот, который распространяется почти
на все помещение и сохраняет в нем примерно одинаковую температуру.
Тепловая радиация
Тепловая энергия с помощью радиации может передаваться как через за-
полненное воздухом, так и через безвоздушное пространство. Тепловые лучи
имеют различные длины волн, и не связаны с материей. Поэтому они без по-
терь могут пронизывать безвоздушное пространство (космос). Поступающие
на тело тепловые лучи частично поглощаются, частично отражаются. Эффект
поглощения используется в солнечных коллекторах, причем поверхность кол-
лекторов окрашивается в черный цвет. Отражение используется когда нужно
задержать радиационное тепло в помещении, как например в случае покрыто-
го отражающим слоем одного из стекол в стеклопакете.
18 Глава 1. Теплозащита
Внутри Снаружи
Рис. 1.11. Теплозащитный стек-
лопакет: покрытие на внутрен-
нем стекле.
Тепло должно быть задержа-
но в помещении
Внутри Снаружи
Возможно теплая кромка
Рис. 1.12. Солнцезащитный
стеклопакет: покрытие на на-
ружном стекле.
Тепло не должно попасть
в помещение
Рис. 1.13. Алюминиевая пленка:
за отопительным прибором.
Рис. 1.14. Поверхность нагре-
ва направляет тепловое излу-
чение в помещение
Напольное отопление
1.2. Физические основы
1.2.1. Основные физические величины теплозащиты
1. Количество тепла Q: единица Вт · с
Под количеством тепла Q (Вт·с) понимают
такое количество энергии, которое может быть
отдано или воспринято телом при тепловом по-
токе (Вт) за секунду (1 с).
2. Теплопроводность
— маленькая греческая буква (произно-
сится ламбда). Расчетная величина теплопро-
водности показывает количество тепла в Вт·с,
которое проходит в стационарном режиме (при
постоянно работающем отоплении) в 1 секунду
через 1 м2 слоя материала толщиной 1 м, когда
разность температур на внешней и внутренней
поверхностях слоя составляет 1 кельвин
(1 К 1 °С).
Единица: Вт·с·м/с·м2·К = Вт/(м·К)
Чем больше , тем больше теплопроводность.
Чем меньше , тем лучше теплоизоляция.
Теплопроводность зависит от:
• Плотности материала
Воздух имеет очень хорошие теплоизоля-
ционные свойства ( = 0,025 Вт/(м·К)).
Материалы с малой плотностью имеют,
как правило, много воздушных пор, ко-
торые улучшают их теплоизоляционные
свойства.
• Вида величины и распределения пор
Вид: круглые, шарообразные поры луч-
ше, чем продолговатые.
Величина: много маленьких пор лучше,
чем меньшее количество больших.
Распределение: равномерное распределе-
ние лучше, чем неравномерное.
• Влагосодержания материала
Оно зависит от:
— Структуры материала (поры, строе-
ние)
— Положения в конструкции (подход
воздуха)
1.2. Физические основы 19
Рис. 1.15.
Количество тепла:
1 Дж = 1 Вт·с = 1 Н·м
Тепловой поток:
1 Дж/с = 1 Вт = 1 Н·м/с
Пробирка
Без
фольги
Фольга
Tемпература в Tемпература в
пробирке равна пробирке
температуре меньше чем
в корыте в корыте
Рис. 1.16.
Термометр
— Климатические воздействия (внутри—снаружи)
— Из-за воздушных пор ( = 0,025 Вт/м·К), заполненных водой
( = 0,64 Вт/м·К), теплоизоляционные характеристики ухудшаются (при-
мер — мокрое платье).
Увлажнение ухудшает теплоизолирующую способность.
• Температура материала.
Молекулы теплых материалов более подвижны, чем молекулы холодных ма-
териалов. Чем ниже температура материала, тем хуже теплопроводность.
Чтобы получить сравнимые значения DIN 4108 предписывает определять
теплопроводность при температуре +10 °С.
3. Коэффициент теплопередачи .
( — большая греческая буква Ламбда)
Коэффициент теплопередачи показывает, какое
количество тепла (Вт·с) в стационарном режиме про-
ходит через 1 м2 элемента однородной ограждающей
конструкции толщиной d (в м) за секунду (1 с), если
разность температур поверхностей конструкции со-
ставляет 1 кельвин (1 К 1 °С).
Единица: /d = Вт/м·К/м = Вт/м2·К
4. Сопротивление теплопередаче R.
Единица: R (м2·К/Вт).
Для оценки ограждающей конструкции с энергетической точки зрения яв-
ляется определяющим не то, какое количество тепловой энергии она пропус-
кает, а то, как велико ее сопротивление пропусканию тепла.
Чем больше сопротивление теплопередаче конструкции,
тем лучше ее теплоизолирующая способность.
Если конструкция состоит из нескольких слоев, то сопротивления тепло-
передаче отдельных слоев могут складываться.
R Толщина отдельного слоя
Его коэффициент теплопроводности
R
d d d d
1
1
2
2
3
3
n
n
Толщина слоя d в м
5. Коэффициент теплообмена h.
Коэффициент теплообмена h выражает количество тепла (в Вт·с) которое
в секунду (С) обменивается между 1 м2 поверхности твердого материала и ка-
сающимся его воздухом, когда разница температур между воздухом и поверх-
ностью материала составляет 1 кельвин.
20 Глава 1. Теплозащита
Рис. 1.17.
Тогда, как в строительной конструкции тепло передается вследствие теп-
лопроводности, на поверхностях стен теплопередача осуществляется за счет
радиации hS и конвекции hK.
Так, например: зимой наружная стена внутри холоднее, чем внутренний
воздух, тогда, как поверхность стены снаружи теплее наружного воздуха.
Для стен получается:
Внутренняя сторона: hi Ј hK + hS Ј 4 + 4 = 8 Вт/(м2·К)
Наружная сторона: hе Ј hK + hS = 13 + 10 = 23 Вт/(м2·К)
Единица измерения: Вт·с/(с·м2·К) = Вт/(м2·К)
h — heat (англ. тепло)
6. Сопротивление теплообмену R
h s 1
.
Единица: 1/(Вт/м2К) = м2К/Вт.
Сопротивление теплообмену зависит от:
• температуры воздуха
• движения воздуха
• характеристик поверхности стены (гладкая — шероховатая)
• расположение строительной конструкции (горизонтальная — вертикальная)
• направления теплового потока
• конструктивного исполнения строительного элемента (однооболочковый —
двухоболочковый)
7. Общий коэффициент теплопередачи U (величина U).
Под общим коэффициентом теплопередачи понимается вся транспорти-
ровка тепловой энергии от воздушного пространства через строительную кон-
струкцию и снова в соседнее воздушное пространство за ограждающей конст-
рукцией. В общий коэффициент теплопередачи U наряду с сопротивлени-
ем теплопередаче R также входят сопротивления теплообмену 1/hi и 1/hе (в
СНиП II-3-79* в и н). Общий коэффициент теплопередачи U (величина U)
представляет собой важнейшую характеристику строительной физики в тепло-
защите.
Под общим коэффициентом теплопередачи U понимают такое количество
тепловой энергии, которое проходит за секунду (с) через 1 м2 слоя материала
толщиной d (в м) в установившемся режиме отопления, если разность темпе-
ратур внутреннего и наружного воздуха составляет 1 кельвин (К).
U
h
R
h
1
1 1
i e
U
R R R
1
si se
где U (англ. Unit of heat-transfer) — единица измерения теплопередачи U в
Вт/(м2·К); R (англ. resistance) — сопротивление; i — interior — внутри, с внут-
ренней стороны; e — exterior — снаружи, с наружной стороны; s — surface —
поверхность.
1.2. Физические основы 21
Величину U определяют в стационарных,
т.е. лабораторных условиях.
Ее нельзя определять в нестационарных,
т.е. в неустановившихся условиях.
Для окон и других видов остекления
даются сразу величины U.
8. Общее сопротивление теплопередаче
RT (в СНиП II 3 79* — Rо).
R
h
R
h T
i e
1 1
R R R R T si se
R
h
d d d d
i he
T
n
n
1 1 1
1
2
2
3
3
Величина теплоизоляции конструкции
Единица: м2 К /Вт.
Эту формулу обычно используют для расчета величины U (RT 1/х ве-
личина U). Эту формулу используют также для получения распределения тем-
ператур внутри ограждающей конструкции.
9. Коэффициент удельной теплоемкости С.
Под этим понимают количество тепла, которое необходимо для того, что-
бы поднять температуру материала массой 1 кг на 1 кельвин (1 К).
Единица: Вт·с/(кг·К) = джоуль/(кг·К)
10. Коэффициент теплопроницания b1
Коэффициент теплопроницания дает сведения о том, какое количество
тепла (Вт·с) может проникнуть в материал через 1 м2 его поверхности так,
чтобы нагреть его на 1 К за время с0,5.
Единица: Дж/(м2·К·с0,5) = Вт·С/(м2·К·с0,5).
b R c
где в Вт/(м·К); в кг/м3; с в Дж/кг·К.
Большой коэффициент теплопроницания.
Много тепла проникает в единицу времени в материал и мало тепла оста-
ется для нагревания воздуха в помещении.
22 Глава 1. Теплозащита
Рис. 1.18. График температур
R — сопротивление тепло-
передаче конструкции или тер-
мическое сопротивление.
1В российской теплофизике и в СНиП II-3-79* аналогичная величина связана с неста-
ционарными условиями теплового режима и включает в себя круговую частоту колебаний
температуры на одной из поверхностей ограждающей конструкции. Она называется ко-
эффициентом теплоусвоения материала S (Вт/(м2·°С)).
S
z
2
R c, где z — период колебаний воздушной среды.
Следствие: помещение нагревается медленно.
Маленький коэффициент теплопроницания.
Меньше тепла проникает в единицу времени в материал, при этом остает-
ся больше тепловой энергии для нагревания воздуха в помещении. Для тепло-
ты полов, и, соответственно, для нагревания стен коэффициент теплопрони-
цания имеет решающее значение.
При одинаковой температуре бетонная поверхность ощущается более про-
хладной, чем деревянная. Для полов этот эффект, вследствие непосредствен-
ного контакта с телом человека, особенно заметен.
Таблица 1.1. Расчетные значения удельной теплоемкости с
и коэффициента теплопроницания b
с, Дж/кг·К b, Дж/м2·К·с0,5
Алюминий 800 20785
Сталь 400 13735
Бетон 1000 2240
Легкий бетон 1000 930
Цементная стяжка 1000 1670
Известковая штукатурка 1000 1250
Цементно-песчаный камень 1000 990
Стеновой кирпич 1000 900
Легкий многопустотный кирпич 1000 510
Газобетон 1000 340
Пробка 1700 160
Пенопласты 1500 35
Минерало-волокнистые материалы 1000 30
Дерево 2100 400
Материалы на основе древесины 2100 400
Воздух 1000 14
Вода 4200 1630
Например: бетон b 2,1 2400 100 = 2245 Дж/(м2·К·с0,5).
Дерево b 0,13 600 2100 = 405 Дж/(м2·К·с0,5).
11. Теплонакопительная способность Q.
Теплонакопительная способность играет большую роль как для летней, так
и для зимней теплозащиты зданий.
Летом. Конструкции, ограждающие помещение, в течение дня накаплива-
ют часть тепловой энергии и отдают её вечером и в ночные часы в охлаждаю-
щийся воздух помещения. Это позволяет избежать так называемого «барачно-
го» климата.
Теплонакопительная способность тем больше:
• чем больше поверхностная плотность конструкции (в кг/м2)
1.2. Физические основы 23
• чем больше величина удельной теплоемкости с
• чем больше разность температур между конструкцией и воздухом.
Зимой. Конструкции, ограждающие помещение в период работы отопле-
ния накапливают тепло и могут отдавать его в воздух помещения при отклю-
чении отопления. Кроме того, за счет теплонакопления достигается то, что
вблизи стен не возникает ощущение сквозняков и стена может излучать тепло.
Таким образом улучшается самочувствие человека вблизи стены.
Основное требование.
Наружные конструкции высокая теплоизолирующая способность
Внутренние конструкции высокая теплонакопительная способность.
надежная защита от воздушного шума.
Накапливаемая тепловая энергия определяется по формуле:
Q = m ·c· m = d
где m в кг/м2; с в Дж/кг·К; в °С или К.
Единица: Дж/м2.
Согласно DIN 4108 теплонакопительная способность рассчитывается для
строительных конструкций толщиной не более 10 см. Правило 10 см учитыва-
ет тот факт, что при наружном расположении утеплителя в течение дневно-
го/ночного цикла не вся накопленная энергия стены может перейти в поме-
щение, а лишь то количество тепла, которое накапливается в слое толщиной
10 см, расположенном с более теплой внутренней стороны.
Пример.
Стена толщиной 24 см из пустотелого кирпича = 1200 кг/м3 имеет в сред-
нем температуру 14 °С. Температура воздуха в помещении составляет 17 °С.
Q = m ·c· = 1200 кг/м3·0,10 м·1000 Дж/(кг·К)·3К
Q = 360000 Дж/м2.
Q = 0,10 кВт·ч/м2.
1.2.2. Ощущение комфорта в помещении
Оно зависит от:
Температуры поверхностей стен.
Чувствует ли человек себя комфортно
в помещении, зависит, наряду с уже упо-
мянутыми факторами, также и от тепло-
вого излучения поверхностей ограждаю-
щих это помещение конструкций. Мы
чувствуем себя комфортно, с точки зре-
ния температуры, в том случае, если
внутренние поверхности стен зимой не
более, чем на 3 °С ниже, а летом не бо-
лее, чем на 3 °С выше температуры воз-
духа в помещении. Температура поверх-
ностей стен зависит от их сопротивления
теплопередаче (R).
24 Глава 1. Теплозащита
Слишком тепло
Слишком
холодно
Tемпература в помещении
Рис. 1.19. График распределения ком-
фортных температур в помещении Tемпература поверхности стены
Комфортно
Температура поверхности пола.
Для полов, вследствие непосредст-
венного контакта с телом человека через
подошвы ног, справедливы другие значе-
ния. Для того, чтобы не отбирать у чело-
века слишком много тепла, температура
поверхности пола не должна быть ниже
15—20 °С. Здесь играет роль также про-
должительность пребывания человека в
помещении.
Согласно рис. 1.20. температура пола
15 °С ощущается еще приемлемой, если
пребывание человека в помещении длит-
ся до 3 часов. Затем пол кажется уже
прохладным, а через 3,8 часа — уже хо-
лодным.
Теплонакопительная способность стен1.
Теплонакопительная способность иг-
рает большую роль как для зимней, так и
для летней теплозащиты. Так как способ-
ность к накоплению очень сильно зави-
сит от плотности, то у тяжелых стен она
лучше, чем у легких конструкций. Зимой
помещения с большой теплонакопитель-
ной способностью при отключении ото-
пления охлаждаются не так быстро, ле-
том избыточная энергия в дневное время
может накапливаться для того, чтобы ее
отдать в воздух помещения в прохладные
ночные часы.
Относительная влажность воздуха.
Рис. 1.22 показывает, что мы чувству-
ем себя некомфортно, когда температура
воздуха падает ниже 17
°С и, соответст-
венно, когда она возрастает выше 26 °С,
независимо от относительной влажности
воздуха. Далее следует отметить, что с
увеличением температуры воздуха мы
ощущаем как комфортные все меньшие
значения относительной влажности.
Движение воздуха.
Движение воздуха может происходить
через неплотные места в оболочке здания
1.2. Физические основы 25
Приемлемо
Ледяной
пол
ч
Продолжительность пребывания
Рис. 1.20. График распределения ком-
фортных температур пола в зависимо-
сти от времени пребывания человека в
помещении
Tемпература пола
Прохладно
Холодно
Рис. 1.21. Теплонакопительная спо-
собность: 1 — слой теплоизоляции
внутри малая теплонакопительная
способность; 2 — слой теплоизоля-
ции снаружи большая теплонако-
пительная способность.
Эффективность аккумулирования
тепла согласно DIN EN 13786 рас-
считывается только для слоя, распо-
ложенного перед теплоизоляцией с
внутренней стороны. Для обеспече-
ния теплонакопительной способно-
сти могут использоваться только
строительные материалы с величи-
ной ј 0,1 Вт/(м·К).
Внутри
Снаружи
Внутри
1В российской строительной теплотехнике аналогичную роль выполняет понятие о
массивности стены, характеризуемой величиной тепловой инерции D. D = R·S, где R —
сопротивление теплопередаче; S — коэффициент теплоусвоения.
(плоскость крыши, щели в окнах, ко-
жухи жалюзи), а также за счет конвек-
ции внутри здания. Если внутренние
поверхности стен имеют малые темпе-
ратуры, из-за большой разницы темпе-
ратур между воздухом в помещении и
поверхностью стены вблизи стены про-
исходит конвекция, которая ощущает-
ся человеком как сквозняк.
Отношение амплитуд колебания тем
ператур TAV.
Температура наружного воздуха в
течение суток (дневная и ночная фазы)
не постоянна. Колебания температуры
влияют на распределение температур
внутри конструкции и на температуру
воздуха внутри помещения. Величина
TAV для конструкции может считаться
хорошей, если колебание температуры
внутреннего воздуха меньше наружно-
го, и если волна тепловой энергии
приходит вовнутрь со сдвигом по вре-
мени. Это возможно в том случае, если
конструкции, ограждающие помеще-
ние имеют хорошую теплонакопитель-
ную способность. На рис. 1.23 показа-
но, что максимальные значения (амп-
литуда) колебаний температуры наруж-
ного воздуха во внутреннем воздухе
гораздо меньше и энергетическая вол-
на приходит в помещение со сдвигом
по времени .
Значение величины TAV особенно
возрастает в летние месяцы.
26 Глава 1. Теплозащита
Внутри Снаружи
ч ч
24 ч 24 ч
Сдвиг по фазе
Рис. 1.23. Отношение амплитуд колеба-
ний температур
Амплитуда
Неком-
фортно: слишком
влажно
Комфортно
Еще
комфорт-
но
Некомфорт-
но: слишком сухо
Tемпература воздуха
в помещении
Рис. 1.22. Относительная влажность
воздуха и ощущение комфорта
Oтносительная влажность
воздуха в помещении
Внутри Снаружи
ч ч
24 ч 24 ч
Рис. 1.24. Внутренняя теплоизоляция
Штукатурка представляет собой отде-
льную теплоаккумулирующую массу.
Относительно высокая темпера-
тура помещения Меньшие коле-
бания температуры
Небольшой фазовый сдвиг, на-
пример, 3 часа, т. е. максимальная
температура воздуха в помещении
достигается со сдвигом в 3 часа от-
носительно максимума наружной
температуры.
Качество воздуха.
Для качества воздуха определяющим является содержание углекислого газа
(СО2). Высокое содержание СО2 вызывает головную боль, ощущение голово-
кружения, возбуждение, рост артериального давления. Очень высокие концен-
трации СО2, около 10%, которые встречаются в погребах для брожения, ведут
к смерти от отравления. Человек вдыхает в час около 500 л воздуха с содержа-
нием СО2 около 0,03% от объема, а выдыхает этот воздух уже с содержанием
СО2 около 4% от объема. При этом он потребляет в час около 33 л О2 и выра-
батывает около 25 л СО2.
Количество СО2 в гигиенически безупречных жилых и рабочих помещени-
ях должно не превышать 0,1% от объема воздуха. Чтобы поддерживать эту ве-
личину в помещении на человека в час требуется около 30 м3 наружного воз-
духа, содержание СО2 в котором составляет около 0,03% от объема.
1.2. Физические основы 27
Внутри Снаружи
ч ч
24 ч 24 ч
Рис. 1.25. Наружное расположение
теплоизоляции
Штукатурка и каменная кладка
служат аккумуляторами тепла.
Температура в помещении значи-
тельно ниже, чем наружная темпе-
ратура Значительное уменьшение
колебаний
Большой фазовый сдвиг, напри-
мер 8 ч, что означает, что макси-
мальная температура воздуха в по-
мещении сдвинута на 8 часов отно-
сительно максимальной температу-
ры наружного воздуха.
Рис. 1.26. От чего зависит комфорт в помещении
Относительная
влажность воздуха
Температура
воздуха
в помещении
Температура
поверхности
ограждающих
помещение стен
Тепло-
накопление
ограждающих по-
мещение конст-
рукций
Температура
пола
Шумозащита
Одежда
человека
Освещение,
освещенность
Вид
деятельности
Движение воздуха
(скорость потока)
Качество воздуха,
особенно
содержание
СО2
1.2.3. Возможности энергосбережения
• Земельный участок: — затенение деревьями или прилегающими построй-
ками
— ветер, его периодичность и сила
— частота выпадения тумана
• Ориентация здания: — ориентация плоскости главной крыши на юг
— зимние сады
— получение солнечной энергии посредством
тепловых солнечных батарей
фотоэлектрических батарей
прозрачной теплоизоляции
• Компактность: — A/Ve-соотношение максимально низкое
• Вид дома — сильно расчлененный фасад или прямые наружные
стены (выступы или ниши в стенах)
— эркеры
— расположение дома в середине или в конце рядо-
вой застройки, отдельно стоящий дом
• Вид строения
в плане:
— термическое зонирование
— расположение отапливаемых помещений рядом с
отапливаемыми помещениями
— расположение неотапливаемых помещений рядом с
неотапливаемыми
— расположение неотапливаемых помещений в север-
ной части здания
— отопление помещений с очень большой высотой с
помощью систем напольного отопления
• Теплоизоляция: — влияние на теплопотери через ограждающие конст-
рукции
— предотвращение повреждений от влажности
— преимущественное использование наружной тепло-
изоляции
• Отопительные
системы:
— стандартный котел — низкотемпературный ко-
тел — конденсационный котел
— использование возобновляемой энергии, например:
солнечная энергия, биомасса, энергия воды, ветра,
окружающего воздуха, геотермия и энергия прили-
вов и отливов
• Солнечные
установки:
— активные солнечные установки: плоские или труб-
чатые коллекторы
— пассивные солнечные установки: зимние сады,
прозрачная теплоизоляция
— окна
• Коэффициент энер-
гозатрат системы:
— соответствует обратной величине коэффициента
полезного действия системы
• Инженерные
системы:
— вентиляционные системы
— климатические системы
— арматура (экономящая воду)
28 Глава 1. Теплозащита
• Тепловые мостики: — ниши отопительных приборов, кожух для роль-
ставней, балконы, лоджии, примыкания
• Воздухонепро-
ницаемость:
— негерметичность, примыкания, швы и стыки
• Термостаты: — возможность точного регулирования параметров
• Вентили: — экономичное потребление воды
• Бытовые приборы: — использование энергосберегающих бытовых прибо-
ров (холодильники, морозильники)
• Освещение: — использование энергосберегающих источников света
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение
требований по теплозащите
1.3.1. Расчет для подтверждения выполнения
требований по теплозащите согласно DIN 4108
Основы подтверждающего расчета согласно DIN 4108 представляют собой таб-
лицы, приведенные ниже. Требования согласно DIN 4108 считаются выпол-
ненными в том случае, если для отдельных строительных элементов значение
коэффициента сопротивления теплопередаче R получается не ниже указанных
значений.
Таблица 1.2. Ориентировочные значения коэффициентов теплообмена согласно
DIN EN 6946, а также DIN 4108-2
Коэффициенты
теплообмена
Сопротивления
теплообмену
hi he Rsi Rse
Вт/(м2·К) м2·К/Вт
В теплозащите
Направление теплового потока
вверх 10 231,2 0,10 0,0431,2
вверх 6 231,2 0,167 0,0431,2
горизонтальный 8 231,2 0,125 0,0431,2
в вентилируемом фасаде 8 12 0,125 0,083
Во влагозащите
норма 6 231,2 0,167 0,0431,2
при примыкающей и плотно стоя-
щей мебели перед наружной стеной
5 231,2 0,20 0,0431,2
Для предотвращения плесени
в отапливаемых помещениях 4 231,2 0,25 0,0431,2
в неотапливаемых помещениях 6 231,2 0,167 0,0431,2
1Во внутренних строительных конструкциях для обеих сторон используется значе-
ние Rsi. При этом отапливаемое помещение граничит с неотапливаемым помещением.
2При примыкании к твердому веществу (грунт и т.д.) he = или Rse = 0
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 29
• Под «горизонтальным» понимается направление теплового потока под углом
± 30° к горизонтальной линии, или соответственно для наклонных плоских
конструкций (крыша) при ј 60°.
Таблица 1.3. Краевые условия по температуре для рас-
чета тепловых мостиков согласно DIN ISO 10211
Часть здания или окружения Температура °С
Погреб 10
Грунт 10
Неотапливаемая буферная зона 10
Неотапливаемое чердачное помещение – 5
Коэффициенты теплообмена hi или he зависят от направления теплового
потока.
Примечание. Если изоляция проложена до основания крыши, то вертика-
льную стенку между скатом кровли и мансардой и соответствующие области
перекрытия можно не учитывать.
Таблица 1.4. Теплоизоляция трубопроводов для подачи и распределения горя-
чей воды, а также устройств арматуры
Строка Виды трубопроводов или арматуры
Минимальная
толщина слоя
теплоизоляции1
1 Внутренний диаметр d Ѕ 22 мм 20 мм
2 Внутренний диаметр 22 мм < d Ѕ 35 мм 30 мм
3 Внутренний диаметр 35 мм < d Ѕ 100 мм Равна внутреннему
диаметру
30 Глава 1. Теплозащита
Крыша
Направление
теплового потока
Вентилируемый
фасад
Термическая
оболочка
Рис. 1.27. Направление теплового потока
Строка Виды трубопроводов или арматуры
Минимальная
толщина слоя
теплоизоляции1
4 Внутренний диаметр d > 100 мм 100 мм
5 Трубопроводы и арматура согласно строкам 1—4
— в местах пересечения стен и перекрытий
— в области пересечения трубопроводов
— в местах соединения трубопроводов
— при центральных распределителях трубопроводной сети
Половина требований
строк 1—4
6 Трубопроводы центрального отопления согласно строкам
1—4, которые были проложены после 31 января 2002 года в
конструкциях между отапливаемыми помещениями различ-
ных пользователей
Половина требований
строк 1—4
7 Трубопроводы в полу (напольное отопление) 6 мм
8 Трубопроводы для распределения и подачи холодной воды,
а также систем кондиционирования
6 мм
1Относительно группы теплопроводности 035.
Таблица 1.5. Минимальные значения сопротивлений теплопередаче ограждаю-
щих конструкций по DIN 4108
Строка Ограждающая конструкция
Сопротивление
теплопередаче
R в м2·К/Вт
1 Наружные стены, стены эксплуатируемых помещений, отделяю-
щие их от помещений в земле, проездов, открытых подъездов, га-
ражей, от земли
1,2
2 Стены между помещениями разных хозяев, межквартирные стены 0,07
3 Стены лестничных клеток 0,25
3.1 На лестничные клетки с температурой значительно ниже тем-
пературы в помещениях (Q Ѕ 10 °C)
3.2 На лестничные клетки с температурой Q > 10 °C, как например
в административных зданиях, магазинах, учебных зданиях,
отелях, ресторанах и жилых зданиях
0,07
4 Перекрытия между жилыми этажами, разделяющие квартиры, пе-
рекрытия между рабочими помещениями, принадлежащими раз-
ным хозяевам, перекрытия под помещениями между складами
крыш и стенами мансарды
0,35
4.1 Везде
4.2 В административных зданиях с центральным отоплением 0,17
5 Нижняя граница зданий без подвалов с постоянным пребыванием
людей
0,90
5.1 Пол по грунту при глубине помещения до 5 м
5.2 Перекрытие над невентилируемым подпольем 0,90
6 Чердачные перекрытия в случае холодных чердаков: перекрытия
под полупроходными или еще более низкими по мещениями; пе-
рекрытия между вентилируемыми застрехами кровель и вертика-
льными стенками мансард, утепленные скатные кровли мансард
0,90
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 31
Продолжение табл. 1.4
Строка Ограждающая конструкция
Сопротивление
теплопередаче
R в м2·К/Вт
7 Перекрытия над подвалами, над закрытыми неотапливаемыми
тамбурами и т.п.
0,90
8 Перекрытия и крыши, которые отделяют эксплуатируемые поме-
щения от наружного воздуха
1,751
8.1 Над гаражами (в т.ч. неотапливаемыми), проездами и венти-
лируемыми полупроходными подпольями
8.2 Под крышами, перекрытиями под террасами, крыши перевер-
нутого типа
1,2
9 Рамные и каркасные конструкции 1,75
9.1 Возле перегородок
9.2 Как среднее значение 1,0
10 Кожух роль-ставней 0,55
10.1 Для карниза
10.2 Как среднее значение 1,0
1Повышенное значение из-за холодного пола.
Минимальные значения этой таблицы действительны для всех ограждаю-
щих конструкций с поверхностной массой минимум 100 кг/м2 и температуры
в помещении минимум 19 °С. Минимальные значения действительны также
для наиболее неблагоприятных мест.
Требования к отдельным строительным элементам согласно табл. 1.5.
• Стены.
Минимальные параметры теплозащиты должны обеспечиваться в любом
месте. Это относится в частности для ниш под окнами, подоконным стенкам,
оконным перемычкам, к наружным стенам около отопительных приборов,
трубных каналов, особенно если в этих каналах проложены водопроводные
трубы. Для двухоболочковых наружных стен с воздушной прослойкой тепло-
изоляция воздушной прослойки и наружной оболочки считается обеспечен-
ной, если толщина наружной оболочки составляет минимум 90 мм. Это относит-
ся также к деревянным конструкциям с преимущественно вентилируемыми
оболочками из кладочного камня. Если толщина облицовочной оболочки со-
ставляет менее 90 мм, то она рассматривается как обшивка или фасадная пли-
та и поэтому не может использоваться в расчетах, также в расчетах не учиты-
вается воздушная прослойка.
• Легкие ограждающие конструкции.
Для наружных стен, чердачных перекрытий в холодных чердаках и для
крыш с поверхностной общей массой менее 100 кг/м2 требуется большая теп-
лозащита R 1,75 м2·К/Вт. В рамных и каркасных сооружениях эти значения
справедливы только вблизи перегородок. Для всей ограждающей конструкции
в среднем эта величина должна составлять 1,0 м2·К/Вт.
32 Глава 1. Теплозащита
Продолжение табл. 1.5
• Ограждающие конструкции с утеплителем.
При расчетах сопротивления теплопередаче R учитываются только слои,
расположенные со стороны помещения до утеплителя строительной конструк
ции (выше гидроизоляционного слоя под плитами пола, или соответственно
под оболочкой крыши для плоских крыш).
Исключениями из этого являются (здесь слой теплоизоляции учитывается
в расчетах):
— теплоизоляционные слои, которые для крыш перевернутой конструкции
расположены на оболочке крыши
— теплоизоляция по периметру (расположенная снаружи теплоизоляция
стен здания, контактирующая с грунтом), если она не находится в посто-
янном контакте с грунтовыми водами. Постоянно присутствующих за-
стойных вод или воды под напором в области теплоизоляционного слоя
необходимо избегать.
• Окна/ остекленные двери.
Выходящие наружу окна и двери в отапливаемых помещениях необходимо
остеклять изоляционным (стеклопакеты) или двойным остеклением.
Если доля непрозрачной части заполнения составляет более 50 % от всей
площади, то должны быть выполнены требования согласно таблице. Если
доля составляет менее 50 %, то сопротивление теплопередаче должно состав-
лять R ј 1,0 м2·К/Вт.
• Напольное отопление
Для напольного отопления в расчетах учитываются только слои, располо-
женные под плитой стяжки.
• Перекрытия самого верхнего этажа
Если для неотделанного чердачного помещения самого верхнего этажа
(строка 6) или для легких конструкций выполняются повышенные требова-
ния, то теплозащита крыши не требуется.
• Вертикальные стены между скатами кровли и мансардой
Для отделанных чердачных помещений с вертикальными стенами тепло-
изоляция между скатами крыши и помещением чердачной мансарды должна
быть выполнена до нижнего края крыши.
• Стеклянные пристройки
Стеклянные пристройки (зимние сады) должны выполнять требования по
теплозащите, предъявляемые к ограждающим конструкциям. То же относится
к разделительным перегородкам и перекрытиям, к не отапливаемым коридо-
рам, лестничным клеткам и входам в подвальное помещение.
• Кожух для роль ставней
Для карниза, на котором расположен кожух для роль-ставней, должно
соблюдаться значение R ј 0,55 м2·К/Вт, для всего кожуха роль-ставней R ј
ј 1,0 м2·К/Вт.
• Здания с низкими температурами внутри помещений
Здесь действуют значения согласно таблице 1.5 за исключением строки 1.
В этом случае действует значение R ј 0,55 м2·К/Вт.
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 33
Стандарт DIN 4108
• учитывает только строительно-физические величины;
• требует соблюдения минимальных значений сопротивления теплопередаче R
для различных строительных конструкций, например:
наружные стены,
разделительные перегородки между отдельными квартирами,
стены лестничных клеток,
плиты перекрытий,
перекрытия над подвалами,
перекрытия, отделяющие помещения для пребывания людей от наружного
воздуха;
• требует выполнения минимальных предписаний по сопротивлению теплопе-
редаче для ниш, оконных перемычек, роль-ставней. Наилучшим вариантом
для этих конструкций было бы соблюдение величин, минимум равных ха-
рактеристикам остального участка стены;
• требует соблюдения требований по теплозащите для разделительных перего-
родок между зданием и стеклянными пристройками (зимними садами);
• требует соблюдения минимальных значений для легких строительных конст-
рукций с массой менее 100 кг/м2;
• позволяет распознать слабые с энергетической точки зрения места в конст-
рукции;
• защищает строительные материалы и строительные конструкции от слиш-
ком больших температурных напряжений (напряжения в результате измене-
ния температуры);
• содержит требования по воздухонепроницаемости наружных строительных
конструкций;
• требует повышенной теплозащиты в области тепловых мостиков при нали-
чии трубопроводов с горячей водой;
• требует минимальной теплозащиты также для зданий с низкими температу-
рами внутри помещений;
• требует соблюдения в местах примыкания кожухов роль-ставней к прилега-
ющим конструкциям (стена, окно) минимального температурного коэффи-
циента fRsi ј 0,70.
1.3.2. Среднее значение величины U/R
Ограждающая конструкция часто состоит из частей с различными коэффици-
ентами теплопередачи.
Стена: плоскость стены — ниша — откос — окно.
34 Глава 1. Теплозащита
Oкно
Рис. 1.28. Среднее значение величины U/R
U
U A U A U A
A m
1 2 n
1 2 n
общ.
R
A
A
R
A
R
A
R
m
n
n
общ.
1
1
2
2
Если требуется рассчитать среднее значение величины U балочного чер-
дачного перекрытия с балками и межбалочным заполнением, то можно вместо
площадей нижних плоскостей балок и межбалочного заполнения применять в
расчетах только их ширину, т.к. длина этих элементов одинакова.
U
U b U b
m
1 1 2 2
100%
R
b b
b
R
b
R
m = 1 2
1
1
2
2
Для каркасных конструкций с заполнением соотношение площадей дере-
вянной части и заполнения часто выражают в процентах.
U
U p U p
m
1 1 2 2
100%
R
p
R
p
R
m
100
1
1
2
2
%
Пример 1.
Каркас
RT1 1
10
0 22
013
1
23
,
,
;
U1 = 0,54 Вт/(м2·К)
Заполнение каркаса
RT2 1
10
0 22
0 035
1
23
,
,
;
U2 = 0,16 Вт/(м2·К)
U
U b U b
b b m
1 1 2 2
1 2
0 54 016 016 0 59
0 75
, , , ,
,
0,24 Вт/(м2·К)
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 35
Рис. 1.29. Среднее значение ве-
личины U/R
Рис. 1.30. Среднее значение ве-
личины U/R
Пример 2.
Заполнение каркаса
RT1 1
8
017
0 30
1
23
,
,
;
U1 = 1,36 Вт/(м2·К)
Деревянные элементы
RT1 1
8
017
013
1
23
,
,
;
U2 = 0,677 Вт/(м2·К)
U m
1 36 74 0 677 26
100
, ,
Um = 1,18 Вт/(м2·К)
Пример 3.
В нише отопительного прибора толщи-
на кладки составляет 11,5 см.
Окно U = 1,3 Вт/(м2·К); g = 0,6
Решение:
Стена
RT 1
8
0 015
0 70
0 030
0 45
0 02
10
1
23
,
,
,
,
,
,
UAW1 = 1,14 Вт/(м2·К)
Ниша отопительного прибора
RT 1
8
0 015
0 70
0 115
0 45
0 02
10
1
23
,
,
,
,
,
,
UAW2 = 2,15 Вт/(м2·К)
Перемычка
RT
1
8
0 015
0 70
0 025
0 08
012
2 5
0 05
0 04
0 02
1
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,0
1
23
UST = 0,55 Вт/(м2·К)
Ниша отопительного прибора
AAW2 = 2,01·0,875 = 1,76 м2
Окно
AW = 2,01·1,45 = 2,91 м2
Перемычка
AST = 2,25·0,25 = 0,56 м2
Стена
AAW1 = 17,85 5,23
= 12,62 м2
36 Глава 1. Теплозащита
Толщина стенки 17 см
Заполнение глиной
= 900 кг/м3
Доля деревянных эле-
ментов 26%
Рис. 1.31. Стена с нишей отопи-
тельного прибора
Известково-гипсовая штукатурка
Многопустотные блоки 8-1,0
Известково-цементная
штукатурка
Рис. 1.32. Стена
Внутренняя штукатурка
HWL 2,5 см = 0,08
Железобетон 12 см
Экструдированный поли-
стирол 5 см WLG 040
Наружная штукатурка
Рис. 1.33. Перемычка
U
U A U A U A U A
1 1 2 2 3 3 4 4
Îáùàÿ ïëîùàäü A
U m
114 12 62 215 176 0 55 0 56 13 2 91
17 85
, , , , , , , ,
,
= 1,25 Вт/(м2·К)
Пример 4.
Толщина стены 14 см
Глина = 800 кг/м3
Доля деревянных элементов
Подбалка А = 6,14·0,18 = 1,105 м2
Верхняя обвязка А = 6,14·0,18 = 1,105 м2
Угловая стойка А = 3,39·0,16·2 = 1,085 м2
Распорки А = 3,70·0,14·2 = 1,036 м2
Стойка косяка двери А = 3,39·0,14·2 = 0,949 м2
Поперечина косяка двери А = 1,0·0,12 = 0,12 м2
Стойка окна А = 3,39·0,14 = 0,475 м2
Поперечина окна А = 1,40·0,12·2 = 0,336 м2
Адер = 6,21 м2
Общая площадь A = 6,14·3,75 = 23,03 м2
Доля заполнения А = 16,82 м2
Деревянная часть
RT1 1
8
014
013
1
23
,
,
; U1 = 0,80 Вт/(м2·К)
Доля заполнения
RT2
1
8
014
0 25
1
23
,
,
; U2 = 1,37 Вт/(м2·К)
U m
23,03
0,80 6,21 1,37 16,82
= 1,25 Вт/(м2·К)
p
100 16 82
23 03
% ,
,
Заполнение
р = 73,04 %; p
100 6 21
23 03
% ,
,
Деревянная часть
р = 26,96 %
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 37
Рис. 1.34. Каркасная стена
Пример 5
Область каркаса
RT 1
10
0 015
0 25
016
0 20
013
0 06
0 06
1
23
,
,
,
,
,
,
,
U1 = 0,345 Вт/(м2·К)
Область заполнения
RT 1
10
0 015
0 25
016
0 20
0 04
0 06
0 06
1
23
,
,
,
,
,
,
,
U2 = 0,345 Вт/(м2·К)
U m
0,85
0,345 0,14 0,157 0,71
= 0,19 Вт/(м2·К)
Более точный способ: так как каркас и панели заполнения не занимают
целую площадь, сначала определяют средний коэффициент сопротивления
теплопередаче. В результате этого Rsi и Rse учитываются в расчетах только
один раз.
Однако разность между точным решением и приблизительным решением
пренебрежимо мала.
Для определения распределения температуры в такой конструкции можно
использовать следующий способ.
R
b b
b
R
b
R
m
1 2
1
1
2
2
1
014 0 71
014
0 20
013
0 71
0 20
0
, ,
,
,
,
,
,
,04
= 3,648 м2·К/Вт
RT 1
10
0 015
0 25
0 16 3 648
0 06
0 06
1
23
,
,
, ,
,
,
= 5,01 м2·К/Вт
Um = 0,20 Вт/(м2·К)
38 Глава 1. Теплозащита
Обрешетка
Контробрешетка
Изоляция для защиты от ветра
Теплоизоляция на каркасе 60 мм WLG 060
Мягкое древесное волокно WLG 040
Изоляция для обеспечения
воздухонепроницаемости sdi = 2,0 м
Контробрешетка
Гипсокартонная плита 15 мм
Рис. 1.35. Конструкция крыши
1.3.3. Общий энергетический коэффициент пропускания g
Окна и остекленные двери являются светопрозрачными конструкциями. Так
как они пропускают свет, они пропускают также и тепло в особенности в фор-
ме теплового излучения.
Пропускание энергии оценивается энергетическим коэффициентом пропу-
скания g. Так, например, энергетический коэффициент пропускания равный
0,7 означает, что через окно проходит 70% падающей на него энергии.
Оптимальные варианты остекления имеют величину Ug = 0,7 Вт/(м2·К) и
величину g = 0,6. Пространство между стеклами заполняется инертными газа-
ми аргоном или криптоном. Выбор материала покрытия зависит от того, дол-
жно ли это стекло выполнять теплоизоляционные или солнцезащитные функ-
ции.
Низкие коэффициенты энергетического пропускания требуются:
Летом: снаружи — во внутрь;
Этим должен предотвращаться перегрев воздуха в помещении.
Зимой: изнутри — наружу;
Этим должны предотвращаться слишком большие теплопотери.
Это достигается с помощью:
Летом:
• Установки солнцезащитных устройств таких, как маркизы, жалюзи, солнце-
защитные перголы и навесы;
• Нанесением отражающего слоя на наружное стекло со стороны межстеколь-
ного пространства.
Зимой:
• Нанесение отражающего слоя на внутреннее стекло со стороны межстеколь-
ного пространства.
С помощью нанесения отражающего слоя большая часть поступающей
тепловой энергии будет отбрасываться обратно в помещения, т.е. будет отра-
жена и останется в воздухе помещения.
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 39
Солнечная
энергия
Рис. 1.36. Нанесение отражающего слоя
снаружи
Солнечная
энергия
Энергия
внутреннего
пространства
Рис. 1.37. Нанесение отражающего слоя
изнутри
Таблица 1.6. Общий энергетический коэффициент пропуска-
ния g согласно DIN 4108
Строка Остекление g
1 1.1 Двойное остекление из обычного оконного стекла 0,8
1.2 Тройное остекление из обычного оконного стекла 0,5
2 Стеклоблоки 0,6
3 Многослойное остекление со специальными стек-
лами (теплозащитные, солнезащитные стекла1
0,2 до 0,8
1Общие энергетические коэффициенты пропускания g специальных стекол могут быть
различны в зависимости от окраски, напыления или обработки поверхностей.
Нанесение отражающего слоя на наружное стекло происходит тогда, когда необходимо
обеспечить защиту от слишком сильного солнечного облучения. Нанесение такого
слоя на внутреннее стекло необходимо тогда когда требуется пропускать тепловое из-
лучение снаружи, но отбрасывать тепло внутреннего пространства обратно в помеще-
ние.
Таблица 1.7. Коэффициенты Fc, учитывающие уменьшения поступления тепло-
вой энергии в помещение за счет стационарных солнцезащитных
устройств (СЗУ)1.
Строка Наличие СЗУ и их свойства
Понижающий
коэффициент FC
1 Без СЗУ 1,0
2 Внутренние или расположенные между стеклами2
2.1 Белые или отражающие поверхности с малым светопропуска-
нием3
0,75
2.2 Светло-окрашенные с малым светопропусканием3 0,80
2.3 Темная окраска с большим пропусканием3 0,90
3 Наружные
3.1 Жалюзи, а также материалы с низким светопропусканием3 0,25
3.2 Жалюзи, а также материалы с высоким светопропусканием3 0,40
4 Козырьки, лоджии 0,50
5 Маркизы, обычные4 0,50
1Солнцезащитное устройство должно быть стационарным, т.е. прочно смонтирован-
ным. Декоративные занавески не считаются солнцезащитными устройствами.
2В зависимости от типа СЗУ рекомендуется более точное определение действия этого
устройства, т.к. могут быть и более низкие значения. При отсутствии более точных
сведений следует применять менее выгодные значения.
3Светопропускание СЗУ ниже 10% считается малым, а выше 30% — высоким.
4Необходимо проверить отсутствие прямого попадания солнечного света на окно. Если
это так, то: при ориентации на восток или запад ј 85°, ј 115°, при ориентации на
юг ј 50°.
40 Глава 1. Теплозащита
1.4. Подтверждение выполнения требований
теплозащиты согласно Постановлению
об энергосбережении (EnEV)
1.4.1. Постановление об энергосбережении и его связь
с национальными стандартами
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 41
Солнечные
теплопоступления
Внутренние
теплопоступления
Потребность
в тепловой
энергии на
отопление
Потребность в
тепловой энергии
для приготовления
горячей воды
Общая потребность
в тепловой энергии
Рис. 1.38. Теплопотери и теплопоступления
Вышестоящий
европейский
стандарт
Годовая потребность
в первичной энергии
Qp = (Qh + Qw)·ep
Национальные стандарты
DIN 18 599 DIN 4108-6 DIN 4701-10
EnEV
EN 832
Касающиеся
конструкции
Реализация
национальных
методов под-
тверждения
требований
Годовая
потребность
в тепловой
энергии на
отопление Qh
Теплопотери
через
ограждающие
конструкции
Теплопотери
за счет
вентиляции и
инфильтрации
Теплопотери
через
ограждающие
конструкции
Касающиеся инже-
нерно-технических
систем
Национальные стан-
дарты по инженерно-
техническим систе-
мам: отопление, вен-
тиляция, кондициони-
рование
Коэффициент энерго-
затрат системы ep
Потребность в энер-
гии на подготовку
горячей воды qw
Как для учета конструктивных особенностей, так и для инженерно-техни-
ческих систем предлагаются подробные и упрощенные методы расчетов для
подтверждения выполнения требований по теплозащите, эти методы расчета
также можно комбинировать между собой.
1.4.2. Область применения Постановления
об энергосбережении
Область применения Постановления об энергосбережении (EnEV)
Для возводимых зданий
минимум 19 °С,
а также отапливаемых
более 4 месяцев в году
и кондиционируемых
более 2 месяцев в году
DIN 4108-6; EnEV
Для возводимых зданий
более 12 °С и менее 19 °С
а также отапливаемых
более 4 месяцев в году и
кондиционируемых более 2
месяцев в году
DIN 4108-6; EnEV
Изменения в уже
существующих
зданиях
посредством санации
расширения отделки
EnEV
Установки и устройства, которые служат для систем
отопления, вентиляции, а также для подготовки воды
DIN 4701-10; DIN ЕN 18599
EnEV не распространяется на:
• промышленные здания, которые используются преимущественно для разве-
дения или содержания животных,
• промышленные здания большой площади, которые в течение длительного
времени должны оставаться открытыми,
• подземные строения и постройки,
• парниковые конструкции и помещения для разведения, размножения и про-
дажи растений,
• несущие каркасные конструкции, шатры и прочие здания, которые подвер-
гаются неоднократной сборке и разборке,
• временные здания с запланированным периодом использования до 2 лет,
• здания, используемые для богослужения или других религиозных целей,
• жилые здания, которые предназначены для использования в течение менее
4 месяцев в году,
• производственные здания, которые должны охлаждаться до температуры
внутри помещения менее 12 °С, или отапливаются в течение менее 4 меся-
цев в году, а также кондиционируются менее 2 месяцев в году.
Исключения.
• памятники строительства,
• Прочие строительные сооружения, если мероприятия по теплозащите ухуд-
шат внешний вид, или другие мероприятия потребуют чрезмерно высоких
42 Глава 1. Теплозащита
затрат, в этом случае по запросу может быть получено освобождение от вы-
полнения требований EnEV.
• По запросу административные власти могут освободить от выполнения тре-
бований EnEV, если это требует несоизмеримых затрат для собственника
или создаст для него слишком жесткие условия. Таким обстоятельством
считается тот факт, когда требуемые затраты не окупятся в течение обычно-
го периода использования данной постройки.
Постановление об энергосбережении (EnEV) предоставляет большую сво-
боду при проектировании. Сейчас возможно найти компромисс между стан-
дартами по теплозащите и параметрами инженерных систем.
Например, если фасад по эстетическим причинам не может иметь тепло-
изоляции, то EnEV позволяет прийти к компромиссу с помощью более эффек-
тивных систем отопления.
Архитекторы, проектировщики несущих конструкций, а также инженер-
ных систем уже на стадии предварительного проектирования должны эффек-
тивно сотрудничать друг с другом.
Требования EnEV могут быть выполнены:
• посредством усиленной теплозащиты,
• посредством эффективных инженерных систем,
• посредством использования возобновляемой энергии,
• с помощью систем рекуперации тепла.
Постановление об энергосбережении предъявляет требования, изложенные
в DIN 4701-10, DIN 18599, к следующим инженерным системам:
• отопительная техника,
• вентиляционная техника (искусственная приточная и вытяжная вентиляция,
климатехника),
• система подготовки воды.
Теплота сгорания различных видов топлива
Топливо
Теплота сгорания (низшая),
кВт·ч/кг
Каменный уголь 9,3
Бурый уголь 5,8
Тяжелый мазут 10,9
Легкий мазут EL 10 кВт·ч /л
Жидкий газ 13,0
Городской газ 4,5 кВт·ч /м3
Древесина (воздушно сухая) 4,1
Древесные гранулы (пеллеты) 5,0
Щепа 650 кВт·ч / насыпной кубометр
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 43
1.4.3. Основные методы расчета согласно
Постановлению об энергосбережении
Критерии Обзор основных методов расчета
отапливаемые или кондиционируемые помещения
Строительные
мероприятия
Для возводимых зданий с ANF > 50 м2
Расширение зданий 15 м2 < ANF Ѕ 50 м2
Отделка зданий
Температура
в помещении
Здания
(жилые и нежилые)
с температурой
внутри помещения
ј 19 °С
которые отапливаются
более 4 месяцев в году,
а также кондиционируются
более 2 месяцев в году
Нежилые
здания с
температурой
внутри
помещения
12 < < 19 °С
Период ис-
пользования
более
4 месяцев
Здания в старом
фонде при санации.
Расширение.
Отделка.
А также для малых
зданий с ANF Ѕ 50 м2
и продолжительно-
стью использования
максимум 5 лет
Тип здания Жилые
здания
Нежилые
здания
Нежилые
здания
Жилые здания
и нежилые здания
Методы
расчета
Метод
месячного
энергетичес-
кого баланса
по базовому
зданию
Метод
месячного
энергетичес-
кого баланса
по базовому
зданию
Поэлемент-
ный метод
Поэлементный
метод
Критерий
выполнения
требований
Непревышение
значений для
максимально
допустимого
qp базового
здания,
а также HT
согласно
табл. 1.24
Непревышение
значений для
максимально
допустимого
qp
базового
здания
а также H T
согласно
табл. 1.24
Непревы-
шение
максимально
допустимых
значений U
Максимально допус-
тимые значения U
согласно таблице
не должны быть
превышены
При расширении
и отделке дополни-
тельно не должно
быть превышено
максимально допус-
тимое HT согласно
табл. 1.24
К жилым зданиям относятся: квартиры, дома престарелых и инвалидов, а
также им подобные учреждения, клиники. Больницы наоборот относятся к
нежилым зданиям.
qp ( Qp ) — годовая потребность в первичной энергии, в пересчете на отап-
ливаемую полезную площадь здания.
HT — удельные теплопотери через ограждающие конструкции, или коэф-
фициент теплопотерь через ограждающие конструкции, относительно площа-
ди теплопередающей оболочки.
44 Глава 1. Теплозащита
1.4.4. Термины и определения Постановления
об энергосбережении
Зона
Область здания, средняя температура воздуха в которой отличается мини-
мум на 4 °С от температуры в других частях здания.
Зонирование
Расположение теплых помещений внутри, а более холодных снаружи здания.
Границы системы
Теплопередающая оболочка образует границы системы. Части здания, ко-
торые находятся за пределами отапливаемой области, расположены вне гра-
ниц системы.
Площадь теплопередающей оболочки А
Суммарная площадь всех частей здания, например, стен, потолков, полов,
чердака и крыши, окон, дверей, которые граничат с наружным воздухом,
грунтом, или с не отапливаемыми помещениями и передают тепло (отдельные
площади определяются по наружным размерам).
Объем брутто Ve
Объем брутто Ve — это ограничиваемый теплопередающей оболочкой объ-
ем, который определяется по наружным размерам здания, включая возможные
слои теплоизоляции и облицовочной оболочки.
Отношение А/Ve
Этим отношением выражается компактность, т.е. различные формы зда-
ния. Чем меньше отношение А/Ve то есть отношение площади теплопередаю-
щих ограждающих конструкций к отапливаемому объему строения (определяе-
мому по наружным размерам), тем меньше теплопотери.
Вентилируемый объем V
Объем воздуха (объем нетто) отапливаемой зоны с регламентируемым воз-
духообменом, который служит с одной стороны для обеспечения гигиены в
помещении, а с другой стороны вызывает теплопотери за счет вентиляции и
инфильтрации воздуха. Определяется на основе размеров помещения в свету.
Коэффициент энергозатрат системы ep
Этот коэффициент выражает отношение потребляемой системой первич-
ной энергии к отдаваемой ей полезной тепловой энергии (отопление, подго-
товка теплой воды). Коэффициент энергозатрат системы ep также позволяет
сравнить друг с другом различные системы с точки зрения эффективности ис-
пользования первичной энергии. Если используется возобновляемая энергия
типа древесных пеллет, тепловых насосов или получаемая с помощью солнеч-
ных батарей, значение ep могут быть даже меньше 1.
e
Q
Q Q p
p
h w
По диаграммам раздела 11.1 также видна взаимосвязь между характеристи-
ками строительных конструкций и инженерно-техническим оборудованием:
чем меньше qh, тем выше может быть ep.
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 45
Коэффициент энергозатрат системы ep учитывает все составляющие тепло-
потерь в результате:
• генерирование энергии qg (g — generation — генерирование)
• накопление qs (s — storage — хранение)
• распределение qd (d — distribution — распределение)
• контроль и передача qce (ce — control and emission — контроль и пе-
редача)
• коэффициент первичной
энергии
fp f = 1,1 для масла, газа, угля
• вспомогательная энергия qHE электрический ток для насосов
Расход энергии
Измеренное количество энергии, которое фактически потребляется зда-
нием.
Потребность в энергии
Определяемая расчетным методом величина необходимого количества
энергии на основе краевых условий, определенных в соответствующих стан-
дартах и EnEV.
Потребность в тепловой энергии на отопление Qh
Количество тепловой энергии, которое должно быть предоставлено отопи-
тельными приборами отапливаемому зданию или частям здания для поддержа-
ния желаемой температуры в помещениях.
Потребность в тепловой энергии на отопление здания может зависеть от
следующих факторов:
• географическое положение,
• соседняя застройка (затенение, ветер),
• форма здания (сильное или слабое членение),
• отношение A/Ve,
46 Глава 1. Теплозащита
Используемая
энергия Добывается из земли
Qh + Qw Qp = (Qh +Qw)·ep Первичная энергия
Qp
Потери
ep Добыча
Переработка
Коэф- (электростанция)
фициент Подача
энергозатрат (транспортировка)
системы
Подставляется к границе дома
Конечная fp
энергия QE Коэффициент
Теплопотери в доме DIN 4701-10 первичной энергии
Рис. 1.39. Теплопотери в доме
DIN 18599
Освещение: искусственный свет
Охлаждение: холодильные установки
DIN 4701-10
Вспомогательная энергия: ток для насосов HE
Передача: термостаты отопительных приборов ce
Распределение: стояки трубопроводов d
Накопление: бойлеры, водонакопители s
Производство: котлы, ТН и др. g
• наличие высоких деревьев (затенение),
• коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций (теплопотери через
ограждающие конструкции),
• общий энергетический коэффициент пропускания энергии остеклением,
• доля площади окон,
• ориентация окон относительно сторон света,
• воздухонепроницаемость здания,
• пристроенные буферные помещения типа зимних садов,
• предотвращение образования тепловых мостиков,
• автоматические вентиляционные установки с рекуперацией тепла,
• использование солнечных теплопоступлений.
Потребность в тепловой энергии на отопление здания зависит от:
• теплопотерь через ограждающие конструкции,
• теплопотерь за счет вентиляции и инфильтрации воздуха вследствие обмена
воздуха из теплого помещения и наружного холодного воздуха через откры-
тые окна, а также через стыки окон,
• от солнечных теплопоступлений в результате солнечной радиации через
прозрачные и непрозрачные части конструкции,
• от внутренних теплопоступлений вследствие работы электрических прибо-
ров, освещения, присутствия людей.
Общая потребность в энергии
Сюда относится общее количество энергии, которое должно быть подведе-
но к зданию для покрытия потребности в тепловой энергии на отопление ото-
пительной системы здания.
Сюда входят потери системы отопления при передаче, распределении теп-
ла, накоплении и генерации тепловой энергии. Эти потери выражаются коэф-
фициентом энергозатрат системы. Малый коэффициент энергозатрат системы
характеризует более эффективную отопительную систему.
Коэффициент использования
Коэффициент, выражающий какая часть теплопоступлений (внутренних
Qi, солнечных QS) фактически представляет собой теплопоступления, которые
можно использовать повторно.
Теплонакопительная способность Cwirk
Способность части конструкций поглощать и накапливать тепловую энер-
гию. Эффективная теплонакопительная способность любой части является той
частью общей теплонакопительной способности, которая влияет на потреб-
ность в тепловой энергии на отопление и на температуру в помещении. Эф-
фективная теплонакопительная способность влияет на продолжительность
отопительного периода и по-разному определяется для лета и для отопитель-
ного периода.
Возобновляемые виды энергии
Возобновляемая энергия может использоваться для отопления, охлажде-
ния, вентиляции, а также подготовки теплой воды. К возобновляемой энергии
относятся:
• солнечная энергия (солнечные коллекторы, системы фотовольтаики),
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 47
• тепловая энергия окружающей среды: тепловые насосы вода-вода, тепловые
насосы воздух-вода,
• тепловая энергия земли (тепловые насосы соляной источник-вода),
• глубинная геотермия,
• биомасса (твердая, жидкая, газообразная),
• энергия ветра.
Воспроизводимая энергия:
• древесина (щепа, пеллеты),
• рапс (рапсовое масло).
Вспомогательная энергия
Энергия, которая необходима для работы инженерных систем, например,
регулирующей техники, насосов и др.
Режимы работы отопительной системы
Время выключения
Отопительная система не работает и поэтому не поставляет тепловую
энергию.
Время нагрева
Отопительная система включена и отдает тепловую энергию при полной
нагрузке.
Редуцированный режим
Количество отдаваемой тепловой энергии зависит от температуры наруж-
ного воздуха. Отопительная система работает при частичной нагрузке.
Пониженный режим
В данном режиме задается пониженная температура по сравнению с задан-
ной температурой, которая выставляется независимо от температуры наружно-
го воздуха.
Этот режим преимущественно используется в ночные часы:
— 7 часов для жилых зданий,
— часов для офисных и административных зданий.
Пониженный режим работы или полное отключение отопительной систе-
мы позволяет не только сэкономить энергию, но и часто способствует реше-
нию проблем образования влажности вызывающей образование плесневых
грибов.
Потери
Количество энергии, которая улетучивается из здания в результате тепло-
проницания (теплопередачи через ограждающие конструкции) или за счет
вентиляции через окна (открытые окна, оконные стыки) и отдается наружно-
му воздуху.
Коэффициент поступления солнечного тепла
Определяемая расчетным методом величина для оценки поступления сол-
нечной тепловой энергии через прозрачные строительные конструкции.
Градусо дни
Градусо-дни рассчитываются по сумме превышений предельной темпера-
туры отопления (10 °С) над среднесуточной температурой по количеству дней
отопительного периода.
48 Глава 1. Теплозащита
Предельная температура отопления
Под предельной температурой отопления понимают такую температуру на-
ружного воздуха, при превышении которой здание с заданной температурой
внутреннего воздуха больше не должно отапливаться, а может обходиться ис-
пользованием солнечного и внутренних теплопоступлений.
Предельная температура отопления зависит от:
• уровня теплоизоляции,
• солнечных и внутренних теплопоступлений,
• географического положения здания (базовый регион).
Градусо сутки отопительного периода Gtx/y
Представляют собой сумму дневной разности между средней температурой
помещения и средней температурой наружного воздуха в течение всего отопи-
тельного периода соответствующего базового региона.
Gt — градусо-сутки в К·сут1 в зависимости от базового региона и уровня
теплоизоляции здания; x — внутренняя температура; y — предельная темпера-
тура отопления.
FGt
Коэффициент для определения теплопотерь через ограждающие конструк-
ции (QT) и теплопотерь за счет вентиляции и инфильтрации (QV) из удельных
теплопотерь HT и HV c учетом базового региона.
FGt = Gt·1 Вт·сут·fNA
1 Вт·сут = 24 Вт·ч = 0,024 кВт·ч
fNA — поправочный коэффициент для ограниченного режима работы ото-
пительной системы в ночные часы.
Чем выше уровень теплоизоляции, тем ниже предельная температура ото-
пления. Предельная температура отопления соответствует температуре наруж-
ного воздуха примерно 10 °С.
Отопительный период
Отопительным периодом называют то время, в течение которого предельная
температура отопления выше, чем средняя температура наружного воздуха.
При НР-методе исходят из отопительного периода в 185 дней, что состав-
ляет полгода, при этом для данного полугодия в расчетах используются не раз-
личные температуры наружного
воздуха, а усредненные значе-
ния.
Отопительный период зави-
сит от:
• географического положения
здания и, следовательно, сред-
ней температуры наружного
воздуха,
• сопротивления теплопередаче
ограждающих конструкций
здания,
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 49
Предельная
температура отопления
Температура
наружного воздуха
Отопительный период
Рис. 1.40. Отопительный период
Температура
1В российской литературе используется единица измерения °C·сут. — Прим. пер.
• теплонакопительной способности здания, в частности внутренних конструк-
ций и частей здания,
• солнечных теплопоступлений через прозрачные и непрозрачные строитель-
ные конструкции,
• параметров воздухообмена,
• коэффициентов затенения.
Понятия, касающиеся площади, согласно DIN 277
Площадь основания брутто АBGF
Площадь основания
нетто АNGF
Площадь основания
конструкции АKGF
Полезная
площадь АNF
Техническая функцио-
нальная площадь АTFF
Площадь
проходов АVF
АBGF — площадь, определяемая по наружным размерам здания, включая
штукатурку и облицовочную оболочку
АKGF — площадь поперечного сечения стен, перемычек, дымоходов, поло-
стей систем инженерного оборудования
АTFF — площадь центральных систем электроснабжения, подачи газа и
воды, отопления, подъемно-транспортного оборудования (лифт)
АVF — площадь лестничных клеток, коридоров, проходов
Обозначения площадей в EnEV
1. Жилая площадь АWF
Основой для расчетов является Постановление о жилой площади (WF-VO).
Оно используется для определения потребности в тепловой энергии на
подготовку горячей воды (см. DIN 18599).
АNF = 1,35·АWF в среднем до 2 жилых этажей
АNF = 1,2·АWF для прочих зданий
2. Площадь основания нетто АNGF
Используется для определения объема воздуха
V = АNGF h, где h — высота помещения в свету
50 Глава 1. Теплозащита
Отопительный
период с учетом WRG
Отопительный период
без учета WRG
Рис. 1.41. Отопительный период с рекупе-
рацией тепла (WRG) или без рекуперации
тепла.
QT + QV — потребность в тепловой энергии
на компенсацию теплопотерь через ограж-
дающие конструкции и теплопотерь за счет
вентиляции и инфильтрации без рекупера-
ции тепла.
(QT + QV)WRG — потребность в тепловой
энергии на компенсацию теплопотерь че-
рез ограждающие конструкции и теплопо-
терь за счет вентиляции и инфильтрации с
рекуперацией тепла
3. Полезная площадь АNF
Используется в качестве основы для расчета при расширении и отделке
зданий, см. DIN 277, EnEV.
4. Полезная площадь здания АN
Представляет собой величину, рассчитанную на основе объема и высоты
этажа, см. EnEV
Высота этажа hG от OKR до
OKR (уровень пола без отделки)
Полезная площадь здания
hG < 2,50 м A
h
V N
G
ì e
1
0,04 1
hG от 2,50 до 3,0 м AN = 0,32·Ve для hG = 2,75 м
hG > 3,0 м A
h
V N
G
ì e
1
0,04 1
Конечная потребность в энергии QE
Сюда входит не только общая потребность в энергии на отопление, но и
количество энергии, затрачиваемой на подготовку горячей воды, включая по-
тери этих инженерных систем.
Конечная потребность в энергии также включает в себя потребность во
вспомогательной энергии для систем регулирования и работы насосов. Конеч-
ная энергия представляет собой энергию, которую владелец здания должен ис-
пользовать для поддержания желаемой температуры в помещениях и подго-
товки горячей воды и которая подлежит оплате в конечном итоге.
Потребность в первичной энергии Qp
Представляет собой количество энергии, которая используется для покры-
тия конечной потребности в энергии с учетом дополнительного количества
энергии, которая не доходит до конечного потребителя из-за процессов, про-
исходящих на предыдущих этапах, например, при добыче, преобразовании и
распределении соответствующих энергоносителей типа угля, нефти, газа и
прочих видов топлива.
Потребность в первичной энергии может использоваться в качестве вели-
чины для оценки экологичности и нагрузки на окружающую среду вследствие
выброса СО2.
Таблица 1.8. Коэффициенты первичной энергии fp; DIN 19599-100
Энергоноситель1
Коэффициенты первичной энергии fp
Общий
Не возобнов-
ляемая часть
Топливо Мазут EL 1,1 1,1
Природный газ Н 1,1 1,1
Жидкий газ 1,1 1,1
Каменный уголь 1,1 1,1
Бурый уголь 1,2 1,2
Древесина 1,2 0,2
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 51
Энергоноситель1
Коэффициенты первичной энергии fp
Общий
Не возобнов-
ляемая часть
Тепловая энергия из
электростанций2
Ископаемое топливо 0,7 0,7
Возобновляемое топливо 0,7 0,0
Тепловая энергия из
котельных
Ископаемое топливо 1,3 1,3
Возобновляемое топливо 1,3 0,1
Электроэнергия Различные источники 3,0 2,6
Энергия окружающей
среды
Солнечная энергия, теп-
лота окружающей среды
1,0 0,0
Биогенная энергия
Биологическое топливо
Биогаз
Биомасло
1,5 0,5
1Базовой величиной является конечная энергия Hi
2Доля из объединенной выработки тепловой и электрической энергий минимум 70 %
В коэффициенте первичной энергии fp учитывается только невозобновляе-
мая часть, которая может повлиять на расчет.
Книга немецкого ученого Вальтера Блези является попыткой совместить во-
просы проектирования ограждающих конструкций со сложнейшим комплек-
сом проблем строительной теплотехники, строительной акустики, звукоизоля-
ции и пожарозащиты, а также строительной химии. В этом плане она является
одной из первых попыток создать комплексную методику проектирования
ограждающих конструкций, необходимость которой давно назрела.
В настоящее время проектирование ограждающих конструкций, которому
традиционно уделялось мало внимания, ведется как бы раздельно по несколь-
ким направлениям. Отдельно обеспечивается теплозащита ограждающих кон-
струкций для зимних и летних условий о отделяется их влажностный режим за
годовой цикл увлажнения и высыхания. Отдельно рассматриваются вопросы
звукоизоляции и пожарозащиты в основном для внутренних ограждающих
конструкций. При этом вопросы строительной химии, как правило, вообще не
рассматриваются. Аналогично ведется и преподавание в области проектиро-
вания ограждающих конструкций. При этом могут возникнуть, например, та-
кие случаи, когда при дополнительном утеплении стен крупнопанельных зда-
ний постройки 1970—1980-х годов вдруг резко нарушается их звукоизоляция и
т.п. Комплексный подход к проектированию позволяет избежать таких явле-
ний путем правильного подбора на стадии проектирования утеплителя и на-
ружной отделки утепляемых стен.
На первый взгляд, книга перегружена примерами. Однако их обилие в ко-
нечном итоге становится ее достоинством, т.к. ей удобно пользоваться как
проектировщикам, получающим быстрый ответ на свои вопросы, так и препо-
давателям и студентам архитектурных и строительных высших учебных заведе-
ний.
При пользовании книгой следует учитывать, что все примеры приводятся
для климатических условий Германии. Однако общие закономерности остают-
ся справедливыми и для климата России.
Особый интерес вызовет сравнение приведенных в книге нормативных
данных и методик с недавно вышедщими Нормами СНиП 23-02-2003 «Тепло-
вая защита зданий» и соответствующим Сводом Правил к ним, в которых рег-
ламентируется подобный подход к проектированию общей теплозащиты по
максимально допустимым теплопотерям здания в целом. Это дает возмож-
ность воспитать осмысленный подход к вопросам теплозащиты зданий и к
учету вопросов строительной физики при их проектировании.
Книга предназначена для проектировщиков гражданских и промышлен-
ных зданий, а также для преподавателей и студентов архитектурных и строите-
льных высших учебных заведений. Кроме того, она может быть использована
в системе повышения квалификации специалистов.
А.К.Соловьев, профессор, кандидат технических наук,
академик Европейской Академии Наук и Искусств
Влагозащита
Летняя
теплозащита
Зимняя
теплозащита
Шумозащита
Шумозащита
Строительная физика
Теплозащита Влагозащита Шумозащита Пожарозащита
Летняя
тепло-
защита
Зимняя
тепло-
защита
Защита от
конденса-
ционной
влаги
Огнестой-
кость кон-
струкций
и частей
Огнестой-
кость
мате-
риалов
Защита от
ударного
шума пе-
рекрытий
Защита
от кор-
пусных
шумов
Защита
от воз-
душного
шума
Защита
от
дождя
Защита
от грун-
товых
вод
По
DIN
4108
Внутри
конст-
рукций
На
поверх-
ности
конст-
рукций
По Поста-
новлению
об энер-
госбере-
жении
По методу
месячного
энерге-
тического
баланса
Поэле-
ментный
метод
По методу
базового
здания
ÃËÀÂÀ 1
ÒÅÏËÎÇÀÙÈÒÀ
1.1. Основы теплозащиты
1.1.1.Задачи теплозащиты
1. Понятие о комфорте в помещении.
Здание должно не только служить убежищем, но и создавать комфорт и
поддерживать здоровье.
Комфорт в помещении зависит от:
• Температуры внутреннего воздуха: оптимально 20 °С—22 °С.
• Температуры внутренних поверхностей стен, ограждающих помещение: ми-
нимум 16 °С—18 °С. В противном случае появляется ощущение сквозняка.
• Тепловой инерции (накопление тепла) стен, ограждающих помещения.
• Барачный микроклимат: быстрый нагрев, быстрое охлаждение.
• Температуры поверхности пола: оптимально 22 °С—24 °С.
• Относительной влажности воздуха в помещении:
Нормально 50%—60%
< 40% — сухость слизистой оболочки.
> 60% — тепличный климат.
• Движение воздуха: максимально 0,2 м/с.
> 0,2 м/с — ощущение сквозняка
• Деятельности человека: сидячая работа
• подвижная работа.
2. Задачи, имеющие конструктивные причины.
Напряжение вследствие влияния температуры ведут к повреждениям стро-
ительных конструкций (летом — температурное расширение: зимой — умень-
шение размеров). Косвенные повреждения из-за воздействия влаги должны
быть предотвращены.
3. Задачи из условий экономии энергии.
Запросы людей возрастают, растет их жизненный уровень, сырьевые запа-
сы становятся дефицитными продуктами, то есть они невоспроизводимы, их
запасы ограничены. Расход энергии на отопление и охлаждения должен под-
держиваться на минимально возможном уровне.
4. Задачи из условия защиты окружающей среды.
Сжигание жидкого топлива для отопительной цели и в качестве горючего
усиливает нагрузку на окружающую среду вследствие образования вредных га-
зов и кислот.
S O SO 2 2 H SO
+H O
2 3
2 сернистая кислота
S O SO 3 3 H SO
+H O
2 4
2 серная кислота
C O2 CO2 H CO
+H O
2 3
2 угольная кислота
N O2 NO2 H NO
+H O
2 3
2 азотная кислота
Для снабжения энергией имеются многие источники.
1.1.2. Источники тепла
Источники тепла
Природные Искусственные
1. Солнце. Солнечная энергия
(солнечная энергетика)
Солнечные коллекторы: Вода нагревается в
коллекторе и дает тепло потребителю воды
(солнечные водонагревательные системы).
Солнечные фотоэлементы: Кремневые фото-
элементы преобразуют фотоэлектрическим пу-
тем солнечную энергию в электрический ток
(фотовольтаика).
2. Вода. Тепловой насос: Вода-Вода.
Тепловая энергия отбирается у грунтовых вод,
речной или морской воды и используется для
подогрева потребительской воды.
Или: Рекуперативное получение тепла из кана-
лизационной воды.
3. Воздух. Тепловой насос: Воздух-Вода
Наружный воздух отсасывается, уплотняется в
теплонасосе и таким образом отбирается тепло-
вая энергия для нагрева потребительской воды.
Или рекуперация тепла из воздуха, отводимого
из помещения при его кондиционировании.
4. Земля. Тепловой насос:
Соляной раствор-Вода.
Тепловую энергию забирают в земле, распола-
гая зонды на глубине 60—100 м (геотермия, ис-
пользование энергии горячих источников).
5. Грунт. Выращивание растений для получения
горючего, например рапсовое масло, био-ди-
зель.
6. Ветер. Ветровые электростанции: производство
электроэнергии
1. Механические:
трение
2. Химические:
уголь, нефть, газ.
3. Электрические:
ток.
4. Атомные:
ядерная энергия
Температурные шкалы
Цельсия Кельвина
1.1. Основы теплозащиты 13
Точка
кипения
воды
Точка
замерзания
воды
(таяние
льда)
Точка
абсолют-
ного нуля
1.1.3. Геотермия
Геотермия (ГТ)
Поверхностная
геотермия
Глубинная
геотермия
Грунтовые
коллекторы
Тепловые
грунтовые зонды
Энергоноситель —
грунтовые воды
Тепловые насосы
грунт-вода
Тепловые насосы
соляной раствор-вода
Тепловые насосы
вода-вода
Гео-термия (греч. гео — земля, термия — тепло) обозначает
тепловую энергию, которая находится в земле, но иногда на-
блюдается на поверхности в явном виде. Земля обладает бо-
льшим энергетическим потенциалом, использование этого
потенциала и является основной задачей геотермии
Грунтовые коллекторы Уже на небольшой глубине, примерно в 2 метра возможно с
помощью прокладки коллекторов (трубы из полиэтилена вы-
сокой плотности), проложенных как для систем напольного
отопления, получать тепловую энергию из земли. Для этого
требуются большие площади, что при сегодняшних размерах
земельных участков делает невозможным использование
этого вида геотермии. Кроме того, на рис. 1.2 видно, что вы-
работка тепловой энергии грунта подвержена ежегодным се-
зонным колебаниям. Чтобы использовать тепловую энергию,
накопленную в грунте под действием солнечного излучения,
площади, на которых установлены коллекторы, не должны за-
страиваться
Грунтовые зонды В качестве энергоносителя, т. е. источника энергии, здесь
также используется грунт.
В зависимости от потребности в тепловой энергии устанав-
ливаются несколько тепловых зондов в форме звезды под на-
клоном, для предотвращения сильного точечного охлаждения
области грунта. Граница, до которой разрешено использова-
ние территории, пролегает на глубине примерно 100 метров.
Вокруг пробуренных отверстий для обеспечения полного кон-
такта с грунтом требуется заполнение по всей поверхности.
Только при полном контакте с грунтом обеспечивается опти-
мальная передача тепловой энергии на зонд. Грунтовые зон-
ды из-за необходимости бурения стоят дороже, чем грунто-
вые коллекторы, однако зонды в течение всего года имеют
диапазон температур примерно 12 °С, в то время как диапа-
зон температур для грунтовых коллекторов в зависимости от
времени года составляет от +5 °С до +15 °С
14 Глава 1. Теплозащита
Рис. 1.1. Строение земли
Рис. 1.2. Тепловые
насосы грунт-вода
Рис. 1.3. Тепловые
насосы рассол-вода
Энергоноситель — грунтовые воды Другая — и может быть наиболее часто испо-
льзуемая — возможность поверхностной гео-
термии (ГТ) заключается в использовании
энергии, накопленной грунтовыми водами.
Грунтовые воды в течение всего года имеют
относительно одинаковую температуру, кото-
рая, однако, для тепловых насосов должна
иметь достаточно высокий уровень для испо-
льзования данных грунтовых вод в целях ото-
пления.
В таких системах требуется всасывающих и
поглощающих колодцев. Эти всасывающие и
поглощающие колодцы не должны располага-
ться рядом друг с другом для предотвращения
смешивания охлажденной примерно до 4 °С
водой из области всасывающего колодца. Не
каждый участок застройки позволяет установку
всасывающих и поглощающих колодцев. Здесь
хорошей альтернативой для термической
энергии могут стать тепловые насосы типа со-
ляной рассол-вода. Как тепловые насосы во-
да-вода (WWP), так и тепловые насосы рас-
сол-вода (SWP) могут работать как реверсив-
ные тепловые насосы, т. е. летом отводить
энергию и обеспечивать охлаждение, а зимой
производить тепловую энергию для отопления
Глубинная геотермия
Поверхностная геотермия
Рис. 1.5. График температур в земле:
1 – осень; 2 – зима; 3 – лето; 4 – весна
В то время как при поверхностной геотермии
тепловые насосы используются для нагрева
среды до более высоких температур, исполь-
зуемая в глубинной геотермии вода, храняща-
яся на большой глубине, настолько горяча, что
ее можно использовать с целью отопления в
системах отбора тепловой энергии значитель-
но большего размера или для получения элект-
рической энергии. С помощью бурения геотер-
мальная вода поставляется к месту ее исполь-
зования (отбора тепловой энергии), а затем
охлажденная вода посредством двух пробу-
ренных скважин вновь возвращается в место
ее хранения.
Различают:
1. Гидротермальные системы
Здесь речь идет о расположенных на большой
глубине (200—5000 м) горячих источниках с
температурами воды от 130 °С до 160 °С.
Основными аспектами для данных систем яв-
ляется температура, а также их количество
производимой воды.
2. Петротермальные системы
В этих системах тепловая энергия забирается
у «сухих» горных пород, преимущественно за-
легающих на большой глубине. Чем плотнее
горная порода, тем больше энергии она может
накопить, и тем быстрее происходит передача
тепловой энергии из рециркуляционного кон-
тура в месте забора энергии.
В Германии из-за геологической структуры
данная система может использоваться при-
мерно на 90 %.
Температура увеличивается примерно на 3 °С
(3 К) на каждые 100 метров увеличения глуби-
ны
1.7. Примеры расчета и применение теплозащиты 15
Рис. 1.4. Тепловые насосы вода-
вода
Геотермический теп-
ловой поток
Прямое солнечное излучение и осадки
Поверхно-
стная об-
ласть на-
копителей
тепловой
энергии
из грунта
Начало
нейтраль-
ной зоны
Конец
нейтраль-
ной зоны
Начало
области
глубинной
геотермии
Постоянно 10 °С
Поверхностная
геотермия
+3 К/100 м
1.1.4. Факторы, влияющие на теплозащиту
Факторы, влияющие на теплозащиту
Летняя теплозащита Зимняя теплозащита
1. Солнцезащитные устройства, такие, как
Маркизы
Солнезащитные крыши
Жалюзи (наружные наиболее эффективны)
2. Накопление тепла в ограждающих конст-
рукциях, таких как
Стены
Потолки (полы)
Их влияние выражается в благоприятном со-
отношении амплитуд температуры на их
внешних и внутренних поверхностях.
3. Расположение отдельных слоев в много-
слойных ограждающих конструкциях — вы-
сыхание конструкций в летние месяцы (пе-
риод выпаривания влаги), тепловая инерция
и сдвиг по фазе температурных колебаний
на поверхности конструкции.
4. Общий коэффициент пропускания энер-
гии окнами и прочими светопрозрачными
конструкциями, такими, как
Наружные двери
Зимние сады
Прозрачная теплозащита
Стекла с металлическим напылением
(наружные стекла)
5. Отношение площади окон и других свето-
прозрачных конструкций к площади поверх-
ности наружных ограждающих конструкций
здания.
6. Географическое положение здания:
Широта
Высота над уровнем моря
Условия облачности
7. Ориентация окон и других светопрозрач-
ных конструкций по сторонам света. Различ-
ные солнцезащитные устройства в зависи-
мости от ориентации.
8. Возможности вентиляции:
Принудительная вентиляция с помощью
вентиляционных установок,
Естественная вентиляция посредством
открытия окон в частности ночью или
ранним утром (по углам по диагонали
наиболее эффективна). Ударное провет-
ривание в частности зимой с энергетиче-
ской точки зрения лучше, чем длительное
проветривание, т. к. в данном случае ме-
няется только весь объем воздуха, а на-
копленная тепловая энергия остается в
стенах.
9. Окраска наружных поверхностей стен
Светлые поверхности отражают тепловые
лучи
Темные поверхности поглощают тепловые
лучи.
1. Теплоизоляция ограждающих конструк-
ций, таких, как
Стены
Перекрытия
Окна
Наружные двери
2. Тепловая инерция ограждающих конструк-
ций, таких, как
Стены
Потолки (полы)
Для комфорта человека вблизи стен а также
для предотвращения конденсата влаги теп-
ловая инерция конструкций имеет очень
важное значение.
3. Расположение отдельных слоев в много-
слойных ограждающих конструкциях. Прави-
льная последовательность слоев изнутри —
наружу особенно важна. Образование кон-
денсата внутри конструкции.
4. Общий коэффициент пропускания энер-
гии окнами и прочими светопрозрачными
конструкциями, такими, как
Наружные двери
Зимние сады
Прозрачная солнцезащита
Стекла с металлическим напылением
(внутренние стекла)
5. Отношение площади окон и других свето-
прозрачных конструкций к площади поверх-
ности наружных ограждающих конструкций
здания. (окна часто являются слабыми мес-
тами).
6. Географическое положение здания:
Широта
Высота над уровнем моря
Условия облачности
Частота туманов
7. Ориентация окон и других светопрозрач-
ных конструкций по сторонам света. Солнеч-
ные теплопоступления различны в зависимо-
сти от ориентации, см. раздел 1.12.
8. Воздухонепроницаемость строительных
конструкций и мест их примыканий
9. Воздухообмен:
Открывание окон и наружных дверей
Воздухообмен посредством механических
вентиляционных систем с рекуперацией
тепла и без нее.
16 Глава 1. Теплозащита
1.1.5. Теплопередача
Причиной того, что в помещении имеют место примерно одинаковые темпе-
ратуры, независимо от расположения источников тепла, или того что темпера-
тура в помещении после отключения отопления понижается с различной ско-
ростью, являются различные возможности передачи тепла.
Виды теплопередачи
Теплопроводность
Тепловые потоки
и тепловая конвекция
Тепловая радиация
Теплопроводность
Передача тепла от молекулы к молекуле у жестких материалов.
Теплопроводность выражается измеренным значением коэффициента теп-
лопроводности
Чем меньше величина , тем лучше теплоизоляция
Тепловые потоки и тепловая конвекция
Передача тепла вместе с потоком теплоносителя
Тепловой поток: в жидкостях Тепловая конвекция: в воздухе (газах)
Принцип: водяное отопление
1.7. Примеры расчета и применение теплозащиты 17
Рис. 1.6. Гвоздь ста-
новиться горячим
Рис. 1.7. Дерево не
нагревается
Рис. 1.8. Спички воспламе-
няются на различных ме-
таллах в различное время
Вода
Рис. 1.9. Вода циркулиру-
ет в трубке и расширяется
Рис. 1.10. Воздух циркулирует от
отопительного прибора и к нему
Тогда как при теплопроводности молекулы остаются на месте, при тепло-
вом потоке или конвекции тепло переносится изменяющими свое положение
частичками вещества, имеющими определенный тепловой потенциал.
Конвекция происходит преимущественно следующим образом: воздух рас-
ширяется около поверхности отопительного прибора при нагревании. В резу-
льтате уменьшается его плотность, и удельный вес становится меньше. Более
легкий воздух поднимается вверх, охлаждается, снова становится тяжелее и
опускается вниз. Так возникает круговорот, который распространяется почти
на все помещение и сохраняет в нем примерно одинаковую температуру.
Тепловая радиация
Тепловая энергия с помощью радиации может передаваться как через за-
полненное воздухом, так и через безвоздушное пространство. Тепловые лучи
имеют различные длины волн, и не связаны с материей. Поэтому они без по-
терь могут пронизывать безвоздушное пространство (космос). Поступающие
на тело тепловые лучи частично поглощаются, частично отражаются. Эффект
поглощения используется в солнечных коллекторах, причем поверхность кол-
лекторов окрашивается в черный цвет. Отражение используется когда нужно
задержать радиационное тепло в помещении, как например в случае покрыто-
го отражающим слоем одного из стекол в стеклопакете.
18 Глава 1. Теплозащита
Внутри Снаружи
Рис. 1.11. Теплозащитный стек-
лопакет: покрытие на внутрен-
нем стекле.
Тепло должно быть задержа-
но в помещении
Внутри Снаружи
Возможно теплая кромка
Рис. 1.12. Солнцезащитный
стеклопакет: покрытие на на-
ружном стекле.
Тепло не должно попасть
в помещение
Рис. 1.13. Алюминиевая пленка:
за отопительным прибором.
Рис. 1.14. Поверхность нагре-
ва направляет тепловое излу-
чение в помещение
Напольное отопление
1.2. Физические основы
1.2.1. Основные физические величины теплозащиты
1. Количество тепла Q: единица Вт · с
Под количеством тепла Q (Вт·с) понимают
такое количество энергии, которое может быть
отдано или воспринято телом при тепловом по-
токе (Вт) за секунду (1 с).
2. Теплопроводность
— маленькая греческая буква (произно-
сится ламбда). Расчетная величина теплопро-
водности показывает количество тепла в Вт·с,
которое проходит в стационарном режиме (при
постоянно работающем отоплении) в 1 секунду
через 1 м2 слоя материала толщиной 1 м, когда
разность температур на внешней и внутренней
поверхностях слоя составляет 1 кельвин
(1 К 1 °С).
Единица: Вт·с·м/с·м2·К = Вт/(м·К)
Чем больше , тем больше теплопроводность.
Чем меньше , тем лучше теплоизоляция.
Теплопроводность зависит от:
• Плотности материала
Воздух имеет очень хорошие теплоизоля-
ционные свойства ( = 0,025 Вт/(м·К)).
Материалы с малой плотностью имеют,
как правило, много воздушных пор, ко-
торые улучшают их теплоизоляционные
свойства.
• Вида величины и распределения пор
Вид: круглые, шарообразные поры луч-
ше, чем продолговатые.
Величина: много маленьких пор лучше,
чем меньшее количество больших.
Распределение: равномерное распределе-
ние лучше, чем неравномерное.
• Влагосодержания материала
Оно зависит от:
— Структуры материала (поры, строе-
ние)
— Положения в конструкции (подход
воздуха)
1.2. Физические основы 19
Рис. 1.15.
Количество тепла:
1 Дж = 1 Вт·с = 1 Н·м
Тепловой поток:
1 Дж/с = 1 Вт = 1 Н·м/с
Пробирка
Без
фольги
Фольга
Tемпература в Tемпература в
пробирке равна пробирке
температуре меньше чем
в корыте в корыте
Рис. 1.16.
Термометр
— Климатические воздействия (внутри—снаружи)
— Из-за воздушных пор ( = 0,025 Вт/м·К), заполненных водой
( = 0,64 Вт/м·К), теплоизоляционные характеристики ухудшаются (при-
мер — мокрое платье).
Увлажнение ухудшает теплоизолирующую способность.
• Температура материала.
Молекулы теплых материалов более подвижны, чем молекулы холодных ма-
териалов. Чем ниже температура материала, тем хуже теплопроводность.
Чтобы получить сравнимые значения DIN 4108 предписывает определять
теплопроводность при температуре +10 °С.
3. Коэффициент теплопередачи .
( — большая греческая буква Ламбда)
Коэффициент теплопередачи показывает, какое
количество тепла (Вт·с) в стационарном режиме про-
ходит через 1 м2 элемента однородной ограждающей
конструкции толщиной d (в м) за секунду (1 с), если
разность температур поверхностей конструкции со-
ставляет 1 кельвин (1 К 1 °С).
Единица: /d = Вт/м·К/м = Вт/м2·К
4. Сопротивление теплопередаче R.
Единица: R (м2·К/Вт).
Для оценки ограждающей конструкции с энергетической точки зрения яв-
ляется определяющим не то, какое количество тепловой энергии она пропус-
кает, а то, как велико ее сопротивление пропусканию тепла.
Чем больше сопротивление теплопередаче конструкции,
тем лучше ее теплоизолирующая способность.
Если конструкция состоит из нескольких слоев, то сопротивления тепло-
передаче отдельных слоев могут складываться.
R Толщина отдельного слоя
Его коэффициент теплопроводности
R
d d d d
1
1
2
2
3
3
n
n
Толщина слоя d в м
5. Коэффициент теплообмена h.
Коэффициент теплообмена h выражает количество тепла (в Вт·с) которое
в секунду (С) обменивается между 1 м2 поверхности твердого материала и ка-
сающимся его воздухом, когда разница температур между воздухом и поверх-
ностью материала составляет 1 кельвин.
20 Глава 1. Теплозащита
Рис. 1.17.
Тогда, как в строительной конструкции тепло передается вследствие теп-
лопроводности, на поверхностях стен теплопередача осуществляется за счет
радиации hS и конвекции hK.
Так, например: зимой наружная стена внутри холоднее, чем внутренний
воздух, тогда, как поверхность стены снаружи теплее наружного воздуха.
Для стен получается:
Внутренняя сторона: hi Ј hK + hS Ј 4 + 4 = 8 Вт/(м2·К)
Наружная сторона: hе Ј hK + hS = 13 + 10 = 23 Вт/(м2·К)
Единица измерения: Вт·с/(с·м2·К) = Вт/(м2·К)
h — heat (англ. тепло)
6. Сопротивление теплообмену R
h s 1
.
Единица: 1/(Вт/м2К) = м2К/Вт.
Сопротивление теплообмену зависит от:
• температуры воздуха
• движения воздуха
• характеристик поверхности стены (гладкая — шероховатая)
• расположение строительной конструкции (горизонтальная — вертикальная)
• направления теплового потока
• конструктивного исполнения строительного элемента (однооболочковый —
двухоболочковый)
7. Общий коэффициент теплопередачи U (величина U).
Под общим коэффициентом теплопередачи понимается вся транспорти-
ровка тепловой энергии от воздушного пространства через строительную кон-
струкцию и снова в соседнее воздушное пространство за ограждающей конст-
рукцией. В общий коэффициент теплопередачи U наряду с сопротивлени-
ем теплопередаче R также входят сопротивления теплообмену 1/hi и 1/hе (в
СНиП II-3-79* в и н). Общий коэффициент теплопередачи U (величина U)
представляет собой важнейшую характеристику строительной физики в тепло-
защите.
Под общим коэффициентом теплопередачи U понимают такое количество
тепловой энергии, которое проходит за секунду (с) через 1 м2 слоя материала
толщиной d (в м) в установившемся режиме отопления, если разность темпе-
ратур внутреннего и наружного воздуха составляет 1 кельвин (К).
U
h
R
h
1
1 1
i e
U
R R R
1
si se
где U (англ. Unit of heat-transfer) — единица измерения теплопередачи U в
Вт/(м2·К); R (англ. resistance) — сопротивление; i — interior — внутри, с внут-
ренней стороны; e — exterior — снаружи, с наружной стороны; s — surface —
поверхность.
1.2. Физические основы 21
Величину U определяют в стационарных,
т.е. лабораторных условиях.
Ее нельзя определять в нестационарных,
т.е. в неустановившихся условиях.
Для окон и других видов остекления
даются сразу величины U.
8. Общее сопротивление теплопередаче
RT (в СНиП II 3 79* — Rо).
R
h
R
h T
i e
1 1
R R R R T si se
R
h
d d d d
i he
T
n
n
1 1 1
1
2
2
3
3
Величина теплоизоляции конструкции
Единица: м2 К /Вт.
Эту формулу обычно используют для расчета величины U (RT 1/х ве-
личина U). Эту формулу используют также для получения распределения тем-
ператур внутри ограждающей конструкции.
9. Коэффициент удельной теплоемкости С.
Под этим понимают количество тепла, которое необходимо для того, что-
бы поднять температуру материала массой 1 кг на 1 кельвин (1 К).
Единица: Вт·с/(кг·К) = джоуль/(кг·К)
10. Коэффициент теплопроницания b1
Коэффициент теплопроницания дает сведения о том, какое количество
тепла (Вт·с) может проникнуть в материал через 1 м2 его поверхности так,
чтобы нагреть его на 1 К за время с0,5.
Единица: Дж/(м2·К·с0,5) = Вт·С/(м2·К·с0,5).
b R c
где в Вт/(м·К); в кг/м3; с в Дж/кг·К.
Большой коэффициент теплопроницания.
Много тепла проникает в единицу времени в материал и мало тепла оста-
ется для нагревания воздуха в помещении.
22 Глава 1. Теплозащита
Рис. 1.18. График температур
R — сопротивление тепло-
передаче конструкции или тер-
мическое сопротивление.
1В российской теплофизике и в СНиП II-3-79* аналогичная величина связана с неста-
ционарными условиями теплового режима и включает в себя круговую частоту колебаний
температуры на одной из поверхностей ограждающей конструкции. Она называется ко-
эффициентом теплоусвоения материала S (Вт/(м2·°С)).
S
z
2
R c, где z — период колебаний воздушной среды.
Следствие: помещение нагревается медленно.
Маленький коэффициент теплопроницания.
Меньше тепла проникает в единицу времени в материал, при этом остает-
ся больше тепловой энергии для нагревания воздуха в помещении. Для тепло-
ты полов, и, соответственно, для нагревания стен коэффициент теплопрони-
цания имеет решающее значение.
При одинаковой температуре бетонная поверхность ощущается более про-
хладной, чем деревянная. Для полов этот эффект, вследствие непосредствен-
ного контакта с телом человека, особенно заметен.
Таблица 1.1. Расчетные значения удельной теплоемкости с
и коэффициента теплопроницания b
с, Дж/кг·К b, Дж/м2·К·с0,5
Алюминий 800 20785
Сталь 400 13735
Бетон 1000 2240
Легкий бетон 1000 930
Цементная стяжка 1000 1670
Известковая штукатурка 1000 1250
Цементно-песчаный камень 1000 990
Стеновой кирпич 1000 900
Легкий многопустотный кирпич 1000 510
Газобетон 1000 340
Пробка 1700 160
Пенопласты 1500 35
Минерало-волокнистые материалы 1000 30
Дерево 2100 400
Материалы на основе древесины 2100 400
Воздух 1000 14
Вода 4200 1630
Например: бетон b 2,1 2400 100 = 2245 Дж/(м2·К·с0,5).
Дерево b 0,13 600 2100 = 405 Дж/(м2·К·с0,5).
11. Теплонакопительная способность Q.
Теплонакопительная способность играет большую роль как для летней, так
и для зимней теплозащиты зданий.
Летом. Конструкции, ограждающие помещение, в течение дня накаплива-
ют часть тепловой энергии и отдают её вечером и в ночные часы в охлаждаю-
щийся воздух помещения. Это позволяет избежать так называемого «барачно-
го» климата.
Теплонакопительная способность тем больше:
• чем больше поверхностная плотность конструкции (в кг/м2)
1.2. Физические основы 23
• чем больше величина удельной теплоемкости с
• чем больше разность температур между конструкцией и воздухом.
Зимой. Конструкции, ограждающие помещение в период работы отопле-
ния накапливают тепло и могут отдавать его в воздух помещения при отклю-
чении отопления. Кроме того, за счет теплонакопления достигается то, что
вблизи стен не возникает ощущение сквозняков и стена может излучать тепло.
Таким образом улучшается самочувствие человека вблизи стены.
Основное требование.
Наружные конструкции высокая теплоизолирующая способность
Внутренние конструкции высокая теплонакопительная способность.
надежная защита от воздушного шума.
Накапливаемая тепловая энергия определяется по формуле:
Q = m ·c· m = d
где m в кг/м2; с в Дж/кг·К; в °С или К.
Единица: Дж/м2.
Согласно DIN 4108 теплонакопительная способность рассчитывается для
строительных конструкций толщиной не более 10 см. Правило 10 см учитыва-
ет тот факт, что при наружном расположении утеплителя в течение дневно-
го/ночного цикла не вся накопленная энергия стены может перейти в поме-
щение, а лишь то количество тепла, которое накапливается в слое толщиной
10 см, расположенном с более теплой внутренней стороны.
Пример.
Стена толщиной 24 см из пустотелого кирпича = 1200 кг/м3 имеет в сред-
нем температуру 14 °С. Температура воздуха в помещении составляет 17 °С.
Q = m ·c· = 1200 кг/м3·0,10 м·1000 Дж/(кг·К)·3К
Q = 360000 Дж/м2.
Q = 0,10 кВт·ч/м2.
1.2.2. Ощущение комфорта в помещении
Оно зависит от:
Температуры поверхностей стен.
Чувствует ли человек себя комфортно
в помещении, зависит, наряду с уже упо-
мянутыми факторами, также и от тепло-
вого излучения поверхностей ограждаю-
щих это помещение конструкций. Мы
чувствуем себя комфортно, с точки зре-
ния температуры, в том случае, если
внутренние поверхности стен зимой не
более, чем на 3 °С ниже, а летом не бо-
лее, чем на 3 °С выше температуры воз-
духа в помещении. Температура поверх-
ностей стен зависит от их сопротивления
теплопередаче (R).
24 Глава 1. Теплозащита
Слишком тепло
Слишком
холодно
Tемпература в помещении
Рис. 1.19. График распределения ком-
фортных температур в помещении Tемпература поверхности стены
Комфортно
Температура поверхности пола.
Для полов, вследствие непосредст-
венного контакта с телом человека через
подошвы ног, справедливы другие значе-
ния. Для того, чтобы не отбирать у чело-
века слишком много тепла, температура
поверхности пола не должна быть ниже
15—20 °С. Здесь играет роль также про-
должительность пребывания человека в
помещении.
Согласно рис. 1.20. температура пола
15 °С ощущается еще приемлемой, если
пребывание человека в помещении длит-
ся до 3 часов. Затем пол кажется уже
прохладным, а через 3,8 часа — уже хо-
лодным.
Теплонакопительная способность стен1.
Теплонакопительная способность иг-
рает большую роль как для зимней, так и
для летней теплозащиты. Так как способ-
ность к накоплению очень сильно зави-
сит от плотности, то у тяжелых стен она
лучше, чем у легких конструкций. Зимой
помещения с большой теплонакопитель-
ной способностью при отключении ото-
пления охлаждаются не так быстро, ле-
том избыточная энергия в дневное время
может накапливаться для того, чтобы ее
отдать в воздух помещения в прохладные
ночные часы.
Относительная влажность воздуха.
Рис. 1.22 показывает, что мы чувству-
ем себя некомфортно, когда температура
воздуха падает ниже 17
°С и, соответст-
венно, когда она возрастает выше 26 °С,
независимо от относительной влажности
воздуха. Далее следует отметить, что с
увеличением температуры воздуха мы
ощущаем как комфортные все меньшие
значения относительной влажности.
Движение воздуха.
Движение воздуха может происходить
через неплотные места в оболочке здания
1.2. Физические основы 25
Приемлемо
Ледяной
пол
ч
Продолжительность пребывания
Рис. 1.20. График распределения ком-
фортных температур пола в зависимо-
сти от времени пребывания человека в
помещении
Tемпература пола
Прохладно
Холодно
Рис. 1.21. Теплонакопительная спо-
собность: 1 — слой теплоизоляции
внутри малая теплонакопительная
способность; 2 — слой теплоизоля-
ции снаружи большая теплонако-
пительная способность.
Эффективность аккумулирования
тепла согласно DIN EN 13786 рас-
считывается только для слоя, распо-
ложенного перед теплоизоляцией с
внутренней стороны. Для обеспече-
ния теплонакопительной способно-
сти могут использоваться только
строительные материалы с величи-
ной ј 0,1 Вт/(м·К).
Внутри
Снаружи
Внутри
1В российской строительной теплотехнике аналогичную роль выполняет понятие о
массивности стены, характеризуемой величиной тепловой инерции D. D = R·S, где R —
сопротивление теплопередаче; S — коэффициент теплоусвоения.
(плоскость крыши, щели в окнах, ко-
жухи жалюзи), а также за счет конвек-
ции внутри здания. Если внутренние
поверхности стен имеют малые темпе-
ратуры, из-за большой разницы темпе-
ратур между воздухом в помещении и
поверхностью стены вблизи стены про-
исходит конвекция, которая ощущает-
ся человеком как сквозняк.
Отношение амплитуд колебания тем
ператур TAV.
Температура наружного воздуха в
течение суток (дневная и ночная фазы)
не постоянна. Колебания температуры
влияют на распределение температур
внутри конструкции и на температуру
воздуха внутри помещения. Величина
TAV для конструкции может считаться
хорошей, если колебание температуры
внутреннего воздуха меньше наружно-
го, и если волна тепловой энергии
приходит вовнутрь со сдвигом по вре-
мени. Это возможно в том случае, если
конструкции, ограждающие помеще-
ние имеют хорошую теплонакопитель-
ную способность. На рис. 1.23 показа-
но, что максимальные значения (амп-
литуда) колебаний температуры наруж-
ного воздуха во внутреннем воздухе
гораздо меньше и энергетическая вол-
на приходит в помещение со сдвигом
по времени .
Значение величины TAV особенно
возрастает в летние месяцы.
26 Глава 1. Теплозащита
Внутри Снаружи
ч ч
24 ч 24 ч
Сдвиг по фазе
Рис. 1.23. Отношение амплитуд колеба-
ний температур
Амплитуда
Неком-
фортно: слишком
влажно
Комфортно
Еще
комфорт-
но
Некомфорт-
но: слишком сухо
Tемпература воздуха
в помещении
Рис. 1.22. Относительная влажность
воздуха и ощущение комфорта
Oтносительная влажность
воздуха в помещении
Внутри Снаружи
ч ч
24 ч 24 ч
Рис. 1.24. Внутренняя теплоизоляция
Штукатурка представляет собой отде-
льную теплоаккумулирующую массу.
Относительно высокая темпера-
тура помещения Меньшие коле-
бания температуры
Небольшой фазовый сдвиг, на-
пример, 3 часа, т. е. максимальная
температура воздуха в помещении
достигается со сдвигом в 3 часа от-
носительно максимума наружной
температуры.
Качество воздуха.
Для качества воздуха определяющим является содержание углекислого газа
(СО2). Высокое содержание СО2 вызывает головную боль, ощущение голово-
кружения, возбуждение, рост артериального давления. Очень высокие концен-
трации СО2, около 10%, которые встречаются в погребах для брожения, ведут
к смерти от отравления. Человек вдыхает в час около 500 л воздуха с содержа-
нием СО2 около 0,03% от объема, а выдыхает этот воздух уже с содержанием
СО2 около 4% от объема. При этом он потребляет в час около 33 л О2 и выра-
батывает около 25 л СО2.
Количество СО2 в гигиенически безупречных жилых и рабочих помещени-
ях должно не превышать 0,1% от объема воздуха. Чтобы поддерживать эту ве-
личину в помещении на человека в час требуется около 30 м3 наружного воз-
духа, содержание СО2 в котором составляет около 0,03% от объема.
1.2. Физические основы 27
Внутри Снаружи
ч ч
24 ч 24 ч
Рис. 1.25. Наружное расположение
теплоизоляции
Штукатурка и каменная кладка
служат аккумуляторами тепла.
Температура в помещении значи-
тельно ниже, чем наружная темпе-
ратура Значительное уменьшение
колебаний
Большой фазовый сдвиг, напри-
мер 8 ч, что означает, что макси-
мальная температура воздуха в по-
мещении сдвинута на 8 часов отно-
сительно максимальной температу-
ры наружного воздуха.
Рис. 1.26. От чего зависит комфорт в помещении
Относительная
влажность воздуха
Температура
воздуха
в помещении
Температура
поверхности
ограждающих
помещение стен
Тепло-
накопление
ограждающих по-
мещение конст-
рукций
Температура
пола
Шумозащита
Одежда
человека
Освещение,
освещенность
Вид
деятельности
Движение воздуха
(скорость потока)
Качество воздуха,
особенно
содержание
СО2
1.2.3. Возможности энергосбережения
• Земельный участок: — затенение деревьями или прилегающими построй-
ками
— ветер, его периодичность и сила
— частота выпадения тумана
• Ориентация здания: — ориентация плоскости главной крыши на юг
— зимние сады
— получение солнечной энергии посредством
тепловых солнечных батарей
фотоэлектрических батарей
прозрачной теплоизоляции
• Компактность: — A/Ve-соотношение максимально низкое
• Вид дома — сильно расчлененный фасад или прямые наружные
стены (выступы или ниши в стенах)
— эркеры
— расположение дома в середине или в конце рядо-
вой застройки, отдельно стоящий дом
• Вид строения
в плане:
— термическое зонирование
— расположение отапливаемых помещений рядом с
отапливаемыми помещениями
— расположение неотапливаемых помещений рядом с
неотапливаемыми
— расположение неотапливаемых помещений в север-
ной части здания
— отопление помещений с очень большой высотой с
помощью систем напольного отопления
• Теплоизоляция: — влияние на теплопотери через ограждающие конст-
рукции
— предотвращение повреждений от влажности
— преимущественное использование наружной тепло-
изоляции
• Отопительные
системы:
— стандартный котел — низкотемпературный ко-
тел — конденсационный котел
— использование возобновляемой энергии, например:
солнечная энергия, биомасса, энергия воды, ветра,
окружающего воздуха, геотермия и энергия прили-
вов и отливов
• Солнечные
установки:
— активные солнечные установки: плоские или труб-
чатые коллекторы
— пассивные солнечные установки: зимние сады,
прозрачная теплоизоляция
— окна
• Коэффициент энер-
гозатрат системы:
— соответствует обратной величине коэффициента
полезного действия системы
• Инженерные
системы:
— вентиляционные системы
— климатические системы
— арматура (экономящая воду)
28 Глава 1. Теплозащита
• Тепловые мостики: — ниши отопительных приборов, кожух для роль-
ставней, балконы, лоджии, примыкания
• Воздухонепро-
ницаемость:
— негерметичность, примыкания, швы и стыки
• Термостаты: — возможность точного регулирования параметров
• Вентили: — экономичное потребление воды
• Бытовые приборы: — использование энергосберегающих бытовых прибо-
ров (холодильники, морозильники)
• Освещение: — использование энергосберегающих источников света
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение
требований по теплозащите
1.3.1. Расчет для подтверждения выполнения
требований по теплозащите согласно DIN 4108
Основы подтверждающего расчета согласно DIN 4108 представляют собой таб-
лицы, приведенные ниже. Требования согласно DIN 4108 считаются выпол-
ненными в том случае, если для отдельных строительных элементов значение
коэффициента сопротивления теплопередаче R получается не ниже указанных
значений.
Таблица 1.2. Ориентировочные значения коэффициентов теплообмена согласно
DIN EN 6946, а также DIN 4108-2
Коэффициенты
теплообмена
Сопротивления
теплообмену
hi he Rsi Rse
Вт/(м2·К) м2·К/Вт
В теплозащите
Направление теплового потока
вверх 10 231,2 0,10 0,0431,2
вверх 6 231,2 0,167 0,0431,2
горизонтальный 8 231,2 0,125 0,0431,2
в вентилируемом фасаде 8 12 0,125 0,083
Во влагозащите
норма 6 231,2 0,167 0,0431,2
при примыкающей и плотно стоя-
щей мебели перед наружной стеной
5 231,2 0,20 0,0431,2
Для предотвращения плесени
в отапливаемых помещениях 4 231,2 0,25 0,0431,2
в неотапливаемых помещениях 6 231,2 0,167 0,0431,2
1Во внутренних строительных конструкциях для обеих сторон используется значе-
ние Rsi. При этом отапливаемое помещение граничит с неотапливаемым помещением.
2При примыкании к твердому веществу (грунт и т.д.) he = или Rse = 0
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 29
• Под «горизонтальным» понимается направление теплового потока под углом
± 30° к горизонтальной линии, или соответственно для наклонных плоских
конструкций (крыша) при ј 60°.
Таблица 1.3. Краевые условия по температуре для рас-
чета тепловых мостиков согласно DIN ISO 10211
Часть здания или окружения Температура °С
Погреб 10
Грунт 10
Неотапливаемая буферная зона 10
Неотапливаемое чердачное помещение – 5
Коэффициенты теплообмена hi или he зависят от направления теплового
потока.
Примечание. Если изоляция проложена до основания крыши, то вертика-
льную стенку между скатом кровли и мансардой и соответствующие области
перекрытия можно не учитывать.
Таблица 1.4. Теплоизоляция трубопроводов для подачи и распределения горя-
чей воды, а также устройств арматуры
Строка Виды трубопроводов или арматуры
Минимальная
толщина слоя
теплоизоляции1
1 Внутренний диаметр d Ѕ 22 мм 20 мм
2 Внутренний диаметр 22 мм < d Ѕ 35 мм 30 мм
3 Внутренний диаметр 35 мм < d Ѕ 100 мм Равна внутреннему
диаметру
30 Глава 1. Теплозащита
Крыша
Направление
теплового потока
Вентилируемый
фасад
Термическая
оболочка
Рис. 1.27. Направление теплового потока
Строка Виды трубопроводов или арматуры
Минимальная
толщина слоя
теплоизоляции1
4 Внутренний диаметр d > 100 мм 100 мм
5 Трубопроводы и арматура согласно строкам 1—4
— в местах пересечения стен и перекрытий
— в области пересечения трубопроводов
— в местах соединения трубопроводов
— при центральных распределителях трубопроводной сети
Половина требований
строк 1—4
6 Трубопроводы центрального отопления согласно строкам
1—4, которые были проложены после 31 января 2002 года в
конструкциях между отапливаемыми помещениями различ-
ных пользователей
Половина требований
строк 1—4
7 Трубопроводы в полу (напольное отопление) 6 мм
8 Трубопроводы для распределения и подачи холодной воды,
а также систем кондиционирования
6 мм
1Относительно группы теплопроводности 035.
Таблица 1.5. Минимальные значения сопротивлений теплопередаче ограждаю-
щих конструкций по DIN 4108
Строка Ограждающая конструкция
Сопротивление
теплопередаче
R в м2·К/Вт
1 Наружные стены, стены эксплуатируемых помещений, отделяю-
щие их от помещений в земле, проездов, открытых подъездов, га-
ражей, от земли
1,2
2 Стены между помещениями разных хозяев, межквартирные стены 0,07
3 Стены лестничных клеток 0,25
3.1 На лестничные клетки с температурой значительно ниже тем-
пературы в помещениях (Q Ѕ 10 °C)
3.2 На лестничные клетки с температурой Q > 10 °C, как например
в административных зданиях, магазинах, учебных зданиях,
отелях, ресторанах и жилых зданиях
0,07
4 Перекрытия между жилыми этажами, разделяющие квартиры, пе-
рекрытия между рабочими помещениями, принадлежащими раз-
ным хозяевам, перекрытия под помещениями между складами
крыш и стенами мансарды
0,35
4.1 Везде
4.2 В административных зданиях с центральным отоплением 0,17
5 Нижняя граница зданий без подвалов с постоянным пребыванием
людей
0,90
5.1 Пол по грунту при глубине помещения до 5 м
5.2 Перекрытие над невентилируемым подпольем 0,90
6 Чердачные перекрытия в случае холодных чердаков: перекрытия
под полупроходными или еще более низкими по мещениями; пе-
рекрытия между вентилируемыми застрехами кровель и вертика-
льными стенками мансард, утепленные скатные кровли мансард
0,90
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 31
Продолжение табл. 1.4
Строка Ограждающая конструкция
Сопротивление
теплопередаче
R в м2·К/Вт
7 Перекрытия над подвалами, над закрытыми неотапливаемыми
тамбурами и т.п.
0,90
8 Перекрытия и крыши, которые отделяют эксплуатируемые поме-
щения от наружного воздуха
1,751
8.1 Над гаражами (в т.ч. неотапливаемыми), проездами и венти-
лируемыми полупроходными подпольями
8.2 Под крышами, перекрытиями под террасами, крыши перевер-
нутого типа
1,2
9 Рамные и каркасные конструкции 1,75
9.1 Возле перегородок
9.2 Как среднее значение 1,0
10 Кожух роль-ставней 0,55
10.1 Для карниза
10.2 Как среднее значение 1,0
1Повышенное значение из-за холодного пола.
Минимальные значения этой таблицы действительны для всех ограждаю-
щих конструкций с поверхностной массой минимум 100 кг/м2 и температуры
в помещении минимум 19 °С. Минимальные значения действительны также
для наиболее неблагоприятных мест.
Требования к отдельным строительным элементам согласно табл. 1.5.
• Стены.
Минимальные параметры теплозащиты должны обеспечиваться в любом
месте. Это относится в частности для ниш под окнами, подоконным стенкам,
оконным перемычкам, к наружным стенам около отопительных приборов,
трубных каналов, особенно если в этих каналах проложены водопроводные
трубы. Для двухоболочковых наружных стен с воздушной прослойкой тепло-
изоляция воздушной прослойки и наружной оболочки считается обеспечен-
ной, если толщина наружной оболочки составляет минимум 90 мм. Это относит-
ся также к деревянным конструкциям с преимущественно вентилируемыми
оболочками из кладочного камня. Если толщина облицовочной оболочки со-
ставляет менее 90 мм, то она рассматривается как обшивка или фасадная пли-
та и поэтому не может использоваться в расчетах, также в расчетах не учиты-
вается воздушная прослойка.
• Легкие ограждающие конструкции.
Для наружных стен, чердачных перекрытий в холодных чердаках и для
крыш с поверхностной общей массой менее 100 кг/м2 требуется большая теп-
лозащита R 1,75 м2·К/Вт. В рамных и каркасных сооружениях эти значения
справедливы только вблизи перегородок. Для всей ограждающей конструкции
в среднем эта величина должна составлять 1,0 м2·К/Вт.
32 Глава 1. Теплозащита
Продолжение табл. 1.5
• Ограждающие конструкции с утеплителем.
При расчетах сопротивления теплопередаче R учитываются только слои,
расположенные со стороны помещения до утеплителя строительной конструк
ции (выше гидроизоляционного слоя под плитами пола, или соответственно
под оболочкой крыши для плоских крыш).
Исключениями из этого являются (здесь слой теплоизоляции учитывается
в расчетах):
— теплоизоляционные слои, которые для крыш перевернутой конструкции
расположены на оболочке крыши
— теплоизоляция по периметру (расположенная снаружи теплоизоляция
стен здания, контактирующая с грунтом), если она не находится в посто-
янном контакте с грунтовыми водами. Постоянно присутствующих за-
стойных вод или воды под напором в области теплоизоляционного слоя
необходимо избегать.
• Окна/ остекленные двери.
Выходящие наружу окна и двери в отапливаемых помещениях необходимо
остеклять изоляционным (стеклопакеты) или двойным остеклением.
Если доля непрозрачной части заполнения составляет более 50 % от всей
площади, то должны быть выполнены требования согласно таблице. Если
доля составляет менее 50 %, то сопротивление теплопередаче должно состав-
лять R ј 1,0 м2·К/Вт.
• Напольное отопление
Для напольного отопления в расчетах учитываются только слои, располо-
женные под плитой стяжки.
• Перекрытия самого верхнего этажа
Если для неотделанного чердачного помещения самого верхнего этажа
(строка 6) или для легких конструкций выполняются повышенные требова-
ния, то теплозащита крыши не требуется.
• Вертикальные стены между скатами кровли и мансардой
Для отделанных чердачных помещений с вертикальными стенами тепло-
изоляция между скатами крыши и помещением чердачной мансарды должна
быть выполнена до нижнего края крыши.
• Стеклянные пристройки
Стеклянные пристройки (зимние сады) должны выполнять требования по
теплозащите, предъявляемые к ограждающим конструкциям. То же относится
к разделительным перегородкам и перекрытиям, к не отапливаемым коридо-
рам, лестничным клеткам и входам в подвальное помещение.
• Кожух для роль ставней
Для карниза, на котором расположен кожух для роль-ставней, должно
соблюдаться значение R ј 0,55 м2·К/Вт, для всего кожуха роль-ставней R ј
ј 1,0 м2·К/Вт.
• Здания с низкими температурами внутри помещений
Здесь действуют значения согласно таблице 1.5 за исключением строки 1.
В этом случае действует значение R ј 0,55 м2·К/Вт.
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 33
Стандарт DIN 4108
• учитывает только строительно-физические величины;
• требует соблюдения минимальных значений сопротивления теплопередаче R
для различных строительных конструкций, например:
наружные стены,
разделительные перегородки между отдельными квартирами,
стены лестничных клеток,
плиты перекрытий,
перекрытия над подвалами,
перекрытия, отделяющие помещения для пребывания людей от наружного
воздуха;
• требует выполнения минимальных предписаний по сопротивлению теплопе-
редаче для ниш, оконных перемычек, роль-ставней. Наилучшим вариантом
для этих конструкций было бы соблюдение величин, минимум равных ха-
рактеристикам остального участка стены;
• требует соблюдения требований по теплозащите для разделительных перего-
родок между зданием и стеклянными пристройками (зимними садами);
• требует соблюдения минимальных значений для легких строительных конст-
рукций с массой менее 100 кг/м2;
• позволяет распознать слабые с энергетической точки зрения места в конст-
рукции;
• защищает строительные материалы и строительные конструкции от слиш-
ком больших температурных напряжений (напряжения в результате измене-
ния температуры);
• содержит требования по воздухонепроницаемости наружных строительных
конструкций;
• требует повышенной теплозащиты в области тепловых мостиков при нали-
чии трубопроводов с горячей водой;
• требует минимальной теплозащиты также для зданий с низкими температу-
рами внутри помещений;
• требует соблюдения в местах примыкания кожухов роль-ставней к прилега-
ющим конструкциям (стена, окно) минимального температурного коэффи-
циента fRsi ј 0,70.
1.3.2. Среднее значение величины U/R
Ограждающая конструкция часто состоит из частей с различными коэффици-
ентами теплопередачи.
Стена: плоскость стены — ниша — откос — окно.
34 Глава 1. Теплозащита
Oкно
Рис. 1.28. Среднее значение величины U/R
U
U A U A U A
A m
1 2 n
1 2 n
общ.
R
A
A
R
A
R
A
R
m
n
n
общ.
1
1
2
2
Если требуется рассчитать среднее значение величины U балочного чер-
дачного перекрытия с балками и межбалочным заполнением, то можно вместо
площадей нижних плоскостей балок и межбалочного заполнения применять в
расчетах только их ширину, т.к. длина этих элементов одинакова.
U
U b U b
m
1 1 2 2
100%
R
b b
b
R
b
R
m = 1 2
1
1
2
2
Для каркасных конструкций с заполнением соотношение площадей дере-
вянной части и заполнения часто выражают в процентах.
U
U p U p
m
1 1 2 2
100%
R
p
R
p
R
m
100
1
1
2
2
%
Пример 1.
Каркас
RT1 1
10
0 22
013
1
23
,
,
;
U1 = 0,54 Вт/(м2·К)
Заполнение каркаса
RT2 1
10
0 22
0 035
1
23
,
,
;
U2 = 0,16 Вт/(м2·К)
U
U b U b
b b m
1 1 2 2
1 2
0 54 016 016 0 59
0 75
, , , ,
,
0,24 Вт/(м2·К)
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 35
Рис. 1.29. Среднее значение ве-
личины U/R
Рис. 1.30. Среднее значение ве-
личины U/R
Пример 2.
Заполнение каркаса
RT1 1
8
017
0 30
1
23
,
,
;
U1 = 1,36 Вт/(м2·К)
Деревянные элементы
RT1 1
8
017
013
1
23
,
,
;
U2 = 0,677 Вт/(м2·К)
U m
1 36 74 0 677 26
100
, ,
Um = 1,18 Вт/(м2·К)
Пример 3.
В нише отопительного прибора толщи-
на кладки составляет 11,5 см.
Окно U = 1,3 Вт/(м2·К); g = 0,6
Решение:
Стена
RT 1
8
0 015
0 70
0 030
0 45
0 02
10
1
23
,
,
,
,
,
,
UAW1 = 1,14 Вт/(м2·К)
Ниша отопительного прибора
RT 1
8
0 015
0 70
0 115
0 45
0 02
10
1
23
,
,
,
,
,
,
UAW2 = 2,15 Вт/(м2·К)
Перемычка
RT
1
8
0 015
0 70
0 025
0 08
012
2 5
0 05
0 04
0 02
1
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,0
1
23
UST = 0,55 Вт/(м2·К)
Ниша отопительного прибора
AAW2 = 2,01·0,875 = 1,76 м2
Окно
AW = 2,01·1,45 = 2,91 м2
Перемычка
AST = 2,25·0,25 = 0,56 м2
Стена
AAW1 = 17,85 5,23
= 12,62 м2
36 Глава 1. Теплозащита
Толщина стенки 17 см
Заполнение глиной
= 900 кг/м3
Доля деревянных эле-
ментов 26%
Рис. 1.31. Стена с нишей отопи-
тельного прибора
Известково-гипсовая штукатурка
Многопустотные блоки 8-1,0
Известково-цементная
штукатурка
Рис. 1.32. Стена
Внутренняя штукатурка
HWL 2,5 см = 0,08
Железобетон 12 см
Экструдированный поли-
стирол 5 см WLG 040
Наружная штукатурка
Рис. 1.33. Перемычка
U
U A U A U A U A
1 1 2 2 3 3 4 4
Îáùàÿ ïëîùàäü A
U m
114 12 62 215 176 0 55 0 56 13 2 91
17 85
, , , , , , , ,
,
= 1,25 Вт/(м2·К)
Пример 4.
Толщина стены 14 см
Глина = 800 кг/м3
Доля деревянных элементов
Подбалка А = 6,14·0,18 = 1,105 м2
Верхняя обвязка А = 6,14·0,18 = 1,105 м2
Угловая стойка А = 3,39·0,16·2 = 1,085 м2
Распорки А = 3,70·0,14·2 = 1,036 м2
Стойка косяка двери А = 3,39·0,14·2 = 0,949 м2
Поперечина косяка двери А = 1,0·0,12 = 0,12 м2
Стойка окна А = 3,39·0,14 = 0,475 м2
Поперечина окна А = 1,40·0,12·2 = 0,336 м2
Адер = 6,21 м2
Общая площадь A = 6,14·3,75 = 23,03 м2
Доля заполнения А = 16,82 м2
Деревянная часть
RT1 1
8
014
013
1
23
,
,
; U1 = 0,80 Вт/(м2·К)
Доля заполнения
RT2
1
8
014
0 25
1
23
,
,
; U2 = 1,37 Вт/(м2·К)
U m
23,03
0,80 6,21 1,37 16,82
= 1,25 Вт/(м2·К)
p
100 16 82
23 03
% ,
,
Заполнение
р = 73,04 %; p
100 6 21
23 03
% ,
,
Деревянная часть
р = 26,96 %
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 37
Рис. 1.34. Каркасная стена
Пример 5
Область каркаса
RT 1
10
0 015
0 25
016
0 20
013
0 06
0 06
1
23
,
,
,
,
,
,
,
U1 = 0,345 Вт/(м2·К)
Область заполнения
RT 1
10
0 015
0 25
016
0 20
0 04
0 06
0 06
1
23
,
,
,
,
,
,
,
U2 = 0,345 Вт/(м2·К)
U m
0,85
0,345 0,14 0,157 0,71
= 0,19 Вт/(м2·К)
Более точный способ: так как каркас и панели заполнения не занимают
целую площадь, сначала определяют средний коэффициент сопротивления
теплопередаче. В результате этого Rsi и Rse учитываются в расчетах только
один раз.
Однако разность между точным решением и приблизительным решением
пренебрежимо мала.
Для определения распределения температуры в такой конструкции можно
использовать следующий способ.
R
b b
b
R
b
R
m
1 2
1
1
2
2
1
014 0 71
014
0 20
013
0 71
0 20
0
, ,
,
,
,
,
,
,04
= 3,648 м2·К/Вт
RT 1
10
0 015
0 25
0 16 3 648
0 06
0 06
1
23
,
,
, ,
,
,
= 5,01 м2·К/Вт
Um = 0,20 Вт/(м2·К)
38 Глава 1. Теплозащита
Обрешетка
Контробрешетка
Изоляция для защиты от ветра
Теплоизоляция на каркасе 60 мм WLG 060
Мягкое древесное волокно WLG 040
Изоляция для обеспечения
воздухонепроницаемости sdi = 2,0 м
Контробрешетка
Гипсокартонная плита 15 мм
Рис. 1.35. Конструкция крыши
1.3.3. Общий энергетический коэффициент пропускания g
Окна и остекленные двери являются светопрозрачными конструкциями. Так
как они пропускают свет, они пропускают также и тепло в особенности в фор-
ме теплового излучения.
Пропускание энергии оценивается энергетическим коэффициентом пропу-
скания g. Так, например, энергетический коэффициент пропускания равный
0,7 означает, что через окно проходит 70% падающей на него энергии.
Оптимальные варианты остекления имеют величину Ug = 0,7 Вт/(м2·К) и
величину g = 0,6. Пространство между стеклами заполняется инертными газа-
ми аргоном или криптоном. Выбор материала покрытия зависит от того, дол-
жно ли это стекло выполнять теплоизоляционные или солнцезащитные функ-
ции.
Низкие коэффициенты энергетического пропускания требуются:
Летом: снаружи — во внутрь;
Этим должен предотвращаться перегрев воздуха в помещении.
Зимой: изнутри — наружу;
Этим должны предотвращаться слишком большие теплопотери.
Это достигается с помощью:
Летом:
• Установки солнцезащитных устройств таких, как маркизы, жалюзи, солнце-
защитные перголы и навесы;
• Нанесением отражающего слоя на наружное стекло со стороны межстеколь-
ного пространства.
Зимой:
• Нанесение отражающего слоя на внутреннее стекло со стороны межстеколь-
ного пространства.
С помощью нанесения отражающего слоя большая часть поступающей
тепловой энергии будет отбрасываться обратно в помещения, т.е. будет отра-
жена и останется в воздухе помещения.
1.3. Расчеты, подтверждающие выполнение требований по теплозащите 39
Солнечная
энергия
Рис. 1.36. Нанесение отражающего слоя
снаружи
Солнечная
энергия
Энергия
внутреннего
пространства
Рис. 1.37. Нанесение отражающего слоя
изнутри
Таблица 1.6. Общий энергетический коэффициент пропуска-
ния g согласно DIN 4108
Строка Остекление g
1 1.1 Двойное остекление из обычного оконного стекла 0,8
1.2 Тройное остекление из обычного оконного стекла 0,5
2 Стеклоблоки 0,6
3 Многослойное остекление со специальными стек-
лами (теплозащитные, солнезащитные стекла1
0,2 до 0,8
1Общие энергетические коэффициенты пропускания g специальных стекол могут быть
различны в зависимости от окраски, напыления или обработки поверхностей.
Нанесение отражающего слоя на наружное стекло происходит тогда, когда необходимо
обеспечить защиту от слишком сильного солнечного облучения. Нанесение такого
слоя на внутреннее стекло необходимо тогда когда требуется пропускать тепловое из-
лучение снаружи, но отбрасывать тепло внутреннего пространства обратно в помеще-
ние.
Таблица 1.7. Коэффициенты Fc, учитывающие уменьшения поступления тепло-
вой энергии в помещение за счет стационарных солнцезащитных
устройств (СЗУ)1.
Строка Наличие СЗУ и их свойства
Понижающий
коэффициент FC
1 Без СЗУ 1,0
2 Внутренние или расположенные между стеклами2
2.1 Белые или отражающие поверхности с малым светопропуска-
нием3
0,75
2.2 Светло-окрашенные с малым светопропусканием3 0,80
2.3 Темная окраска с большим пропусканием3 0,90
3 Наружные
3.1 Жалюзи, а также материалы с низким светопропусканием3 0,25
3.2 Жалюзи, а также материалы с высоким светопропусканием3 0,40
4 Козырьки, лоджии 0,50
5 Маркизы, обычные4 0,50
1Солнцезащитное устройство должно быть стационарным, т.е. прочно смонтирован-
ным. Декоративные занавески не считаются солнцезащитными устройствами.
2В зависимости от типа СЗУ рекомендуется более точное определение действия этого
устройства, т.к. могут быть и более низкие значения. При отсутствии более точных
сведений следует применять менее выгодные значения.
3Светопропускание СЗУ ниже 10% считается малым, а выше 30% — высоким.
4Необходимо проверить отсутствие прямого попадания солнечного света на окно. Если
это так, то: при ориентации на восток или запад ј 85°, ј 115°, при ориентации на
юг ј 50°.
40 Глава 1. Теплозащита
1.4. Подтверждение выполнения требований
теплозащиты согласно Постановлению
об энергосбережении (EnEV)
1.4.1. Постановление об энергосбережении и его связь
с национальными стандартами
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 41
Солнечные
теплопоступления
Внутренние
теплопоступления
Потребность
в тепловой
энергии на
отопление
Потребность в
тепловой энергии
для приготовления
горячей воды
Общая потребность
в тепловой энергии
Рис. 1.38. Теплопотери и теплопоступления
Вышестоящий
европейский
стандарт
Годовая потребность
в первичной энергии
Qp = (Qh + Qw)·ep
Национальные стандарты
DIN 18 599 DIN 4108-6 DIN 4701-10
EnEV
EN 832
Касающиеся
конструкции
Реализация
национальных
методов под-
тверждения
требований
Годовая
потребность
в тепловой
энергии на
отопление Qh
Теплопотери
через
ограждающие
конструкции
Теплопотери
за счет
вентиляции и
инфильтрации
Теплопотери
через
ограждающие
конструкции
Касающиеся инже-
нерно-технических
систем
Национальные стан-
дарты по инженерно-
техническим систе-
мам: отопление, вен-
тиляция, кондициони-
рование
Коэффициент энерго-
затрат системы ep
Потребность в энер-
гии на подготовку
горячей воды qw
Как для учета конструктивных особенностей, так и для инженерно-техни-
ческих систем предлагаются подробные и упрощенные методы расчетов для
подтверждения выполнения требований по теплозащите, эти методы расчета
также можно комбинировать между собой.
1.4.2. Область применения Постановления
об энергосбережении
Область применения Постановления об энергосбережении (EnEV)
Для возводимых зданий
минимум 19 °С,
а также отапливаемых
более 4 месяцев в году
и кондиционируемых
более 2 месяцев в году
DIN 4108-6; EnEV
Для возводимых зданий
более 12 °С и менее 19 °С
а также отапливаемых
более 4 месяцев в году и
кондиционируемых более 2
месяцев в году
DIN 4108-6; EnEV
Изменения в уже
существующих
зданиях
посредством санации
расширения отделки
EnEV
Установки и устройства, которые служат для систем
отопления, вентиляции, а также для подготовки воды
DIN 4701-10; DIN ЕN 18599
EnEV не распространяется на:
• промышленные здания, которые используются преимущественно для разве-
дения или содержания животных,
• промышленные здания большой площади, которые в течение длительного
времени должны оставаться открытыми,
• подземные строения и постройки,
• парниковые конструкции и помещения для разведения, размножения и про-
дажи растений,
• несущие каркасные конструкции, шатры и прочие здания, которые подвер-
гаются неоднократной сборке и разборке,
• временные здания с запланированным периодом использования до 2 лет,
• здания, используемые для богослужения или других религиозных целей,
• жилые здания, которые предназначены для использования в течение менее
4 месяцев в году,
• производственные здания, которые должны охлаждаться до температуры
внутри помещения менее 12 °С, или отапливаются в течение менее 4 меся-
цев в году, а также кондиционируются менее 2 месяцев в году.
Исключения.
• памятники строительства,
• Прочие строительные сооружения, если мероприятия по теплозащите ухуд-
шат внешний вид, или другие мероприятия потребуют чрезмерно высоких
42 Глава 1. Теплозащита
затрат, в этом случае по запросу может быть получено освобождение от вы-
полнения требований EnEV.
• По запросу административные власти могут освободить от выполнения тре-
бований EnEV, если это требует несоизмеримых затрат для собственника
или создаст для него слишком жесткие условия. Таким обстоятельством
считается тот факт, когда требуемые затраты не окупятся в течение обычно-
го периода использования данной постройки.
Постановление об энергосбережении (EnEV) предоставляет большую сво-
боду при проектировании. Сейчас возможно найти компромисс между стан-
дартами по теплозащите и параметрами инженерных систем.
Например, если фасад по эстетическим причинам не может иметь тепло-
изоляции, то EnEV позволяет прийти к компромиссу с помощью более эффек-
тивных систем отопления.
Архитекторы, проектировщики несущих конструкций, а также инженер-
ных систем уже на стадии предварительного проектирования должны эффек-
тивно сотрудничать друг с другом.
Требования EnEV могут быть выполнены:
• посредством усиленной теплозащиты,
• посредством эффективных инженерных систем,
• посредством использования возобновляемой энергии,
• с помощью систем рекуперации тепла.
Постановление об энергосбережении предъявляет требования, изложенные
в DIN 4701-10, DIN 18599, к следующим инженерным системам:
• отопительная техника,
• вентиляционная техника (искусственная приточная и вытяжная вентиляция,
климатехника),
• система подготовки воды.
Теплота сгорания различных видов топлива
Топливо
Теплота сгорания (низшая),
кВт·ч/кг
Каменный уголь 9,3
Бурый уголь 5,8
Тяжелый мазут 10,9
Легкий мазут EL 10 кВт·ч /л
Жидкий газ 13,0
Городской газ 4,5 кВт·ч /м3
Древесина (воздушно сухая) 4,1
Древесные гранулы (пеллеты) 5,0
Щепа 650 кВт·ч / насыпной кубометр
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 43
1.4.3. Основные методы расчета согласно
Постановлению об энергосбережении
Критерии Обзор основных методов расчета
отапливаемые или кондиционируемые помещения
Строительные
мероприятия
Для возводимых зданий с ANF > 50 м2
Расширение зданий 15 м2 < ANF Ѕ 50 м2
Отделка зданий
Температура
в помещении
Здания
(жилые и нежилые)
с температурой
внутри помещения
ј 19 °С
которые отапливаются
более 4 месяцев в году,
а также кондиционируются
более 2 месяцев в году
Нежилые
здания с
температурой
внутри
помещения
12 < < 19 °С
Период ис-
пользования
более
4 месяцев
Здания в старом
фонде при санации.
Расширение.
Отделка.
А также для малых
зданий с ANF Ѕ 50 м2
и продолжительно-
стью использования
максимум 5 лет
Тип здания Жилые
здания
Нежилые
здания
Нежилые
здания
Жилые здания
и нежилые здания
Методы
расчета
Метод
месячного
энергетичес-
кого баланса
по базовому
зданию
Метод
месячного
энергетичес-
кого баланса
по базовому
зданию
Поэлемент-
ный метод
Поэлементный
метод
Критерий
выполнения
требований
Непревышение
значений для
максимально
допустимого
qp базового
здания,
а также HT
согласно
табл. 1.24
Непревышение
значений для
максимально
допустимого
qp
базового
здания
а также H T
согласно
табл. 1.24
Непревы-
шение
максимально
допустимых
значений U
Максимально допус-
тимые значения U
согласно таблице
не должны быть
превышены
При расширении
и отделке дополни-
тельно не должно
быть превышено
максимально допус-
тимое HT согласно
табл. 1.24
К жилым зданиям относятся: квартиры, дома престарелых и инвалидов, а
также им подобные учреждения, клиники. Больницы наоборот относятся к
нежилым зданиям.
qp ( Qp ) — годовая потребность в первичной энергии, в пересчете на отап-
ливаемую полезную площадь здания.
HT — удельные теплопотери через ограждающие конструкции, или коэф-
фициент теплопотерь через ограждающие конструкции, относительно площа-
ди теплопередающей оболочки.
44 Глава 1. Теплозащита
1.4.4. Термины и определения Постановления
об энергосбережении
Зона
Область здания, средняя температура воздуха в которой отличается мини-
мум на 4 °С от температуры в других частях здания.
Зонирование
Расположение теплых помещений внутри, а более холодных снаружи здания.
Границы системы
Теплопередающая оболочка образует границы системы. Части здания, ко-
торые находятся за пределами отапливаемой области, расположены вне гра-
ниц системы.
Площадь теплопередающей оболочки А
Суммарная площадь всех частей здания, например, стен, потолков, полов,
чердака и крыши, окон, дверей, которые граничат с наружным воздухом,
грунтом, или с не отапливаемыми помещениями и передают тепло (отдельные
площади определяются по наружным размерам).
Объем брутто Ve
Объем брутто Ve — это ограничиваемый теплопередающей оболочкой объ-
ем, который определяется по наружным размерам здания, включая возможные
слои теплоизоляции и облицовочной оболочки.
Отношение А/Ve
Этим отношением выражается компактность, т.е. различные формы зда-
ния. Чем меньше отношение А/Ve то есть отношение площади теплопередаю-
щих ограждающих конструкций к отапливаемому объему строения (определяе-
мому по наружным размерам), тем меньше теплопотери.
Вентилируемый объем V
Объем воздуха (объем нетто) отапливаемой зоны с регламентируемым воз-
духообменом, который служит с одной стороны для обеспечения гигиены в
помещении, а с другой стороны вызывает теплопотери за счет вентиляции и
инфильтрации воздуха. Определяется на основе размеров помещения в свету.
Коэффициент энергозатрат системы ep
Этот коэффициент выражает отношение потребляемой системой первич-
ной энергии к отдаваемой ей полезной тепловой энергии (отопление, подго-
товка теплой воды). Коэффициент энергозатрат системы ep также позволяет
сравнить друг с другом различные системы с точки зрения эффективности ис-
пользования первичной энергии. Если используется возобновляемая энергия
типа древесных пеллет, тепловых насосов или получаемая с помощью солнеч-
ных батарей, значение ep могут быть даже меньше 1.
e
Q
Q Q p
p
h w
По диаграммам раздела 11.1 также видна взаимосвязь между характеристи-
ками строительных конструкций и инженерно-техническим оборудованием:
чем меньше qh, тем выше может быть ep.
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 45
Коэффициент энергозатрат системы ep учитывает все составляющие тепло-
потерь в результате:
• генерирование энергии qg (g — generation — генерирование)
• накопление qs (s — storage — хранение)
• распределение qd (d — distribution — распределение)
• контроль и передача qce (ce — control and emission — контроль и пе-
редача)
• коэффициент первичной
энергии
fp f = 1,1 для масла, газа, угля
• вспомогательная энергия qHE электрический ток для насосов
Расход энергии
Измеренное количество энергии, которое фактически потребляется зда-
нием.
Потребность в энергии
Определяемая расчетным методом величина необходимого количества
энергии на основе краевых условий, определенных в соответствующих стан-
дартах и EnEV.
Потребность в тепловой энергии на отопление Qh
Количество тепловой энергии, которое должно быть предоставлено отопи-
тельными приборами отапливаемому зданию или частям здания для поддержа-
ния желаемой температуры в помещениях.
Потребность в тепловой энергии на отопление здания может зависеть от
следующих факторов:
• географическое положение,
• соседняя застройка (затенение, ветер),
• форма здания (сильное или слабое членение),
• отношение A/Ve,
46 Глава 1. Теплозащита
Используемая
энергия Добывается из земли
Qh + Qw Qp = (Qh +Qw)·ep Первичная энергия
Qp
Потери
ep Добыча
Переработка
Коэф- (электростанция)
фициент Подача
энергозатрат (транспортировка)
системы
Подставляется к границе дома
Конечная fp
энергия QE Коэффициент
Теплопотери в доме DIN 4701-10 первичной энергии
Рис. 1.39. Теплопотери в доме
DIN 18599
Освещение: искусственный свет
Охлаждение: холодильные установки
DIN 4701-10
Вспомогательная энергия: ток для насосов HE
Передача: термостаты отопительных приборов ce
Распределение: стояки трубопроводов d
Накопление: бойлеры, водонакопители s
Производство: котлы, ТН и др. g
• наличие высоких деревьев (затенение),
• коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций (теплопотери через
ограждающие конструкции),
• общий энергетический коэффициент пропускания энергии остеклением,
• доля площади окон,
• ориентация окон относительно сторон света,
• воздухонепроницаемость здания,
• пристроенные буферные помещения типа зимних садов,
• предотвращение образования тепловых мостиков,
• автоматические вентиляционные установки с рекуперацией тепла,
• использование солнечных теплопоступлений.
Потребность в тепловой энергии на отопление здания зависит от:
• теплопотерь через ограждающие конструкции,
• теплопотерь за счет вентиляции и инфильтрации воздуха вследствие обмена
воздуха из теплого помещения и наружного холодного воздуха через откры-
тые окна, а также через стыки окон,
• от солнечных теплопоступлений в результате солнечной радиации через
прозрачные и непрозрачные части конструкции,
• от внутренних теплопоступлений вследствие работы электрических прибо-
ров, освещения, присутствия людей.
Общая потребность в энергии
Сюда относится общее количество энергии, которое должно быть подведе-
но к зданию для покрытия потребности в тепловой энергии на отопление ото-
пительной системы здания.
Сюда входят потери системы отопления при передаче, распределении теп-
ла, накоплении и генерации тепловой энергии. Эти потери выражаются коэф-
фициентом энергозатрат системы. Малый коэффициент энергозатрат системы
характеризует более эффективную отопительную систему.
Коэффициент использования
Коэффициент, выражающий какая часть теплопоступлений (внутренних
Qi, солнечных QS) фактически представляет собой теплопоступления, которые
можно использовать повторно.
Теплонакопительная способность Cwirk
Способность части конструкций поглощать и накапливать тепловую энер-
гию. Эффективная теплонакопительная способность любой части является той
частью общей теплонакопительной способности, которая влияет на потреб-
ность в тепловой энергии на отопление и на температуру в помещении. Эф-
фективная теплонакопительная способность влияет на продолжительность
отопительного периода и по-разному определяется для лета и для отопитель-
ного периода.
Возобновляемые виды энергии
Возобновляемая энергия может использоваться для отопления, охлажде-
ния, вентиляции, а также подготовки теплой воды. К возобновляемой энергии
относятся:
• солнечная энергия (солнечные коллекторы, системы фотовольтаики),
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 47
• тепловая энергия окружающей среды: тепловые насосы вода-вода, тепловые
насосы воздух-вода,
• тепловая энергия земли (тепловые насосы соляной источник-вода),
• глубинная геотермия,
• биомасса (твердая, жидкая, газообразная),
• энергия ветра.
Воспроизводимая энергия:
• древесина (щепа, пеллеты),
• рапс (рапсовое масло).
Вспомогательная энергия
Энергия, которая необходима для работы инженерных систем, например,
регулирующей техники, насосов и др.
Режимы работы отопительной системы
Время выключения
Отопительная система не работает и поэтому не поставляет тепловую
энергию.
Время нагрева
Отопительная система включена и отдает тепловую энергию при полной
нагрузке.
Редуцированный режим
Количество отдаваемой тепловой энергии зависит от температуры наруж-
ного воздуха. Отопительная система работает при частичной нагрузке.
Пониженный режим
В данном режиме задается пониженная температура по сравнению с задан-
ной температурой, которая выставляется независимо от температуры наружно-
го воздуха.
Этот режим преимущественно используется в ночные часы:
— 7 часов для жилых зданий,
— часов для офисных и административных зданий.
Пониженный режим работы или полное отключение отопительной систе-
мы позволяет не только сэкономить энергию, но и часто способствует реше-
нию проблем образования влажности вызывающей образование плесневых
грибов.
Потери
Количество энергии, которая улетучивается из здания в результате тепло-
проницания (теплопередачи через ограждающие конструкции) или за счет
вентиляции через окна (открытые окна, оконные стыки) и отдается наружно-
му воздуху.
Коэффициент поступления солнечного тепла
Определяемая расчетным методом величина для оценки поступления сол-
нечной тепловой энергии через прозрачные строительные конструкции.
Градусо дни
Градусо-дни рассчитываются по сумме превышений предельной темпера-
туры отопления (10 °С) над среднесуточной температурой по количеству дней
отопительного периода.
48 Глава 1. Теплозащита
Предельная температура отопления
Под предельной температурой отопления понимают такую температуру на-
ружного воздуха, при превышении которой здание с заданной температурой
внутреннего воздуха больше не должно отапливаться, а может обходиться ис-
пользованием солнечного и внутренних теплопоступлений.
Предельная температура отопления зависит от:
• уровня теплоизоляции,
• солнечных и внутренних теплопоступлений,
• географического положения здания (базовый регион).
Градусо сутки отопительного периода Gtx/y
Представляют собой сумму дневной разности между средней температурой
помещения и средней температурой наружного воздуха в течение всего отопи-
тельного периода соответствующего базового региона.
Gt — градусо-сутки в К·сут1 в зависимости от базового региона и уровня
теплоизоляции здания; x — внутренняя температура; y — предельная темпера-
тура отопления.
FGt
Коэффициент для определения теплопотерь через ограждающие конструк-
ции (QT) и теплопотерь за счет вентиляции и инфильтрации (QV) из удельных
теплопотерь HT и HV c учетом базового региона.
FGt = Gt·1 Вт·сут·fNA
1 Вт·сут = 24 Вт·ч = 0,024 кВт·ч
fNA — поправочный коэффициент для ограниченного режима работы ото-
пительной системы в ночные часы.
Чем выше уровень теплоизоляции, тем ниже предельная температура ото-
пления. Предельная температура отопления соответствует температуре наруж-
ного воздуха примерно 10 °С.
Отопительный период
Отопительным периодом называют то время, в течение которого предельная
температура отопления выше, чем средняя температура наружного воздуха.
При НР-методе исходят из отопительного периода в 185 дней, что состав-
ляет полгода, при этом для данного полугодия в расчетах используются не раз-
личные температуры наружного
воздуха, а усредненные значе-
ния.
Отопительный период зави-
сит от:
• географического положения
здания и, следовательно, сред-
ней температуры наружного
воздуха,
• сопротивления теплопередаче
ограждающих конструкций
здания,
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 49
Предельная
температура отопления
Температура
наружного воздуха
Отопительный период
Рис. 1.40. Отопительный период
Температура
1В российской литературе используется единица измерения °C·сут. — Прим. пер.
• теплонакопительной способности здания, в частности внутренних конструк-
ций и частей здания,
• солнечных теплопоступлений через прозрачные и непрозрачные строитель-
ные конструкции,
• параметров воздухообмена,
• коэффициентов затенения.
Понятия, касающиеся площади, согласно DIN 277
Площадь основания брутто АBGF
Площадь основания
нетто АNGF
Площадь основания
конструкции АKGF
Полезная
площадь АNF
Техническая функцио-
нальная площадь АTFF
Площадь
проходов АVF
АBGF — площадь, определяемая по наружным размерам здания, включая
штукатурку и облицовочную оболочку
АKGF — площадь поперечного сечения стен, перемычек, дымоходов, поло-
стей систем инженерного оборудования
АTFF — площадь центральных систем электроснабжения, подачи газа и
воды, отопления, подъемно-транспортного оборудования (лифт)
АVF — площадь лестничных клеток, коридоров, проходов
Обозначения площадей в EnEV
1. Жилая площадь АWF
Основой для расчетов является Постановление о жилой площади (WF-VO).
Оно используется для определения потребности в тепловой энергии на
подготовку горячей воды (см. DIN 18599).
АNF = 1,35·АWF в среднем до 2 жилых этажей
АNF = 1,2·АWF для прочих зданий
2. Площадь основания нетто АNGF
Используется для определения объема воздуха
V = АNGF h, где h — высота помещения в свету
50 Глава 1. Теплозащита
Отопительный
период с учетом WRG
Отопительный период
без учета WRG
Рис. 1.41. Отопительный период с рекупе-
рацией тепла (WRG) или без рекуперации
тепла.
QT + QV — потребность в тепловой энергии
на компенсацию теплопотерь через ограж-
дающие конструкции и теплопотерь за счет
вентиляции и инфильтрации без рекупера-
ции тепла.
(QT + QV)WRG — потребность в тепловой
энергии на компенсацию теплопотерь че-
рез ограждающие конструкции и теплопо-
терь за счет вентиляции и инфильтрации с
рекуперацией тепла
3. Полезная площадь АNF
Используется в качестве основы для расчета при расширении и отделке
зданий, см. DIN 277, EnEV.
4. Полезная площадь здания АN
Представляет собой величину, рассчитанную на основе объема и высоты
этажа, см. EnEV
Высота этажа hG от OKR до
OKR (уровень пола без отделки)
Полезная площадь здания
hG < 2,50 м A
h
V N
G
ì e
1
0,04 1
hG от 2,50 до 3,0 м AN = 0,32·Ve для hG = 2,75 м
hG > 3,0 м A
h
V N
G
ì e
1
0,04 1
Конечная потребность в энергии QE
Сюда входит не только общая потребность в энергии на отопление, но и
количество энергии, затрачиваемой на подготовку горячей воды, включая по-
тери этих инженерных систем.
Конечная потребность в энергии также включает в себя потребность во
вспомогательной энергии для систем регулирования и работы насосов. Конеч-
ная энергия представляет собой энергию, которую владелец здания должен ис-
пользовать для поддержания желаемой температуры в помещениях и подго-
товки горячей воды и которая подлежит оплате в конечном итоге.
Потребность в первичной энергии Qp
Представляет собой количество энергии, которая используется для покры-
тия конечной потребности в энергии с учетом дополнительного количества
энергии, которая не доходит до конечного потребителя из-за процессов, про-
исходящих на предыдущих этапах, например, при добыче, преобразовании и
распределении соответствующих энергоносителей типа угля, нефти, газа и
прочих видов топлива.
Потребность в первичной энергии может использоваться в качестве вели-
чины для оценки экологичности и нагрузки на окружающую среду вследствие
выброса СО2.
Таблица 1.8. Коэффициенты первичной энергии fp; DIN 19599-100
Энергоноситель1
Коэффициенты первичной энергии fp
Общий
Не возобнов-
ляемая часть
Топливо Мазут EL 1,1 1,1
Природный газ Н 1,1 1,1
Жидкий газ 1,1 1,1
Каменный уголь 1,1 1,1
Бурый уголь 1,2 1,2
Древесина 1,2 0,2
1.4. Подтверждение выполнения требований теплозащиты согласно
Постановлению об энергосбережении (EnEV) 51
Энергоноситель1
Коэффициенты первичной энергии fp
Общий
Не возобнов-
ляемая часть
Тепловая энергия из
электростанций2
Ископаемое топливо 0,7 0,7
Возобновляемое топливо 0,7 0,0
Тепловая энергия из
котельных
Ископаемое топливо 1,3 1,3
Возобновляемое топливо 1,3 0,1
Электроэнергия Различные источники 3,0 2,6
Энергия окружающей
среды
Солнечная энергия, теп-
лота окружающей среды
1,0 0,0
Биогенная энергия
Биологическое топливо
Биогаз
Биомасло
1,5 0,5
1Базовой величиной является конечная энергия Hi
2Доля из объединенной выработки тепловой и электрической энергий минимум 70 %
В коэффициенте первичной энергии fp учитывается только невозобновляе-
мая часть, которая может повлиять на расчет.