Та віконних конструкцій будівель і споруд

За результатами проведеного першого етапу енергетичного аудиту будівлі, який забезпечує енергоаудитора первинною інформацією про дійсний стан об’єкта енергетичного обстеження, що подані у формі вихідних даних до розрахунку, проводиться розрахунковий аналіз теплотехнічного стану огороджувальних конструкцій на предмет їх відповідності нормативним показникам, які спрямовані на дотримання санітарно-гігієнічних (комфортних) умов і вимог з енергозбереження під час експлуатації будівель.

Нормативні значення температурного режиму для різних видів приміщень та нормативні значення вологісного режиму наведені у табл. 1 і 2, вологісні умови експлуатації матеріалів огороджувальних конструкцій у табл. 3. Отримані показники використовують у разі відсутності даних інструментального обстеження з вимірювання дійсної внутрішньої температури та вологості в обстежуваній будівлі.

Якщо було отримано дійсне значення температур і вологості у приміщеннях будівлі, з якої здійснюється енергетичне обстеження (перший етап з енергообстеження), проводиться їх порівняння з нормативними даними. Залежно від результатів порівняння енергоаудитором визначаються можливі причини порушення виконань санітарно-гігєнічних умов, які є важливими в енергоефективності експлуатації будівель, а також залежно від установлених причин, обґрунтовує шляхи з упровадження енергозберігаючих заходів для приведення умов режиму експлуатації приміщень до нормативних показників. Визначені нормативні дані також необхідні для подальшого їх використання під час вибору коефіцієнта теплопровідності матеріалів залежно від режиму експлуатації обстежуваної будівлі.

Наступним етапом під час проведення енергетичного обстеження будівлі з подальшим розрахунком її теплової потужності є визначення відповідності дійсного (приведеного) опору теплопередачі з нормативними показниками. Цей порівняльний аналіз необхідно проводити для обґрунтування необхідності подальших дій з реновації будівлі або з модернізації існуючої її системи теплопостачання, в основному для вертикальних зовнішніх стін.

Приведений опір теплопередачі дійсних огороджувальних конструкцій R _Σпр, м²·К/Вт, повиненн бути не меншим від потрібних значень R_{q min}, що визначаються виходячи із санітарно-гігієнічних і комфортних умов та умов енергозбереження. Теплотехнічний розрахунок внутрішніх огороджувальних конструкції будівлі проводиться за умови, що різниця температур між приміщеннями не більше 3 ⁰С.

Для зовнішніх огороджувальних конструкцій опалюваних будинків та споруд і внутрішніх міжквартирних конструкцій, що розділяють приміщення, температури повітря в яких відрізняються на 3 ⁰С та більше, обов'язкове виконання умов:

 

R _{Σ пр} ≥ R_{q min},

 

Δ t _пр ≤ Δ t _cг,

 

де R _Σпр – приведений (дійсний) опір теплопередачі непрозорої огороджувальної конструкції чи непрозорої частини огороджувальної конструкції (для термічно однорідних огороджувальних конструкцій визначається опір теплопередачі), приведений опір теплопередачі світлопрозорої огороджувальної конструкції, м²·К/Вт;

R_{q min} – мінімально допустиме значення опору теплопередачі непрозорої огороджувальної конструкції чи непрозорої частини огороджувальної конструкції, мінімальне значення опору теплопередачі світлопрозорої огороджувальної конструкції, м²·К/Вт;

Δ t _пр – температурний перепад між температурою внутрішнього повітря і приведеною температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, ⁰С;

Δ t _cг – допустима за санітарно-гігієнічними вимогами різниця між температурою внутрішнього повітря і приведеною температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, ⁰С, встановлюється залежно від призначення будинку і виду огороджувальної конструкції згідно з табл. 4.

1.1 Визначення необхідного (нормативного) опору теплопередачі R_{q min} зовнішніх непрозорих огороджувальних конструкцій

 

Мінімально допустиме значення, R_{q min}, опору теплопередачі зовнішніх непрозорих огороджувальних конструкцій, світлопрозорих огороджувальних конструкцій і дверей житлових і громадських будинків залежно від температурної зони експлуатації будинку, яку беруть за табл. 5, встановлюють згідно з табл. 6.

У разі реконструкції житлових та громадських будинків, що виконується з метою їх термомодернізації, допускається для непрозорих огороджувальних конструкцій приймати значення R_{q min} згідно з табл. 6 з коефіцієнтом 0,8.

Мінімально допустиме значення, R_{q min}, опору теплопередачі зовнішніх непрозорих огороджувальних конструкцій, світлопрозорих огороджувальних конструкцій, дверей та воріт промислових (сільськогосподарських) будинків установлюється згідно з табл. 7 залежно від температурної зони експлуатації будинку, тепловологісного режиму внутрішнього середовища і теплової інерції огороджувальних конструкцій, D. Необхідно відмітити, що визначення допустимого значення R_{q min} для дверей, воріт, вікон і зенітних ліхтарів за величиною теплової інерції огороджувальних конструкцій промислових будинків не проводиться. Величину теплової інерції розраховують за формулою:

 

,

 

де R_i – термічний опір i -го шару конструкції, м²·К/Вт, що розраховують за формулою:

,

 

де δ_i – товщина i -го шару конструкції, м;

λ_iр – теплопровідність матеріалу i -го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м _· К);

s_i – коефіцієнт теплозасвоєння матеріалу i -го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м²·К);

n – кількість шарів у конструкції за напрямком теплового потоку.

Мінімально допустиме значення опору теплопередачі заповнень світлових прорізів із конструкцією у два і більше скла (вікон, балконних дверей і світових ліхтарів) для сучасних або нових вікон з елементами склопакетів необхідно брати за таблицею[9]. Взяту величину для вказаних світлових прорізів можна використовувати у подальших розрахунках тепловтрат через віконні прорізи.

Умови експлуатації при розрахунках опору теплопередачі огороджувальних конструкцій беруть залежно від розрахункового вологісного режиму експлуатації приміщення та конструктивного рішення огородження. Розрахункові значення теплофізичних характеристик матеріалів беруть згідно з таблицею[9].

1.2 Визначення необхідного опору теплопередачі R_{q min} внутрішніх непрозорих огороджувальних конструкцій

 

Визначення необхідного опору теплопередачі внутрішніх непрозорих огороджувальних конструкцій проводиться за необхідністю, якщо у цьому є потреба. Мінімально допустиме значення, R_{q min}, опору теплопередачі внутрішніх огороджувальних конструкцій, що розмежовують приміщення з розрахунковими температурами повітря, які відрізняються більше ніж на 3 ⁰С (стіни, перекриття), і приміщень з поквартирним регулюванням теплоспоживання визначають за формулою:

 

,

де t_{в 1,} t_{в 2} – температури повітря в приміщеннях, ⁰С, що беруть згідно з проведеними вимірами, або приймаються згідно з табл. 2;

α_в – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкцій, Вт/(м²∙К).

Якщо під час проведення енергетичного обстеження будівлі були встановлені деякі конструктивні або експлуатаційні особливості огороджувальних конструкцій, їх також можна (за необхідності) перевірити на відповідність нормативним показникам. Найбільш поширеними особливостями в експлуатації огороджувальних конструкцій у діючих спорудах є перекриття над теплими підвалами (цокольні поверхи) або перекриття теплих горищ, де розташовані теплокомунікації з внутрішньою температурою приміщень вище +8 ⁰С.

Необхідний опір теплопередачі перекриття теплого горища та цокольних перекриттів над теплими техпідвалами R^ТП_{q min}, м²·К/Вт, визначають за формулою:

 

,

 

де R_{q min} – мінімально допустиме значення опору теплопередачі покриття та перекриття над підвалами (м²·К)/Вт, що беруть згідно з табл. 6 та 7 залежно від температурної зони експлуатації будинку;

n – поправковий коефіцієнт, що визначається як:

 

,

де t_з.р – розрахункове значення температури зовнішнього повітря, ⁰С, що визначається залежно від температурної зони експлуатації будинку згідно з табл. 8;

t_в – розрахункова температура внутрішнього повітря основної частини приміщень будинків, які контактують із перекриттям, ⁰С, визначається залежно від призначення будинку згідно з табл. 2;

t_р – температура точки роси у приміщенні (за результатами інструментальних вимірювань), ⁰С, для оцінних розрахунків можна взяти 8 ⁰С;

t_х – температура внутрішнього повітря теплого горища, ⁰С, встановлюється на підставі проведених вимірювань або на підставі розрахунку теплового балансу (для 6–8-поверхових будинків 14 ⁰С, для 9–12-поверхових будинків 15–16 ⁰С, для 14–17 поверхових будинків 17–18 ⁰С); для техпідвалу не нижче ніж +5 ⁰С або за формулою визначення температури повітря в техпідвалі t_ц (за відсутності вимірювання температури у підвалі):

 

 

де F_ц1 – площа перекриття над техпідвалом, м²;

V_П – об'єм техпідвалу, м³;

n_обП – кратність повітрообміну в техпідвалі, год^-1; в усіх випадках n_обП = 0,5 год^-1 (у разі встановлення в підвалі газових труб n_обП = 1,0 год^-1);

ρ_П – густина повітря в техпідвалі, кг/м³ (беруть такою, що дорівнює ρ_П = 1,2 кг/м³);

F_{Пц 1} – площа підлоги та стін підвалу, що контактують із ґрунтом, м²;

F_{Сц 1} – площа зовнішніх стін підвалу над поверхнею ґрунту, м²;

R_{Пц 1} – опір теплопередачі огороджувальних конструкцій, що контактують із ґрунтом, (м²·К)/Вт, визначається за формулою;

R_{qСц 1} – нормативне значення опору теплопередачі зовнішніх цокольних стінових огороджувальних конструкцій, що розташовані над рівнем поверхні ґрунту, (м²·К)/Вт; беруть згідно з табл. 6 та 7 як для зовнішніх стін;

l – довжина гарячого трубопроводу відповідного діаметра, що розташований у підвалі (беруть за проектом або за результатами вимірювань), м.

q – густина теплового потоку через поверхню теплоізоляції, що припадає на 1 м довжини трубопроводу відповідного діаметра, Вт/м;

 

,

 

де q₁₈ – густина теплового потоку при середній температурі навколишнього повітря +18 ⁰С (табл. 1.1), Вт/м;

t_Т – температура теплоносія, що циркулює в трубопроводі, ⁰С, за результатами вимірювання;

t_Х – температура в приміщеннях техпідвалу, де прокладений трубопровід, ⁰С, за результатами вимірювання.

 

Таблиця 1.1 – Густина теплового потоку

Умовний діаметр трубопроводу, мм	Середня температура теплоносія, ^0С
Лінійна густина теплового потоку q 18, Вт/м
	7,7	9,4	13,6	15,1
	9,1		15,8	17,8	21,6
	10,6	12,7	18,1	20,4	25,2
		14,4	20,4	22,8	27,6
	13,3	15,8	22,2	24,7
	14,6	17,3	23,9	26,6	32,4
	14,9	17,7			34,2
		20,3	28,3	31,7	38,4
	19,2	22,8	31,8	35,4	42,6
	20,9		35,2	39,2	47,4
	24,7		39,8	44,2	52,8

Якщо t_ц менше від раніше взятої температури, то це свідчить про значні тепловтрати у техпідвалі. Тоді проводиться оптимізація теплоізоляції огороджувальних конструкцій техпідвалу і розрахунок повторюється до отримання значення t_ц, що дорівнює або більше за розрахункове.

1.3 Визначення приведеного (дійсного) опору теплопередачі, R_Σпр

Приведений опір (дійсний опір) теплопередачі, R_Σпр, м²·К/Вт, для непрозорої або прозорої вертикальної огороджувальної конструкції чи її частини також горизонтального перекриття (даху) при перевірці виконання умови за формулою R _{Σ пр} ≥ R_{q min},, розраховують за формуло:

 

,

 

де α_в, α_з – коефіцієнти тепловіддачі внутрішньої і зовнішньої поверхонь огороджувальної конструкції, Вт/(м²·К);

δ_i – товщина i -го шару конструкції, м;

λ_{i р} – теплопровідність матеріалу i -го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м·К);

n – кількість шарів у конструкції за напрямком теплового потоку;

R_i – термічний опір i -го шару конструкції, згідно з формулою , м² К/Вт.

Теплотехнічний розрахунок підлог, розташованих над холодними приміщеннями або над проїздами, проводять як для зовнішніх огороджувальних конструкцій за формулою.

У разі, якщо підлога над холодним приміщенням або над проїздами та перекриття останнього поверху, що огороджує його з холодним горищем, виконана із стандартної залізобетонної плити (див. рис. 1.1) з коефіцієнтом теплопровідності λ_плити = 1,92 Вт/(м·°С), її термічний опір дорівнює:

- для горищного перекриття, яке утеплене з боку горища – R_у.г.п = 0,151 м²·⁰С/Вт;

- неутеплене горищне перекриття – R_х.г.п = 0,17 м^{2 0}С/Вт;

- для перекриття над холодним підвалом, яке утеплене з боку підвалу, – R_у.п.п = 0,166 м^{2 0}С/Вт;

- для неутепленого перекриття над холодним підвалом – R_х.п.п = 0,18 м^{2 0}С/Вт.

 

Рисунок 1.1 – Схематичне зображення перекриття зі стандартної залізобетонної панелі

Теплотехнічний розрахунок світлових прорізів, що мають конструкцію лише в одне скло, також проводять за формулою, і для подальших розрахунків тепловтрат крізь такий конструктивний тип світлових прорізів використовується приведений опір теплопередачі, який розрахований за вказаною формулою.

Після визначення приведеного опору теплопередачі, R_Σпр, огороджувальних конструкцій будівлі проводиться порівняльний аналіз його з мінімально допустимим значенням, R_{q min,} опору теплопередачі непрозорих огороджувальних конструкцій.

Порівняльний аналіз визначених опорів теплопередачі:

Якщо R_Σпр ≈ R_{q min} – конструкція огородження задовольняє теплотехнічні норми. В подальших розрахунках визначення теплової потужності будівлі береться величина R_Σпр. Розбіжність для вказаної умови, що допускається, R_Σпр з R_{q min} до ± 5 %.

Якщо R_Σпр > R_{q min} – конструкція зовнішнього огородження також задовольняє теплотехнічні норми. Значна розбіжність вказує на необґрунтовану перевитрату будівельних матеріалів під час зведення огороджень та збільшення їх вартості. В подальших розрахунках визначення теплової потужності будівлі беруть величину R_Σпр.

Якщо R_Σпр < R_{q min} (розбіжність між R_Σпр та R_{q min} більше 5 %) – теплозахисні властивості зовнішніх огороджень незадовільні, що вимагає впровадження енергозберігаючих заходів щодо збільшення їх опору теплопередачі. При подальшому визначенні теплової потужності при дійсному стані огороджувальних конструкцій необхідно брати величину R_Σпр.