Новые нормы теплозащиты зданий

Введение

Общий вывод

г. Кострома. Климат умеренно континентальный. Формирование климата идет под воздействием в основном влажных атлантических воздушных масс, что определяет в отношении огромное число осадков, место расположена в зоне избыточного увлажнения, общее объем атмосферных осадков составляет 550—650 мм в год, умеренно холодную зиму и нежаркое лето. Средние скорости ветра 4-5 м/с. Преобладают ветры южных и западных направлений – зимой, западных и северных направлений – летом. Обычные температуры в летний полдень +20-25 °C, жара выше +30 °C наблюдается редко. Зима умеренно холодная, умеренно снежная, толщина снежного покрова 34-63см, продолжается более пяти месяцев.

г. Липецк. Климат умеренно континентальный, с теплым летом и умеренно холодной зимой. Все сезоны года четко выражены. Самым холодным месяцем в году является январь. Средняя многолетняя температура воздуха в январе составляет -10°C, в июле +19°C. Проникновению влажных воздушных масс Атлантики на территорию Липецка, способствует равнинность территории - отсутствие высоких горных хребтов. Их проникновение сопровождается повышением температуры, облачностью, обильным снегопадом. С этими воздушными массами связано и образование оттепелей. Иногда, зимой проникает с юго-запада влажный тропический воздух, который формируется над Средиземноморьем. Он приносит не только потепление, но и дожди.

В летний период воздушные массы Атлантики, проходя над территорией области, понижают температуру. Жаркая, сухая погода сменяется пасмурной, дождливой. Среднегодовое количество осадков здесь колеблется от 550 до 450 мм. Осадки по сезонам года выпадают неравномерно - наименьшее количество их выпадает в холодный период года. Самое минимальное количество осадков приходится на февраль - 20-25 мм. С апреля по июль количество осадков заметно возрастает, достигая максимума в июле. В июле их выпадает 60-85 мм.

Раздел 2. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Всем известно, что материалы для строительства должны обладать высокими конструктивными и эксплуатационными характеристиками, большое значение имеют и теплофизические свойства (сопротивление теплопередаче, паропроницаемость и др.) Кроме того, не маловажную роль имеет и экономическая сторона вопроса. Мировые цены на энергоносители стремятся вверх, и цивилизованное человечество пытается экономно расходовать энергоресурсы. При такой ситуации ждать в ближайшее время увеличения тепловых мощностей не приходится. Поэтому все актуальнее становится проблема энергосбережения. Уже к концу ХХ в. вопрос экономии энергоресурсов встал перед многими развитыми странами Европы. В Германии в конце 70-х гг. взялись за энергосбережение за счет экономии тепла и электроэнергии в эксплуатируемых зданиях. И без того бережливым немцам удалось уменьшить расходы в этом направлении на треть. В Англии правительству Маргарет Тэтчер, пришедшему к власти в самый канун 80-х гг. после развала экономики лейбористами, удалось вывести страну из кризиса во многом за счет жесткой экономии энергоресурсов. Пришла и наша очередь бороться с потерями энергии. Один из путей - экономить на отоплении зданий, сберегая тепло. Энерго- и ресурсосбережение - генеральное направление технической политики в области строительства. В энергосбережении большое значение отводится повышению теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Из общего объема потребляемой энергии, что составляет около 43% вырабатываемой тепловой энергии, 90% расходуется на отопление, 8% - на производство строительных материалов, изделий и 2% на строительство. По сравнению с западноевропейскими странами это в 2…2,5 раза превышает средние показатели по России. Для уменьшения неоправданно большого эксплуатационного энергопотребления зданий Госстроем России введены новые нормативы по теплозащите зданий, которые предусматривают поэтапное снижение энергопотребления на 20…40% путем увеличения в 1,5…3,5 раза сопротивления теплопередаче стеновых конструкций и сокращения теплопотерь различных конструктивных элементов.

Особое место в решении данной проблемы отводится не только новому строительству, но и эксплуатируемому фонду жилых и общественных зданий, теплотехнические характеристики которых не удовлетворяют современным требованиям. Снижение энергопотребления эксплуатируемых зданий может быть достигнуто путем повышения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций.

Повышение теплозащитных свойств ограждений требует существенного расхода материальных и трудовых ресурсов. Поэтому, проведение работ по устройству теплозащиты должно выполняться после разработки соответствующего проекта. Проектное решение необходимо принимать на основе предварительно выполненных расчетов, учитывая имеющийся в практике опыт повышения теплозащиты, а также технологические особенности и возможности проведения работ на каждом конкретном объекте.

В практике зарубежных стран восстановление и, особенно, повышение теплозащитных качеств ограждений имеет широкое распространение. Это связано с постоянным пересмотром нормативных документов в сторону ужесточения требований и немедленной их реализацией. В нашей стране из-за отставания нормативных требований от практики, вызванного постоянным и незначительным ростом стоимости тепловой энергии, были разработаны технологии восстановления теплозащитных качеств ограждающих конструкций, утерянных во время эксплуатации, а также способы повышения теплозащиты узлов и соединений, неграмотно запроектированных с теплотехнической точки зрения (последнее в основном относится к крупнопанельным зданиям).

Мировой опыт и научно-практические разработки в этой области мало освещались не только в инженерно-технической, но и специальной литературе и практически недоступны инженерно-техническим работникам проектных, строительных и ремонтно-строительных организаций. Отсутствие учебной литературы, методически обобщающей опыт повышения теплозащиты зданий, не позволяет студентам строительных и архитектурных специальностей получить достаточный объем знаний и качественно подготовиться в этой области для успешной практической работы по реконструкции и капитальному ремонту жилых зданий.

Установлено, что в зимний период теплопотери через окна жилых зданий составляют порядка 37%, через стены 35%, через кровлю и пол соответственно 15% и 13% общих потерь тепла зданием (рисунок №1). Сокращения теплопотерь через оконные заполнения зданий опорного жилищного фонда можно добиться заменой старых окон на новые или проведением мероприятий, направленных на доведение теплозащитных качеств окон до нормативных требований, действующих в настоящее время. В России для оценки теплозащитных характеристик оконных конструкций принято сопротивление теплопередаче R_o (м^2оС/Вт). Согласно московским городским строительным нормам (МГСН 2.01-99) «Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоэлектроснабжению» пункт 3.3.4. требуемое сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций и наружных дверей следует принимать 0,54 м^2оС/Вт для окон, балконных дверей и витражей; 0,81 м^2оС/Вт для глухой части балконных дверей. Эти нормы распространяются на проектирование новых и реконструкцию существующих жилых домов и зданий общественного назначения. Эта проблема глубоко изучена и решение о применении современных высокотехнологичных окон повсеместно внедряется в строительстве и при реконструкции зданий различного назначения. Относительно стен остаётся открытым вопрос по нормативным документам, применяющимся материалам и конструктивным решениям.

Это говорит о том, что какими бы хорошими ни были мероприятия по сокращению теплопотерь через дорогие окна, без изучения и проведения дополнительных мероприятий по теплозащите стен, они не дадут ожидаемого эффекта.

Рис. 2.1 Потери тепловой энергии

Энерго- и ресурсосбережение является задачей мирового масштаба, решением которой ученые, проектировщики и эксплуатационники занимаются на протяжении многих лет. За рубежом улучшение теплозащиты эксплуатируемых зданий возникло как следствие энергетического кризиса 70 ^х годов. Это было связано с большим потреблением энергоресурсов, идущих на отопление зданий, что составляло в некоторых странах до 50 % общей расходуемой энергии. Данные обстоятельства привели к тому, что в большинстве зарубежных стран с 1976 г. нормируемые величины теплозащиты ограждающих конструкций увеличились в 2...3,5 раза.

В нашей стране уровень тепловой защиты здания наружными стенами оставался почти без изменений до 1994 года. Он определялся нормированием величины сопротивления теплопередаче R₀, которое было основано на принципах обеспечения санитарно-гигиенических требований внутри помещения и ограничения теплопотерь в отопительный период при минимуме приведенных затрат на возведение ограждения и его эксплуатацию. Поэтому, при проектировании наружного ограждения должны были соблюдаться два условия:

- сопротивление теплопередаче R₀ во всех случаях должно быть не менее требуемого по санитарно-гигиеническим условиям сопротивления теплопередаче R₀^тр;

-сопротивление теплопередаче ограждения R₀ принимается равным экономически целесообразному сопротивлению R₀^эк, определяемому из условия обеспечения наименьших приведенных затрат.

Выполнение расчетов по определению R₀^эк связано с большим объемом работ и затрат времени на вычисление и определение исходных величин и, поэтому, производилось редко. Для упрощения расчетов, следуя указаниям Госстроя СССР, к величинам требуемых сопротивлений теплопередаче R₀^трвводили повышающие коэффициенты. Они принимались в зависимости от назначения здания, его капитальности, возможностей заказчика и других экономических и социальных факторов. Величина коэффициентов колебалась от 1,1 до 2,0.

При определении экономически целесообразного сопротивления теплопередаче R₀^эк учитывались потери тепла за счет инфильтрации воздуха, стоимость тепловой энергии, стоимость материала теплоизоляционного слоя многослойной конструкции, отпускные цены на ограждающие конструкции, стоимость их транспортирования и монтажа.

Следует отметить, что нормирование сопротивления теплопередаче стены по санитарно-гигиеническим требованиям было основано на принципе обеспечения минимально допустимых комфортных условий внутри помещений и производилось с учетом тепловой инерции D ограждающих конструкций и расчетной зимней температуры наружного воздуха, которая принималась в соответствии со СНиП 2.01.01-82. «Строительная Климатология и геофизика».

Как показала практика, даже небольшие ошибки, допускаемые при конструировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации ограждающих конструкций вели к понижению температуры на внутренней поверхности стен ниже допустимой, что зачастую приводило к выпадению конденсата.

Такой принцип нормирования и допускаемые ошибки привели к тому, что в среднем по стране на 1 м² отопления общей площади жилого здания необходимо порядка 88 кг условного топлива в год, что превышает аналогичный показатель в странах, находящихся в сопоставимых с Россией климатических условиях в 2,5...3 раза.

Госстрой России постановлением № 18-81 от 11 августа 1995 г. утвердил и ввел в действие с 1 сентября 1995 г. «Изменение № 3 СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»», требующее существенного повышения Изменения в подходе к нормированию сказываются на распределении R₀^трпо районам РФ. С целью сопоставления изменений сопротивления теплопередаче построены карты его распределения для наружных стен на территории России до и после 1996 г.

Требуемое сопротивление теплопередаче после 1996 г. не только увеличилось в несколько раз. Это можно обосновать тем, что при определении R₀^тр используются две величины, изменяющиеся в зависимости от района строительства - средняя температура и продолжительность отопительного периода.

Нужно отметить, что в связи с таким изменением требуемых сопротивлений теплопередаче, мероприятия по дополнительной теплозащите стен в стране приобретают районный характер. Так, в европейской части России утепление зданий по нормативам 1996 г. требует устройства дополнительного теплоизоляционного слоя из минеральной ваты (с коэффициентом теплопроводности l=0,047 Вт/(м² °С)), толщина которого будет изменяться от 65 до 145 мм. Это говорит о том, что для создания оптимальных конструктивно - технологические решений теплозащиты стен зданий необходимо учитывать районы, в которых будут проводиться работы по утеплению стен. Причем, на каждый район должны иметься свои конструктивно - технологические решения теплозащиты.

Изменение в нормировании теплозащитных качеств ограждающих конструкций должно дать значительный эффект в экономии энергетических ресурсов, идущих на отопление зданий. Но это будет достигнуто лишь в том случае, если появятся совершенно новые конструктивные и технологические решения наружных стен, приспособленные не только к климатическим условиям, но и к строительной базе.

С утверждением Госстроем РФ нового СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и одобрением нового свода правил СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» к этому СНиП завершена 10-летняя работа по созданию нового поколения системы нормативных документов зданий со сниженным потреблением энергии.

Строительный комплекс России полностью перестроился и перешел на соблюдение новых как территориальных, так и федеральных норм, а группа стандартов и энергетические паспорта зданий обеспечили энергоаудит возведенных и эксплуатируемых зданий. Произошли коренные преобразования рынка на производство, продажу и использование энергоэффективных строительных материалов и изделий и использование новых энергоэффективных технологий. Такой перелом произошел благодаря работе большого коллектива на всех уровнях и, в первую очередь, активной позиции ряда организаций (НИИСФ РААСН, ОАО ЦНИИЭП жилища, НП "АВОК", ЦЭНЭФ, Мосэкспертизы, Общества по защите природных ресурсов, региональных органов управления строительным комплексом и проектных организаций) и поддержки Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя РФ.

В новую систему нормативных документов зданий со сниженным потреблением энергии входят:

на федеральном уровне:
- СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий";
- Свод правил СП 23-101 "Проектирование тепловой защиты зданий";
- ГОСТ 30494 "Параметры микроклимата в жилых и общественных зданиях";
- ГОСТы по обеспечению энергоаудита зданий (ГОСТ 31166, ГОСТ 31167, ГОСТ

31168, ГОСТ 26254) и ГОСТ 26229 по тепловизионному контролю качества тепло

изоляции;
- разделы "Энергосбережение" в двух новых СНиП по жилым зданиям (31-01 и 31-02);

на региональном уровне:
- территориальные Строительные нормы (ТСН) в 50 регионах РФ под общим названием

"Энергетическая эффективность жилых и общественных зданий".

Все вышеуказанные документы официально утверждены соответствующими органами власти, введены в действие и имеют силу обязательных к исполнению. Согласно новому закону РФ "О Техническом Регулировании" все ГОСТы и СНиПы, утвержденные до введения этого закона, будут действовать как обязательные к исполнению в течение 7 лет, после чего станут рекомендательными. СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" признан не действующим с 1 октября 2003 г. ТСН будут действовать и далее, как обязательные.

Благодаря новым нормам, энергопотребление на отопление вновь построенных и реконструированных за последние 8 лет зданий снизилось на 35-45 % в зависимости от типов зданий. По данным Госстроя РФ, уже 6% (170 млн. м2) всего фонда жилых зданий России соответствуют требованиям новых норм. Произошел переход от повсеместного распространения однослойного и трехслойного панельного домостроения к монолитно-каркасному с наружной теплоизоляцией, с невентилируемыми и вентилируемыми фасадами и с применением легких теплоизоляционных материалов.

Нашли широкое применение проекты зданий с уширенным корпусом (до 22-25м по сравнению с прежним 12м), легкие ячеистые бетоны. Домостроительные комбинаты, продолжающие выпускать индустриально изготавливаемые здания из панельных конструкций, перешли к большему разнообразию выпускаемых изделий. Здания, возводимые из этих конструкций, не отличаются по внешнему виду от монолитно-каркасных. Причем по себестоимости ныне выпускаемые наружные панельные стены с теплозащитой, в три раза лучшей по сравнению с прежней, дешевле прежних на 10-15% (например, такие панельные ограждения выпускаются на домостроительном комбинате Якутска). Повсеместно стали применяться окна со стеклопакетами из стекол с малым коэффициентом отражения и переплетами из клееной древесины или пластмассовых профилей.

В новом СНиП изложены только основные нормы к зданию или сооружению. Методы проектирования, в том числе и альтернативные, вынесены в Свод правил (СП) "Проектирование тепловой защиты зданий" и могут быть использованы проектировщиком в зависимости от творческого потенциала, квалификации, технических возможностей. Эта свобода распространяется на выбор технических решений и способов их реализации при теплотехническом проектировании зданий, когда конечный результат достигается за счет повышения качества проектирования. Такой подход принят в России, Германии, США и других странах и реализует современные международные требования к стандартизации по потребительскому принципу, разработанные Международным Комитетом по исследованиям и инновациям в зданиях и сооружениях (CIB).

2.2. Основные принципы построения нового СНиП "Тепловая защита зданий"

Новый СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" определяет нормируемые показатели энергоэффективности зданий, отвечающих мировому уровню, и методы их контроля. В нем:

- установлены численные значения нормируемых показателей энергоэффективности зданий;

- дана классификация новых и эксплуатируемых зданий по энергетической эффективности;

- открыта возможность строить здания с более высокими показателями энергоэффективности, чем нормируемые;

- создана возможность выявлять эксплуатируемые здания, которые необходимо срочно реконструировать с точки зрения энергоэффективности;

- разработаны правила проектирования тепловой защиты зданий при использовании как поэлементного нормирования, так и показателей энергоэффективности;

- даны методы контроля соответствия нормируемым показателям тепловой защиты и энергетической эффективности как при проектировании и строительстве, так и при эксплуатации зданий (энергетические паспорта);

- не допускается проектирование зданий с расходами энергоресурсов, превышающими установленные нормируемые показатели.

СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" - совершенно новый документ как по своей структуре и области применения, так и по устанавливаемым им критериям теплозащиты и теплового контроля, методам контроля, характеру и уровню энергоаудита, согласованности с европейскими стандартами. При этом новый документ сохраняет преемственность с отмененным СНиП 2-3-79* "Строительная теплотехника" 1996 г. и обеспечивает тот же уровень энергосбережения, однако представляет более широкие возможности в выборе технических решений и способов соблюдения нормируемых параметров.

СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" распространяется на тепловую защиту как вновь строящихся и реконструируемых жилых, общественных, производственных, сельскохозяйственных и складских зданий и сооружений, так и эксплуатируемых зданий, в которых необходимо поддерживать определенную температуру и влажность внутреннего воздуха. При этом установленные критерии могут быть использованы для оценки энергетической эффективности существующих зданий с целью определения необходимости улучшения их энергетической эффективности. Новые нормы, в отличие от прежних, относятся как к проектируемым и реконструируемым, так и к эксплуатируемым зданиям.

Установлены две группы обязательных к исполнению взаимосвязанных критериев тепловой защиты здания и два способа проверки на соответствие этим критериям, основанных:
а) на нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций тепловой защиты здания, рассчитанных на основе нормируемых значений удельного расхода тепловой энергии на отопление и сохраненных от СНиП 2-3-79* "Строительная теплотехника";

б) на нормируемом удельном расходе тепловой энергии на отопление здания, позволяющем варьировать теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий (за исключением производственных зданий) с учетом выбора систем поддержания микроклимата и теплоснабжения для достижения нормируемого значения этого показателя.

Выбор способа, по которому будет вестись проектирование, относится к компетенции проектной организации или заказчика. Методы и пути достижения этих нормативов выбираются при проектировании.

Требования данных норм будут выполнены, если при проектировании жилых и общественных зданий будут соблюдены нормативы "а" либо "б". Для производственных зданий требуется соблюдение только нормативов "а".

Расчетные температуры внутреннего воздуха при проектировании тепловой защиты принимают по нижним пределам оптимальных параметров. С целью установления оптимальных и допустимых параметров микроклимата внутри помещений жилых и общественных зданий и их контроля был разработан ГОСТ 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях". Эти параметры для жилых зданий были подтверждены в СанПиН 2.1.2.1002 «Санитарно-эпидемиологические требования к жилым зданиям и помещениям». Согласно этому ГОСТу при проектировании ограждающих конструкций установлена расчетная температура внутреннего воздуха 20 °С. Учет установленной этим стандартом разности радиационной температуры вблизи холодных поверхностей потребовал принятия новых норм на окна.

Дата добавления: 2017-01-14