ГлавнаяОграждающие конструкции являются барьером на пути теплового потока теряемого при эксплуатации зданий, обеспечивая требуемый уровень их теплозащиты. В теплотехническом отношении они достаточно неоднородны и представляют собой многослойные сложные системы, выполненные из различных материалов, в том числе теплоэффективных. Особенность наружных ограждающих конструкций современных зданий - наличие большого количества элементов крепления, каркасов, узлов из металла, межпанельных стыков, выступающих элементов, угловых сопряжений, оконных и балконных проёмов. При обеспечении нормативной величины сопротивления теплопередаче по глади наружной стены, на остальных её участках, таких как откосы проёмов, сопряжения с межэтажными перекрытиями, балконными плитами, сопротивление теплопередаче будет значительно ниже. Тепловая неоднородность хорошо прослеживается по температурным полям наружной поверхности стен, получаемых при ИК-съёмке фасадов зданий.
Наличие элементов из металла и тяжелого бетона предопределяет формирование в ограждающих конструкциях мостиков холода, через которые происходит интенсивный сток теплоты, превышающий теплопотери через гладь ограждений. Чтобы учесть указанные факторы необходимо на стадии проектирования выполнять расчёты температурных и влажностных полей ограждений и на их основе прогнозировать тепловые и влажностные режимы конструкций в процессе эксплуатации зданий, а также определять величины их приведенного сопротивления теплопередаче.
Структуру переноса теплоты через наружные стены из трёхслойных стеновых панелей с эффективной теплоизоляцией 17-ти этажного каркасного жилого дома характеризует пример, приведенный в работе.
Диаграмма на рис. 4.1 показывает, что только 53 % теплового потока покидает здание через участки стен без теплопроводных включений («по глади»). Остальные 47 % уходят через откосы проёмов, угловые сопряжения стен, сопряжения наружных стен с дисками перекрытий и другие теплопроводные включения.
Под приведенным сопротивлением теплопередаче, RТпр,м2*°С/Вт, понимают величину равную отношению разности температур воздушных сред, омывающих многослойную ограждающую конструкцию к усредненной по её площади удельной мощности теплового потока в стационарном тепловом режиме. Для геометрически сложного ограждения приведенное сопротивление теплопередаче - величина, равная сопротивлению теплопередаче однородного ограждения, мощность теплового потока через которое равна мощности теплового потока через рассматриваемое сложное.
Цель расчёта приведенного сопротивления теплопередаче заключается в повышении достоверности определения потери теплоты через ш-ое ограждение помещения Qi, Вт по выражению
где Fi - площадь ограждения, м2;
RТпр - приведенное сопротивление теплопередаче наружной ограждающей конструкции, м2*°С/Вт;
tв, tн - расчётные температуры внутреннего и наружного воздуха, °С;
n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;
вi - коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери через ограждение.
Площадь отдельных ограждений вычисляется с соблюдением определённых правил обмера и, как правило, по внешнему периметру здания. Соответственно и величины приведенного сопротивления теплопередаче должны учитывать особенности формирования теплового режима ограждений в пределах их расчётных поверхностей с учётом угловых участков стен, участков междуэтажных перекрытий, откосов проёмов, выступающих участков и теплопроводных включений.
Перечисленные задачи должны решаться с учётом необходимости предоставления проектировщикам удобных в пользовании результатов, необходимых для составления тепловых балансов отдельных помещений зданий. Одновременно они должны учитывать все особенности ограждающих конструкций определяющих уровень энергосбережения в зданиях.
Необходимость перехода от определения теплотехнических характеристик ограждающих конструкций зданий на основании рассмотрения различных вариантов одномерной стационарной задачи, путём определения коэффициента теплопередачи или обратной ему величины, сопротивления теплопередаче, рассматриваются во многих странах мира. Методика его определения для участка сложной ограждающей конструкции основывается на расчёте коэффициента теплопередачи К, Вт/(м2*°С) или сопротивления теплопередаче Rt, м2*°С/Вт по глади конструкции и последующим уточнением их величин добавлением разностных значений AK или ARт, учитывающих наличие теплопроводных включении, откосов проемов, стыковых соединений и т.д.
В методиках, разработанных в странах ЕС, определение значений АК или ARт, выполняется индивидуально для каждого теплового включении по упрощенной схеме или путём расчёта 2 или 3-х мерных температурных полей. Влияние развития температурного поля каждого включения на температурное поле ограждающей конструкции в целом не учитывается. Основанием для разработки методик учёта влияния теплопроводных включений и теплотехнических неоднородностей в практике проектирования ограждающих конструкций служит европейский стандарт.
Подобный подход расчёта RТпр использован в России при разработке новой редакции СНиП 23-2 «Тепловая защита зданий». Методика расчёта приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций разработана в НИИСФ.
Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента или выделенной ограждающей конструкции рассчитывается по формуле
где К - коэффициент теплопередачи по глади конструкции, Вт/(м2*°С); рассчитывается по известной формуле
RТусл - условное сопротивление теплопередаче по глади конструкции, M2*°C/ Вт;
wj - удельные потери теплоты через линейную неоднородность j - го вида, Вт/(м2-°С);
lj - протяженность линейной неоднородности фрагмента j-го вида, приходящаяся на 1 м2 фрагмента теплозащитной оболочки здания или выделенной ограждающей конструкции, м/м2;
Xk - удельные потери теплоты через точечную неоднородность к -го вида, Вт/°С;
nk - количество точечных неоднородностей k - го вида, приходящаяся на 1 м2 фрагмента теплозащитной оболочки здания или выделенной ограждающей конструкции, шт./м2.
Дополнительные потери теплоты через теплотехнические неоднородности ограждающей конструкции выражаются формулой
Определение величин wj и xk рекомендуется выполнять путём расчёта на ЭВМ или воспользоваться ранее определенными их значениями для типовых узлов ограждающих конструкций.
Данная методика позволяет на стадии проектирования оценить влияние теплотехнических неоднородностей на приведенное сопротивление теплопередаче расчётного участка ограждения.