CC BY
10Тепловая защита зданий
------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Научно-технический и производственный журнал
УДК 699.86
О.Д. САМАРИН, канд. техн. наук (samarin-oleg@mail.ru)
Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)
Использование методики СП 50.13330.2012 для оценки зависимости теплотехнических показателей оболочки здания от его этажности
Рассмотрена зависимость основных теплотехнических показателей жилого здания от его этажности с использованием процедуры СП 50.13330.2012 на примере одного из типовых проектов для массового строительства. Приведены геометрические параметры и результаты расчетов коэффициента компактности, общего коэффициента теплопередачи оболочки и удельной теплозащитной характеристики для исследуемого объекта при базовой этажности. Представлены результаты вычислений указанных показателей здания при различном количестве этажей и неизменной планировке помещений. Дан анализ полученных данных с обоснованием выявленного поведения исследуемых величин исходя из формы здания в плане и сделаны выводы относительно наиболее целесообразной высоты объекта с точки зрения соответствия его теплотехнических показателей комплексным требованиям СП 50.13330.2012. Изложение проиллюстрировано графическими и числовыми примерами.
Ключевые слова: сопротивление теплопередаче, удельная теплозащитная характеристика, коэффициент компактности, этажность.
O.D. SAMARIN, Candidate of Sciences (Engineering) (samarin-oleg@mail.ru) Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (26, Yaroslavskoye Highway, 129337, Moscow, Russian Federation)
Using of the Procedure of SP 50.13330.2012 for Estimation of Dependence of Thermal Indexes of Building Shell from the Amount of Storeys
Dependence of main thermal indexes of a residential building from the amount of its storeys with use of proce-dure of the SP 50.13330.2012 on an example of one of standard projects for mass building is considered. Geometrical parameters and results of calculations of compactness factor, the general factor of a heat transfer through a shell and the specific index of thermal performance for investigated object are resulted at base amount of storeys. Results of calculations of the specified indicators of a building at various quantities of floors and an invariable lay-out of premis-es are presented. The analysis of the received data with a substantiation of the revealed behavior of investigated sizes, proceeding from the building form in the plan is given, and conclusions rather the most expedient height of object from the point of view of conformity of its thermal indicators to complex requirements of the SP 50.13330.2012 are drawn. The statement is illustrated by graphic and numerical examples.
Keywords: thermal resistance, specific index of thermal performance, compactness factor, amount of storeys.
В рамках пересмотра действующей нормативной базы в области строительства в Российской Федерации с 1 июля 2013 г. вступила в силу актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» -СП 50.13330.2012 (далее - СП). В соответствии с ее требованиями оценка уровня теплозащиты оболочки здания осуществляется с учетом его удельной теплозащитной характеристики коб, Вт/(м3К). По определению она равна отношению суммарных теплопотерь за счет теплопередачи через наружные ограждающие конструкции к отапливаемому объему здания ¥от, м3, и к расчетной разности температур внутреннего и наружного воздуха, оС. Предельный уровень этой характеристики в СП ограничивается нормируемой величиной коб в зависимости от значения ¥т и градусо-суток отопительного периода в районе строительства ГСОП, оСсут/г. Впервые данная методика была изложена в работах [1-2]. При использовании величины коб теплозащитные свойства оболочки можно охарактеризовать более полно, потому что она сочетает сразу два показателя: общий коэффициент теплопередачи оболочки здания Ко6щ, Вт/(м2-К), и коэффициент компактности здания Ккомп, м-1, являясь их произведением.
зо| —
Попытаемся проследить, как будут меняться характеристики теплозащитной оболочки жилого здания при изменении его этажности. Расчеты проведем для одной секции дома по серии П3-1/16 [3, 4], хотя реально такие здания и не строятся односекционными. Вообще говоря, уровень теплозащиты как несветопрозрачных, так и светопрозрач-ных наружных ограждений является далеко не решающим в общем комплексе мероприятий по снижению энергопотребления любого объекта, и столь же, если не более существенную роль играет инженерное оборудование и особенно его автоматизация и управление [5]. Однако трансмиссионные теплопотери пока еще занимают значительное место в энергетическом балансе здания, и исследование их зависимости от архитектурно-конструктивных решений является очень важным для поиска путей их дальнейшей оптимизации. В табл. 1 показаны результаты вычислений для исходного значения этажности. При этом конструктивные параметры объекта принимаются по чертежам. В то же время при варьировании числа этажей площади покрытия и пола над подвалом, очевидно, остаются постоянными, а площади наружных стен и заполнений светопроемов, как и
^^^^^^^^^^^^^ М'2016
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Heat protection of buildings
Таблица 1
Теплотехнические показатели жилого дома серии П3-1/16
Ограждение Площадь Аг, м2 R, м2-К/Вт n, An/R, Вт/К K =AcyM/V -"комп -^н / ' от К,6щ=(2пА/R )/АНум ко6 КкомпКо6щ kP ко6
Наружная стена 3156,9 2,98 1 1059,27
Бесчердачное покрытие 354 4,458 1 79,42
Пол над подвалом 354 3,932 0,6 54,02 0,396 0,575 0,227 0,211
Окна 698,7 0,489 1 1429,93
Сумма 4563,6 - - 2622,64
Таблица 2
Зависимость теплотехнических характеристик здания от его этажности
Этажность V зд к ккомп К,6щ ко6 kP ко6
5 3392 0,543 0,47 0,255 0,277
7 4749 0,483 0,505 0,244 0,255
10 6784 0,439 0,537 0,236 0,235
15 10176 0,404 0,567 0,229 0,216
17 11533 0,396 0,575 0,227 0,211
20 13568 0,386 0,584 0,226 0,205
22 14925 0,382 0,589 0,225 0,202
0,6 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2
10 15
Этажность
25
отапливаемый объем, пропорционально меняются. Сопротивления теплопередаче ограждений R¡, м2К/Вт, назначаем исходя из базовых значений, приведенных в табл. 3 СП для климатических условий г. Москвы; коэффициенты положения по отношению к наружному воздуху п - также с учетом СП. С изменением этажности данные параметры будут оставаться постоянными.
Конечные результаты, иллюстрирующие интересующую нас зависимость содержащихся в СП интегральных характеристик теплозащитной оболочки здания в целом от его этажности, приведены в табл. 2. Для наглядности по данным значениям построены графики, показанные на рисунке.
С ростом этажности вследствие изменения соотношения между площадями ограждений с различным уровнем теплозащиты, а именно из-за повышения доли более теплопроводных наружных стен и окон увеличивается Кобщ, но Ккомп все-таки падает. Причем произведение этих параметров - характеристика коб - в данном случае тоже постепенно уменьшается, асимптотически стремясь к некоторому предельному значению, равному примерно 0,224. Однако требуемая величина кОб убывает еще быстрее, поскольку в соответствии с формулой, приведенной в СП, она существенно зависит от УОт, а последний, как уже отмечалось, прямо пропорционален этажности объекта. Вследствие этого оказывается, что при числе этажей, превышающем десять, в том числе и для исходной этажности, равной 17, оказывается необходимым даже повышать сопротивление теплопередаче по сравнению с базовыми значениями, указанными в СП. По-видимому, это связано с весьма изрезанной формой фасада здания [3] и, как следствие, с повышенной по сравнению с другими аналогичными объектами величиной Ккомп, что не может быть компенсировано даже приближением общей формы здания к оптимальной при увеличении этажности.
Разумеется, помимо характеристики кОб существуют и другие показатели теплотехнической эффективности здания в целом и его отдельных ограждений, в том числе и прямо указанные в СП, например удельная характеристика
Графики изменения теплотехнических характеристик здания от его этажности
расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию qpT. Здесь же можно упомянуть и составляющие q 0т характеристики теплопоступлений - бытовых и от солнечной радиации, и некоторые другие. Все эти параметры также варьируются при изменении этажности, причем в общем случае немонотонно, поэтому для комплексной оценки и окончательного выбора оптимального варианта архитектурно-конструктивного решения необходимо дополнительное исследование. Кроме того, необходимо рассматривать и другие способы снижения энергопотребления, не связанные с повышением теплозащиты наружных ограждений, как отмечалось, в частности, в работах [4-8], и у ряда других авторов, как в нашей стране, так и за рубежом.
Список литературы
1. Гагарин В.Г., Козлов В.В. Теоретические предпосылки расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций // Строительные материалы. 2010. № 12. С. 4-12.
2. Гагарин В.Г., Дмитриев К.А. Учет теплотехнических не-однородностей при оценке теплозащиты ограждающих конструкций в России и европейских странах // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 14-16.
3. Гагарин В.Г. О недостаточной обоснованности повышенных требований к теплозащите наружных стен зданий. (Изменения № 3 СНиП II-3-79) // Сб. докл. III конф. НИИСФ-РНТОС 23-25 апреля 1998 г. С. 69-95.
4. Самарин О.Д. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность. М.: АСВ, 2014. 296 с.
5. Самарин О.Д., Федорченко Ю.Д. Влияние регулирования систем обеспечения микроклимата на качество поддержания внутренних метеопараметров // Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 124-128.
6. Рымаров А.Г., Савичев В.В. Особенности работы регенеративной системы вентиляции административного здания // Вестник МГСУ. 2013. № 3. С. 174-177.
7. Hou Hua Wang, Tao Zhang, Qiu Lian Xiao. Experimental Study of Energy Saving Effect of Building Envelope in Winter
4'2016
31
Тепловая защита зданий
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
// Applied Mechanics and Materials (Vols. 121-126). 2011. P. 2741-2747.
8. Friess W.A., Rakhshan K., Hendawi T.A., Tajerzadeh S. Wall insulation measures for residential villas in Dubai: A case study in energy efficiency // Energy and Buildings. 2012. Vol. 44. P. 26-32.
References
1. Gagarin V.G., KozlovV.V. Theoretical reasons for calculation of reduced thermal resistance of building enclosures. Stroiteinye materialy [Construction materials], 2010. No. 12, pp. 4-12. (In Russian).
2. Gagarin V.G., Dmitriev K.Al AySHffBljS Qm3E|lD ¡Sn! uniformities during eSmSSBIEa eVEEBE3u2IoiiaE building enclosures in Russia and European countries. Stroiteinye materia— [Construction materia I s], 2013. No. 6, pp. 14-16. (In Rusaian).
3. Gagarin V.G. On deficient justificatIon of increased demands to the thermal serfocmacce of ectarcal buiiding enclosuces
(Chances No. 3 to SNiP II-3-79). Papers of the 3rd conf. of NIISF, 1998, April 23-25, pp. 69-95. (In Russian).
4. Samarin O.D. Thermal physics. Energy saving. Energy efficiency. Moscow: ASV. 2011. 296 p. (In Russian).
5. Samarin O.D. Fedorchenko Y.D. The Influence of Microclimate Control Systems on the Grade of Maintenance of Internal Air Parameters. Vestnik MGSU. 2011. No. 7, pp. 124-128. (In Russian).
6. Rymarov A.G., Savichev V.V. Features of operation of the regenerative ventilating system of the administrative building. Vestnik MGSU. 2013. No. 3, pp. 174-177. (In Russian).
M mSSES^SSStl^E^rm Lian Xiao. Experimental gnyldnQgraajCOm^fflRnnea ct of Building Envelope in Winter
//^OigSaElQS&S^"^!! Inm^aESESC&n (Vols. 121-126). 2011,
pp. 2741-2747.
a. Friess W.O Ih Rakhsha n K., Henclawi O.A., Tajerzadeh S. Woll insniatinn measures for rsuidential villas in Dubai: A caae atedy in energc ^fiansei Oaergy and Buildings. 201 2. Voli 44, ap. Sd^d.
а. инстрои
россии
ROSENFELD ENERGY EFFICIENCY FUND
МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РФ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ
РЯТРИВООЩМТВДИЗДМОИЕВшОНВУВ^
5-8 июля 2016 года состоится Международная научная конференция VI Академические чтения, посвященные памяти академика РААСН Г.Л. Осипова «АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ. ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ» Тематика конференции: • Энергосбережение в строительстве
• Строительная теплофизика
■ Строительная и архитектурная акустика
■ Строительная светотехника
• Экология в строительстве
• Долговечность и прочность строительных конструкций зданий и сооружений
■ Проблемы технического регулирования
■ Ремонт и эксплуатация объектов коммунального хозяйства ■ Высотное строительство • Научная школа для молодежи В рамках конференции будет проводиться КОНКУРС, на котором молодые ученые, аспиранты и студенты смогут представить свои проекты и разработки:
1. На лучший дипломный проект, включающий раздел «Строительная физика»;
2. На лучшую работу по направлению «Строительная и архитектурная акустика»;
3. На лучший доклад в рамках научной школы для молодежи
«Строительная физика, энергосбережение и экологическая безопасность». Победителям присуждается премия имени академика РААСН Г.Л. Осипова.
4. На лучшее решение задачи в области энергоэффективности и энергосбережения. Победителям вручается медаль и премия имени лауреата международной энергетической премии «Глобальная энергия» 2011 г. -Артура Розенфельда.
5. На самое оригинальное и талантливое решение акустической задачи. Призы от Генерального спонсора конференции - компании «Вгие1 & (Дания).
6. За оригинальный подход к решению задачи энергосбережения в зданиях. Призы от Генерального спонсора конференции - компании «Сен-Гобен Строительная Продукция Рус».
7. Специальный приз Ассоциации производителей керамических стеновых материалов.
8. За значительный вклад в развитие строительной физики ведущим ученым и специалистам вручается Золотая медаль имени академика РААСН Осипова Г.Л. и памятный знак.
Для участия в конференции необходимо в срок до 1 июня 2016 г. отправить ЗАЯВКУ на участие по адресу: org.com@list.ru или факсу +7(495) 482-40-60.
БОЛЕЕ ПОДРОБНУЮ ИНФОРМАЦИЮ О КОНФЕРЕНЦИИ И ФОРМУ ЗАЯВКИ МОЖНО ПОСМОТРЕТЬ НА САЙТЕ niisf.ru
I IОРГАНИЗАЦИОННЫЙКОМИТЕТ! I I
Теи.: +7 (499)488-70-05 Факс:+7(495) 482-40-60 E-mail: org.com@list.ru Сайт: www.niisf.ru Адрес: 127238, Москва, Локомотивный проезд, М.21, Светотехнический корпус, НИИСФ РААСН
32
42016
