CC BY
29УДК 699.86
Д.В. КРАЙНОВ, канд. техн. наук (dmitriy.kraynov@gmail.com)
Казанский государственный архитектурно-строительный университет (420043, Республика Татарстан, г. Казань, ул. Зеленая, 1)
Учет коэффициента остекленности фасада при проектировании тепловой защиты зданий
В настоящее время широкое распространение получили жилые и общественные здания, имеющие большую площадь остекления фасада. Увеличение площади светопрозрачных конструкций приводит к повышению теплопотерь и увеличению удельной теплозащитной характеристики здания. При проектировании тепловой защиты зданий необходимо стремиться к созданию гармонично утепленной оболочки, удовлетворяющей нормативным требованиям. Рассмотрена задача определения максимального коэффициента остекленности фасада, при котором будет выполняться комплексное требование тепловой защиты. Проанализировано влияние изменения приведенного сопротивления теплопередаче отдельных фрагментов теплозащитной оболочки на максимальное значение коэффициента остекленности. На примере показано, что перераспределение затрат на возведение различных фрагментов теплозащитной оболочки позволяет добиться необходимого коэффициента остекленности фасада при удовлетворении нормативным требованиям.
Ключевые слова: удельная теплозащитная характеристика, гармонично утепленная теплозащитная оболочка, коэффициент остекленности, форма здания.
Для цитирования: Крайнов Д.В. Учет коэффициента остекленности фасада при проектировании тепловой защиты здания // Строительные материалы. 2017. № 6. С. 32-34.
D.V. KRAYNOV, Candidate of Sciences (Engineering) (dmitriy.kraynov@gmail.com)
Kazan State University of Architecture and Engineering (1, Zelenaya Street, 420043, Kazan, Russian Federation)
Accounting of Glazing of the Faсade when Designing the Heat Protection of a Building
At present, residential and public buildings with a large area of facade glazing are widely spread. Increasing the area of translucent structures leads to increasing the heat losses and reducing the specific heat protection characteristic of the building. When designing the heat protection of the buildings, it is necessary to strive for creating the harmonically insulated shell meeting the normative requirements. The problem of determining the maximal coefficient of facade glazing meeting the complex requirement of heat protection is considered. The influence of the change in the reduced resistance to heat transfer of some fragments of the heat protection shell on the maximum value of the glazing coefficient has been analyzed. It is shown by example that the redistribution of costs for the construction of various fragments of the heat protecting shell makes it possible o achieve the necessary coefficient of facade glazing meeting the normative requirements.
Keywords: specific heat protection characteristic, harmonically insulated heat protecting shell, glazing coefficient, shape of building
For citation: Kraynov D.V. Accounting of glazing of the facade when designing the heat protection of a building. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 6, pp. 32-34. (In Russian).
Ограждающие конструкции зданий должны удовлетворять требованиям тепловой защиты. При проектировании и реконструкции зданий выбираются величины приведенного сопротивления теплопередаче отдельных ограждающих конструкций (стен, окон, перекрытий и т. д.) таким образом, чтобы удовлетворить сразу трем требованиям — поэлементному, комплексному и санитарно-гигиеническому, а также не превысить значение удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания за отопительный период. В настоящее время здания с большой поверхностью остекления фасадов имеют широкое распространение. Коэффициент остеклен-ности фасада и форма здания оказывают существенное влияние на его энергетические параметры. Влияние площади остекления на светотехнические и теплотехнические параметры оконных блоков, естественное освещение и охлаждение помещений рассмотрено в [1—4]. Энергоэффективные здания возможно создать только с гармонично утепленной оболочкой [5]. Представляется целесообразным найти выражение для определения максимально возможного коэффициента остекленности фасада, при котором будут выполняться требования тепловой защиты зданий.
Рассмотрим, как изменяется удельная теплозащитная характеристика здания ^б в зависимости от коэффициента остекленности фасада здания /, и найдем мак-
симальное значение /, удовлетворяющее комплексному требованию. Основные фрагменты теплозащитной оболочки: стены, окна, совмещенная кровля, пол первого этажа.
Вывод величины /
Согласно СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02—2003» удельная теплозащитная характеристика здания зависит от площадей отдельных фрагментов теплозащитной оболочки, их приведенных сопротивлений теплопередаче и отапливаемого объема здания [6]:
^об- y 'S
' rvr i
A
(1)
где Уот — отапливаемый объем здания, м3; п, — температурный коэффициент; А,, — площадь, м2, и приведенное сопротивление теплопередаче отдельного фрагмента теплозащитной оболочки здания, м2-°С/Вт.
Распределение площади стен и окон зависит от коэффициента остекленности фасада здания. Ранее величина /ограничивалась на уровне не более 18% для жилых зданий и не более 25% для общественных [7]. Данное ограничение не позволяло создавать здания с повышенным коэффициентом остекленности, требуемым заказ-
научно-технический и производственный журнал Г1- fjirfrj [ ïj Li| i. 32 июнь 2017 .,. ®
Reports of the VIII Academic reading RAACS «Actual issues of building physics»
чиком. В настоящее время в [6] предельные значения для /не вводятся. Запишем выражение для / в виде:
f___ -^ок
A j. ~ А +А
фас -*1 ст о
(2)
В рамках рассматриваемой задачи величину п, для стен, окон и кровли можно принять равной 1, для пола первого этажа п,<1 (имеется неотапливаемый подвал). С учетом (2) выражение (1) запишем следующим образом:
к, ,.— ., ■
*-фас
рПР
к | f'^-фас ^ .
- + п,
рщ> "0,11
(3)
Согласно (3) зависимость ^б( /) является линейной функцией, возрастающей от kо6(f = 0)=^ (окна отсутствуют) до ^(/=1)=^ (светопрозрачный фасад) (см. рисунок). Данную зависимость представим в виде:
кл = а-/+Ь, (4)
где а показывает, насколько возрастет kоб здания при увеличении /до 1; Ь — удельная теплозащитная характеристика здания при / =0 (окна отсутствуют). Значения а и Ь зависят от размеров и формы здания.
Если в уравнение (4) вместо подставить то получим выражение для расчета максимально допустимого коэффициента остекленности фасада:
t4> _ А ¿■тр —"-об "
J а '
(5)
Для того чтобы выполнялось комплексное требование к тепловой защите здания, должно соблюдаться следующее условие (см. рисунок):
(6)
Изменение уровня теплозащиты различных ограждающих конструкций
Изменение приведенного сопротивления теплопередаче различных фрагментов теплозащитной оболочки приводит к изменению удельной теплоза-
щитной характеристики здания и, следовательно, к смещению линии 1 (см. рисунок). При изменении фиксируется правая точка линии 1, при изменении *Ко?ок — левая точка. Изменение или приводит к параллельному смещению линии 1. При этом увеличение приведенного сопротивления теплопередаче любого фрагмента теплозащитной оболочки сдвигает линию 1 соответствующим образом ниже, а уменьшение — выше.
В результате данных изменений возможно получить более высокое значение /тр. Такой подход позволяет добиться необходимого коэффициента остекленности фасада здания путем подбора величины приведенного сопротивления теплопередаче различных ограждающих конструкций при соблюдении комплексного и санитарно-гигиенического требований [6].
Необходимо определить, каким образом теплозащитные свойства каждого фрагмента влияют на /тр. Рассмотрим пример жилого здания размером 75x15x15 м, расположенного в климатическом регионе с ГС0П=5000°С-сут/год. Увеличение на 30% (с 0,53 до 0,69 м2-°С/Вт) приводит к увеличению с 0,45 до 0,63 (на 40%), а увеличение я^ на 30% (с 3,15 до 4,1 м2-°С/Вт) - к увеличению /ч> с 0,45 до 0,48 (на 6%). Соответствующие изменения для кровли и пола позволяют увеличить /1р на 2 и 3% соответственно. С другой стороны, уменьшение уровня теплозащиты на 30% для каждого фрагмента по отдельности приводит к следующему уменьшению /тр: для окон — на 34%, для стен — на 12%, для кровли — на 5%, для пола — на 4%. Для рассматриваемого в качестве примера здания влияние уровня теплозащиты окон является определяющим. Высокого значения коэффициента остекленности фасада, например /=0,75, возможно добиться при увеличении только ДоТок до 0,79 м2-°С/Вт.
Анализ показывает, что для зданий различной формы и размеров изменение приведенного сопротивления теплопередаче отдельных фрагментов теплозащитной оболочки сказывается неодинаково. Следовательно, потенциал достижения высоких значений / для каждого здания индивидуален. Изучение данного вопроса поможет накопить и систематизировать результаты, что позволит создавать здания с гармонично утепленной теплозащитной оболочкой [5].
0,35
0,25
0,15
0,05
0
0,2 0,4 0,6 0,8 1
Коэффициент остекленности, доли ед.
Зависимость удельной теплозащитной характеристики здания от коэффициента остекленности фасада: 1 — соответствует &о6 здания; 2 —
Заключение
Увеличение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции приведет к ее удорожанию. Однако его можно скомпенсировать, уменьшив уровень теплозащиты другого ограждения. В результате такого перераспределения затрат на возведение отдельных фрагментов теплозащитной оболочки общие затраты могут остаться неизменными. Следовательно, при проектировании тепловой защиты зданий представляется возможным добиться необходимого коэффициента остекленности фасада путем перераспределения уровня теплозащиты отдельных фрагментов с учетом нормативных требований.
Список литературы
1. Гагарин В.Г., Земцов В.А., Игумнов Н.М. Равноэф-фективность оконных блоков по параметрам теплозащиты и светопропускания // Вестник отделения строительных наук РААСН. Белгород. 2008. № 12. С. 342—349.
2. Коркина Е.В. Комплексное сравнение оконных блоков по светотехническим и теплотехническим
научно-технический и производственный журнал
июнь 2017 33
параметрам // Жилищное строительство. 2015. № 6. С. 60-62.
3. Халикова Ф.Р., Куприянов В.Н. Экспериментальные исследования проникновения УФ радиации через оконные стекла // Вестник МГСУ. 2011. № 3. Т. 2. С. 30-35.
4. Малявина Е.Г., Фролова А.А. Анализ годового энергопотребления на отопление и охлаждение офисного здания // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2017. Т. 1. № 1. С. 68-75.
5. Козлов В.В. Основы оптимизации теплозащиты ограждающих конструкций по окупаемости энергосберегающих мероприятий // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 10-13.
6. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. М.: Мин-регион России. 2012. 95 с.
7. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. М.: ЦИТП Госстроя России, 2003. 70 с.
References
1. Gagarin V. G., Zemcov V.A., Igumnov N.M. Equal efficiency of window blocks by thermal protection and light transmission parameters. Vestnik otdelenija
stroitel'nyh nauk RAASN. Belgorod. 2008. No. 12, pp. 342-349. (In Russian).
2. Korkina E.V. Comprehensive comparison of window blocks for lighting and thermotechnical parameters. Zhilishhnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2015. No. 6, pp. 60-62. (In Russian).
3. Halikova F.R., Kuprijanov V.N. Experimental studies of the penetration of UV radiation through window glass. VestnikMGSU. 2011. No. 3. P. 2, pp. 30-35. (In Russian).
4. Maljavina E.G., Frolova A.A. Analysis of annual energy consumption for heating and cooling office building. AVOK: Ventiljacija, otoplenie, kondicionirovanie vozduha, teplosnabzhenie istroitel'naja teplofizika. 2017. P. 1. No. 1, pp. 68-75. (In Russian).
5. Kozlov V.V. Basics of optimization of thermal protection of enclosing structures by energy-saving activities recoupment. Stroitel'nye Materialy [Construction Materials]. 2013. No. 6, pp. 10-13. (In Russian).
6. SP 50.13330.2012. Teplovaya zashchita zdanii. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 23-02-2003 [Thermal performance of the buildings. Actualized edition of SNiP 23-02-2003]. Moscow: Minregion Rossii. 2012. 95 p.
7. SNiP 23-02-2003. Teplovaya zashchita zdanii [Thermal performance of the buildings]. Moscow: TsITP Gosstroya Rossii. 2003. 70 p.
17-я международная конференция BALTIMIX-2017
г. Казань, «Казанская Ривьера» с 28 по 30 августа 2017 г.
ОРГАНИЗАТОРЫ:
Компания «Квинтет» Московский Государственный Строительный Университет (МГСУ) Санкт-Петербургский Государственный Архитектурно-Строительный Университет (СПбГАСУ)
ДЕЛОВАЯ ПРОГРАММА:
Рынок ССС РФ: итоги полугодия и краткосрочные перспективы. Передовые технологии фасовки, паллетирования и упаковки сухих смесей. Техника и решения для механизации отделочных работ.
Конкурентная ситуация на российском рынке ССС.
Рынок наружных систем теплоизоляции. Внедрение высокотехнологичных решений на производствах ССС.
Состояние российского рынка цемента, извести и микрокальцита. Использование специальных химических добавок для оптимизации рецептур ССС. Сухие строительные смеси специального назначения.
ССС для реставрации, ремонта и санирования зданий.
Эффективные транспортные решения для производства ССС.
За дополнительной информацией обращаться в компанию «Квинтет»: Контакт: Мария Суслова Тел./факс: (812) 703-10-19 E-mail: msuslova@baltimix.ru Сайт: www.baltimix.ru, балтимикс.рф
34
научно-технический и производственный журнал
июнь 2017
