ГОСТ Р 57356-2016

     
ГОСТ Р 57356-2016/EN ISO 6946:2007

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОНСТРУКЦИИ ОГРАЖДАЮЩИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ

Метод расчета сопротивления теплопередаче и коэффициента теплопередачи

Non-load-bearing building constructions and building elements. Calculation method of thermal resistance and thermal transmittance

ОКС 91.120.10

Дата введения 2017-07-01

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным бюджетным учреждением "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук" (НИИСФ РААСН) на основе официального перевода на русский язык англоязычной версии европейского стандарта, указанного в пункте 4, который выполнен Федеральным государственным унитарным предприятием "Российский научно-технический центр информации по стандартизации, метрологии и оценке соответствия" (ФГУП "СТАНДАРТИНФОРМ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 13 декабря 2016 г. N 2026-ст

4 Настоящий стандарт идентичен европейскому стандарту ЕН ИСО 6946:2007 "Компоненты и элементы здания. Термическое сопротивление и коэффициент теплопередачи. Метод вычисления" (EN ISO 6946:2007* "Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

Наименование настоящего стандарта изменено по отношению к наименованию указанного европейского стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2012 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт предоставляет часть методики расчета, оценивающей вклад, который строительные конструкции вносят в энергопотребление и общую энергетическую характеристику зданий.

Настоящий стандарт описывает методы расчета сопротивления теплопередаче фрагментов конструкций, состоящих из термически однородных слоев, и коэффициентов теплопередачи для этих случаев.

В настоящем стандарте также рассматривается случай определения приведенного сопротивления теплопередаче конструкций, которые можно представить в виде конечной суммы элементарных фигур, с ограничением применения по максимальной погрешности в сравнении верхнего и нижнего пределов сопротивления теплопередаче.

Настоящий стандарт характеризует плоские фрагменты конструкций здания. Приблизительный метод расчета трансмиссионных тепловых потерь, предусматривающий учет некоторых точечных теплопроводных включений, также приведен в настоящем стандарте.

Приложение В предоставляет дополнительные данные для определения теплотехнических параметров воздушных прослоек.

В приложении С приведен расчет коэффициента теплопередачи фрагментов конструкций со слоями, толщина которых изменяется по линейной зависимости.

Пункт D.3 приложения D содержит ориентировочную методику учета механических крепежных средств, включая скрытые крепежные средства.

Пункт D.4 приложения D рассматривает случай опрокинутой кровли и не применяется в расчетах, касающихся определения параметров систем охлаждения.

     1 Область применения

Настоящий стандарт содержит метод расчета сопротивления теплопередаче и коэффициента теплопередачи фрагментов конструкций зданий, содержащих исключительно плоские элементы, исключая двери, окна и другие светопрозрачные ограждения, ограждающие конструкции, не несущие нагрузку и которые участвуют в процессе теплопередачи в землю, а также плоские элементы конструкций, которые рассчитываются на проникновение через них воздуха, при проектировании зданий за рубежом.

Метод расчета основывается на расчетных теплопроводностях, или коэффициентах теплопередачи, или сопротивлении теплопередаче материалов и изделий, которые относятся к настоящей области применения.

Рассматриваемый метод применяется исключительно для плоских элементов фрагментов ограждающих конструкций, которые состоят из термически однородных слоев (при этом в их состав могут быть включены воздушные прослойки). Другие случаи выходят за пределы области применения настоящего стандарта.

Настоящий стандарт содержит ориентировочный метод расчета, который может быть использован для фрагментов конструкций, содержащих некоторые теплотехнические неоднородности (влияние металлических крепежных средств) с помощью поправочного коэффициента, рассмотренного в приложении D.

Настоящий стандарт находит применение для расчетов энергопотребления и обеспечения тепловых потребностей, которые образуются из-за необходимости компенсировать теплопередачу через указанные конструкции при выполнении соответствующих проектных работ на территории стран, состоящих в международной организации ИСО, за исключением Российской Федерации. На территории Российской Федерации методики, используемые в настоящем стандарте, могут применяться для справочных расчетов.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие международные стандарты*:

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

ISO 7345:1987 Thermal insulation - Physical quantities and definitions (Теплоизоляция. Физические величины и определения)

ISO 13370:2007 Thermal performance of buildings - Heat transfer via the ground - Calculation methods (Тепловые характеристики зданий. Теплопередача через грунт. Метод расчета)

ISO 13789:2007 Thermal performance of buildings - Transmission and ventilation heat transfer coefficients - Calculation method (Тепловые характеристики зданий. Удельные тепловые потери за счет теплопередачи и вентиляции. Методы расчета)

     3 Термины, определения, условные обозначения и единицы измерения

     3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины и определения согласно ИСО 7345, а также следующие:

3.1.1 элемент здания (building element): Некоторая конструкция здания, например стена, междуэтажное перекрытие или кровельное покрытие.

3.1.2 фрагмент здания (building component): Элемент здания или часть этой конструкции.

Примечание - В настоящем стандарте термин "деталь" используется как синоним слова "элемент".

3.1.3 термически однородный слой (thermally homogeneous layer): Фрагмент ограждающей конструкции, в котором линии равной температуры расположены параллельно друг другу.

     3.2 Условные обозначения и единицы измерения

     4 Методы расчета

Метод расчета состоит в следующем:

- необходимо определить термическое сопротивление каждой термически однородной части фрагмента здания;

- следует суммировать отдельные термические сопротивления, чтобы получить сопротивление теплопередаче фрагмента здания, включая в эту сумму также влияние сопротивления теплопередаче внешней и внутренней поверхностей фрагмента конструкции.

Термические сопротивления отдельных фрагментов определяют в соответствии с 5.1.

Значения сопротивления теплоотдаче на внутренней и внешней поверхностях фрагментов конструкций, приведенные в 5.2, являются приближенными, но достаточными для проведения расчета в большинстве случаев. В приложении А приведена подробная процедура расчета сопротивления теплоотдаче для поверхностей с низким коэффициентом излучения, с учетом удельных скоростей наружного ветра и для некоторых неплоских поверхностей.

При применении настоящего стандарта принято допущение, что воздушные прослойки можно считать термически однородными слоями. Значения сопротивления теплопередаче крупных воздушных прослоек, имеющих поверхности с высоким коэффициентом излучения, приведены в 5.3. В приложении В приведена методика определения для некоторых других случаев.

Термические сопротивления слоев объединяются следующим образом:

a) для фрагментов конструкций, состоящих из термически однородных слоев, находят общее сопротивление теплопередаче фрагмента в соответствии с 6.1 и коэффициент теплопередачи в соответствии с разделом 7;

b) для фрагментов конструкций, имеющих один или несколько термически неоднородных слоев, находят общее сопротивление теплопередаче фрагмента в соответствии с 6.1 и коэффициент теплопередачи в соответствии с разделом 7;

c) для фрагментов конструкций, содержащих слой, толщина которого изменяется по линейному закону, находят коэффициент теплопередачи и/или общее сопротивление теплопередаче в соответствии с приложением С.

Для приближенного расчета коэффициента теплопередачи в соответствии с приложением Г для учета влияния воздушных пустот в изоляции, механических крепежных средств, проходящих сквозь изоляционный слой, и для учета атмосферных осадков на крышах с обратной кровлей в ряде случаев применяются поправочные коэффициенты.

Коэффициент теплопередачи, вычисленный таким образом, применяется для количественного описания процесса теплопередачи между окружающими средами на одной из двух сторон рассматриваемого фрагмента, например, внутренняя и наружная среда окружения, две внутренние среды окружения в случае внутренней перегородки, внутренняя среда окружения и необогреваемое пространство. Упрощенные процедуры приведены в 5.4 для возможности использования теплофизических свойств необогреваемых пространств как термически однородных слоев с некоторыми значениями сопротивления теплопередаче.

Примечание - Расчет скорости теплового потока принято осуществлять с использованием рабочей температуры (обычно приближенной до арифметического среднего температуры воздуха и осредненной радиационной температуры поверхностей, расположенных в помещении), чтобы охарактеризовать микроклимат помещений зданий, и температуры воздуха, чтобы охарактеризовать наружную окружающую среду. Другие определения температуры окружающей среды также используются в ряде случае для расчетов. См. также приложение А.

     5 Сопротивление теплопередаче и термическое сопротивление

     5.1 Термическое сопротивление однородных слоев

Значения тепловых характеристик фрагментов конструкций (отдельных однородных слоев постоянной толщины) могут быть заданы либо как теплопроводность фрагмента, либо как термическое сопротивление фрагмента. Если задан коэффициент теплопроводности, то определить термическое сопротивление слоя можно с помощью формулы:

,                                                                        (1)

где d - толщина слоя материала в определенном фрагменте;

- теплопроводность материала в соответствующем фрагменте, определенная в соответствии с нормативными документами, действующими на национальном уровне.

Примечание - Толщина d может отличаться от номинальной толщины (например, когда сжимающееся изделие устанавливается в сжатом состоянии, то d меньше номинальной толщины). В зависимости от конкретного случая рекомендуется в величину d также вводить поправку для допусков на толщину (например, когда изменение толщины является негативным фактором).

Значения термического сопротивления, используемые в промежуточных вычислениях, должны быть вычислены, по меньшей мере, до трех десятичных разрядов.

     5.2 Сопротивление теплоотдаче на поверхностях конструкций

Для плоских поверхностей в отсутствие достаточной информации о граничных условиях используются значения, приведенные в таблице 1. Значения сопротивлений теплоотдаче при горизонтальном направлении теплового потока применяют при отклонении этого направления до ±30° от горизонтальной плоскости. Для неплоских поверхностей или специфических граничных условий используют методику, представленную в приложении А.

Таблица 1 - Приближенные значения сопротивления теплоотдаче на поверхностях конструкций при их вертикальном и горизонтальном расположении

     5.3 Сопротивление теплопередаче воздушных прослоек

5.3.1 Область применения метода

Положения, представленные в 5.3.1-5.3.3, применимы к воздушным прослойкам, которые:

- ограничиваются двумя граничными поверхностями, являющимися параллельными друг другу и перпендикулярными к направлению теплового потока, и имеющими коэффициенты излучения не менее чем 0,8;

- имеют толщину (в направлении теплового потока) в 0,1 раза меньше двух других, но не больше, чем 0,3 м;

- не имеют сообщения с воздухом внутренней среды.

Если упомянутые выше условия не соблюдаются, то рекомендуется применять методику, представленную в приложении В.

Примечание - Большинство строительных материалов имеет коэффициент излучения больше, чем 0,8.

Не следует определять коэффициент теплопередачи отдельно для фрагментов конструкций, содержащих воздушные прослойки толщиной больше 0,3 м. В таком случае следует рассчитывать тепловые потоки путем выполнения расчета теплового баланса либо применять методику, подходящую для конкретного случая ("теплый" чердак, остекленная лоджия и т.п.). См. ИСО 13789.

5.3.2 Невентилируемая воздушная прослойка

Невентилируемой воздушной прослойкой является воздушная прослойка, в которой отсутствуют условия для сквозного прохождения через нее воздушного потока. Расчетные значения сопротивления теплопередаче для этого случая представлены в таблице 2. Значения сопротивлений теплопередаче при горизонтальном направлении теплового потока применяют при отклонении этого направления до ±30° от горизонтальной плоскости.

Воздушная прослойка без изоляции между ней и наружной окружающей средой, но с небольшими отверстиями во внешнюю окружающую среду, должна также рассматриваться в качестве невентилируемой воздушной прослойки, если эти отверстия не располагаются таким образом, чтобы позволять воздушному потоку проходить через этот слой, а сами отверстия не превышают следующих значений:

- 500 мм в 1 м длины (в горизонтальном направлении) для вертикальных воздушных слоев;

- 500 мм в 1 м площади поверхности для горизонтальных воздушных слоев.

Примечание - Дренажные отверстия (фильтрационные отверстия) в виде открытых вертикальных стыков в наружной стене облегченной многопустотной кирпичной кладки обычно соответствуют упомянутому выше критерию и поэтому не считаются вентиляционными отверстиями.

Таблица 2 - Сопротивление теплопередаче невентилируемых воздушных прослоек с поверхностями, имеющими высокий коэффициент излучения

5.3.3 Незначительно вентилируемая воздушная прослойка

Незначительно вентилируемой воздушной прослойкой является воздушная прослойка, в которой существует условие для прохождения через эту прослойку ограниченного воздушного потока из наружной окружающей среды за счет отверстий площадью А в пределах следующих диапазонов:

- более 500 мм, но менее 1500 мм в 1 м длины (в горизонтальном направлении) для вертикальных воздушных слоев;

- более 500 мм, но менее 1500 мм в 1 м площади поверхности для горизонтальных воздушных слоев.

Влияние вентиляции зависит от размера и распределения вентиляционных отверстий. Приблизительно приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента конструкции, имеющего незначительно вентилируемую воздушную прослойку, может быть рассчитано следующим образом:

,                                        (2)

где R - приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента конструкции с невентилируемой воздушной прослойкой в соответствии с 5.3.2;

R - приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента конструкции с сильно вентилируемой воздушной прослойкой в соответствии с 5.3.4.

5.3.4 Сильно вентилируемая воздушная прослойка

Сильно вентилируемой воздушной прослойкой является воздушная прослойка, для которой отверстия между воздушной прослойкой и внешней окружающей средой равны или превышают следующие величины:

- 1500 мм в 1 м длины (в горизонтальном направлении) для вертикальных воздушных слоев,

- 1500 мм в м площади поверхности для горизонтальных воздушных слоев.

Приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента конструкции здания, содержащего сильно вентилируемую воздушную прослойку, должно быть получено путем игнорирования сопротивления теплопередаче собственно воздушного слоя и всех других слоев между упомянутым воздушным слоем и внешней окружающей средой, но с учетом сопротивления теплопередаче на наружной поверхности, соответствующего неподвижному воздуху (см. приложение А). Альтернативно может быть использовано соответствующее значение R из таблицы 1.

     5.4 Термическое сопротивление неотапливаемых пространств

5.4.1 Общие положения

Если внешний контур необогреваемого пространства не является изолированным, могут быть применены упрощенные процедуры согласно 5.4.2 и 5.4.3, когда неотапливаемое пространство представляется в виде термически однородного слоя с собственным сопротивлением теплопередаче.

Примечание - В ИСО 13789 содержатся некоторые методики для расчета теплопередачи от здания во внешнюю окружающую среду через неотапливаемые пространства. Данные методики рекомендуется использовать, когда требуется более точный результат. Также можно рассмотреть методики ИСO 13370 для случая полупроходного технического подполья, размещенного ниже перекрытий без промежуточных опор.

Значения сопротивления теплопередаче, представленные в 5.4.2 и 5.4.3, являются удовлетворительными для расчета теплового потока.

5.4.2 Чердачные помещения

Для структуры кровли, состоящей из плоского, расположенного отдельно потолка и кровли со скатом, чердак может рассматриваться как термически однородный слой сопротивлением теплопередаче, указанным в таблице 3.

Таблица 3 - Сопротивление теплопередаче чердачных помещений

Значения, представленные в таблице 3, применяются к естественно вентилируемым пространствам кровель поверх отапливаемого контура. В случае применения механического вентилирования чердачного пространства используют подробную методику, представленную, например, в ИСО 13789, согласно которой пространство кровли представляется как необогреваемое пространство с заданной интенсивностью вентиляции.

5.4.3 Другие пространства

Если здание имеет в своем составе неотапливаемое пространство, то коэффициент теплопередачи между внутренними средами помещений может быть получен, если рассматривать неотапливаемое пространство вместе с его внешними конструктивными фрагментами в качестве дополнительного однородного слоя с сопротивлением теплопередаче R. Когда все фрагменты конструкции между внутренней окружающей средой и неотапливаемым пространством имеют один и тот же коэффициент теплопередачи, величина R задается формулой:

,                                               (3)

где A - суммарная площадь всех фрагментов конструкции между внутренней окружающей средой и необогреваемым пространством, м;

А - площадь k-го элемента между необогреваемым пространством и внешней окружающей средой, м;

U - коэффициент теплопередачи k-го элемента между необогреваемым пространством и внешней окружающей средой, Вт/(м·°С);

N - интенсивность вентиляции необогреваемого пространства (кратность воздухообмена), ч;