Изменения в расчете Энергетического паспорта проекта жилых и общественных зданий в связи с выходом СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»

В. И. Ливчак, начальник отдела энергоэффективности строительства Мосгосэкспертизы, вице-президент НП «АВОК»

В новом СНиП 23-02-2003 подтверждается необходимость разработки раздела «Энергоэффективность» в п. 11.1: «Контроль нормируемых показаний при проектировании и экспертизе проектов тепловой защиты зданий и показателей их энергоэффективности на соответствие настоящим нормам следует выполнять в разделе проекта “Энергоэффективность”, включая энергетический паспорт согласно разделу 12 и приложению Д».

В п. 5.1 СНиП 23-02-2003, как и в МГСН, закрепляются два подхода к контролю нормируемых показателей тепловой защиты зданий:

- потребительский подход – «необходимость соответствия требуемому удельного расхода тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций здания с учетом объемно-планировочных решений и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя»;

- предписывающий подход – «необходимость соответствия приведенного сопротивления теплопередаче каждого элемента ограждающей конструкции здания требуемому по табл. 4* в зависимости от назначения здания и величины градусо-суток отопительного периода региона, где предполагается строительство данного здания».

Причем «если в результате удельный расход тепловой энергии на отопление здания окажется меньше нормируемого значения, то допускается уменьшение сопротивления теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания по сравнению с нормируемым по табл. 4*, но не ниже минимальных величин», указанных в п. 5.13 СНиП 23-02-2003.

В связи с изменениями в СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» укажем новые по сравнению с МГСН значения параметров климата для Москвы: средняя температура наружного воздуха за период со среднесуточной температурой не более 8 °C будет -3,1 °C при продолжительности отопительного периода 214 сут.; то же со среднесуточной наружной температурой не более 10 °C (при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений, домов-интернатов для престарелых и других зданий с расчетной средней температурой внутреннего воздуха 22 °C и выше) составит -2,2 °C при продолжительности отопительного периода 231 сут.

Расчетная температура наружного воздуха в холодный период года при расчете теплозащиты зданий, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, составляет для Москвы -28 °C. Расчетная температура наружного воздуха при расчете тепловой мощности систем отопления и вентиляции должна соответствовать той, которая принята для подавляющего большинства зданий сложившейся застройки и на которую рассчитан температурный график центрального регулирования отпуска тепла от централизованных источников теплоснабжения Москвы, т. е. -26 °C [1]. Если изменить этот график на -28 °C, то все здания, системы отопления которых рассчитаны на -26 °C, будут недогреваться. Поэтому, если за расчетную температуру наружного воздуха для проектирования отопления принята -28 °C, чтобы исключить перегрев системы в условиях действующего в Москве графика, необходимо выполнять подключение систем отопления к тепловым сетям через автоматизированный узел управления, обеспечивающий автоматическую корректировку графика подачи тепла.

Таблица 1 (подробнее) Нормируемые и допустимые (через дробь) значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в условиях Москвы

Приведем значения нормируемых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций для зданий, строящихся в Москве, в зависимости от их назначения с учетом табл. 4* (в статье – табл. 1) и допущений по снижению показателей согласно примечаниям к таблице и п. 5.13, а также ограничений МГСН 2.01–99.

СНиП 23-02-2003 по сравнению с МГСН 2.01–99 расширил по типам зданий значения нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период, однако в табл. 9* приводятся эти величины в размерности кДж/(м²•°C•сут.) или кДж/(м³•°C•сут), предполагая распространить норму на все регионы России.

Таблица 2 (подробнее) Нормируемый (для расчета теплозащиты) удельный расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период qhreq для условий Москвы, кВт•ч/м2

Москва характеризуется конкретной величиной градусо-суток и придерживается общепринятого в Европе обозначения количества потребленной тепловой энергии не в килоджоулях, а в киловатт-часах. В Москве принято закладывать в показатели проекта и вести отчетность по общей площади квартир для жилых зданий и полезной площади помещений для общественных зданий. Поэтому исходя из этих положений пересчитаем показатели табл. 9* СНиП на московские условия (в статье – табл. 2, 3), принимая высоту помещений гостиниц и общежитий – 2,8 м, административных зданий, школ, интернатов, поликлиник, лечебных и дошкольных учреждений равной 3,3 м, а сервисного обслуживания – 4,5 м; учитывая также, что большая высота помещений свидетельствует об элитности здания, а следовательно, инвесторы имеют возможность потратить больше средств на дополнительные энергосберегающие мероприятия.

СНиП 23-02-2003 поправил СП 23-101-2000, приведя в соответствие с МГСН 2.01–99 понятие удельного расхода тепловой энергии на отопление. Оно отнесено к площади пола квартир или полезной площади помещений здания (без площади лестниц, лифтовых шахт, тамбуров). Отдельно отмечается, что в эти площади не входят также технические этажи и гаражи (п. Г.1). Это важное уточнение, потому что без него была путаница и в определении отапливаемого объема, учитываемого при определении площадей наружных ограждений.

Следовательно, при наличии в многофункциональном здании гаража или автостоянки наружным ограждением считается стена или перекрытие между помещениями, для которых выполняется расчет теплозащиты, и автостоянкой. Если в здании имеется неотапливаемое техподполье или оно заканчивается «теплым» чердаком (неотапливаемое чердачное пространство, являющееся камерой сбора удаляемого из квартир воздуха), то наружным ограждением будет перекрытие техподполья и перекрытие верхнего жилого этажа.

При этом исходя из теплового баланса помещений техподполья и «теплого» чердака следует определить расчетную температуру воздуха в них. Проверку достаточности утепления этих перекрытий надо выполнять с учетом уменьшения нормируемых значений их сопротивления теплопередаче на температурный коэффициент n, определяемый по формуле (5)* в примечании к табл. 6*:

n = (t_int – t_c)/(t_int – t_ext),

где t_int – расчетная средняя температура воздуха в здании;

t_c – расчетная температура воздуха в техподполье, «теплом» чердаке или автостоянке;

t_ext – расчетная температура наружного воздуха в холодный период.

Если техэтаж находится между этажами или под кровлей здания, но отапливается и служит для прокладки коммуникаций и размещения инженерного оборудования, то он входит в отапливаемый объем при расчете теплозащиты, а в полезную площадь не включается.

Если подвал отапливается и используется как служебные помещения (гардеробы, столовые, тренировочные или игровые залы и т. д.), площадь этих помещений входит в полезную, а границей отапливаемого объема являются стены в земле и полы по грунту подвала, которые также проверяются на соответствие нормируемым значениям сопротивления теплопередаче.

В зависимости от того входят ли в отапливаемый объем для расчета теплозащиты подвал и чердак, а также где расположен теплогенератор, обеспечивающий отопление, в СНиП 23-02-2003 приводятся значения коэффициента b_h.

Он учитывает дополнительное теплопотребление системой отопления: для зданий с отапливаемым подвалом b_h = 1,07, для зданий также и с отапливаемым чердаком или с квартирными генераторами теплоты b_h = 1,05 (п. Г.2).

В СНиП 23-02-2003 впервые включено (прим. 5 к табл. 4)*, что нормируемое в жилом доме значение сопротивления теплопередаче перекрытий помещений с периодическим пребыванием людей (отапливаемых чердаков, лестничных клеток, а также над проездами, если перекрытия являются полом технического этажа) следует принимать не как для жилых зданий, а как для общественных по поз. 2 табл. 4* (в статье это таблица 1).

В СНиП 23-02-2003 уточнена формула определения приведенного коэффициента теплопередачи через наружные ограждения K_m^tr при расчете расхода тепловой энергии в течение отопительного периода. Если при определении этого расхода в расчетных условиях оправдано введение коэффициента b, учитывающего дополнительные теплопотери, связанные с ориентацией ограждений по сторонам света, с ограждениями угловых помещений, с поступлением холодного воздуха через входы в здание, то рассчитывая потребление тепла за отопительный период эти дополнительные теплопотери учитываются включением в состав слагаемых теплопоступлений с солнечной радиацией и, как будет показано далее, включением потерь тепла с инфильтрацией воздуха через входные двери. Повышенные теплопотери угловых помещений учитываются коэффициентом b_h, о котором было сказано выше.

Поэтому в формуле (Г.5)* СНиП 23-02-2003 определения K_m^tr за отопительный период коэффициент b исключен. Рекомендовано в отличие от СП 23-101-2000 и МГСН 2.01–99 при проектировании стен в земле и полов по грунту разделять площадь их поверхности на зоны со своими значениями сопротивления теплопередаче, как это приведено в СНиП 41-01-03 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Строго говоря, при расчете K_m^tr следовало бы температурные коэффициенты n пересчитать на среднезимние условия, но мы точно не знаем, какая будет температура воздуха в техподполье или чердаке при этом. Однако предполагая, что она будет повышаться до средней между расчетной и в смежном отапливаемом помещении, а наружная температура тоже будет средней между расчетной наружной и расчетной внутренней, не будет большой ошибки, если мы оставим эти коэффициенты определенными из расчетных условий.

Существенные изменения произошли в расчете условного коэффициента теплопередачи здания, учитывающего теплопотери за счет инфильтрации и вентиляции K_m^inf.

Во-первых, приняты новые нормативы по минимальному воздухообмену в квартирах жилых зданий и в рабочих помещениях общественных зданий, обеспечиваемые нагревом от системы отопления, в основе которых положен Стандарт АВОК–1–2002 «Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена» и СНиП 31-05-03 «Общественные здания административного назначения».

В п. Г.4 приложения Г СНиП 23-02-2003 записано: «Количество приточного воздуха в здание при неорганизованном притоке либо нормируемое (для расчета теплозащиты) значение при механической вентиляции, м³/ч, равно:

а) жилых зданий заселенностью квартиры 20 м² общей площади на человека и менее – 3 м³/ч на 1 м² площади жилых комнат;

б) других жилых зданий – 0,35 обмена в час объема квартиры, но не менее 30 м³/ч на человека

(в СНиП ошибочно записано – объема на площади жилых комнат с высотой 3 м, следует читать – на площади квартир);

в) общественных и административных зданий принято условно (только для расчета теплозащиты, а не производительности систем приточной вентиляции) для офисов и объектов сервисного обслуживания – 4 м³/ч на 1 м² расчетной площади здания, для учреждений здравоохранения и образования – 5 м³/(ч•м²), для спортивных зрелищных и детских дошкольных учреждений – 6 м³/(ч•м²)».

Градация минимального удельного объема притока принята с учетом расчетной площади, приходящейся на человека, и увеличенной высоты помещений спортивных и зрелищных сооружений.

Как показали расчеты воздушного режима жилых зданий [2, 3] с современными окнами, сопротивление воздухопроницанию которых превышает 0,9 м²•ч/кг при разности давлений в 10 Па, инфильтрация воздуха на 1 этаже 3-комнатной квартиры 25-этажного дома даже в расчетных условиях не превышает нормативного воздухообмена, необходимого для вентиляции этой квартиры. Это подтверждает возможность принять воздухообмен, обеспеченный нагревом от системы отопления, для всех квартир жилого дома в объеме нормативного притока. К этому воздухообмену следует добавить объем инфильтрующегося воздуха через оконные и дверные проемы лестничной клетки и лифтовых холлов (ЛЛУ), который будет зависеть от наружной температуры и ветра.

В общественных зданиях указанный воздухообмен имеет место только в рабочий период, а в нерабочее время, когда механические системы вентиляции будут выключены, инфильтрация будет определяться разностью давлений на каждом ограждении, которое будет зависеть от изменения наружной температуры, скорости и направления ветра (наветренный и заветренный фасады), расположением данного проема по высоте здания и характеристике его сопротивления воздухопроницанию. Это сложная зависимость, которая не нашла пока простого решения, и поэтому СНиП 23-02-2003 для расчета теплозащиты допускает принимать для общественных зданий в нерабочее время воздухообмен, обеспеченный нагревом от системы отопления, в объеме полукратного обмена в час, который затем складывается с воздухообменом в рабочее время с учетом длительности каждого периода, чтобы определить условный инфильтрационный коэффициент теплопередачи здания.

Следует заметить, что полукратный воздухообмен в нерабочее время очень завышен. Он почти в 10 раз превышает инфильтрацию при условии того, что все здание под разрежением и все фасады здания наветренные. Поэтому более логично определять инфильтрацию расчетом исходя из последних условий.

При определении объема инфильтрации воздуха через оконные и дверные проемы ЛЛУ полагают, что вся лестничная клетка находится под разрежением и на наветренном фасаде. Тогда, на уровне входных в здание дверей будет действовать разность давлений воздуха, определяемая формулой (13)* СНиП 23-02-2003 (п. 8.2) с подстановкой температуры наружного и внутреннего воздуха и скорости ветра, соответствующих среднему за отопительный период значению (для Москвы t_int = 16 °C, t_ext = -3,1 °C и V = 3,8 м/с). Для окон и балконных дверей наружных переходов ЛЛУ – та же формула, но с заменой в ней величины 0,55 на 0,28, что будет соответствовать разности давлений наружного и внутреннего воздуха на середине высоты здания.

Если в жилом здании 1 этаж нежилой, без конкретной технологии, объем инфильтрации воздуха через оконные и дверные проемы этого этажа в нерабочее время можно определить, используя ту же формулу (13)*, допуская, что все проемы выходят на наветренный фасад. Подставляется расчетная температура внутреннего воздуха t_int = 20 °C, как для офисных помещений, и задается при определении интегрального инфильтрационного коэффициента режим работы 8 часов в день при 5-дневной рабочей неделе.

В отличие от предыдущего СНиП и МГСН плотность инфильтрующегося или приточного воздуха принимается для средней температуры между наружным и внутренним воздухом:

r = 353 / [273 + 0,5 • (t_int + t_ext)]. (Г.7)*

И наконец, в СНиП 23-02-2003 включены рекомендации по расчету удельной величины бытовых тепловыделений как в квартирах (в диапазоне 17–10 Вт/м² площади жилых комнат в зависимости от заселенности квартир 20–45 м²/чел.), так и в общественном здании по отношению к расчетной площади помещений (исходя из количества людей, находящихся в здании, освещения и пользования оргтехникой, с учетом рабочих часов в неделю), и коэффициента эффективности авторегулирования подачи теплоты в системы отопления в долях (от 0,5 до 1,0) от величины возможных теплопоступлений с солнечной радиацией и внутренних тепловыделений в течение отопительного периода, изложенные ранее в Пособии к МГСН 2.01–99.

Если в проекте не указана расчетная площадь помещений здания общественного назначения, из опыта можно принимать коэффициент ее пересчета от полезной равным 0,75–0,8 для многоэтажных зданий, а если это встроенные помещения первого нежилого этажа – 0,9.

С целью стимулирования участников проектирования и строительства энергоэффективных зданий в СНиП 23-02-2003 приводится классификационная таблица 3*, по которой здания при проектировании разделяются по эффективности на классы нормальный, высокий и очень высокий. А существующие здания с целью разработки органами администрации очередности и мероприятий по их реконструкции подразделяются на низкий, когда величина отклонения расчетно-фактического значения удельного расхода тепла на отопление от нормативного – в пределах 75 %, и очень низкий, если величина отклонения превышает 75 %.

В СНиП 23-02-2003 приводятся требования по контролю нормируемых показателей при приемке в эксплуатацию зданий и в процессе эксплуатации.

Пункт 11.2: «Контроль нормируемых показателей тепловой защиты и ее отдельных элементов эксплуатируемых зданий и оценку их энергетической эффективности следует выполнять путем натурных испытаний, и полученные результаты следует фиксировать в энергетическом паспорте».

Пункт 11.4: «При приемке зданий в эксплуатацию следует осуществлять:

- выборочный контроль кратности воздухообмена в 2–3 помещениях (квартирах) или в здании при разности давлений 50 Па согласно разделу 8 и ГОСТ 31167 и при несоответствии данным нормам принимать меры по снижению воздухопроницаемости ограждающих конструкций по всему зданию;

- согласно ГОСТ 26629 тепловизионный контроль качества тепловой защиты здания с целью обнаружения скрытых дефектов и их устранения».

СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в сочетании с ГОСТ 31168-2003 «Здания жилые. Метод определения удельного потребления тепловой энергии на отопление» позволяют провести энергетическую паспортизацию существующих зданий, что является обязательным в странах Европейского союза.

Литература

1. Ливчак В. И. К вопросу изменения расчетных параметров наружного воздуха // Энергосбережение. 2001. № 1. С. 12–14.

2. Грудзинский М. М., Ливчак В. И., Поз М. Я. Отопительно-вентиляционные системы зданий повышенной этажности. М.: Стройиздат, 1982.

3. Малявина Е. Г., Бирюков С. В., Дианов С. Н. Вентиляция жилых домов с теплым чердаком // АВОК. 2004. № 3. С. 14–18.

* В статье сохранена нумерация таблиц и формул, используемая в СНиП 23-02-2003.