Роль сопротивления теплопередаче окна в формировании результирующей температуры на границе обслуживаемой зоны помещения

Введение. Действующим нормативным документом требуемые сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций назначаются в зависимости от функционального назначения здания, конструкции и числа градусо-суток отопительного периода. Такая методика применяется ко всем наружным ограждающим конструкциям, в том числе и к окнам. Однако окна имеют сопротивление теплопередаче значительно ниже, чем массивные ограждения. Поэтому окна в большей степени, чем массивные ограждающие конструкции, влияют на формирование результирующей температуры на границе обслуживаемой зоны помещения.

Материалы и методы. Более низкая результирующая температура на границе обслуживаемой зоны помещения формируется при наиболее низкой температуре наружного воздуха, т.е. при расчетной температуре наиболее холодной пятидневки. Выяснено, что в такие периоды нормы результирующей температуры часто не выполняются. Приведена линия регрессии с помощью метода наименьших квадратов, описывающая связь между t₅⁹² и ГСОП для помещений ясельных и младших групп детских дошкольных учреждений в 30 городах РФ. Часть точек лежит ниже тренда. Именно для таких городов предлагается в процедуре нормирования сопротивления теплопередаче окна учитывать не только ГСОП, но и  t₅⁹².

Результаты. Определены результирующие температуры на границе обслуживаемой зоны помещений, которые показали, что оптимальные требования к результирующей температуре не выполняются никогда, а допустимые удовлетворяются при всех сопротивлениях теплопередаче окон и наружных стен, даже при нормируемых. Что касается локальной асимметрии результирующей температуры, то ее нормы удовлетворяются тоже всегда. Рассчитаны значения сопротивления теплопередаче окон, при которых удовлетворяются оптимальные результирующие температуры на границе обслуживаемой зоны помещений ясельных и младших групп детских дошкольных учреждений при сохранении базовых значений сопротивлений теплопередаче наружных стен. Значения сопротивления теплопередаче окон в большинстве случаев значительно превышают максимальное значение, принятое в СП 50.13330.

Выводы. Если выбор большой ширины окна диктуется только эстетическими причинами, следует применять окна с большим чем 0,8 м2∙°С/Вт сопротивлением теплопередаче, несмотря на более высокую стоимость окна.

1. Борисов К.Б. О новых требованиях энергоэффективности зданий. Проект приказа Минстроя России. Ч. 1. Положительные и отрицательные аспекты // Энергосбережение. 2022. № 7. С. 36–41. EDN GXWULG.

2. Горшков А.С. Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций зданий. Ч. 2. Российские принципы нормирования // Энергосбережение. 2017. № 8. С. 33–39. EDN ZUGGLV.

3. Генералова Е.М. Роль фасадных систем в борьбе за энергоэффективность // АВОК: Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. 2017. № 8. C. 48–53. EDN ZVHVQJ.

4. Окунев А.Ю. Оптимизация утепления наружных стен на примере частных жилых домов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2019. Т. 21. № 1. С. 126–139. DOI: 10.31675/1607-1859-2019-21-1-126-139. EDN VUHEQK.

5. Yelisetti S., Saini V.K., Kumar R., Lamba R., Saxena A. Optimal energy management system for residential buildings considering the time of use price with swarm intelligence algorithms // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 59. P. 105062. DOI: 10.1016/j.jobe.2022.105062

6. Lu J., Xue Y., Wang Z., Fan Y. Optimized mitigation of heat loss by avoiding wall-to-floor thermal bridges in reinforced concrete buildings // Journal of Building Engineering. 2020. Vol. 30. P. 101214. DOI: 10.1016/j.jobe.2020.101214

7. Кочев А.Г., Соколов М.М., Кочева Е.А., Федотов A.A. Практическое использование альтернативных энергетических ресурсов в православных храмах // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2019. № 7 (727). С. 78–85. DOI: 10.32683/0536-1052-2019-727-7-78-85. EDN PGDICY.

8. Старкова Л.Г., Морева Ю.А., Новоселова Ю.Н. Оптимизация микроклимата в православном храме методом числового моделирования воздушных потоков // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2018. Т. 18. № 3. С. 53–59. DOI: 10.14529/build180308. EDN XYKLOX.

9. Karpenko A.V., Petrova I.Yu. The conceptual model of neuro-fuzzy regulation of the microclimate in the room // IFAC-PapersOnLine. 2018. Vol. 51. Issue 30. Pp. 636–640. DOI: 10.1016/j.ifacol.2018.11.229

10. Teitelbaum E., Meggers F. Expanded psychrometric landscapes for radiant cooling and natural ventilation system design and optimization // Energy Procedia. 2017. Vol. 122. Pp. 1129–1134. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.07.436

11. Malz S., Steininger P., Dawoud B., Krenkel W., Steffens O. On the development of a building insulation using air layers with highly reflective interfaces // Energy and Buildings. 2021. Vol. 236. P. 110779. DOI: 10.1016/j.enbuild.2021.110779

12. Малявина Е.Г., Ландырев С.С. Зависимость параметров микроклимата на границе обслуживаемой зоны помещения от размеров окна // Жилищное строительство. 2022. № 8. С. 44–52. DOI: 10.31659/0044-4472-2022-8-44-52. EDN DXSVPP.

13. Санкина Ю.Н., Рябова Т.В., Сулин А.Б., Деими-Даштбаяз М., Лысёв В.И. Обоснование параметра результирующей комфортной температуры // Вестник Международной академии холода. 2021. № 1. С. 28–33. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-1-28-33. EDN AQIQIY.

14. De Luca F., Naboni E., Lobaccaro G. Tall buildings cluster form rationalization in a Nordic climate by factoring in indoor-outdoor comfort and energy // Energy and Buildings. 2021. Vol. 238. P. 110831. DOI: 10.1016/j.enbuild.2021.110831

15. Teitelbaum E., Meggers F. Expanded psychrometric landscapes for radiant cooling and natural ventilation system design and optimization // Energy Procedia. 2017. Vol. 122. Pp. 1129–1134. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.07.436

16. Cannistraro M., Trancossi M. Enhancement of indoor comfort in the presence of large glazed radiant surfaces by a local heat pump system based on Peltier cells // Thermal Science and Engineering Progress. 2019. Vol. 14. P. 100388. DOI: 10.1016/j.tsep.2019.100388

17. Zhang S., Zhu N., Lv S. Human response and productivity in hot environments with directed thermal radiation // Building and Environment. 2021. Vol. 187. P. 107408. DOI: 10.1016/j.buildenv.2020.107408

18. Forouzandeh A. Prediction of surface temperature of building surrounding envelopes using holistic microclimate ENVI-met model // Sustainable Cities and Society. 2021. Vol. 70. P. 102878. DOI: 10.1016/j.scs.2021.102878

19. Frolova A.A., Landyrev S.S. Microclimate parameters evaluation for spaces with windows of different thermal protection // Light & Engineering. 2021. Vol. 29. Issue 5. Pp. 61–67. DOI: 10.33383/2021-078

20. Zhang L., Yu X., Lv Q., Cao F., Wang X. Study of transient indoor temperature for a HVAC room using a modified CFD method // Energy Procedia. 2019. Vol. 160. Pp. 420–427. DOI: 10.1016/j.egypro.2019.02.176