Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений

 
 
 
 
 
Н. А. Драпалюк, Д. А. Драпалюк, А. В. Исанова  
 
 
 
 
 
 
 
 
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ  
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ  
ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ  
 
 
Учебно-методическое пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2023 
1 
 

УДК 697 
ББК 38.113 
Д72 
 
 
Рецензенты: 
и. о. заведующего кафедрой теплогазоснабжения и нефтегазового дела 
Воронежского государственного технического университета 
Китаев Дмитрий Николаевич 
 
 
 
 
Драпалюк, Н. А.  
Д72   
Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций 
зданий и сооружений : учебно-методическое пособие / Н. А. Драпалюк,  
Д. А. Драпалюк, А. В. Исанова. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2023. – 96 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1527-9 
 
Приводятся обобщенные данные, необходимые при выполнении расчетов по определению теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях. Рассматриваются графики распределения температур и влажности в толще ограждающих конструкций и на внутренних поверхностях, а также даются рекомендации по привязке 
типовых наружных конструкций к заданному району строительства. 
Для студентов направлений 08.03.01 и 08.04.01 «Строительство» всех форм обучения. 
 
 УДК 697 
 ББК 38.113 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1527-9 
” Драпалюк Н. А., Драпалюк Д. А., Исанова А. В., 2023 
 
” Воронежский государственный технический университет, 2023 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023 
2 
 

-ÂÊ¿ÁÊÄÌÇÄ

Введение ...................................................................................................................... 5 
 
ГЛАВА 1. Тепловая защита зданий 
....................................................................... 6 
1.1. Общие положения ............................................................................................... 
6 
1.2. Поэлементные требования к теплозащитной оболочке здания ..................... 7 
1.3. Комплексное требование к теплозащитной оболочке здания 
........................ 9 
1.4. Санитарно-гигиеническое требование                                                               
к теплозащитной оболочке здания ......................................................................... 
10 
 
ГЛАВА 2. Исходные данные для теплотехнического расчета                
наружных ограждающих конструкций .............................................................. 11 
2.1. Задание 
................................................................................................................ 
11 
2.2. Климатологическая характеристика района строительства 
......................... 
11 
2.3. Теплофизические свойства материалов  
......................................................... 
12 
 
ГЛАВА 3. Расчет теплозащитных характеристик наружных ограждений ... 14 
 
ГЛАВА 4. Анализ теплового режима наружного ограждения ....................... 17 
 
ГЛАВА 5. Проверка наружных ограждений на паропроницаемость 
........... 21 
 
ГЛАВА 6. Проверка наружных ограждений на теплоустойчивость ............ 25 
 
ГЛАВА 7. Теплоусвоение поверхности полов ................................................... 27 
 
ГЛАВА 8. Проверка наружных ограждений на воздухопроницаемость ..... 30 
 
ГЛАВА 9. Метод расчета приведенного термического сопротивления   
комбинированных ограждающих конструкций ............................................... 31 
9.1. Общие положения ............................................................................................. 
31 
9.2. Конструктивные особенности теплозащиты наружных стен ...................... 
32 
9.3. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче                                         
неоднородных ограждающих конструкций с учетом линейных                           
и точечных теплотехнических однородностей ..................................................... 
34 
9.4. Теплотехнические расчеты наружных стен с учетом коэффициента       
теплотехнической однородности 
............................................................................ 
35 
 
ГЛАВА 10. Требования к расходу тепловой энергии на отопление                 
и вентиляцию зданий 
.............................................................................................. 38 
 
Библиографический список .................................................................................. 42 
 
Приложения 
.............................................................................................................. 43 
Приложение А. Задание на выполнение расчетной работы                             
«Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий»    
по дисциплине «Строительная теплофизика»....................................................... 
43 
Приложение Б. Варианты районов строительства 
............................................... 
45 
Приложение В. Климатологическая характеристика городов по данным [2] 
.... 46 
Приложение Г. Варианты конструкции наружных стен 
..................................... 
56 
3 
 

Приложение Д. Варианты конструкции чердачных покрытий 
.......................... 
58 
Приложение Е. Варианты конструкции перекрытий над подвалами               
(полов первого этажа) .............................................................................................. 
60 
Приложение Ж. Расчетные теплотехнические показатели                             
строительных материалов и изделий по данным [1] ........................................... 
62 
Приложение И. Пример теплотехнического расчета                                    
наружных ограждающих конструкций  
................................................................. 72 
4 
 

¡ÁÄÃÄÌÇÄ

Учебно-методическое пособие «Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений» предназначено для формирования 
общих и специальных знаний о явлениях передачи теплоты, переноса влаги, 
фильтрации воздуха применительно к вопросам строительства и овладения методиками расчета теплофизических показателей ограждающих конструкций. 
Учебное пособие помогает обобщить теоретические знания, полученные при 
изучении дисциплины «Строительная теплофизика», освоить методики и приобрести практические навыки при выполнении теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций отапливаемых зданий, в которых необходимо поддерживать определенный температурно-влажностный режим. 
Учебно-методическое пособие устанавливает объем, последовательность 
и методику выполнения теплотехнического расчета ограждающих конструкций 
зданий и сооружений, дает необходимые указания и сведения для расчета и 
проектирования тепловой защиты здания. 
Пособие предназначено для студентов направления 08.03.01 и 08.04.01 
«Строительство» всех форм обучения. 
 
 
5 
 

¢ªŸ¡Ÿ
±ÄÎÊÍÁ¿ÞÆ¿ØÇÑ¿ÆÿÌÇÈ

-ÀØÇÄÎÍÊÍÅÄÌÇÞ
 
Проектирование зданий и сооружений должно осуществляться с учетом 
требований к ограждающим конструкциям, приведенных в нормах [1], в целях 
обеспечения: 
9 заданных параметров микроклимата, необходимых для жизнедеятельности людей и работы технологического или бытового оборудования; 
9 тепловой защиты; 
9 защиты от переувлажнения ограждающих конструкций; 
9 эффективности расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию; 
9 необходимой надежности и долговечности конструкций. 
Долговечность ограждающих конструкций следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащую стойкость (морозостойкость, влагостойкость, биостойкость, коррозионную стойкость, стойкость к температурным воздействиям, в том числе циклическим, к другим разрушительным воздействиям 
окружающей среды), предусматривая в случае необходимости специальную защиту элементов конструкций. 
В нормах [1] устанавливают требования к: 
9 приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций здания; 
9 удельной теплозащитной характеристике здания; 
9 ограничению минимальной температуры и недопущению конденсации 
влаги на внутренней поверхности ограждающих конструкций в холодный период года, за исключением светопрозрачных конструкций с вертикальным остеклением (с углом наклона заполнений к горизонту 45° 
и более); 
9 теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года; 
9 воздухопроницаемости ограждающих конструкций; 
9 влажностному состоянию ограждающих конструкций; 
9 теплоусвоению поверхности полов; 
9 расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий. 
Теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям: 
1. Приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования); 
2. Удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование); 
3. Температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций 
должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование). 
Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном выполнении требований 1, 2 и 3. 
6 
 

®ÍÜÊÄËÄÌÑÌÚÄÑÏÄÀÍÁ¿ÌÇÞ
ÉÑÄÎÊÍÆ¿ØÇÑÌÍÈÍÀÍÊÍÖÉÄÆÿÌÇÞ 
 
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, ܴ଴
ːˑ˓ˏ, (м2·°С)/Вт, согласно [1], следует определять по формуле 
 
ܴ଴
норм = ܴ଴
тр݉р,                                                   (1) 
 
где     ܴ଴
тр – базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м2āƒС)/Вт, следует принимать в зависимости от градусосуток отопительного периода, (ГСОП), (ƒСāсут)/год региона строительства по 
табл. 1; 
mр – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. 
В расчете по формуле (1) принимается равным 1. Допускается снижение значения коэффициента mр в случае, если при выполнении расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания по 
методике [1] выполняются требования к данной удельной характеристике. Значения коэффициента mр при этом должны быть не менее: mр = 0,63 – для стен, 
mр = 0,95 – для светопрозрачных конструкций, mр = 0,8 – для остальных ограждающих конструкций. 
 
Таблица 1 – Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче 
ограждающих конструкций 
Базовые значения требуемого сопротивления 
теплопередачи ܴˑ
˕˓, (м2āƒС)/Вт, ограждающих конструкций 
 
 
 
Здания 
и помещения, 
коэффициенты 
а и в 
стен 
покрытий 
и перекрытий 
над проездами 
фонарей 
с вертикальным 
остеклением 
Градусо-сутки 
отопительного периода 
ГСОП, °С˜сут/год 
окон и балконных 
дверей, витрин 
и витражей 
 
перекрытий 
чердачных, над 
неотапливаемыми 
подпольями 
и подвалами 
2000 
4000 
6000 
8000 
10 000 
12 000 
2.1 
2.8 
3.5 
4.2 
4.9 
5.6 
3.2 
4.2 
5.2 
6.2 
7.2 
8.2 
2.8 
3.7 
4.6 
5.5 
6.4 
7.3 
0.3 
0.45 
0.6 
0.7 
0.75 
0.8 
0.3 
0.35 
0.4 
0.45 
0.5 
0.55 
1. Жилые, лечебнопрофилактические и 
детские учреждения, 
школы, интернаты, 
гостиницы 
и общежития 
а 
– 
0.00035 
0.0005 
0.00045 
– 
0.000025 
в 
– 
1.4 
2.2 
1.9 
– 
0.25 
2000 
4000 
6000 
1.8 
2.4 
3.0 
0.3 
0.4 
0.5 
0.23 
0.28 
0.33 
2. Общественные, 
кроме указанных 
выше, администра- 
2.4 
3.2 
4.0 
2.0 
2.7 
3.4 
7 
 

Окончание таблицы 1 
Базовые значения требуемого сопротивления 
теплопередачи ܴˑ
˕˓, (м2āƒС)/Вт, ограждающих конструкций 
 
 
 
Здания 
и помещения, 
коэффициенты 
а и в 
стен 
покрытий 
и перекрытий 
над проездами 
фонарей 
с вертикальным 
остеклением 
Градусо-сутки 
отопительного периода 
ГСОП, ƒС˜сут/год 
окон и балконных 
дверей, витрин 
и витражей 
 
перекрытий 
чердачных, над 
неотапливаемыми 
подпольями 
и подвалами 
8000 
10 000 
12 000 
4.1 
4.8 
5.5 
0.6 
0.7 
0.8 
3.6 
4.2 
4.8 
4.8 
5.6 
6.4 
0.38 
0.43 
0.48 
тивные и бытовые, 
производственные 
и другие здания 
и помещения 
с влажным или 
мокрым режимом 
а 
– 
0.0003 
0.0004 
0.00035 
0.00005 
0.000025 
в 
– 
1.2 
1.6 
1.3 
0.2 
0.25 
3. Производственные 
с сухим и нормальным режимами 
2000 
4000 
6000 
8000 
10 000 
12 000 
0.25 
0.3 
0.35 
0.4 
0.45 
0.5 
1.4 
1.8 
2.2 
2.6 
3.0 
3.4 
2.0 
2.5 
3.0 
3.5 
4.0 
4.5 
1.4 
1.8 
2.2 
2.6 
3.0 
3.4 
0.2 
0.25 
0.3 
0.35 
0.4 
0.45 
а 
– 
0.0002 
0.00025 
0.0002 
0.000025 0.000025 
в 
– 
1.0 
1.5 
1.0 
0.2 
0.15 
Примечания: 
1. Значения ܴ଴
˕˓ для величин ГСОП, отличающихся от табличных, следует определять по 
формуле 
 
ܴ଴
˕˓ = ˃ʒʠʝʞ + ˅,                                                         (2) 
 
где ГСОП – градусо-сутки отопительного периода для конкретного пункта, (ƒСāсут)/год; 
а, в – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий в поз. 1, где для 
интервала до 6000 (ƒСāсут)/год: а = 0.000075, в = 0.15; для интервала 6000–8000 (ƒСāсут)/год: 
а = 0.00005, в = 0.3; для интервала 8000 (ƒСāсут)/год и более: а = 0.000025, в = 0.5. 
2. Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше нормируемого сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций. 
3. Для зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м3, нормируемые значения приведенного сопротивления теплопередаче, должны определяться для каждого конкретного 
здания. 
 
Градусо-сутки отопительного периода следует определять 
 
ГСОП = (tв – tоп) zоп,                                               (3) 
 
где     tв – расчетная температура внутреннего воздуха, °С; 
 
8 
 

tоп – средняя температура за отопительный период, qС; 
zоп – продолжительность отопительного периода, сут/год. 
В случаях, когда средняя наружная или внутренняя температура для отдельных помещений отличается от принятых в расчете ГСОП, базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, определенные по табл. 1, умножаются на коэффициент nt, который 
рассчитывается по формуле 
 
n୲=
୲в
כି୲от
כ
୲вି୲от,                                                       (4) 
 
где    tв
כ, tот
כ  – средняя температура внутреннего и наружного воздуха для данного помещения, °С; 
tв, tот – то же, что в формуле (3). 
 
©ÍËÎÊÄÉÐÌÍÄÑÏÄÀÍÁ¿ÌÇÄ
ÉÑÄÎÊÍÆ¿ØÇÑÌÍÈÍÀÍÊÍÖÉÄÆÿÌÇÞ
 
Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, 
݇ˑ˄
˕˓, Вт/(м2āƒС), следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и ГСОП отопительного периода района строительства по табл. 2. 
Удельная теплозащитная характеристика здания рассчитывается по [1]. 
 
Таблица 2 – Нормируемые значения удельной 
теплозащитной характеристики здания 
Отапливаемый объем 
здания, Vот, м3 
Значения ݇ˑ˄
˕˓, Вт/(м2āƒС), при значениях ГСОП, 
(ƒСāсут)/год 
1000 
3000 
5000 
8000 
12 000 
150 
1.206 
0.892 
0.708 
0.541 
0.321 
300 
0.957 
0.708 
0.562 
0.429 
0.326 
600 
0.759 
0.562 
0.446 
0.341 
0.359 
1200 
0.606 
0.449 
0.356 
0.272 
0.207 
2500 
0.486 
0.360 
0.286 
0.218 
0.166 
6000 
0.391 
0.289 
0.229 
0.175 
0.133 
15 000 
0.327 
0.242 
0.192 
0.146 
0.111 
50 000 
0.277 
0.205 
0.162 
0.124 
0.094 
200 000 
0.269 
0.182 
0.145 
0.111 
0.084 
 
Примечания: 
1. Для промежуточных значений величин объема зданий и ГСОП, а также 
для зданий с отапливаемым объемом более 200 000 м3 значение ݇об
тр рассчитывается по формуле 
ସ,଻ସ
଴,଴଴଴ଵଷ ГСОПା଴,଺ଵ.
ଵ
ඥ௏
от
య
    ܸ
от ൑960
଴,ଵ଺ାభబ
ඥೇот
݇об
тр = ൞
଴,଴଴଴ଵଷ ГСОПା଴,଺ଵ              ܸ
от > 960
 ;                              (5) 
9 
 

Окончание таблицы 2 
݇от
тр =
଼,ହ
ξГСОП .                                                   (6) 
 
2. При достижении величиной ݇об
тр , вычисленной по формуле (5), значений 
меньших, чем определенных по формуле (6), следует принимать значения ݇об
тр, 
определенные по формуле (6). 

°¿ÌÇÑ¿ÏÌÍÂÇÂÇÄÌÇÖÄÐÉÍÄÑÏÄÀÍÁ¿ÌÇÄ
ÉÑÄÎÊÍÆ¿ØÇÑÌÍÈÍÀÍÊÍÖÉÄÆÿÌÇÞ
 
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции (за исключением вертикальных светопрозрачных конструкций, т. е. с углом наклона 
к горизонту 45° и более) в зоне теплопроводных, в углах и оконных откосов, а 
также зенитных фонарей должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха.  
Минимальная температура внутренней поверхности остекления вертикальных светопрозрачных конструкций, т. е. с углом наклона к горизонту 45° и более (кроме производственных зданий) должна быть не ниже 3 ƒС, для производственных зданий – не ниже 0 °С. Минимальная температура внутренней поверхности непрозрачных элементов вертикальных светопрозрачных конструкций не 
должна быть ниже точки росы внутреннего воздуха помещения при расчетной 
температуре наружного воздуха. 
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции должна 
определяться по результатам расчетных температурных полей всех зон с теплотехнической неоднородностью или по результатам испытаний в климатической 
камере в аккредитованной лаборатории. 
Относительную влажность внутреннего воздуха для определения точки 
росы следует принимать: 
9 для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, 
амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домовинтернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских 
домов – 55 ; 
9 для кухонь – 60 ; 
9 для ванных комнат – 65 ; 
9 для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75 ; 
9 для теплых чердаков жилых зданий – 55 ; 
9 для других помещений общественных зданий (за исключением вышеуказанных) – 50 %. 
10