Существующий рынок производимых в Казахстане основных строительных материалов, изделий и элементов наружных ограждающих конструкций и их техническая характеристика

Принцип является центральным среди других, предполагая охват нормативно-методическим обеспечением четырех обязательных (для реализации и гармонизации деятельности) групп аспектных стратегий: ресурсных, производственно-технологических, экологических и социальных; четырех видов дополнительных факторов-регуляторов: энерготранспортных, финансово-экономических (товарных), нормативно-метрологиче-ских, информационно-управляющих (в т.ч. ориентирующих).

Принцип функциональной взаимосвязанности: стандартизация требований энергосбережения неотделима от общих проблем нормативно-методического обеспечения ресурсопотребления и ресурсосбережения, а также от упорядочения (путем стандартизации) усложняющихся энергообъектов, обоснованной регламентации технологических процессов и технических средств энергообеспечения, установления требований энергопаспортизации и энергосбережения, обеспечения совместимости и взаимозаменяемости технических средств, методик контроля, измерений, испытаний, достижения позитивной коммуникативности (взаимопонимания) на уровне субъектов деятельности, экологичности и безопасности (для здоровья и жизни людей) процессов и средств, от необходимости гармонизации отечественных нормативно-методических документов любого уровня с современными международными и региональными требованиями. Принцип активно проявляется при проектировании (разработке) программ, нормативных и методических документов.

Принцип неразрывности деятельности: прогнозирование, планирование, реализация, регулирование и оценка (надзор, контроль) результатов нормативно-методического обеспечения требований энергопотребления и энергосбережения должны осуществляться постоянно (в непрерывном или дискретном режимах, обусловленных спецификой функционирования энергоисточников, энергопередатчиков и энергопользователей-потребителей) на стадиях жизненного цикла энергообъектов.

Принцип положен в основу при формировании структуры комплекса документов «Энергосбережение» и может быть использован при стандартизации на региональных, локальных уровнях деятельности.

Принцип рыночной коньюнктурности: ценовая политика, кредитные и страховые преимущества, налоговые льготы и санкции, другие формы, уровни стимулирования и поддержки энергосберегающих мероприятий должны отражать в совокупности динамичную структуру информационных потоков о запасах ТЭР, возможностях повторного (вторичного) их использования, возможностях получения энергообеспечивающих и энергосберегающих объектов, технологий, нормативно-методических, иных документов из других регионов и стран, о приоритетах развития техники и технологиях энергосбережения, об экологических ограничениях и требованиях безопасности.

Принцип ориентирует на учет при стандартизации стратегических (целеполагающих, продуктопродвигающих [маркетинговых]) и директивных решений различных уровней, прямо и косвенно стимулирующих процессы энергосбережения в рыночных условиях хозяйствования.

Принцип обязательности требований: обязательными при нормативно-методическом обеспечении являются стратегические ограничения и положительная динамика уровней, требований, показателей энергосбережения, закладываемых в конструкторско-технологические решения и проявляемых в процессах использования потребляющих ТЭР энергообъектов.

Принцип устанавливает тенденцию развития хозяйства в сторону энергосбережения с учетом того, что статус конкретных показателей энергосбережения определяют в соответствии с действующим техническим законодательством, нормативно-методическими документами, учитываемыми при заключении договоров на поставку, контрактов между производителями (поставщиками) и потребителями ТЭР и энергосберегающего оборудования в условиях действующих рыночных отношений.

Принцип паритетности: требования и показатели в нормативно-методических документах по энергосбережению не должны предоставлять односторонних преимуществ отдельным субъектам деятельности и объектам федерального, регионального, локального значения независимо от форм собственности, если они связаны внутри страны, региона единой системой добычи, переработки, транспортирования, хранения, производства, распределения, использования, утилизации ТЭР.

Принцип устанавливает порядок, в соответствии с которым требования и показатели энергосбережения, устанавливаемые в нормативно-методических документах ведомствами, организациями и другими, должны соответствовать основополагающим государственным стандартам комплекса «Энергосбережение».

Каждый из выделенных восьми принципов предусматривает внесение обязательных и (или) рекомендуемых требований в стандарты, конструкторскую и технологическую документацию, планы и программы деятельности на любом уровне производства ТЭР и управления энергосбережением.

Применительно к конкретным энергопотребляющим, энергосберегающим объектам принципы могут быть развиты и выражены дополнительно с учетом обеспечения информативности в условиях применения средств и методов вычислительной техники.

При разработке показателей энергетической эффективности строительных материалов и изделий рекомендуется использовать следующие методы:

- расчетно-аналитический,

- опытно-экспериментальный,

- статистический,

- приборный,

- смешанный.

Расчетно-аналитический метод основывается на использовании методик определения расчетных значений показателей при проектировании изделий.

Опытно-экспериментальный метод основывается на данных специально организованных экспериментальных с опытными образцами энергопотребляющей продукции с проведением специальных измерений характеристик для оценки показателей энергоэффективности.

Статистический метод основывается на подборе и обработке статистических данных по показателям энергоэффективности продукции, выбранным в качестве прототипов исследуемого образца.

Приборный метод основывается на проведении специальных испытаний промышленных образцов продукции и измерений фактических значений показателей энергоэффективности.

Смешанный метод представляет собой комбинацию двух или большего числа вышеперечисленных методов;

- области использования:

- прогнозируемые показатели,

- планируемые показатели,

- фактические показатели;

уровню интегрированности рассматриваемого объекта;

Примеры: показатели энергоэффективности станка, производственного технологического комплекса, системы энергоснабжения предприятия, региона и т.п.

При разработке соответствующей методической документации рекомендуется учитывать требования к методам подтверждения показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции по ГОСТ Р 51380-99.

К методам подтверждения показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции относят:

- декларацию производителя продукции;

- сертификационные испытания продукции;

- сбор и обработку статистических данных по показателям энергоэффективности.

Декларация производителя основывается на данных внутренних (производителя) испытаний продукции в регламентированных условиях в соответствии с методом, определяемым нормативным документом.

По положительным результатам испытаний производитель декларирует соответствие продукции нормативным показателям энергоэффективности, внося подтвержденные значения показателей и данные об использованном методе испытаний в техническую (эксплуатационную) документацию на продукцию.

Производитель продукции несет ответственность за достоверность информации о показателях энергетической эффективности продукции, представленной в декларации, в установленном законом порядке.

Работы по сертификации энергопотребляющей продукции осуществляют в соответствии с национальным порядком проведения сертификации продукции, а также в соответствии с разработанными и утвержденными в установленном порядке положением и правилами сертификации продукции по показателям энергоэффективности.

Методы сертификационных испытаний продукции устанавливают государственными стандартами.

Подтверждение показателей энергоэффективности используемой (эксплуатируемой) продукции нормативным значениям, приведенным в нормативной, технической документации, осуществляют путем сбора и обработки статистических данных о потреблении (потерях) энергии в рамках работ по энергетическому обследованию и энергетической паспортизации здания - потребителя энергоресурсов.

По результатам обработки статистических данных оценивают соответствие показателей энергетической эффективности их нормативным значениям.

Одно из ведущих направлений реализации национальных программ энергосбережения - информирование потребителей об энергетической эффективности продукции посредством маркировки. В строительной отрасли это также очень актуально. Стандарты по оценке энергетической эффективности стимулируют применение новых эффективных материалов, технологий и проектов зданий.

Выполненный анализ международной практики стандартизации и сертификации показателей энергетической эффективности в области строительства, строительных материалов, изделий и конструкций показал, что наиболее распространенной является сертификация и маркировка зданий как конечного продукта строительного производства. В части строительных изделий сертификации и энергетической маркировке подлежат энергопотребляющие элементы инженерных систем и энергетическое оборудование: вентиляторы, бойлеры, котлы, кондиционеры и др. Из элементов ограждающих конструкций сертификацию и энергетическую маркировку по показателю энергетической эффективности пока выполняют только для окон - изделий заводского изготовления.

Для целей беспрепятственного перемещения товаров будет сформирован единый для таможенного союза перечень компетентных органов по сертификации и испытательных лабораторий (центров), имеющих право выдавать сертификаты соответствия и регистрировать декларации о соответствии единого образца таможенного союза. Будут созданы законодательные механизмы отзыва опасной продукции с рынка таможенного союза, система экстренного информирования о появлении на рынке опасной продукции, гармонизированы законодательства Республики Беларусь, Республики Казахстан и Российской Федерации в части правонарушений в области технического регулирования, устанавливающие ответственность за них в административном и уголовном праве.

Для целей таможенного администрирования и информирования потребителей, выданные сертификаты и зарегистрированные декларации о соответствии единого образца будут вноситься в единый реестр таможенного союза.

Итогом формирования единой системы технического регулирования должен стать признанный обществом, вызывающий доверие у потребителей единый знак обращения продукции на рынке.

Срок, до которого должна быть сформирована единая система технического регулирования единого экономического пространства, определен Президентами Республики Беларусь, Республики Казахстан и Российской Федерации - 1 января 2012 года.

4. Сравнительный анализ международных методов энергетической маркировки строительных материалов, изделий и элементов наружных ограждающих конструкций

Чтобы правильно выбрать материал, спроектировать и построить сооружение, надо хорошо знать свойства применяемых материалов. Выделяют основные свойства, важные для всех строительных материалов.

В зависимости от характера работы материала в конструкциях и его взаимодействия с окружающей средой различают: а) физические свойства (удельные и структурные характеристики, гидрофизические, теплофизические, акустические, электрические); б) механические свойства (деформативные и прочностные); в) химические свойства; г) биологические свойства; д) интегральные свойства - долговечность и надежность. Свойства материала всегда оценивают числовыми показателями, которые устанавливают путем испытаний.

4.1 Физические свойства материалов

Удельные и структурные характеристики- это истинная, средняя и насыпная плотность материала, а также различные виды пористости.

Истинная плотность (г/см3) - масса т единицы объема Vаматериала в абсолютно плотном состоянии без пор и пустот:

Средняя плотностьо (кг/м3) - масса т единицы объема Vо материала в естественном состоянии вместе с порами и пустотами:



Истинная плотность в отличие от средней плотности является достаточно постоянной характеристикой, которая не может быть изменена, как средняя плотность материала, до изменения его химического состава или молекулярной структуры. Большинство строительных материалов имеют поры, поэтому у них истинная плотность всегда больше средней. Лишь у плотных материалов (стали, стекла, битума) истинная и средняя плотность равны, так как объемы пор очень малы.

Часто среднюю плотность материала относят к плотности воды, при 4 С равной 1 г/см3, и тогда определяемая плотность становится безразмерной величиной, которую называют относительной плотностью.

Насыпная плотностьн (кг/м3) - отношение массы материала в насыпном состоянии к его объему. Насыпную плотность определяют для сыпучих материалов (песка, щебня, цемента и т. п.). В ее значении отражается влияние не только пор в каждом зерне, но и межзерновых пустот в рыхлонасыпанном объеме материала.

Значения средней и насыпной плотности материалов являются необходимыми характеристиками при расчете прочности сооружения с учетом собственной массы, для определения объемов, способа и стоимости перевозки материалов и т. д.

Во многом свойства материала определяют количество, размер и характер пор. Пористость - относительная величина (обычно в процентах), показывающая, какая часть объема материала занята внутренними порами или пустотами (пустотность). Поры представляют собой ячейки, не заполненные твердым веществом (по величине до нескольких миллиметров). Более крупные поры, например, между зернами сыпучих материалов, или полости, имеющиеся в некоторых изделиях (пустотелый кирпич, панели из железобетона), называют пустотами.

Различают общую, открытую и закрытую пористость. Общая пористость вычисляется по формуле

Открытая пористость Поопределяется по водопоглощению (см. ниже). Закрытая пористость Пз равна разности П и По.

Общая пористость колеблется в широких пределах: от 0,2-0,8 % - у гранита и мрамора, до 75-85 % - у теплоизоляционного кирпича и ячеистого бетона и свыше 90 % - у пенопластов и минеральной ваты.

Гидрофизическиесвойства - это свойства строительных материаловпо отношению к действию воды (гигроскопичность, влажность, водопоглощение, влажностные деформации, водопроницаемость, водостойкость, а также морозостойкость - при одновременном действии воды и мороза).

Гигроскопичностью называют свойство пористого материала поглощать водяной пар из воздуха.

Влажность характеризует относительное содержание воды в материале в процентах.

Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать воду при непосредственном контакте с ней. Величина водопоглощения зависит от структуры материала, и прежде всего от открытой (капиллярной) пористости. Различают водопоглощение по массе Вм (%),

и водопоглощение по объему Во (%),



где mнас - масса образца, насыщенного водой, г; mсух - масса сухого образца, г; Vо - объем образца, см3; в - плотность воды, 1 г/см3.

Водопоглощение по массе изменяется в широких пределах, например, для гранита оно равно 0,02-0,7 %, тяжелого бетона - 2-4 %, кирпича - 8-15 %, для теплоизоляционного материала может быть более 100 %.

Влажностные деформации - это усадка и набухание. Усадка (усушка) - уменьшение объема и размеров материала при его высыхании. Оно вызывается уменьшением толщины слоев воды, окружающих частицы материала, и действием капиллярных сил, стремящихся их сблизить. Набухание (разбухание) - увеличение объема и размеров материала при его увлажнении. Оно происходит вследствие расклинивающего действия воды и уменьшения капиллярных сил.

Водопроницаемость - способность материала пропускать воду через свою толщу. Характеризуется величиной коэффициента фильтрации Кф (м2/ч), который определяется количеством воды, прошедшим через 1 м2 площади в течение 1 ч при постоянном давлении.

Водонепроницаемость - способность материала не пропускать воду, и она связана с коэффициентом фильтрации обратной зависимостью. Для бетона водонепроницаемость характеризуется марками W2, W 4, …W20, обозначающими избыточное давление (0,2; 0,4; …2,0 МПа), при котором образец не пропускает воду при стандартном испытании (метод «мокрого пятна»). Водонепроницаемость повышается при уплотнении материала и уменьшении капиллярных пор.

Водостойкость характеризуется коэффициентом размягчения Кр, который вычисляется по формуле



где Rнас - предел прочности на сжатие в насыщенном водой состоянии, МПа; Rсух - предел прочности на сжатие в сухом состоянии, МПа.

К неводостойким материалам относят материалы с Кр менее 0,6, к ограниченно водостойким - материалы с Кр не ниже 0,6, а к водостойким - материалы с Кр не ниже 0,7 (0,8 - для гидротехнических сооружений и фундаментов).

Морозостойкость - способность материала выдерживать многократное и попеременное замораживание и оттаивание в насыщенном водой состоянии. Разрушение материала при его замораживании в насыщенном водой состоянии связано с образованием в порах льда, объем которого примерно на 9 % больше объема воды. Морозостойкость количественно оценивается маркой по морозостойкости. За марку по морозостойкости принимают наибольшее число циклов попеременного замораживания и оттаивания, которое выдерживают образцы материала без видимых признаков разрушения и определенного снижения прочности и потери массы. Установлены марки по морозостойкости: тяжелого бетона - F25-F1000, керамического и силикатного кирпича - F15-F50 и т.д.

4.2 Теплофизические свойства

Теплофизические свойства характеризуют отношение материала к действию тепла. Теплопроводность - способность материала передавать тепло от тела с большей температурой к менее теплому. Характеризуется коэффициентом теплопроводности (Вт/(м С), который равен



где Q - количество тепла, Дж; - толщина материала, м; А - площадь сечения, м2; (t1_t2) - разность температур, С; Т - продолжительность прохождения тепла, с.

Теплопроводность зависит от структуры материала, его влажности и температуры. Существует эмпирическая формула Некрасова для определения теплопроводности материала по его средней плотности

где d - относительная плотность материала (плотность материала по отношению к плотности воды - 1 г/см3), безразмерная величина.

Теплопроводность зависит от влажности материала, так как вода обладает большей теплопроводностью (в 25 раз) по сравнению с теплопроводностью воздуха.

Термическое сопротивлениеR,(м2С)/Вт, конструкции толщиной равно

Теплоемкость определяется количеством теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг данного материала, чтобы повысить его температуру на 1 С. С повышением влажности материалов их теплоемкость возрастает, так как вода имеет теплоемкость 4,19 кДж/(кг С).

Огнеупорность - способность материала выдерживать длительное влияние высоких температур под нагрузкой.

Огнестойкость - способность материала выдерживать кратковременное воздействие открытого огня. Различают материалы: несгораемые, т.е. которые не горят и не поддерживают горение (бетон, металл, керамика); трудносгораемые, т.е. которые при воздействии огня горят (тлеют), а при удалении огня прекращают горение (асфальтобетон, пропитанная антипиренами древесина); сгораемые (древесина, полимерные материалы).

4.3 Механические свойства строительных материалов

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться внутренним напряжениям и деформациям под влиянием силовых, тепловых, усадочных или других воздействий.

Механические свойства разделяют на деформативные (упругость, пластичность и другие) и прочностные (пределы прочности при сжатии, растяжении, изгибе, скалывании; ударная прочность или сопротивление удару; сопротивление истиранию).

Деформативные свойства. Упругость - свойство материала принимать после снятия нагрузки первоначальную форму и размеры. Модуль упругости (модуль Юнга) характеризует меру жесткости материала, т.е. его способность сопротивляться упругому изменению формы и размеров при приложении к нему внешних сил. Модуль упругости Е (МПа) вычисляется из закона Гука:

где - напряжение, МПа; - относительная деформация.

Пластичность - свойство материала при нагружении в значительных пределах изменять размеры и форму без образования трещин и разрывов и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Пластическая деформация, медленно нарастающая без увеличения напряжения, характеризует пластичность материала. Чаще всего с повышением скорости нагружения и понижением температуры материала деформации по своему характеру приближаются к упругопластическим.

Пластическая деформация, медленно нарастающая длительное время (месяцы и годы), при нагрузках, меньших тех, которые способны вызвать остаточную деформацию за обычные периоды наблюдений, называется деформацией ползучести, а процесс такого деформирования - ползучестью.

Релаксация - свойство материала самопроизвольно снижать напряжения при условии, что начальная величина деформации зафиксирована и остается неизменной. Время, в течение которого первоначальная величина напряжения снижается в e раз (где е - основание натуральных логарифмов), называется периодом релаксации.

Хрупкость - свойство материала под действием нагрузки разрушаться без заметной пластической деформации.

Прочностные свойства - это свойства материала сопротивляться, не разрушаясь, внутренним напряжениям и деформациям, возникающим под действием нагрузки или других факторов. Знание прочностных показателей позволяет правильно выбрать максимальные нагрузки, которые может воспринимать данный элемент при заданном сечении. Прочность материала оценивают пределом прочности (временным сопротивлением), определенным при данном виде деформации. Для хрупких материалов (природных каменных материалов, бетонов, строительных растворов, кирпича и др.) основной прочностной характеристикой является предел прочности на сжатие.

Предел прочности на сжатиеRсж (МПа) равен максимальному сжимающему напряжению, вызвавшему разрушение материала, т.е.

где Рразр - разрушающая сила, H; A - площадь сечения до испытания, мм2.

Предел прочности на сжатие определяют путем нагружения до разрушения стандартных образцов на специальных прессах (испытательных машинах).По той же формуле определяют предел прочности на растяжение для тех материалов, которые сопротивляются растягивающим напряжениям и деформациям (древесина, металлы и т.п.).

Для многих материалов (бетон, кирпич, древесина и др.) определяют предел прочности на растяжение при изгибеRизг (МПа) по формулам:

при одном сосредоточенном грузе, расположенном посередине образца-балочки прямоугольного сечения:

при двух одинаковых грузах, расположенных на одинаковом расстоянии от середины балочки:

где Рразр - разрушающая нагрузка, Н (кгс); l- расстояние между опорами балочки, мм (см); a- расстояние между двумя грузами, мм (см); b и h - ширина и высота балочки в поперечном сечении, мм (см).

При последняя формула упрощается:



Рисунок 4.1 - Схемы испытаний на изгиб а - при одном сосредоточенном грузе; б - при двух одинаковых грузах

Твердость - свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого, материала. Твердость каменных материалов, стекла оценивают с помощью шкалы твердости Мооса, состоящей из 10 минералов, расположенных по степени возрастания их твердости (1 - тальк, …10 - алмаз).

Ударная вязкость (ударная или динамическая прочность) - свойство материала сопротивляться ударным нагрузкам. Она характеризуется количеством работы, затраченной на разрушение стандартного образца на специальных приборах, называемых копрами, отнесенной к единице объема (Дж/см3).

Сопротивление истиранию - свойство материала сопротивляться истирающим воздействиям. Это свойство характеризуется истираемостью - потерей массы при истирании образца на кругах истирания, отнесенной к его площади (г/см2).

Одновременное воздействие истирания и удара характеризует износостойкость материала. Это свойство определяют при испытании образцов в полочных барабанах.

4.4 Анализ строительных теплоизоляционных материалов

В настоящее время стандарты по оценке и маркировке энергоэффективности строительных (теплоизоляционных) материалов отсутствуют.

О теплозащитных свойствах теплоизоляционных материалов судят по двум характеристикам: теплопроводности и термическому сопротивлению. Каким образом это производится по стандартам EN, проследим на примерах стандартов EN 13168-2009, СТБ EN 13164, EN 13165-2008, ЕN 13167-2008, ЕН 13162-2007.

Термическое сопротивление и теплопроводность

Термическое сопротивление и теплопроводность основываются на значениях, полученных в соответствии с ЕN 12667 [43] или ЕN 12939 [44] при измерении изделий большой толщины.

По стандартам EN термическое сопротивление и теплопроводность определяют в соответствии с приложениями при средней температуре 10 °С:

- для изделий с равномерной толщиной номинальное термическое сопротивление RD указывают обязательно, номинальную теплопроводность D - при необходимости. В отдельных случаях для изделий с неравномерной толщиной (со скосом или конусообразные) указывают только теплопроводность D;

- номинальное значение термического сопротивления RD и номинальное значение теплопроводности D указывают как 90 %-ные предельные значения, характеризующие не менее 90 % изделий с вероятностью приемки 90 %;

- номинальное значение термического сопротивления RDрассчитывают на основе номинальной толщины dNи соответствующего значения теплопроводности90/90;

- значение термического сопротивления R90/90, рассчитанное на основе номинальной толщины dN и соответствующего значения теплопроводности 90/90, указывают с округлением в меньшую сторону до 0,05 м2 · К/Вт, как RD в уровнях с интервалом 0,05 м2 · К/Вт;

- значение R90/90изделий, на которых производится непосредственное измерение термического сопротивления, указывают с округлением в меньшую сторону до 0,05 м2 · К/Вт, как RD в уровнях с интервалом0,05 м2 · К/Вт.

Заявленные значения сопротивления теплопередаче R и теплопроводности лD указываются как предельные величины, соотносящиеся с 90% объемом продукции и рассчитанные с доверительной вероятностью 90%;

Заявленное термическое сопротивление RD рассчитывается, исходя из номинальной толщины dN и соответствующего значения теплопроводности л90/90.

В маркировке материала указывается заявленное сопротивление теплопередаче и теплопроводность

Термическое сопротивление ранжируется по уровням с интервалом0,05 м2 · К/Вт.

Пороговый уровень для теплоизоляционных материалов - теплопроводность при 10°C> 0.06 Вт/(м•K) или термическое сопротивление <0.25 м согласно TC88 CEN.

Изготовитель декларирует:

- отдельные значения теплопроводности на каждый вид изделия и каждую толщину, определяя при этом значение 90/90для каждой толщины и каждого изделия, или

- значения теплопроводности на изделие или группу одного вида изделий, которые включают все значения толщины или диапазон толщины, определяя при этом значения 90/90для изделия или группы одного вида изделий по соответствующему диапазону толщины.

Решение о необходимости указания группы одного вида изделий, а также объема групп изделий принимает изготовитель. Значения теплоизоляции малой, средней толщины и утолщенных изделий применяют в статистике изделия или группы изделий, которые включают все значения толщины или диапазон толщины.

4.5 Анализ изделий и элементов наружных ограждающих конструкций

Окна являются сложными конструкциями, так как выполняют несколько функций, «противоречащих» с точки зрения энергосбережения: через окна поступает пассивная солнечная энергия и через окна же в холодный период года она теряется за счет теплопроводности и воздухопроницаемости.

По этой причине коэффициент теплопередаче U или сопротивление теплопередаче R окна не полностью характеризует его с точки зрения энергосбережения.

В 2011 году вступил в действие стандарт ISO 18292:2011.

Стандарт ISO 18292:2011 предлагает простую, понятную, точную и прозрачную процедуру, в соответствии с которой вычисляются энергетические характеристики окон, дверей и застекленных крыш, в том числе влияние рам, створок, остекления и элементов затемнения. Он разработан для учета всех климатических условий - как внутренних, так и внешних - и соответствующих характеристик строительных и монтажных деталей.

Методика оценки энергоэффективности окон основана на балансе тепловой энергии, поступающей и теряемой через 1 м2 окна, определяемого в соответствии со стандартом ISO 18292 в течение нескольких сезонов:

Q = Qwith window - Q with adiabatic Window (U=0, g=0)

Здесь Qwithwindow - теплота, поступающая через окна,

QwithadiabaticWindow - теплота, теряемая через окна.

Индекс энергии окна может быть определен следующим вычислением:

Баланс энергии окна в летний период:

Rating = A • g window solar value - B (U value of the window + L air leakage)

Баланс энергии окна в отопительный период:

Rating = C • g window solar value - D •(U value of the window + L air leakage),

где gwindowsolarvalue - теплопоступления от солнечной радиации,

Uvalueofthewindow - теплопотери за счет теплопередачи;

Lairleakage - теплопотери за счет воздухопроницаемости.

Единицы измерения - кВт ч•м2/год.

A, B, C и D являются константами для специфических условий климата:

1. Жаркое лето, умеренная зима (Афины)

2. Теплое лето, умеренная зима (Париж)

3. Теплое лето, холодная зима (Стокгольм)

и микроклимата зданий или помещений типа:

1. Средиземноморский Дом (H1)

2. Центральноевропейский Дом (H2)

3. Скандинавский Дом (H3)

После того установления A, B, C, и D значения становятся фундаментальными для оценки окон для географических отобранных условий.

На маркировке энергоэффективности окна указывают также основные характеристики окна по стандарту EN 14351-1: коэффициент теплопередачи (параметр U), воздухопроницаемость (параметр L), коэффициент пропускания энергии (степень пропускания общей энергии, параметр g).

Коэффициент теплопередачи окон при этом определяется испытанием или путем расчета согласно ENISO 10077-1 или ENISO 10077-1 и ENISO 10077-2.

Пример маркировки энергоэффективности и класс энергетической эффективности окна приведен на рисунке 4.2.

Пример маркировки энергетической эффективности окна

Класс энергетической эффективности

Рисунок 4.2. Пример маркировки энергоэффективности и класс энергетической эффективности окна

Основным критерием оценки теплозащитных свойств ограждающей конструкции или элемента ограждающей конструкции является сопротивление теплопередаче U, м2•0С/Вт, коэффициент теплопередачи К, Вт/ м•0С.

Критерием оценки теплозащитных свойств системы наружных теплоизоляционных многослойных (WDVS) по EN 13500-2007 на основе минеральной ваты является сопротивление теплопередаче, которое определяют расчетным путем.

Значение сопротивления теплопередаче WDVS рассчитывают в соответствии с ЕН ИСО 10456 и ЕН ИСО 6946, используя номинальные значения сопротивления теплопередаче MW, указанные в ЕН 13162. При этом номинальные значения сопротивления теплопередаче должны быть не менее 1,0 м2 · К/Вт.

Энергосбережение в результате применения WDVS зависит главным образом от толщины d и номинального значения теплопроводности Dприменяемого теплоизоляционного материала.

Методики определения номинальных и расчетных значений теплотехнических свойств однородных строительных материалов и изделий, а также методики пересчета значений, полученных при одних температурно-влажностных условиях, для других температурно-влажностных условий устанавливает EN ISO 10456.

Оценка теплозащитных свойств стеновых изделий по ЕNISO 6946 определяется определением коэффициента теплопередачи. Методики анализа/расчета коэффициента теплопередачи экранных стен и соответствующие методы испытаний определены в EN 13947. При обозначении указывают номинальное значение теплопроводности.

Панели самонесущие теплоизоляционные слоистые заводского изготовления согласно EN 14509-2009 (сэндвич-панели): коэффициент теплопередачи определяют расчетным путем в зависимости от расчетных значений коэффициентов теплопроводности слоев панели с учетом стыков.

Теплозащитные свойства сборных железобетонных изделий для ограждающих конструкций производят согласно EN 13369:2004 «Общие правила для определения сборных железобетонных изделий».

Согласно стандарту EN 1520теплопроводность сборных железобетонных изделий из легкого бетона LAC указывается вместе с объемной плотностью в сухом состоянии. В многослойных строительных изделиях из различных материалов указывают расчетное значение теплопроводности и объемную плотность в сухом состоянии. Расчетные значения теплопроводности можно получить по результатам измерений или взять из таблиц и скорректировать с учетом влагосодержания.

Расчетное значение теплопроводности во влажном состоянииопределяют по теплопроводности в сухом состоянии с поправкой на влагосодержание (расчетной) и с учетом прогнозируемого в конечном эксплуатационном состоянии влагосодержания поправочного табличного коэффициента.

В работе говорится о необходимости учета тепловой инерции при оценке теплозащитных свойств железобетонных изделий и конструкций.

4.5.2. Наружные ограждающие конструкции в целом

Теплопотери через ограждающие конструкции определяются сопротивлением теплопередаче или коэффициентом теплопроводности. В нормативных документах стран ЕврАзЭС критерием соответствия требуемому уровню теплозащиты ограждающих конструкций является значение приведенного сопротивления теплопередаче, учитывающего теплопроводные элементы и неровности конструкции ограждения.

Известно, что в силу конструктивных особенностей практически каждая строительная конструкция не является теплотехнически однородной. Определение ее теплозащитных свойств в Республике Казахстан, Республике Беларусь и Российской Федерации производят в соответствии со стандартами ГОСТ 26254-84, ГОСТ 26602.1-99 , СТБ 1478-2004. В ЕС применяется расчетный метод определения сопротивления теплопередаче с применением ЕN ISO 6946 «Конструкции ограждающие строительные и их элементы. Термическое сопротивление и теплопередача. Методика расчета» , UNI EN ISO 10077-2.

В действующих нормативных документах стран ЕврАзЭС нормируется минимальный уровень сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, зависящий от градусосуток отопительного периода (Республика Казахстан, Российская Федерация) или единые для всей территории значения этого параметра (Республика Беларусь).

Чтобы правильно выбрать материал, спроектировать и построить сооружение, надо хорошо знать свойства применяемых материалов. Выделяют основные свойства, важные для всех строительных материалов.В зависимости от характера работы материала в конструкциях и его взаимодействия с окружающей средой различают: физические свойства (удельные и структурные характеристики, гидрофизические, теплофизические, акустические, электрические); механические свойства (деформативные и прочностные); химические свойства; биологические свойства; интегральные свойства - долговечность и надежность. Свойства материала всегда оценивают числовыми показателями, которые устанавливают путем испытаний.

В настоящее время стандарты по оценке и маркировке энергоэффективности строительных (теплоизоляционных) материалов отсутствуют.

О теплозащитных свойствах теплоизоляционных материалов судят по двум характеристикам: теплопроводности и термическому сопротивлению.

По стандартам ENтермическое сопротивление и теплопроводность определяют в соответствии с приложениями при средней температуре 10 °С:

- для изделий с равномерной толщиной номинальное термическое сопротивление RD указывают обязательно, номинальную теплопроводность D - при необходимости. В отдельных случаях для изделий с неравномерной толщиной (со скосом или конусообразные) указывают только теплопроводность D;

- номинальное значение термического сопротивления RD и номинальное значение теплопроводности D указывают как 90 %-ные предельные значения, характеризующие не менее 90 % изделий с вероятностью приемки 90 %.

Окна являются сложными конструкциями, так как выполняют несколько функций, «противоречащих» с точки зрения энергосбережения: через окна поступает пассивная солнечная энергия и через окна же в холодный период года она теряется за счет теплопроводности и воздухопроницаемости.

По этой причине коэффициент теплопередаче U или сопротивление теплопередаче R окна не полностью характеризует его с точки зрения энергосбережения.

В 2011 году вступил в действие стандарт ISO 18292:2011.

Стандарт ISO 18292:2011 предлагает простую, понятную, точную и прозрачную процедуру, в соответствии с которой вычисляются энергетические характеристики окон, дверей и застекленных крыш, в том числе влияние рам, створок, остекления и элементов затемнения. Он разработан для учета всех климатических условий - как внутренних, так и внешних - и соответствующих характеристик строительных и монтажных деталей.

Методика оценки энергоэффективности окон основана на балансе тепловой энергии, поступающей и теряемой через 1 м2 окна, определяемого в соответствии со стандартом ISO 18292 в течение нескольких сезонов:

После того установления A, B, C, и D значения становятся фундаментальными для оценки окон для географических отобранных условий.

На маркировке энергоэффективности окна указывают также основные характеристики окна по стандарту EN 14351-1: коэффициент теплопередачи (параметр U), воздухопроницаемость (параметр L), коэффициент пропускания энергии (степень пропускания общей энергии, параметр g).

Коэффициент теплопередачи окон при этом определяется испытанием или путем расчета согласно ENISO 10077-1 или ENISO 10077-1 и ENISO 10077-2.

Основным критерием оценки теплозащитных свойств ограждающей конструкции или элемента ограждающей конструкции является сопротивление теплопередаче U, м2•0С/Вт, коэффициент теплопередачи К, Вт/ м•0С.

Критерием оценки теплозащитных свойств системы наружных теплоизоляционных многослойных (WDVS) по EN 13500-2007 на основе минеральной ваты является сопротивление теплопередаче, которое определяют расчетным путем.

Значение сопротивления теплопередаче WDVS рассчитывают в соответствии с ЕН ИСО 10456 и ЕН ИСО 6946, используя номинальные значения сопротивления теплопередаче MW, указанные в ЕН 13162. При этом номинальные значения сопротивления теплопередаче должны быть не менее 1,0 м2 · К/Вт.

Энергосбережение в результате применения WDVS зависит главным образом от толщины d и номинального значения теплопроводности Dприменяемого теплоизоляционного материала.

Методики определения номинальных и расчетных значений теплотехнических свойств однородных строительных материалов и изделий, а также методики пересчета значений, полученных при одних температурно-влажностных условиях, для других температурно-влажностных условий устанавливает EN ISO 10456.

Оценка теплозащитных свойств стеновых изделий по ЕNISO 6946 определяется определением коэффициента теплопередачи. Методики анализа/расчета коэффициента теплопередачи экранных стен и соответствующие методы испытаний определены в EN 13947. При обозначении указывают номинальное значение теплопроводности.

Панели самонесущие теплоизоляционные слоистые заводского изготовления согласно EN 14509-2009 (сэндвич-панели): коэффициент теплопередачи определяют расчетным путем в зависимости от расчетных значений коэффициентов теплопроводности слоев панели с учетом стыков.

Теплозащитные свойства сборных железобетонных изделий для ограждающих конструкций производят согласно EN 13369:2004 «Общие правила для определения сборных железобетонных изделий».

Согласно стандарту EN 1520теплопроводность сборных железобетонных изделий из легкого бетона LAC указывается вместе с объемной плотностью в сухом состоянии. В многослойных строительных изделиях из различных материалов указывают расчетное значение теплопроводности и объемную плотность в сухом состоянии. Расчетные значения теплопроводности можно получить по результатам измерений или взять из таблиц и скорректировать с учетом влагосодержания.

Расчетное значение теплопроводности во влажном состоянии определяют по теплопроводности в сухом состоянии с поправкой на влагосодержание (расчетной) и с учетом прогнозируемого в конечном эксплуатационном состоянии влагосодержания поправочного табличного коэффициента.

Теплопотери через ограждающие конструкции определяются сопротивлением теплопередаче или коэффициентом теплопроводности. В нормативных документах стран ЕврАзЭС критерием соответствия требуемому уровню теплозащиты ограждающих конструкций является значение приведенного сопротивления теплопередаче, учитывающего теплопроводные элементы и неровности конструкции ограждения.

Известно, что в силу конструктивных особенностей практически каждая строительная конструкция не является теплотехнически однородной. Определение ее теплозащитных свойств в странах ЕврАзЭС производят в соответствии со стандартами ГОСТ 26254-84, ГОСТ 26602.1-99, СТБ 1478-2004. В ЕС применяется расчетный метод определения сопротивления теплопередаче с применением ЕN ISO 6946 «Конструкции ограждающие строительные и их элементы. Термическое сопротивление и теплопередача. Методика расчета» , UNI EN ISO 10077-2.

В действующих нормативных документах стран ЕврАзЭС нормируется минимальный уровень сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, зависящий от градусосуток отопительного периода (Республика Казахстан, Российская Федерация) или единые для всей территории значения этого параметра (Республика Беларусь).

5. Возможности и примеры оценок энергоэффективности строительных материалов, изделий и элементов наружных ограждающих конструкций

5.1 Возможности внедрения энергетической маркировки строительных материалов в Республике Казахстан

Для достижения требуемого уровня теплозащиты зданий нормируется минимальное значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, а не материалов, из которых они состоят.

В Техническом регламенте (проект) по безопасности зданий, сооружений, строительных материалов и конструкций в части маркировки строительных материалов знаком обращения на рынке государств-членов ЕврАзЭС, сведения по энергоэффективности не установлены (из материалов международного эксперта). Стандарты и маркировка наиболее эффективны, если являются частью комплексной стратегии преобразования рынка. Стандарты обеспечивают удаление с рынка товаров с наихудшими эксплуатационными характеристиками, а маркировка стимулирует приобретение потребителями все более эффективных изделий.

Энергетическая маркировка должна занимать соответствующее место в общей системе информирования различных категорий потребителей об энергетических свойствах продукции, как показано на рисунке 5.1. Для классификации каждого вида продукции должен быть разработан определенный комплексный показатель.



Рисунок 5.1 - Система информирования различных категорий пользователей об энергетических свойствах продукции

5.2 Пример маркировки энергоэффективности строительных материалов в зависимости от коэффициента теплопроводности

Общие технические требования. В настоящее время теплоизоляционные материалы и изделия в Республике Казахстан изготавливаются в соответствии с требованиями по ГОСТ 16381-77. Марку материалов и изделий устанавливают по плотности. При этом, материалы и изделия должны удовлетворять следующим общим техническим требованиям:

- обладать теплопроводностью не более 0,175 Вт/(м·К) (0,15 ккал) (мч°С) при 25° С;

- иметь плотность (объемную массу) не более 500 кг/м;

- обладать стабильными физико-механическими и теплотехническими свойствами;

- не выделять токсических веществ и пыли в количествах, превышающих предельно допускаемые концентрации.

Предельную температуру применения материалов и изделий устанавливают в стандартах или технических условиях на конкретные виды материалов и изделий с обязательным указанием группы горючести.

По ГОСТ 16381-77 теплопроводность материалов и изделий, в зависимости от предельной температуры применения, указывают в стандартах или технических условиях на конкретные виды материалов и изделий при температуре 25°С для материалов и изделий, применяемых при температуре до 200°С; 125°С для материалов и изделий, применяемых при температуре до 500°С; 300°С для материалов и изделий, применяемых при температуре свыше 500°С.

По ГОСТ 16381-77 строительные материалы в зависимости от плотности делятся на: теплоизоляционные, конструкционно-теплоизоляционные и конструкционные:

1. Теплоизоляционные материалы, с0 ? 500 кг/м3; л ? 0,175 Вт/(м·оС):

- Полимерные;

- Минераловатные (ГОСТ 4640), стекловолокнистые, пеностекло, газостекло;

- Засыпки;

- Плиты из природных органических и неорганических материалов;

- Строительные растворы (ГОСТ 28013) плотностью не более 500 кг/м3 и теплопроводностьюне более 0,175 Вт/(м·оС);

- Дерево и изделия из негоплотностью не более 500 кг/м3 и теплопроводностьюне более 0,175 Вт/(м·оС).

Пример маркировки энергоэффективности строительных материалов в зависимости от коэффициента теплопроводностиприведен на рисунке 4.4.

2. Конструкционно-теплоизоляционные материалы:

- Бетоны на природных пористых заполнителях (ГОСТ 25820, ГОСТ 22263);

- Бетоны на искусственных пористых заполнителях (ГОСТ 25820, ГОСТ 9757);

- Бетоны ячеистые (ГОСТ 25485, ГОСТ 5742);

- Кирпичная кладка из сплошного кирпича;

- Кирпичная кладка из пустотного кирпича;

- Плиты из природных органических и неорганических материалов;

- Строительные растворы (ГОСТ 28013);

- Дерево и изделия из него.

3. Конструкционные материалы:

- Бетоны (ГОСТ 7473. ГОСТ 25192) и растворы (ГОСТ 28013);

- Облицовка природным камнем (ГОСТ 9480);

- Материалы кровельные, гидроизоляционные, облицовочные и рулонные покрытия для полов (ГОСТ 30547);

- Металлы и стекло.

Таблица 5.1

Для достижения требуемого уровня теплозащиты зданий нормируется минимальное значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, а не материалов, из которых они состоят.

В Техническом регламенте (проект) по безопасности зданий, сооружений, строительных материалов и конструкций в части маркировки строительных материалов знаком обращения на рынке государств-членов ЕврАзЭС, сведения по энергоэффективности не установлены. Стандарты и маркировка наиболее эффективны, если являются частью комплексной стратегии преобразования рынка. Стандарты обеспечивают удаление с рынка товаров с наихудшими эксплуатационными характеристиками, а маркировка стимулирует приобретение потребителями все более эффективных изделий.

Энергетическая маркировка должна занимать соответствующее место в общей системе информирования различных категорий потребителей об энергетических свойствах продукции. Для классификации каждого вида продукции должен быть разработан определенный комплексный показатель.

В настоящее время теплоизоляционные материалы и изделия в Республике Казахстан изготавливаются в соответствии с требованиями по ГОСТ 16381-77. Марку материалов и изделий устанавливают по плотности. При этом, материалы и изделия должны удовлетворять следующим общим техническим требованиям:

- обладать теплопроводностью не более 0,175 Вт/(м·К) (0,15 ккал) (мч°С) при 25° С;

- иметь плотность (объемную массу) не более 500 кг/м;

- обладать стабильными физико-механическими и теплотехническими свойствами;

- не выделять токсических веществ и пыли в количествах, превышающих предельно допускаемые концентрации.

Предельную температуру применения материалов и изделий устанавливают в стандартах или технических условиях на конкретные виды материалов и изделий с обязательным указанием группы горючести.

По ГОСТ 16381 теплопроводность материалов и изделий, в зависимости от предельной температуры применения, указывают в стандартах или технических условиях на конкретные виды материалов и изделий при температуре 25°С для материалов и изделий, применяемых при температуре до 200°С; 125°С для материалов и изделий, применяемых при температуре до 500°С; 300°С для материалов и изделий, применяемых при температуре свыше 500°С.

Заключение

Одно из ведущих направлений реализации национальных программ энергосбережения - информирование потребителей об энергетической эффективности продукции посредством маркировки. В строительной отрасли это также очень актуально. Стандарты по оценке энергетической эффективности стимулируют применение новых эффективных материалов, технологий и проектов зданий.

Выполненный анализ международной практики стандартизации и сертификации показателей энергетической эффективности в области строительства, строительных материалов, изделий и конструкций показал, что наиболее распространенной является сертификация и маркировка зданий как конечного продукта строительного производства. В части строительных изделий сертификации и энергетической маркировке подлежат энергопотребляющие элементы инженерных систем и энергетическое оборудование: вентиляторы, бойлеры, котлы, кондиционеры и др. Из элементов ограждающих конструкций сертификацию и энергетическую маркировку по показателю энергетической эффективности пока выполняют только для окон - изделий.

В связи с тем, что значительная доля индивидуального строительства (частные здания) в строительстве стран ЕврАзЭС, в том числе, в Республике Казахстан, остается вне области государственного регулирования в частиэнергосбережения, роль стандартов и маркировки энергоэффективности, пропаганда и обучение в области энергоэффективных строительных материалов, изделий и конструкций представляется эффективным мероприятием для достижения главной задачи - снижения энергопотребления зданиями и, следовательно, повышения энергетической безопасностигосударства.

Из совокупности строительных материалов, прямым или косвенным образом связанных с теплопотерями (теплозащитой) зданий, можно выделить две основные группы, для которых стандартизация энергоэффективности наиболее необходима. К ним можно отнести окна и теплоизоляционные материалы, предназначенные для применения в наружных ограждающих конструкциях.

Анализ зарубежных методик оценки энергетической эффективности окон позволил сформулировать рекомендации по возможной адаптации этих методик к условиям Республики Казахстан с учетом многофункциональности окон как элементов ограждающих конструкций зданий.

Анализ стандартов в области строительных материалов и изделий показал, что оценка их теплозащитных свойств производится по показателям теплопроводности и термического сопротивления. При проектировании тепловой защиты ограждающих конструкций зданий профессионалам-проектировщикам необходимо использовать расчетные значения коэффициентов, характеризующие теплозащитные свойства строительных материалов.

Для упрощения возможности выбора частным потребителем (непрофессионалом) более эффективных теплоизоляционных материалов на рынке индивидуального строительства, возможно разработать маркировку потенциальной энергетической эффективности теплоизоляционных материалов. Эта маркировка показывала бы в относительных единицах уровень теплозащитных (экономящих энергию) свойств материала. Термин потенциальная энергетическая эффективность в данном случае означает потенциальные возможности материала экономить тепловую энергию в условиях его применения без снижающих теплозащитные свойства факторов. В конструкции энергетическая эффективность теплоизоляционного материала будет снижена за счет «мостиков холода»: несущих элементов теплоизоляции и других элементов конструкции - углов, примыканий к проемам, смежных конструкций, стыков и других элементов. Как показывает практика, это снижение может достигать более 50 %.

...