Обоснование энергоэффективности зданий и сооружений

С. М. Кузнецов, Я. Л. Батеньков 

Обоснование  
энергоэффективности 
зданий и сооружений 

Монография 

Москва 
2023 

УДК 721:621.32 
ББК 38.7-022+31.190.7 

К89 
Рецензент: 
М. М. Титов, д-р техн. наук, проф. кафедры «Технологии и организация 
строительства» Новосибирского государственного архитектурно-
строительного университета  

Ответственный редактор: 
В. Н. Анферов, д-р техн. наук, проф. кафедры «Подъемно-
транспортные, путевые, строительные и дорожные машины»  
Сибирского государственного  университета путей сообщения 

Кузнецов, С. М. 
К89      Обоснование энергоэффективности зданий и сооружений : 
   монография / С. М. Кузнецов, Я. Л. Батеньков. — Москва : 
  Директ-Медиа, 2023. — 116 с.  

ISBN 978-5-4499-3453-6 

В монографии изложены основные рекомендации по обеспече-

нию энергоэффективности здания, проверки соответствия фактических 
значений нормируемым. 
Материалы монографии основаны на результатах натурных испытаний 
зданий и сооружений гражданского и транспортного 
назначения.  
Предназначена для инженеров, научных работников и студентов 
строительных и экономических специальностей очной и заочной 
форм обучения.  

УДК 721:621.32 
ББК 38.7-022+31.190.7 

ISBN 978-5-4499-3453-6
© Кузнецов С. М., Батеньков Я. Л., текст, 2023
© Издательство «Директ-Медиа», оформление, 2023

Содержание 

 
Введение ............................................................................................................ 5 
1. Натурные испытания конструкций здания ................................................ 6
1.1. Анализ исходных данных ................................................................. 6 
1.2. Основные средства измерения ......................................................... 7 
1.3. Основные требования к наружным ограждающим 
конструкциям и теплоэнергетическим параметрам здания .......................... 7 
1.4. Определение минимально допустимого перепада между 
наружным и внутренним воздухом .............................................................. 10 
1.5. Методика проведения теплотехнического обследования 
наружных ограждающих ............................................................................... 11 
1.6. Натурные испытания наружных ограждающих конструкций 
здания .............................................................................................................. 15 
1.6.1. Натурные испытания наружных стен здания ........................... 15 

1.6.2. Натурные испытания светопрозрачных конструкций ............. 16 

1.6.3. Натурные испытания утепления чердачного  перекрытия ...... 17 

1.6.4. Натурные испытания покрытия пола 1-го этажа ..................... 18 

1.7. Тепловизионная съемка наружных ограждающих 
конструкций .................................................................................................... 18 
2. Обработка результатов натурных испытаний .......................................... 20
2.1. Законы распределения случайных величин.................................. 20 
2.1.1. Нормальный закон распределения ............................................ 20 

2.1.2. Равномерный закон распределения ........................................... 22 

2.1.3. Логарифмически нормальный закон распределения ............... 25 

2.1.4. Закон Вейбулла ........................................................................... 26 

2.2. Критерии согласия .......................................................................... 29 
2.3. Анализ структуры выборок ............................................................ 32 
2.4. Показатели выборок ....................................................................... 33 
2.5. Обработка результатов натурных испытаний  ограждающих 
конструкций .................................................................................................... 36 
2.5.1. Обработка результатов натурных испытаний наружных 
стен здания ............................................................................................ 36 

2.5.2. Обработка результатов натурных испытаний 
светопрозрачных конструкций ............................................................ 40 

2.5.3. Обработка результатов натурных испытаний утепления 
чердачного перекрытия ........................................................................ 44 

2.5.4. Обработка результатов натурных испытаний покрытия 
пола 1-го этажа ...................................................................................... 46 

3. Обоснование энергоэффективности здания ............................................. 49
3.1. Термины и определения ................................................................. 49 
3.2. Требования нормативно-правовой документации ....................... 49 
3.3. Расчет нормируемых характеристик  воздухопроницаемости 
ограждающих конструкций  и помещений ................................................... 56 
3.4. Расчет фактических характеристик  воздухопроницаемости 
ограждающих конструкций  и помещений ................................................... 59 
3.5. Оценка погрешности измерений .................................................... 66 
3.6. Проверка соответствия фактических значений 
нормируемым .................................................................................................. 70 
4. Повышение энергетической эффективности теплопотребления
объекта при организации АИТП ................................................................... 72 
4.1. Назначение АИТП ........................................................................... 72 
4.2. Конструктивное описание .............................................................. 73 
4.3. Принцип работы .............................................................................. 76 
4.4. Состав функций системы диспетчеризации АИТП ..................... 78 
4.5. Методика расчёта эффективности мероприятия .......................... 79 
4.6. Практика эксплуатации и фактическое снижение 
теплопотребления ........................................................................................... 83 
4.7. Выводы работы АИТП .................................................................... 83 
Заключение ...................................................................................................... 85 
Список использованной литературы ............................................................ 87 
Приложение А ................................................................................................. 89 
Приложение Б ............................................................................................... 101 
Приложение С ............................................................................................... 103 

Введение 

Недвижимое имущество, служебно-технические здания, жилищный 
фонд ОАО «РЖД», по-прежнему, остается одним из самых 
проблемных секторов экономики компании.  

Важной и актуальной задачей в сфере коммунального хозяй-

ства является осуществление комплекса мер по рациональному использованию 
энергоресурсов. Большинство служебно-технические 
зданий не отвечают современным требованиям энергосбережения, 
так как построены они с учетом старых строительных норм. Повышение 
цен на энергоресурсы, истощение природных ископаемых 
и экологические проблемы заставляют хозяина инфраструктуры 
предпринимать меры по рационализации использования энергоресурсов. 

В связи с этим комплексное решение проблем эффективного 
энергопотребления внедряется при проектировании зданий и планировании 
развития отраслей компании. 
Настоящая работа выполнена в соответствии с заданием от 
05 июня 2020 г.  

Целью работы являются: проведение натурных испытаний по 

определению воздухопроницаемости ограждающих конструкций и 
обработка результатов натурных испытаний по обеспечению соблюдения 
требований энергетической эффективности зданий, 
строений и сооружений на объекте: «Служебно-техническое здание 
управления Новосибирского территориального управления  

г. Новосибирск ул. Шамшурина, 33. 

Технико-экономические показатели 

Площадь служебных помещений 
 6855 м2

Общая площадь здания 
 8112,2 м2 

Площадь застройки        
 803 м2

Строительный объем     
19349,4 м2

1. Натурные испытания конструкций здания

1.1. Анализ исходных данных 

Рассматриваемое служебно-техническое здание — односек-
ционный, 8-этажный, с теплым подвалом, в котором находятся помещения 

для 
прокладки 
инженерных 
коммуникаций 
и 
вспомогательные помещения. На всех этажах размещаются служебные 
помещения для работников Новосибирского региона. 

Планировочные решения помещений обусловлены ориента-

цией служб, дирекций, находящихся в данном здании. 

Отапливаемая площадь здания — 6960,2 м2, полезная площадь 

здания — 6960,2 м2, отапливаемый объем здания — 18234,0 м3. 
Площадь наружных стен здания — 4398,0 м2, площадь оконных 
блоков — 871,0 м2, площадь чердачного перекрытия, покрытия 
лестничных клеток здания — 487,5 м2, площадь покрытия пола 
1-го этажа здания — 687,5 м2, площадь входных дверей — 27,0 м2. 
Наружные ограждающие конструкции: 
1.
Покрытие пола 1-го этажа

Монолитное железобетонное перекрытие толщиной 180 мм, 

теплоизоляционный слой из экструдированного пенополистирола 
толщиной 100 мм, стяжка из цементно-песчаного раствора армированная 
сеткой толщиной 70 мм, покрытие пола.  

В техническом этаже размещены инженерные коммуникации 

(температура воздуха не ниже 2 °С). 
2. Наружные стены
Композитные фасадные панели с утеплением 150 мм, внут-

ренний слой из полнотелого красного кирпича толщиной 250 мм, 
штукатурка толщиной 20 мм. 

3. Чердачное перекрытие
Монолитное железобетонное перекрытие толщиной 150 мм, 

теплоизоляционный слой из экструдированного пенополистирола 
толщиной 50 мм, стяжка из цементно-песчаного раствора армированная 
сеткой толщиной 50 мм. 

4. Светопрозрачные заполнения
Оконные блоки — пластиковые, с 2-х камерным стеклопаке-

том (4М1-14-4М1-16-И4), с мягким селективным покрытием (теплоотражающее 
покрытие). 

1.2. Основные средства измерения 

В качестве основных средств измерения применялось следу-

ющее оборудование:  

1. Для тепловизионной съемки: тепловизор Тesto 875-2i со 

следующими техническими  характеристиками: 

диапазон контролируемых температур                -20 – +600 °С 
предел температурной чувствительности                       0,05°С 
угловые размеры поля обзора                                        23° × 17° 
число элементов разложения по строке                              320 
число строк в кадре                                                                240 
2. 
Для дистанционного контроля температуры наружного и 

внутреннего воздуха, влажности в помещениях, а также скорости 
ветра: метеометр «МЭС-200А» с следующими техническими характеристиками: 
           
относительная влажность  0–98 % 
           температура  -40 – +85 °С 
           скорость 0,1–20 м/с 

3. 
Измерение геометрических размеров и расстояний: ла-

зерная рулетка Mettro CONDTROL 100 Pro с следующими техническими 
характеристиками: 

диапазон измерений 0,1 –100 м 
Используемая аппаратура и оборудование внесено в государ-

ственный реестр как средство измерения, имеет свидетельства о 
поверке, а также полностью удовлетворяет требованиям для проведения 
тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих 
конструкций в соответствии с ГОСТ 26629-85. 

1.3. Основные требования к наружным ограждающим 
конструкциям и теплоэнергетическим параметрам 
здания 

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих кон-

струкций (Ro, м2⋅°С/Вт) определяется согласно Таблице 4, СНиП 
23-02-2003 «Тепловая защита зданий», через градусо-сутки отопительного 
периода (ГСОП). 

Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) Dd , °С. сут, 

для выбора требований к сопротивлению теплопередаче отдельных 
видов ограждающих конструкций и расчетов удельного расхода 
энергии на отопление здания следует определять по формуле 

                  Dd = tint — tht)⋅ zht ,                                              (1.1) 

где tin — расчетная температура внутреннего воздуха, °С; 

tht, — средняя температура отопительного периода, °С; 
zht — продолжительность отопительного периода, сут. 
Расчетная температура внутреннего воздуха в жилых поме-

щениях, °С, принимаемая согласно ГОСТ 30494-96 «Здания жилые 
и общественные. Параметры микроклимата в помещениях». В климатических 
условиях г. Новосибирска температура внутреннего 
воздуха для жилых зданий равна tint = + 21°С. В климатических 
условиях г. Новосибирска температура внутреннего воздуха для 
общественных помещений равна tint = + 18°С. 

Средняя температура °С и продолжительность сут. отопитель-

ного периода, принимаемые согласно СНиП 23-01-99 «Строительная 
климатология». Для г. Новосибирска tht =-8,7 °С, zht = 230 сут. 

Расчетную температуру наружного воздуха в холодный пе-

риод года text, °С, следует принимать равной средней температуре 
наиболее 
холодной 
пятидневки 
обеспеченностью 
0,92 
по  

СНиП 22-01-99. Для г. Новосибирска text =-39 °С. 
 
Влажностный режим помещений следует определять в соот-

ветствии с СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Для г. Новосибирска 
принимается — нормальный, условия эксплуатации 
ограждающих конструкций — сухая зона. 

Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха 

принимается согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» 
и составляет 

- для жилых зданий φ = 55 %; 
- для общественных помещений φ = 50 %. 
Температура точки росы при данных нормируемых темпера-

турах и влажности в помещении составляет 

- для общественных помещений 7,44 °С;  
- для жилых помещений 11,62°С. 
При данных климатических параметрах для г. Новосибирска 

ГСОП  

– для жилых помещений составляет по формуле  (1.1) 

Dd = (21 -(-8,7)) ⋅ 230=6831 °С⋅ сут. 

– для общественных помещений составляет по формуле  (1.1) 

Dd = (18 -(-8,7))⋅230=6141 °С⋅ сут. 
 
 
 

Требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен в 

соответствии с Таблицей 4 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита 
зданий» для жилых помещений г. Новосибирска составляет 

Roтр =3,79 м2 ⋅°С/Вт 

Требуемое сопротивление теплопередаче наружных стен в 

соответствии с Таблицей 4 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита 
зданий» для общественных помещений г. Новосибирска составляет 

Roтр =3,04 м2 ⋅°С/Вт 

Требуемое сопротивление теплопередаче заполнений свето-

вых проемов в соответствии с Таблицей 4 СНиП 23-02-2003 «Тепловая 
защита зданий» для жилых помещений г. Новосибирска 
составляет 

Roтр =0,64 м2 ⋅°С/Вт 

Требуемое сопротивление теплопередаче заполнений свето-

вых проемов в соответствии с Таблицей 4 СНиП 23-02-2003  
«Тепловая защита зданий» для общественных помещений г. Новосибирска 
составляет 

Roтр =0,51 м2 ⋅°С/Вт 

Сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия при 

температуре в техническом этаже +16 °С в соответствии с Таблицей 
4, Примечание 3 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» 
для жилых помещений г. Новосибирска составляет 

Roтр = 0,41 м2 ⋅°С/Вт 

Сопротивление теплопередаче покрытия пола 1-го этажа 

(температура в подвале +2 °С) в соответствии с Таблицей 4, Примечание 
3 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для общественных 
помещений г. Новосибирска составляет 

Roтр = 1,14 M2 ⋅°С/ВТ 

Температура внутренней поверхности ограждающей кон-

струкции (за исключением вертикальных светопрозрачных конструкций) 
в зоне теплопроводных включений (диафрагм, сквозных 
швов из раствора, стыков панелей, ребер, шпонок и гибких связей в 
многослойных панелях, жестких связей облегченной кладки и др.), 
в углах и оконных откосах, а также зенитных фонарей должна быть 
не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха, при расчетной 
температуре наружного воздуха в холодный период года, п.5.9, 
СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». 

Температура внутренней поверхности конструктивных эле-

ментов остекления окон зданий (кроме производственных) должна 

быть не ниже плюс 3 °С, а непрозрачных элементов окон — не ниже 
температуры точки росы при расчетной температуре наружного 
воздуха в холодный период года, для производственных зданий — 
не ниже 0 °С, п.5.10, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». 

Определение границ дефектного участка при тепловизионной 

съемке определяется согласно ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. 
Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции 
ограждающих конструкций». 

В качестве границы дефектного участка ограждающей кон-

струкции, выявленного при термографировании, принимают: 

– изотерму, температура которой при расчетных условиях 

эксплуатации здания или сооружения равна температуре точки росы 
внутреннего воздуха; 

– контур участка с однородным температурным полем, ли-

нейные размеры которого больше двух толщин ограждающей конструкции 
и относительное сопротивление теплопередаче равно или 
меньше его критического значения. 

Участок с нарушенными теплозащитными свойствами выяв-

ляют при просмотре тепловых изображений наружной поверхности 
ограждающей конструкции. К ним относят участки, тепловое изображение 
которых не соответствует модели термограммы, и участки, 
значения выходных сигналов тепловизора от поверхности 
которых больше на цену деления шкалы изотерм, чем для базового 
участка. 

1.4.Определение минимально допустимого перепада 
между наружным и внутренним воздухом 

Для выполнения тепловизионной диагностики в разные пе-

риоды времени: зимний период времени или летний период времени, 
необходимо подбирать инфракрасные камеры с различной 
чувствительностью в соответствии с ГОСТ 26629-85 «Метод тепловизионного 
контроля качества теплоизоляции ограждающих 
конструкций», а также подбирать определенные метеоусловия для 
соответствия по минимально допустимому перепаду между наружным 
и внутренним воздухом, при котором возможно проводить 
тепловизионную съемку. 

Тепловизионные измерения производят при перепаде темпе-

ратур между наружным и внутренним воздухом, превосходящим 
минимально допустимый перепад, определяемый по формуле 

Δtmin= Θ⋅𝑅0 ⋅

𝑛
𝑎⋅r

1−𝑟 ;                                       (1.2) 

где Θ — предел температурной чувствительности тепловизора (для 
Тesto 875-2i составляет 0,045), °С; 

𝑅0 ⋅

𝑛 — проектное значение сопротивления теплопередаче, 

м2⋅°С/Вт; 

а — коэффициент теплоотдачи, принимаемый равным: для 

внутренней поверхности стен по нормативно-технической документации 
8,7 Вт/(м2⋅°С); для наружной поверхности стен при скоростях 
ветра 1, 3, 6 м/с — соответственно 11, 20, 30 Вт/(м2⋅0С); 

r — относительное сопротивление теплопередаче подлежа-

щего выявлению дефектного участка ограждающей конструкции, 
принимаемое равным отношению значения требуемого нормативно-
технической документации к проектному значению сопротивления 
теплопередаче, но не более 0,85. 

Минимально допустимый перепад для выполнения теплови-

зионных измерений внутри здания с применением инфракрасной 
камеры «Тesto 875-2i» составляет для жилой части здания: для 
наружных стен жилого здания 8,41 °С; для оконных блоков жилого 
здания 1,42 °С. 

1.5.Методика проведения теплотехнического  
обследования наружных ограждающих 

Выявление возможных теплотехнических дефектов наруж-

ных стен здания производится путем визуально-инструментальных 
обследований помещений. В современных зданиях при наличии 
множества помещений такие обследования требуют значительного 
времени и сопряжены с рядом не удобств. 

Для определения участков стены с теплотехническим дефек-

тами значительно эффективнее метод тепловизионного контроля 
качества теплоизоляции ограждающих конструкций по ГОСТ 26629-
85. По обзорной термограмме наружной и внутренней поверхности 
стены не только определяются участки с повышенной теплоотдачей, 
но и температура наружной поверхности этих участков. 

Согласно пп.3.2 и 3.3. ГОСТ 26629-85 тепловизионные изме-

рения производятся при режиме теплопередачи, близком к стационарному. 
Закономерность стационарной теплопередачи является 
равенство тепловых потоков проходящих через внутреннюю и 
наружную поверхность ограждения, разделяющего среду с более 

высокой температурой воздуха tн.эксп, от внутренней среды с более 
низкой температурой tв.эксп, т. е. при стационарной теплопередачи 
сумма выходящего и входящего теплового потока равна нулю.  
В летний период времени замеры теплового потока, выполненные 
внутри помещения здания, будут иметь числовое значение со знаком 
минус (обратный тепловой поток — т. к. на улице температура 
воздуха и температура наружной поверхности более высокая, чем 
температура воздуха и температура внутренней поверхности внутри 
помещений здания, тепловой поток стремится через ограждающие 
конструкции в помещения здания с уличной стороны), в 
зимний период времени замеры теплового потока выполненные 
внутри помещения здания будут иметь числовое значение со знаком 
плюс (тепловой поток стремится через ограждающие конструкции 
из помещения здания в уличную сторону). Эта 
закономерность представлена в п.5.14 СТО 00044807-001-2006 
«Теплозащитные свойства ограждающих конструкций» и выражается 
равенством 

q= αв⋅ (tв.эксп — τв.ср.эксп) = αн ⋅ (τн.ср.эксп — tн.эксп);         (1.3) 

где tв.эксп — фактически замеренная температура внутреннего воздуха, °
С; 

tн.эксп — фактически замеренная температура наружного воз-

духа, °С; 

αн — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности 

ограждающей конструкции; 

αв — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности 

ограждающих конструкций, в соответствии с Таблицей 7, СНиП 
23-02-2003, составляет 8,7 Вт/м2⋅°С; 

τв.ср.эксп — расчетная средняя температура наружной поверх-

ности ограждающей конструкции, °С; 

τн.ср.эксп — фактически замеренная средняя температура 

наружной поверхности ограждающей конструкции, °С. 

Из равенства следует:     τв.ср.эксп = tв.эксп+

αн
αв ⋅ (τн.ср.эксп– tн.эксп). 

Таким образом, в условиях стационарной теплопередачи (или 

близкой к ней) при измеренной температуре наружного и внутреннего 
воздуха, а так же температуры наружной поверхности ограждающей 

конструкции, 
возможно 
определение 
температуры 

внутренней поверхности ограждающей конструкции, при этом αн 
состоит из коэффициента отдачи теплоты излучением αл и коэффициента 
отдачи теплоты конвекцией αк с прилегающим воздухом