ГОСТ Р 54166-2010
(ЕН 673:1997)
Группа И19
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Стекло и изделия из него
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Метод расчета сопротивления теплопередаче
Glass and glass products. Thermal properties determination methods. Thermal resistance calculation method
ОКС 81.040.20
Дата введения 2012-07-01
Предисловие
Дата введения 2012-07-01
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Институт стекла" на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 41 "Стекло"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 21 декабря 2010 г. N 938-ст
4 Настоящий стандарт является модифицированным по отношению к европейскому стандарту ЕН 673:1997* "Стекло в строительстве - Определение коэффициента теплопередачи (величины
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного европейского стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5 (пункт 3.5)
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
Введение
Для оценки передачи тепла через ограждающие конструкции зданий, в том числе остекление, в европейских странах принято использовать коэффициент теплопередачи (величину
Европейский стандарт ЕН 673:1997 устанавливает метод расчета коэффициента теплопередачи (величины
Приведенные в ЕН 673:1997 ссылки на стандарты ЕН 674, ЕН 675, прЕН 1098, устанавливающие требования к методам измерения коэффициента теплопередачи, заменены ссылкой на ГОСТ Р 54165-2010 (ИСО 10293:1997) "Стекло и изделия из него. Методы определения тепловых характеристик. Метод определения сопротивления теплопередаче", устанавливающий требования к измерению коэффициента теплопередачи и сопротивления теплопередаче. Кроме того, в стандарт включена ссылка на ГОСТ Р 54168 "Стекло и изделия из него. Методы определения тепловых характеристик. Определение коэффициента эмиссии" (ЕН 12898:2001, NEQ), заменяющая ссылки на приложение А ЕН 673:1997. Для соблюдения требований ГОСТ Р 1.5 в стандарт добавлен элемент библиография.
Все указанные технические отклонения внесены непосредственно в текст используемого стандарта и выделены курсивом.
В настоящий стандарт не включены следующие элементы европейского стандарта ЕН 673:1997:
- приложение А, содержащее метод определения коэффициента эмиссии, в связи с тем, что в Российской Федерации действует ГОСТ Р 54168, распространяющийся на тот же объект стандартизации, что и указанное приложение (ссылки на приложение А заменены ссылками на ГОСТ Р 54168);
- приложение С (библиография) вместе со ссылками на содержащиеся в нем документы, так как все ссылки имеют справочный характер, а указанные документы не применяются в Российской Федерации;
- отдельные абзацы разделов 1, 7, имеющие рекомендательный, поясняющий или справочный характер и не имеющие непосредственного отношения к объекту стандартизации.
Текст указанных приложений и абзацев, не включенных в настоящий стандарт, приведен в дополнительном приложении ДА.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает метод расчета сопротивления теплопередаче и коэффициента теплопередачи остекления с плоскими параллельными поверхностями.
Настоящий стандарт распространяется на стекло без покрытия (включая стекло с поверхностным рельефом, например, узорчатое стекло), стекло с покрытием и материалы, непрозрачные в дальнем инфракрасном диапазоне, к которым относятся изделия из натрий-кальций-силикатного стекла (в дальнейшем называемые натрий-кальциевым стеклом), боросиликатное стекло и стеклокерамика, а также на многослойное остекление, состоящее из таких стекол и/или материалов. Стандарт не распространяется на многослойное остекление, содержащее в газовых промежутках листы или пленки, прозрачные в дальнем инфракрасном диапазоне. Процедура, установленная настоящим стандартом, позволяет определить величины
Краевые эффекты, вызываемые тепловым мостиком через дистанционную рамку клееного стеклопакета или оконную раму, не учитываются. Перенос энергии за счет солнечного излучения также не учитывается.
Величины
Для целей сравнения различных вариантов остекления величины
- потерь тепла через остекление;
- притока тепла за счет теплопропускания в летний период;
- возможности образования конденсата на поверхностях остекления;
- влияния поглощенного солнечного излучения при определении солнечного фактора.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ Р 54165-2010 (ИСО 10293:1997) Стекло и изделия из него. Методы определения тепловых характеристик. Метод определения сопротивления теплопередаче
ГОСТ Р 54168-2010 Стекло и изделия из него. Методы определения тепловых характеристик. Определение коэффициента эмиссии
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Обозначения
В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
также коэффициент теплообмена, Вт/(м
Безразмерные числа:
Индексы:
1; 2 - первое, второе и т.д.
4 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
4.1 коэффициент теплопередачи; величина
4.2 декларируемое значение (declared value): Значение величины
4.3 сопротивление теплопередаче; величина
4.4 проектное значение: Значение величины
5 Основные формулы
5.1 Величины
Величины
где
Общее термическое сопротивление остекления
где
Коэффициент термического пропускания газового промежутка
где
Для остекления с двумя и более газовыми промежутками величины
5.2 Коэффициент термического пропускания за счет излучения
Коэффициент термического пропускания за счет излучения
где
5.3 Коэффициент термического пропускания газа
Коэффициент термического пропускания газа
где
Число Нуссельта
где
Числа Грасгофа
где
Если полученное по формуле (6) значение
5.3.1 Вертикальное остекление
Для вертикального остекления:
5.3.2 Горизонтальное и наклонное остекление
При восходящем потоке тепла для горизонтального или наклонного остекления увеличивается передача тепла за счет конвекции.
Для учета этого эффекта в формулу (6) подставляют следующие значения
- горизонтальные промежутки: | ||
- промежутки под углом 45°: |
Для остекления, расположенного под другим углом, значения
При нисходящем потоке тепла конвекцию считают подавленной и в формулу (5) подставляют
6 Основные свойства материалов
6.1 Коэффициент эмиссии
Для расчета коэффициента термического пропускания за счет излучения
Для поверхности натрий-кальциевого стекла без покрытия или для поверхностей натрий-кальциевого стекла с покрытиями, не оказывающими влияния на коэффициент эмиссии, следует использовать значение откорректированного коэффициента эмиссии, равное 0,837.
Примечание 1 - С приемлемой точностью то же значение может быть использовано для боросиликатного стекла без покрытия и стеклокерамики.
Для других поверхностей с покрытием откорректированный и нормальный коэффициенты эмиссии определяют по ГОСТ Р 54168.
Примечание 2 - Теоретически можно предложить два разных определения коэффициента эмиссии для описания обмена излучением:
а) между поверхностями стекол, обращенных друг к другу в остеклении;
б) между помещением и поверхностью стекла, обращенной в помещение.
Однако на практике обнаруженная разность этих значений пренебрежимо мала. Таким образом, откорректированный коэффициент эмиссии описывает оба типа теплообмена с достаточной точностью.
6.2 Свойства газа
Для расчета требуются следующие свойства газа, заполняющего межстекольное пространство:
- удельная теплопроводность
- плотность
- динамическая вязкость
- удельная теплоемкость
Соответствующие значения подставляют в формулы (7) и (8) для расчета чисел Грасгофа и Прандтля, затем определяют число Нуссельта по формуле (6).
Если расчетное значение числа Нуссельта больше единицы, это означает, что возникает конвекция, увеличивающая интенсивность теплового потока.
Если расчетное значение числа Нуссельта меньше единицы, это означает, что перенос тепла в газе происходит только за счет теплопроводности. В этом случае число Нуссельта принимают равным предельному значению - единице. Коэффициент термического пропускания газа
Свойства газов, применяемых для изготовления клееных стеклопакетов, приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Свойства газов, применяемых для изготовления клееных стеклопакетов
Газ | Температура | Плотность | Динамическая вязкость | Теплопроводность | Удельная теплоемкость |
Воздух | -10 | 1,326 | 1,661 | 2,336 | 1,008 |
0 | 1,277 | 1,711 | 2,416 | ||
10* | 1,232 | 1,761 | 2,496 | ||
20 | 1,189 | 1,811 | 2,576 | ||
Аргон | -10 | 1,829 | 2,038 | 1,584 | 0,519 |
0 | 1,762 | 2,101 | 1,634 | ||
10* | 1,699 | 2,164 | 1,684 | ||
20 | 1,640 | 2,228 | 1,734 | ||
SF | -10 | 6,844 | 1,383 | 1,119 | 0,614 |
0 | 6,602 | 1,421 | 1,197 | ||
10* | 6,360 | 1,459 | 1,275 | ||
20 | 6,118 | 1,497 | 1,354 | ||
Криптон | -10 | 3,832 | 2,260 | 0,842 | 0,245 |
0 | 3,690 | 2,330 | 0,870 | ||
10* | 3,560 | 2,400 | 0,900 | ||
20 | 3,430 | 2,470 | 0,926 | ||
Ксенон | -10 | 6,121 | 2,078 | 0,494 | 0,161 |
0 | 5,897 | 2,152 | 0,512 | ||
10* | 5,689 | 2,226 | 0,529 | ||
20 | 5,495 | 2,299 | 0,546 | ||
* Стандартизованное граничное условие. |
С достаточной точностью можно считать, что во всех применяемых на практике газовых смесях свойства газов пропорциональны их объемным долям:
если объемная доля газа 1 -
где
6.3 Инфракрасное поглощение газа
Некоторые газы поглощают инфракрасное излучение в диапазоне от 5 до 50 мкм. Эффект от использования такого газа в сочетании с покрытием, коэффициент эмиссии которого менее 0,2, не учитывают из-за низкой плотности результирующего потока инфракрасного излучения.
В остальных случаях, если необходимо учесть возможное улучшение характеристик остекления, величины
7 Коэффициенты внешнего и внутреннего теплообмена
7.1 Коэффициент внешнего теплообмена
Коэффициент внешнего теплообмена
Приближенно считают, что
При определении величин
Примечание - Обратная величина, округленная до двух знаков после запятой,
Улучшение значений
Значения
7.2 Коэффициент внутреннего теплообмена
Коэффициент внутреннего теплообмена
где
Для поверхности натрий-кальциевого стекла без покрытия
где
0,837 - откорректированный коэффициент эмиссии натрий-кальциевого стекла без покрытия (см. 6.1).
Формула применима, если на поверхности с покрытием отсутствует конденсация. Откорректированный коэффициент эмиссии покрытия определяют по ГОСТ Р 54168.
В случае свободной конвекции
При определении величин
Примечание - Для поверхностей натрий-кальциевого стекла обратная величина, округленная до двух знаков после запятой,
Значения
7.3 Проектные значения
Для проектирования остекления зданий декларируемые значения
Проектные значения
Примечание - Использование декларируемого значения ограждающей строительной конструкции для расчета потерь тепла на основе формальной средней температуры во внутренних нагретых промежутках не всегда возможно. В большинстве встречающихся на практике случаев это допускается, но для элементов остекления с относительно большой площадью поверхности и, особенно, при наличии на внутренней поверхности низкоэмиссионного покрытия могут возникать ошибки.
Нестандартизованные граничные условия рекомендуется определять по [2]. Если значения
Значения
8 Декларируемые значения: стандартизованные граничные условия
Декларируемые значения
- термическое сопротивление натрий-кальциевого стекла
- откорректированный коэффициент эмиссии поверхности без покрытия для натрий-кальциевого стекла и боросиликатного стекла
- перепад температур между граничными поверхностями стекла в остеклении
- средняя температура газового промежутка
- постоянная Стефана-Больцмана
- коэффициент внешнего теплообмена для поверхности натрий-кальциевого стекла без покрытия
- коэффициент внутреннего теплообмена для поверхности натрий-кальциевого стекла без покрытия
- константа
- показатель степени
Стандартизованные граничные условия для свойств газов приведены в таблице 1 для температуры 10 °С (283 К).
9 Представление результатов расчета
9.1 Коэффициент теплопередачи
Значения величины
Пример 1 - 1,53 округляют до 1,5.
Пример 2 - 1,55 округляют до 1,6.
Пример 3 - 1,549 округляют до 1,5.
Значения величины
9.2 Коэффициент эмиссии
Значение коэффициента эмиссии округляют до двух знаков после запятой.
9.3 Промежуточные значения
Промежуточные значения, получаемые в ходе расчетов, не округляют.
10 Протокол расчета
10.1 Общая информация
Наименование документа и его идентификация (например, номер и дата оформления), а также идентификация каждой страницы, обеспечивающая признание страницы как части данного документа.
Наименование, адрес организации, проводившей расчет.
Наименование и адрес организации - заказчика расчета.
Обозначение настоящего стандарта.
Фамилии, инициалы, должности и подписи сотрудников, проводивших расчет.
10.2 Идентификационные данные остекления
Общая номинальная толщина остекления, мм.
Номинальная толщина каждого листа стекла, мм.
Номинальная толщина каждого слоя материала (при наличии), мм.
Номинальная ширина газового промежутка (промежутков), мм.
Тип газового заполнения.
Расположение ИК-отражающего покрытия (при наличии).
Наклон остекления (угол к горизонтали).
Условия, отличающиеся от стандартизованных граничных условий, указанных в разделе 8.
10.3 Поперечное сечение остекления
Рисунок с изображением структуры остекления (положение и толщина листов стекла и слоев материалов, положение покрытия (покрытий), положение и ширина газового промежутка (промежутков), тип газового заполнения).
Слои стекла и других материалов и газовые промежутки должны быть пронумерованы, начиная с наружного листа (со стороны улицы).
10.4 Результаты расчета
Откорректированный коэффициент эмиссии покрытия, если покрытие изменяет коэффициент эмиссии.
Коэффициент внутреннего теплообмена
Коэффициент общего термического пропускания остекления
Величина
Величина
Значения
Дополнительная информация (при необходимости) для однозначного понимания и правильного применения результатов расчета.
Приложение В
(обязательное)
Метод последовательных приближений для расчета величин
_________________
* В наименовании приложения В в бумажном оригинале слова "величин R и U" выделены курсивом. - .
Для остекления с двумя и более газовыми промежутками (
На первом этапе в формулу (7) подставляют значение перепада температур
После расчета начальных значений коэффициентов термического пропускания газовых промежутков
Эти значения
Процедуру последовательных приближений повторяют до тех пор, пока термическое сопротивление остекления
Полученное значение термического сопротивления подставляют в формулу (2) и определяют значения величин
Если начальные значения
В таблице В.1 приведен пример последовательных приближений для остекления со следующими характеристиками:
- остекление с двумя газовыми промежутками;
- конструкция остекления 4/12/4/12/4;
- одно покрытие во втором промежутке,
- оба промежутка заполнены SF
Таблица В.1 - Пример последовательных приближений для остекления с двумя газовыми промежутками
Номер итерации | 1 | 2 | 3 | 4 |
0,1631 | 0,1732 | 0,1708 | 0,1713 | |
0,3327 | 0,3036 | 0,3087 | 0,3076 | |
0,4958 | 0,4768 | 0,4795 | 0,4789 | |
4,93 | 5,45 | 5,34 | 5,37 | |
10,07 | 9,55 | 9,66 | 9,63 | |
Величина | 1,48 | 1,52 | 1,51 | 1,51 |
Приложение ДА
(справочное)
Положения европейского стандарта ЕН 673:1997, не включенные в настоящий стандарт
ДА.1 Абзацы раздела 1
При использовании величины
Также приведена процедура для определения коэффициента эмиссии.
Правила сделаны настолько простыми, насколько это возможно при условии сохранения достаточной точности.
ДА.2 Абзац подраздела 7.3
Для расчетов потерь тепла используют документы С.4, С.5 или другие соответствующие европейские стандарты.
ДА.3 Приложение А
Приложение А (обязательное)
Определения нормального и откорректированного коэффициентов эмиссии
Примечание - Данное приложение согласуется с С.6.
А.1 Определение нормального коэффициента эмиссии
Нормальный коэффициент эмиссии
По кривой спектрального отражения определяют спектральные коэффициенты отражения
Нормальный коэффициент эмиссии
Примечание - Коэффициент эмиссии мало зависит от средней температуры окружающей среды.
Таблица А.1 -Длины волн
Порядковый номер | Длина волны | Порядковый номер | Длина волны |
1 | 5,5 | 16 | 14,8 |
2 | 6,7 | 17 | 15,6 |
3 | 7,4 | 18 | 16,3 |
4 | 8,1 | 19 | 17,2 |
5 | 8,6 | 20 | 18,1 |
6 | 9,2 | 21 | 19,2 |
7 | 9,7 | 22 | 20,3 |
8 | 10,2 | 23 | 21,7 |
9 | 10,7 | 24 | 23,3 |
10 | 11,3 | 25 | 25,2 |
11 | 11,8 | 26 | 27,7 |
12 | 12,4 | 27 | 30,9 |
13 | 12,9 | 28 | 35,7 |
14 | 13,5 | 29 | 43,9 |
15 | 14,2 | 30 | 50,0* |
* Длина волны 50 мкм выбрана потому, что она является предельной в диапазоне измерений промышленных спектрометров. Такое приближение практически не влияет на точность вычислений. |
А.2 Определение откорректированного коэффициента эмиссии
Откорректированный коэффициент эмиссии
Другие значения
Таблица А.2 - Данные для расчета откорректированного коэффициента эмиссии
Нормальный коэффициент эмиссии | Отношение |
0,03 | 1,22 |
0,05 | 1,18 |
0,1 | 1,14 |
0,2 | 1,10 |
0,3 | 1,06 |
0,4 | 1,03 |
0,5 | 1,00 |
0,6 | 0,98 |
0,7 | 0,96 |
0,8 | 0,95 |
0,89 | 0,94 |
ДА.4 Приложение С
Приложение С (справочное)
Библиография
С.1 прЕН 30077, Окна, двери и ставни - Коэффициент теплопередачи - Метод расчета (ИСО/ДИС 10077:1993)
С.2 prEN 410, прЕН 410, Стекло в строительстве - Определение пропускания света, прямого пропускания солнечной энергии, общего пропускания солнечной энергии, пропускания ультрафиолетового излучения и соответствующих характеристик остекления.
С.3 Строительные конструкции и элементы зданий - Термическое сопротивление и коэффициент теплопередачи - Метод расчета (ИСО/ДИС 6946-1:1995) (Wl:00089013)
С.4 прЕН 832, Энергетическая эффективность зданий - Расчет энергии, используемой для отопления - Жилые здания
С.5 ЕН ИСО 10211-1, Тепловые мостики в строительных конструкциях - Потоки тепла и температуры поверхностей - Часть 1: Общие методы расчета (ИСО 10211-1:1995)
С.6 прЕН 12898, Стекло в строительстве - Определение коэффициента эмиссии
Библиография*
________________
* Слово "Библиография" в бумажном оригинале выделено курсивом. - .
[1] | ИСО 6946:2007 | Строительные конструкции и элементы зданий - Термическое сопротивление и коэффициент теплопередачи - Метод расчета |
ISO 6946:2007 | Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method | |
[2] | СНиП 23-01-99 | Строительная климатология |
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2012