Одним из наиболее эффективных и сравнительно малозатратных методов снижения энергопотребления зданий на их отопление, как в нашей стране, так и за рубежом, является применение заполнений светопроёмов с повышенным уровнем теплозащиты [1–5]. Поэтому оценка теплозащитных свойств светопрозрачных конструкций приобретает особое значение в настоящее время — в условиях действия Федерального закона от 23 ноября 2009 года №261-ФЗ «Об энергосбережении…» и особенно Свода Правил (СП) 50.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 23-02–2003 “Тепловая защита зданий”» (далее — СП 50) [6–8].

Это связано в первую очередь с тем, что по требованиям ГОСТ 26602.1–99 «Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче» измерение сопротивления теплопередаче оконного блока Rок [м²·К/Вт] производится при расчётной температуре tн, равной температуре наиболее холодной пятидневки, но не выше –20 °C, а расчёт энергопотребления и определение класса энергосбережения здания по СП 50 — при средней температуре за отопительный период tоп, из-за чего появляется заметная погрешность в вычислении тепловых затрат.

В публикации [9] авторами были представлены результаты экспериментальных исследований зависимости величины Rок от относительной безразмерной разности температур Δt/Δtст, где Δt = tв – tн — текущая разность температур внутреннего и наружного воздуха по обе стороны конструкции, соответственно; Δtст — стандартный температурный перепад (tв – tн)ст, принятый для сертификационных испытаний. Полученные данные хорошо обобщаются следующей формулой, впервые приведённой также в [9]:

где Rокст — значение Rок, полученное при Δt = Δtст.

Легко видеть, что данная зависимость имеет достаточно простой и инженерный вид, является физически обоснованной и качественно подтверждается имеющимися результатами других исследователей, в частности, [5–6]. Однако представляется целесообразным для подтверждения соотношения (1) проведение дальнейших экспериментов с целью исключить влияние случайных факторов и специфики конструкции конкретного заполнения светопроёма, использованного авторами ранее. Для этого в течение февраля 2017 года в помещении жилого дома в городе Щёлково Московской области были проведены дополнительные измерения. Как и в работе [9], в качестве испытуемого оконного блока применялся однокамерный стеклопакет в ПВХ-переплёте, установленный в данном случае в одной из жилых комнат. Плотности тепловых потоков q [Вт/м²], проходящих через оконный блок в его различных точках, а также значения tв и tн считывались в автоматическом режиме с помощью прибора ИТП-МГ4.03/Х (У) «Поток».

Работа датчиков прибора основана на принципе «дополнительной стенки», которая образуется при их закреплении на теплообменной поверхности исследуемого объекта. Тепловой поток, проходящий через датчик, создаёт в нём градиент температур и соответствующий термоэлектрический сигнал. В качестве выносных датчиков температуры в измерителе применяются платиновые термодатчики сопротивления, заключённые в металлический герметичный дискообразный корпус или в трубчатый зонд. Датчики были плотно прижаты по всей его поверхности к оконному блоку и закреплены в положении, обеспечивающем постоянный контакт датчика теплового потока с поверхностью исследуемых участков в течение всех последующих измерений.

Участки поверхности оконного блока, на которые устанавливались датчики теплового потока, были зачищены до устранения видимых и осязаемых на ощупь шероховатостей. Данные, записанные в архив измерителя, с помощью программы производства компании «СКБ Стройприбор» передавались на компьютер. Для передачи данных использовался стандартный СОМ-порт. Схема расположения датчиков приведена на рис. 1, наиболее характерные результаты замеров — в табл. 1.

Далее, аналогично работе [1] значения q осреднялись, и были найдены значения сопротивления теплопередаче оконного блока:

Указанный интервал времени (табл. 1) позволил охватить значительный диапазон температур наружного воздуха, возможных в течение отопительного периода, поскольку по данным замеров она в этот период изменялась от –22,5 до –1,9 °C и, таким образом, отношение Δt/Δtст колебалось примерно от 0,9 до 1,4, если за Δtст принять некоторый средний уровень, равный 35 °C.

Заметим, что с точки зрения теории подобия при обработке результатов в безразмерном виде можно использовать любое значение Δtст, не обязательно то, которое получается, если брать температуру наружного воздуха, оговорённую в стандартных методиках проведения сертификационных испытаний.

Важно только, чтобы это значение было одним и тем же для каждого отдельного замера.

На рис. 1 показана полученная в ходе испытаний корреляционная зависимость: R = Rок/Rокст от Δt/Δtст.

Поле корреляции соответствующих значений R, вычисленных по изложенной выше методике, приведено на рис. 2. Сплошной линией показан график зависимости, выражаемой формулой (1). Легко видеть, что в пределах разброса точек соотношение (1) подтверждается. Коэффициент корреляции при этом составляет 0,997, то есть найденная статистическая связь между измеряемыми величинами является практически достоверной.

Таким образом, мы получили дополнительное обоснование полученной ранее авторами экспериментальной зависимости теплозащитных свойств современных заполнений световых проёмов от текущих параметров наружного климата. Поэтому её действительно можно использовать в инженерных расчётах для более точной оценки годового энергопотребления зданий и определения их класса энергосбережения в соответствии с методикой СП 50, как это было предложено в работе [9].