1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "ПСМ-Стандарт", Ассоциацией производителей панелей из ППУ (Ассоциация "НАППАН") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 144 "Строительные материалы и изделия"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2021 г. N 866-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 10456:2007 "Материалы и изделия строительные. Тепловлажностные характеристики. Табличные значения расчетных теплотехнических характеристик и методы определения декларируемых и расчетных теплотехнических характеристик" [ISO 10456-2007 "Building materials and products - Hygrothermal properties - Tabulated design values and procedures for determining declared and design thermal values", IDT], включая изменения и техническую поправку: Cor.1:2009.

Техническая поправка 1 к указанному международному стандарту, принятая после его официальной публикации, внесена в текст настоящего стандарта и выделена двойной вертикальной линией, расположенной на полях напротив соответствующего текста, а обозначения и год принятия технической поправки приведены в скобках после соответствующего текста.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий стандарт содержит методы оценки вклада строительных материалов и изделий в энергосбережение и общую энергетическую эффективность зданий.

Расчетные значения теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий, установленных в настоящем стандарте, следует использовать при выполнении теплотехнических и влажностных расчетов ограждающих конструкций.

Расчетные значения теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий, например теплоизоляционных, принимают на основании декларируемых значений, полученных при проведении лабораторных испытаний. Если расчетные условия эксплуатации строительного материала или изделия отличаются от условий, принятых при проведении лабораторных испытаний, декларируемые значения следует преобразовать к расчетным условиям. Методы преобразования декларируемых значений теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий к расчетным условиям описаны в настоящем стандарте.

При отсутствии результатов лабораторных испытаний расчетные значения теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий могут быть приняты на основании табличных значений. Табличные значения теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий, представленные в настоящем стандарте, приняты на основании обобщения опубликованных ранее исследований (см. раздел "Библиография").

Настоящий стандарт устанавливает методы определения декларируемых (заявленных) и расчетных (проектных) значений теплотехнических характеристик термически однородных строительных материалов и изделий, а также правила преобразования значений, установленных при одних расчетных условиях, в соответствующие значения, справедливые для других расчетных условий. Устанавливаемые в настоящем стандарте правила преобразования теплотехнических характеристик справедливы для расчетных температур окружающей среды от минус 30 °C до плюс 60 °C.

Настоящий стандарт устанавливает коэффициенты пересчета данных при различных температурах и влажности. Эти коэффициенты справедливы для интервала температур от 0 °C до 30 °C.

В настоящем стандарте в табличной форме приведены также расчетные условия, используемые для вычисления процессов тепло- и влагопереноса через однородные материалы и изделия, широко используемые в строительных конструкциях.

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты [для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения к нему)]:

ISO 7345, Thermal insulation - Physical quantities and definitions (Теплоизоляция. Физические величины и определения)

ISO 8990, Thermal insulation - Determination of steady-state thermal transmission properties - Calibrated and guarded hot box (Теплоизоляция. Определение характеристик, связанных с теплопередачей, в стационарном режиме. Калиброванная и защищенная теплоизолированная камера)

ISO 12572, Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of water vapour transmission properties (Гигротермическая характеристика строительных материалов и изделий. Определение свойств водопаропроницаемости).

В настоящем стандарте применены термины по ISO 7345, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1.1 заявленное значение тепловой характеристики (declared thermal value): Ожидаемое значение тепловой характеристики строительного материала или изделия, оцененное на основе показателей, измеренных при стандартных температуре и влажности, указанное с определенной точностью и определенным уровнем доверительной вероятности и соответствующее разумному сроку службы при нормальных условиях.

3.1.2 расчетное значение тепловой характеристики (design thermal value): Расчетная теплопроводность или расчетное термическое сопротивление.

Примечание - Отдельное изделие может иметь более одного расчетного значения тепловой характеристики с учетом различных применений и различных условий окружающей среды.

3.1.3 расчетная теплопроводность (design thermal conductivity): Значение теплопроводности строительного материала или изделия при определенных внешних и внутренних условиях, которое можно рассматривать как типичное для данного материала или изделия при использовании их в строительной конструкции.

3.1.4 расчетное термическое сопротивление (design thermal resistance): Значение термического сопротивления строительного изделия при определенных внешних и внутренних условиях, которое можно рассматривать как типичное для данного изделия при использовании его в строительной конструкции.

3.1.5 материал (material): Часть изделия, независимо от вида его поставки, формы и размеров, без какой-либо облицовки или покрытия.

3.1.6 изделие (product): Конечная форма материала, готовая к применению, имеющая заданные форму и размеры, включающая облицовку или покрытие.

Измерение теплотехнических характеристик выполняется по одной из следующих методик:

- по методике ISO 8302 (с применением защитной плиты) или соответствующего национального стандарта;

- по методике ISO 8301 (измерение теплового потока) или соответствующего национального стандарта;

- по методике ISO 8990 (с применением калиброванного защищенного бокса).

При проведении испытаний среднюю температуру испытываемого образца следует выбирать таким образом, чтобы применение коэффициента, учитывающего влияние температуры на теплопроводность материала, не приводило к изменению расчетного значения теплотехнической характеристики более чем на 2% по сравнению с измеренным значением.

Перед проведением испытаний следует определить следующие данные:

- толщину и плотность материала или изделия для его идентификации;

- средняя температура испытания;

- влагосодержание в образце во время проведения испытаний;

- (для состаренных материалов) возраст образцов и процедуры кондиционирования перед проведением испытаний.

Измеренные значения коэффициента сопротивления диффузии водяного пара или эквивалентную толщину слоя воздуха относительно диффузии водяного пара следует определять по методике ISO 12572.

Декларируемое значение теплопроводности или термического сопротивления строительного материала или изделия определяют в соответствии с условиями проведения испытаний (a или b) при стандартных температурах испытания I (10 °C) или II (23 °C), представленными в таблице 1.

Заявленные значения характеристик следует определять на образцах достаточной толщины, чтобы можно было пренебречь влиянием толщины, а для материалов с меньшими толщинами заявленные значения характеристик должны быть основаны на измерениях, проведенных на образцах такой же толщины.

Декларируемое значение теплотехнической характеристики может быть установлено на основании одного из следующих способов:

- непосредственно, по результатам проведения испытаний методами, перечисленными в разделе 4, либо

- косвенно, посредством установления корреляционной зависимости между теплопроводностью и какой-либо иной характеристикой материала или изделия, например с его плотностью.

Если не все измеряемые параметры были определены при одинаковых условиях проведения испытаний, их следует привести к одинаковым расчетным условиям (см. 4.1.2). Затем следует выполнить оценку погрешности вычисленного результата.

Результаты вычислений следует округлять не менее чем до трех значащих цифр.

Декларируемое значение теплотехнической характеристики должно быть представлено одним числом, округленным по одному из представленных ниже правил:

a) для теплопроводности , Вт/(м·К):

- при декларируемое значение округляют до ближайшего большего числа с точностью до 0,001 Вт/(м·К);

- при декларируемое значение округляют до ближайшего большего значения с точностью до 0,005 Вт/(м·К);

- при декларируемое значение округляют до ближайшего большего числа с точностью до 0,01 Вт/(м·К);

- при декларируемое значение округляют до ближайшего большего значения с точностью до 0,1 Вт/(м·К);

b) для термического сопротивления R, м²·К/Вт, в качестве декларируемого значения принимают ближайшее меньшее значение, округленное не более чем до двух десятых или трех значащих цифр.

Правила определения декларируемых значений теплотехнических характеристик для определенных типов изделий могут быть установлены в стандартах на эти изделия.

Расчетные значения теплотехнических характеристик могут быть получены из заявленных, измеренных или табличных значений (см. раздел 8).

Измеренные значения могут быть:

- непосредственными, в соответствии с условиями проведения испытаний, описанными в разделе 4;

- косвенными, посредством установления корреляционной зависимости между теплопроводностью и какой-либо иной характеристикой материала или изделия, например с его плотностью.

Если при определении декларируемых, измеренных или табличных значений теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий условия проведения испытаний соответствуют расчетным условиям их эксплуатации, указанные значения могут быть приняты в качестве расчетных. В ином случае следует выполнить их преобразование к расчетным условиям. Методика преобразования декларируемых, измеренных или табличных значений теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий к расчетным условиям приведена в разделе 7.

Расчетные значения теплотехнических характеристик материалов и изделий округляют в соответствии с правилами, представленными в разделе 5:

- для теплопроводности - ближайшее большее значение в Вт/(м·К);

- для термического сопротивления - ближайшее меньшее значение в м²·К/Вт.

В случае, если расчетное значение теплотехнической характеристики устанавливают на основании декларируемого значения и обосновывают на использовании той же статистической оценки, декларируемое значение должно быть преобразовано к расчетным условиям.

В приложении C приведена информация о том, как получить расчетное значение теплотехнической характеристики на основании статистической оценки, отличной от той, которая была использована при определении заявленного значения теплотехнической характеристики.

При необходимости все данные должны быть преобразованы к расчетным условиям. Затем должна быть рассчитана статистическая погрешность полученного значения. Ссылки на международные стандарты, которые могут быть использованы при этом, представлены в приложении C.

Преобразование теплотехнических характеристик строительных материалов и изделий из одних условий (, R₁) к другим условиям (, R₂) производят по следующим формулам:

Значения коэффициентов пересчета могут быть взяты из таблиц настоящего стандарта. Альтернативно коэффициенты могут быть вычислены из результатов измерений, полученных методами, ссылки на которые даны в 4.1, при условии, что процедура определения коэффициентов пересчета, отличных от указанных в таблице 4, подтверждена независимыми испытательными институтами.

Поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры на расчетные значения теплотехнических характеристик материалов и изделий, рассчитывают по формуле

где f_T - коэффициент преобразования по температуре;

T₁ - температура при условиях 1;

T₂ - температура при условиях 2.

Значения коэффициентов преобразования по температуре (f_T) для ряда строительных материалов и изделий представлены в приложении A.

Примечание - Влияние температуры на тепловые свойства других материалов обычно несущественно при расчетах процессов теплопередачи, и им обычно пренебрегают.

Расчетные значения теплотехнических характеристик следует определять при средней расчетной температуре материала или изделия, используемого в составе ограждающей конструкции, эксплуатируемых в соответствующих климатических условиях.

Поправочный коэффициент, учитывающий влияние влажности на расчетные значения теплотехнических характеристик материалов и изделий F_m, рассчитывают по формулам:

a) в зависимости от массового содержания влаги:

где f_u - коэффициент преобразования по влажности в зависимости от массового содержания влаги;

u₁ - массовое влагосодержание при условиях 1;

u₂ - массовое влагосодержание при условиях 2;

b) в зависимости от объемного содержания влаги:

где - коэффициент преобразования по влажности в зависимости от объемного содержания влаги;

- объемное влагосодержание при условиях 1;

- объемное влагосодержание при условиях 2.

Значения коэффициентов преобразования по влажности для теплоизоляционных и каменных материалов представлены в таблице 4.

Старение зависит от типа материала, его структуры, наличия облицовочных покрытий, применяемого вспенивающего реагента, температуры и толщины материала. Для конкретного материала эффект старения может быть смоделирован с использованием теоретических моделей, подтвержденных экспериментальными данными.

Если декларируемое значение теплотехнической характеристики учитывает влияние старения, то при определении расчетного значения не следует применять другие способы его преобразования по старению.

Если применяется поправочный коэффициент по старению F_a, то теплотехнические характеристики должны быть вычислены с учетом старения в течение времени, составляющего не менее половины срока службы изделия в рассматриваемых условиях его применения.

Примечание 1 - Срок службы материала или изделия в составе ограждающей конструкции, как правило, принимают равным 50 лет.

Примечание 2 - В настоящем стандарте отсутствуют справочные значения поправочных коэффициентов, учитывающих влияние старения материала на его теплопроводность или термическое сопротивление F_a.

Для теплоизоляционных материалов с открытой пористой структурой влияние естественной конвекции на теплопроводность зависит от воздухопроницаемости слоя теплоизоляции, его толщины и разности температур на внутренней и наружной его поверхностях. Естественная конвекция в порах теплоизоляционного материала может быть описана с использованием числа Рэлея для воздуха Ra_m, представляющего собой безразмерное число, которое для целей настоящего стандарта может быть рассчитано по формуле:

где 3·10⁶ - коэффициент, принимаемый для воздуха, Вт/(м⁴·К²);

- разность температур в поперечном сечении теплоизоляции, К;

d - толщина теплоизоляции, м;

k - воздухопроницаемость теплоизоляции, м²;

- теплопроводность теплоизоляции без учета влияния конвекции, Вт/(м·К).

Если число Рэлея для соответствующих направлений теплового потока не превышает критических значений, представленных в таблице 2, коррекцию влияния естественной конвекции на теплотехнические характеристики теплоизоляционных материалов и изделий выполнять не следует

Примечание 1 - Обобщенное уравнение для определения числа Рэлея выглядит следующим образом:

где g - ускорение свободного падения (9,81 м/с²);

- коэффициент теплового расширения для воздуха;

- плотность воздуха;

c_p - удельная теплоемкость воздуха при постоянном давлении;

- кинематическая вязкость воздуха (равная отношению динамической вязкости к плотности).

Уравнение (6) для воздуха получено при температуре 10 °C (см. ISO 10292).

Примечание 2 - Для одномерного случая и стационарных условий воздухопроницаемость определяют из уравнения

где - разность давлений;

- динамическая вязкость воздуха;

V - объемный расход воздуха;

A - площадь.

Воздухопроницаемость может быть определена по методике ISO 9053 при определении сопротивления воздухопроницанию изделий r с использованием следующего выражения:

где r - удельное статическое сопротивление воздухопроницанию.

Примечание 3 - Для холодных климатических условий риск возникновения естественной конвекции в порах теплоизоляционного материала выше, т.к. больше значение разности температур в уравнении (6).

В настоящее время не существует общепринятых правил для учета конвекции в теплоизоляционных материалах. Если число Рэлея превышает критические значения, представленные в таблице 2, для количественной оценки влияния эффекта конвекции на теплотехнические характеристики теплоизоляционных материалов требуются испытания и анализ их результатов.

В таблицах 3, 4 и 5 приведены типовые расчетные значения теплотехнических характеристик материалов или изделий, которые, при отсутствии конкретной информации о соответствующем продукте, могут быть использованы при расчете тепло- и влагопереноса. Там, где это возможно, вместо табличных значений следует использовать значения, полученные при сертификации изделий.

--------------------------------

<1> Техническая поправка [ISO 10456:2007/Cor.1:2009(E)].

В таблице 3 приведены расчетные значения теплопроводности, удельной теплоемкости и коэффициента сопротивления диффузии водяного пара строительных материалов и изделий. Если фактическая плотность какого-либо материала или изделия отличается от принятых в таблице 3 значений, расчетные значения его теплотехнических характеристик допускается определять методом линейной интерполяции.

В таблице 4 приведены расчетные значения удельной теплоемкости и влагосодержания, а также коэффициенты преобразования по влажности и коэффициенты сопротивления диффузии водяного пара для ряда строительных материалов и изделий. Равновесное влагосодержание в материалах и изделиях приведено при температуре воздуха 23 °C и относительной влажности 50% и 80%. Диапазоны значений плотности и влагосодержания, представленные в таблице 4, указывают пределы применимости расчетных данных.

В таблице 5 приведены значения эквивалентной толщины слоя воздуха относительно диффузии водяного пара для некоторых типов специальных и отделочных тонкослойных покрытий.

Примечание - Для каменных кладок значения теплопроводности в сухом состоянии приведены в EN 1745.

Расчетные значения теплотехнических характеристик теплоизоляционных и каменных материалов следует преобразовать в соответствии с расчетными условиями применения материалов, используя коэффициенты преобразования, численные значения которых приведены в приложении A и таблице 4.

Значения, относящиеся к влагосодержанию, указанные в таблице 4 (при температуре воздуха 23 °C и относительной влажности 50% и 80%), характеризуют равновесное влагосодержание соответствующих материалов в стандартных условиях эксплуатации. Указанные значения не применимы к условиям, когда имеет место повышенное влагосодержание материалов, например применяемых в составе строительных конструкций, контактирующих с грунтом. Данные о равновесном влагосодержании для конкретных условий эксплуатации могут быть представлены в национальных стандартах.

В таблицах 3 и 4 приведены значения коэффициентов сопротивления диффузии водяного пара строительных материалов и изделий для сухих и влажных условий эксплуатации (в терминах ISO 12572: для условий "сухой чашки" и "влажной чашки" соответственно).

При низкой относительной влажности воздуха водяной пар проходит через пористые материалы преимущественно за счет процесса диффузии. При повышении относительной влажности воздуха поры материала (преимущественно микро- и мезопоры) заполняются водой, и этот механизм влагопереноса становится преобладающим. По этой причине с увеличением относительной влажности воздуха сопротивление паропроницанию падает. Этот эффект суммируется для значений, полученных при сухих условиях, когда средняя относительная влажность воздуха, содержащегося в порах материала, меньше 70%, и значений, полученных при влажных условиях, когда средняя относительная влажность воздуха, содержащегося в порах материала, больше или равна 70%. Для отапливаемых зданий значения, полученные при сухих условиях, применяют, в основном, для материалов, расположенных за слоем теплоизоляции (со стороны помещения), а значения, полученные при влажных условиях, применяют для материалов, находящихся с внешней стороны теплоизоляционного слоя (с внешней стороны ограждающей конструкции). Если в конструкции отсутствует слой теплоизоляции (например, в однородных каменных стенах), то значения, полученные при сухих условиях, применяют, когда строительная конструкция находится в состоянии перехода из сухого состояния во влажное, а значения, полученные при влажных условиях, применяют, когда строительная конструкция находится в состоянии перехода из влажного состояния в сухое.

Для значений теплопроводности, промежуточных по отношению к значениям, указанным в таблицах A.1 - A.15, применима линейная интерполяция.

Если не указано иное, то приведенные коэффициенты преобразования применяют как для изделий заводского изготовления, так и для материалов, используемых в качестве засыпки.

Значения теплопроводности приведены для идентификации параметров и не предназначены для любых иных целей. Значения, приведенные в таблицах A.1 - A.15, действительны для средних температур от 0 °C до 30 °C.

Данные для экструзионного пенополистирола (XPS) и пенополиуретана (PU) справедливы для всех типов вспенивающих агентов.

В приложении представлены три примера, иллюстрирующие правила установления декларируемых или расчетных значений характеристик по имеющимся данным. Числовые значения исходных величин не заимствованы из настоящего стандарта, а являются полностью ориентировочными.

Производитель минеральной ваты имеет результаты испытаний 10 образцов, отобранных из минераловатных плит. Измерения выполнены при средней температуре испытываемого образца 11 °C. Перед проведением испытаний образцы выдержаны при температуре 23 °C и относительной влажности воздуха 50%.

Декларируемое значение теплопроводности следует представить для температуры 10 °C и влагосодержания, которое имеет материал при температуре воздуха 23 °C и относительной влажности 50%.

Результаты испытаний представлены в таблице B.1.

Декларируемое значение следует установить с 90%-ным квантилем при доверительной вероятности 90%. Статистическая формула, используемая для нахождения предела этого одностороннего доверительного интервала, L_s, выглядит следующим образом (см. приложение А ИСО 16269)

где - среднее значение;

k₂ - коэффициент, применяемый для определения L_s, когда стандартное отклонение оценивается по одностороннему доверительному интервалу;

n - число образцов (измерений);

p - квантиль распределения, обеспечивающий минимальную выборку значений, которые лежат в заданном доверительном интервале;

- уровень доверительной вероятности, для которого данная выборка, лежащая в пределах доверительного интервала, больше или равна уровню квантиля p;

s - среднее отклонение.

Среднее значение теплопроводности составляет:

где - i-е измеренное значение.

Согласно данным приложения C для n = 10: k₂ = 2,07.

Среднее квадратическое отклонение s составляет:

Предел доверительного интервала

Полученное значение для температуры 10 °C преобразуется по формуле (1)

Поправочный коэффициент влияния температуры F_T рассчитывают по формуле (3)

Коэффициент преобразования для плит из минеральной ваты с теплопроводностью 0,034 8 Вт/(м·К) определяют методом линейной экстраполяции по таблице A.1

Тогда поправочный коэффициент

Пересчитанное значение теплопроводности с учетом температуры:

Полученное значение теплопроводности округляют до ближайшего большего значения с точностью до 0,001 Вт/(м·К), которое принимают в качестве декларируемого значения теплопроводности для этого изделия:

Условия эксплуатации плит из вспененного пенополистирола предполагают, что объемное влагосодержание изделий составит 0,02 м³/м³. Декларируемое значение теплопроводности для данного изделия, определенное как 90%-ный квантиль с доверительной вероятностью 90%, составляет 0,036 Вт/(м·К).

Требуется определить два расчетных значения теплопроводности, одно из которых представляет указанный выше квантиль, второе - среднее значение теплопроводности.

Преобразование декларируемого значения необходимо провести только по содержанию влаги. Корреляционный коэффициент F_m вычисляется по формуле (7)

Коэффициент преобразования по влажности для данного типа изделий представлен в таблице 4 и составляет

Тогда для заданных исходных данных корреляционный коэффициент и пересчитанное значение теплопроводности составят:

Ближайшее расчетное значение теплопроводности, округленное до 0,001 Вт/(м·К)

Среднее значение может быть найдено с использованием уравнения (C.1), как показано в формуле (B.16)

Значение может быть вычислено, если известны число измерений и среднее квадратическое отклонение.

Если эти данные неизвестны, значение может быть установлено в стандартах или других документах, в которых приведены значения и .

В данном примере для использовано значение 0,002, тогда:

Полученное значение затем следует пересчитать, используя корреляционный коэффициент F_m

За расчетную теплопроводность следует принимать ближайшее большее значение, округленное до 0,001 Вт/(м·К), т.е.

Как правило, функция распределения случайной величины неизвестна, но допускается, что она представляет собой закон распределения Гаусса. Вычисление доверительных интервалов (доверительных квантилей) осуществляется в соответствии с методикой, представленной в ИСО 16269-6. Оценку средних значений проводят согласно [1]. Сравнение двух средних значений проводят в соответствии с требованиями ИСО 2854.

В таблице C.1 представлены коэффициенты k₁ и k₂ для 90%-ной доверительной вероятности (, в процентах) и доверительных интервалов (квантилей, p) 50% и 90%. Коэффициент k₁ используется в том случае, если известна величина стандартного отклонения; коэффициент k₂ - когда стандартное отклонение оценивается.

Если расчетное значение теплопроводности должно быть определено для другой статистической оценки (90% или медианное значение), следует использовать формулы:

где , R_f - верхний или нижний квантили;

, - разница между средним значением и выбранным квантилем.

Значения и могут быть установлены на основе статистической обработки результатов измерений или приняты на основании стандартов или документов, содержащих сведения 50%-ных и 90%-ных квантилей.