Анализ метода определения основных теплотехнических показателей ограждающих конструкций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Анализ методА определения основных теплотехнических показателей ограждающих конструкций

Фошина К.С., студент группы 17Стр(м)ТГМП

Оренбургский государственный университет

Согласно СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» [1] строительство зданий должно осуществляться в соответствии с требованиями к тепловой защите зданий для обеспечения микроклимата в здании, установленного для проживания и деятельности людей, необходимой надежности и долговечности ограждающих конструкций, климатических условий работы технического оборудования при минимальном расходе тепловой энергии на отопление и вентиляцию за отопительный период.

Данный Свод правил устанавливает несколько показателей тепловой защиты зданий:

1) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций;

2) санитарно-гигиенический показатель, который включает температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций, а также температуру поверхности выше температуры точки росы;

3) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, который позволяет варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

В зависимости от назначения и других факторов здания имеют различные объемно-планировочные решения, что отражается на размерах ограждающих конструкций, значениях площадей стен, перекрытий, покрытий, оконных и дверных проемов, а также различные теплозащитные свойства ограждающих конструкций. Именно в Своде правил [1] прописаны требования к теплозащитным свойствам ограждающих конструкций - они должны быть «не меньше нормируемых значений».

Современные стеновые ограждающие конструкции изменились по сравнению с ограждающими конструкциями, которые использовались 15-20 лет назад. В России в настоящее время приоритетным направлением является повышение энергетической эффективности всех отраслей хозяйства. В первую очередь это связано с Федеральным законом об энергосбережении [2]. Именно поэтому сейчас высок спрос на энергосберегающие материалы [3].

Выбор конструкций ограждений должен основываться на полном учете всех технико-экономических показателей. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций должны сочетаться с выполнением требований паропроницаемости, воздухопроницаемости, звукоизоляции, огнестойкости, пожароопасности. Ограждение должно быть приемлемым с учетом энергоматериальных и трудовых затрат. Строительные материалы ограждающих конструкций должны иметь минимальное количество вредных выделений или не иметь их вообще [4].

Одним их эффективных направлений снижения расходов тепла на отопление является повышение теплозащитных характеристик ограждающих конструкций [5]. Решить эту проблему можно только с использованием энергоэффективных ограждающих конструкций.

Оценить тепловую защиту [1] и энергоэффективность здания можно несколькими способами: расчетным путем [6] и инструментальными измерениями в лабораторных и натурных условиях. Применение этих методов в комплексе позволяет полностью оценить теплотехническое состояние здания, выявить скрытые дефекты его теплозащитной оболочки [7].

Следует отметить, что существенную роль в формировании теплозащитных характеристик ограждающей конструкции играют эксплуатационная влажность, сопротивление теплопередаче и сопротивление воздухопроницанию [8].

Рассмотрим существующие нормативные документы по проведению инструментальных измерений в натурных или лабораторных условиях для определения основных теплотехнических показателей.

Одним из базовых стандартов, обеспечивающих параметрами энергетический паспорт и энергоаудит эксплуатируемых зданий и сооружений, является ГОСТ Р 54853-2011. Он разработан с целью определения в лабораторных и натурных условиях сопротивления теплопередаче и коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций, а также установить реальные потери тепла через наружные ограждающие конструкции. В результате есть возможность проверить проектные конструктивные решения и их реализацию в построенных зданиях и сооружениях.

По данной методике в натурных условиях с помощью датчиков температуры идет измерение температур внутреннего и наружного воздуха, температур поверхностей ограждающей конструкции, а с помощью тепломера - плотности теплового потока, проходящего через нее. При проведении испытаний учитывают многослойность конструкций, определяют толщину и влажность материалов слоев [9], [10], воздухопроницаемость стыков.

Теплозащитные характеристики ограждающей конструкции определяются в условиях эксплуатации или при испытаниях в климатических камерах при стационарном режиме.

Сущность метода, описанного в ГОСТ 31167-2009, заключается в том, что в испытуемом помещении нагнетается или отсасывается воздух и после установления стационарного потока воздуха через вентилятор при фиксированном перепаде давления между испытуемым помещением и наружной средой измеряется расход воздуха через вентилятор и приравнивается к расходу воздуха, фильтрующегося через ограждение, которое ограничивает испытуемое помещение. Затем по результатам проведенных испытаний вычисляют обобщенные характеристики воздухопроницаемости ограждающей конструкции испытуемого помещения.

В ГОСТ 26629-85 прописан метод, который основан на дистанционном измерении тепловизором полей температур поверхностей ограждающих конструкций.

Тепловизионное обследование позволяет подтвердить правильность выбранных технических решений (выявляет отклонения и отступления от проектной документации), оценить качество строительно-монтажных работ построенного здания [11]. Обследования тепловизионным способом выполняются [12]:

1) На стадии сдачи вновь построенного объекта Государственной комиссии;

2) На стадии строительства (для текущего контроля за качеством строительства зданий и сооружений);

3) На стадии эксплуатации (при проведении мероприятий по повышению энергоэффективности, при поступлении жалоб от жильцов, при составлении энергетического паспорта и т.д.);

4) При капитальном ремонте (для определения необходимых работ и для проверки качества проведенных работ);

5) При оценке стоимости недвижимости (для определения стоимости объекта с учетом затрат на необходимые мероприятия по повышению энергоэффективности).

Тепловизионному контролю подвергаются наружные и внутренние поверхности ограждающих конструкций. Проведение тепловизионного контроля дает возможность:

- провести в режиме реального времени температурные бесконтактные натурные исследования поверхности ограждающей конструкции;

- выявить участки с нарушенными теплозащитными свойствами;

- определитьсоответствие качества ограждающих конструкций и строительных работ нормативной документации [13].

Участки с нарушенными теплозащитными свойствами затем подвергают детальному изучению путем термографирования их наружных и внутренних поверхностей.

Отдельно для тепловизионного контроля теплоизоляции ограждающих конструкций разработан ГОСТ Р 54852-2011. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций основан на дистанционном измерении температур поверхностей ограждающих конструкций тепловизором с целью определения дефектных областей с повышенными теплопотерями, а также областей внутренних поверхностей, где температура опускается ниже точки росы.

В процессе проведения термографирования поверхностей ограждающих конструкций выбирают реперные участки для определения температур контактным методом и базовый участок, состояние теплоизоляции которого принимают за эталон при контроле качества теплоизоляции ограждающих конструкций.

Еще один документ, регламентирующий методику определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций - ГОСТ Р 56623-2015.Для определения сопротивления теплопередаче в натурных условиях опираются на температурный перепад наружного и внутреннего воздуха. Определяются температуры внутренней и наружной поверхностей, а также измеряется плотность теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию. Перед определением температур проводится тепловизионный контроль.

Испытания по данной методике необходимо проводить при стационарном режиме, обязательно следует учитывать влажность наружного и внутреннего воздуха, влажность материалов ограждающих конструкций.

Данный метод применим как для однослойных, так и для многослойных конструкций. При определении сопротивления теплопередаче отдельных слоев ограждающих конструкций чувствительные элементы датчиков располагают в сечения в толще фрагмента ограждающих конструкций.

Для установления соответствия экспериментальных значений сопротивления теплопередаче нормируемым значениям следует определить состояние ограждающей конструкции (воздухопроницаемость, толщины и влажность слоев ограждающей конструкции) и условия при проведении испытаний (скорость ветра, разность давлений внутреннего и наружного воздуха).

Существует также метод калориметрического определения коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций по ГОСТ 31166-2003. В отличие от ГОСТ Р 56623-2015 этот метод позволяет определить осредненный тепловой поток, проходящий через поверхность ограждающей конструкции с учетом различных неоднородных теплопроводных включений, нарушающих термическую однородность ограждающей конструкции. Так же как и ГОСТ 54853-2011 является одним из базовых стандартов, который обеспечивает параметрами энергетический паспорт и энергоаудит эксплуатируемых зданий и сооружений. В процессе проведения испытаний производится измерение температур наружного и внутреннего воздуха, температур поверхностей участка ограждающей конструкции, осредненная по площади участка неравномерная плотность теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию.

Плотность теплового потока, проходящего через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий, определяется по ГОСТ 25380-2014.

Методы, описанные в вышеперечисленных нормативных документах, применимы лишь в стационарных условиях, которые редко реализуются. Для их обеспечения требуется слишком много времени. Поэтому полученные в натурных условиях результаты не всегда можно сравнивать с результатами, полученными в лабораторных условиях. Даже небольшие изменения параметров испытуемого образца ограждающей конструкции могут привести к определенным расхождениям результатов испытаний [14].

Следует отметить, что эти методы по отдельности не позволяют проследить процессы распределения влаги между слоями ограждающей конструкции, а также реально определить теплотехническое состояние ограждающей конструкции с учетом структурных неоднородностей материала, мостиков холода, дефектов строительных материалов и т.д. [15]

В настоящее время ведется усиленная работа над разработкой методов оперативного неразрушающего контроля для теплотехнических показателей.

тепловая защита здание ограждающие конструкции

Список литературы

1. Свод правил СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2009. - Введ. 2013-07-01. - Москва: Минрегион России, 2012. - 126 с.

2. Российская Федерация. Законы. Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации: федер. закон: [принят Гос. думой 11 ноября 2009 г.: одобр. Советом Федерации 18 ноября 2009 г.].

3. Савченко, Ф.М. Анализ применения энергоэффективных материалов и систем в конструктивном рении стен зданий / Ф. М. Савченко, Э. Е. Семенова, Е. А. Чумикова // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. - 2016. - №1. - с. 191-194.

4. Жигулина, А.Ю. Объективный показатель комфортности ограждающих конструкций жилых зданий / А. Ю. Жигулина // Градостроительство. - 2012. - №1. - с. 80-81.

5. Вытчиков, Ю. С. Математическое моделирование теплозащитных характеристик стеновых камней из беспесчаного керамзитобетона / Ю. С. Вытчиков,И. Г. Беляков // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. - 2013. - Вып. №4 (12). - с. 82-86.

6. Свод правил СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий. - Введ. 2004-06-01. - Москва: Минрегион России, 2004. - 320 с.

7. Марьина, З.Г. Повышение теплозащитных свойств ограждающих конструкций кирпичного здания САФУ /З. Г. Марьина, А. Ю. Верещагин, А. В. Новожилова, Н. В. Латышова, К. О. Исаева // Труды БГТУ. Серия 2: Химические технологии, биотехнология, геоэкология. - 2018. - №1 - с. 135-141.

8. Васильев, Г.П. Теплотехнические испытания кладок из различных строительных материалов / Г. П. Васильев, Я. Я. Жолобецкий, В. А. Личман // Энергосбережение. - 2016. - №3. - с. 48-55.

9. ГОСТ 24816-81. Материалы строительные. Метод определения сорбционной влажности. - Введ. 1982-01-01. - Москва: Изд-во стандартов, 1981. - 8 с.

10. ГОСТ 21718-84. Материалы строительные. Диэлькометрический метод измерения влажности. - Введ. 1985-07-01. - Москва: Изд-во стандартов, 1985. - 7 с.

11. Гныря, А. И. Экспериментальные исследования температурных полей наружного ограждения малоэтажных зданий, выполненных в несъемной опалубке /А. И. Гныря, С. В. Коробков, Р. А. Жаркой // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. - 2008. - №2. - с. 92-99.

12. Буркитбаев, А. К. Тепловизионное обследование как способ технической диагностики теплопотерь в зданиях и сооружениях / А. К. Буркитбаев, Ш. К. Адилова // Вестник Алматинского технологического университета. - 2013. - №1. - с. 77-79.

13. Каратев, О.Р. Оценка технического состояния ограждающих конструкций зданий методом тепловизионного контроля / О. Р. Каратев, Д. В. Рыжков, Г. Н. Голубева // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. - Т.18. - №3. - с. 182-184.

14. Ступишин, Л.Ю. Методы и проблемы теплотехнических испытаний многослойных кладок / Л. Ю. Ступишин, А. В. Масалов // Промышленное и гражданское строительство. - 2014. - №2. - с. 41-43.

15. Ройфе, В. С. Развитие методики неразрушающего контроля теплотехнического состояния ограждающих конструкций зданий / В. С. Ройфе // Строительные материалы. - 2014. - №6. - с. 60-62.

Размещено на Allbest.ru