Некоммерческое
партнерство
инженеров
Инженеры по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике
(495) 984-99-72 НП "АВОК"

(495) 621-80-48 Секретарь (тел./факс) ООО ИИП "АВОК-ПРЕСС"
(495) 107-91-50

АВОК ассоциированный
член

Создание и поддержание требуемых микроклиматических условий в помещениях и подклетах православных храмов

Основными мероприятиями для предотвращения конденсации водяных паров на незаглубленных и заглубленных поверхностях наружных ограждений подклетов (цокольных или подвальных помещений) храмов являются: осушка переувлажненных конструкций до равновесной влажности, дополнительное утепление наружных ограждений, конструирование систем отопления и вентиляции, а при наличии оконных проемов – установка дополнительного ряда оконных рам (двойное или тройное остекление) с подачей теплого воздуха от нагревательных приборов к окнам с помощью декоративных направляющих экранов.

Влажностный режим в подвальных помещениях церквей и соборов колеблется в достаточно широких пределах. Максимальная относительная влажность внутреннего воздуха наблюдается в период оттепелей.

Применение для осушения стен церквей и храмов общепринятых методов гидроизоляции (закладки гидроизоляционных слоев) с интенсивным вентилированием нагретым воздухом эффективно для помещений общественных и производственных зданий без специальных требований, а в храмах этот метод не возможен из-за потери существующего исторического слоя росписей, штукатурки, отделки, лепнины и несущей способности стен и сводов. Для осушения ограждений храмов можно применить методы пассивного и активного электроосмоса.

Электроосмотический метод осушения стен заключается в том, что в стенах горизонтально заделывают проводник в виде медной проволоки, который благодаря заземлениям, проходящим в фундаменте, создает полярность, обратную естественно возникающей между ограждениями подвала у подошвы фундамента и стенами на уровне поверхности. Поэтому электроосмотические силы перемещают влагу из конструкций фундамента в направлении, обратном действию капиллярных сил.

Рождественская церковь в Нижнем Новгороде

Рисунок 1.

Рождественская церковь в Нижнем Новгороде

Принципиальная схема устройства установки электроосмотического осушения представлена на рис. 2. Кирпичная кладка из глиняного обыкновенного кирпича кладется в металлической ванне и с одной боковой стороны ограждается металлическим коробом.

Размеры 1 030 x 1 030 x 1 040 мм. Ванна перед началом возведения кладки и металлический короб после строительных работ засыпаются песком. Целью устройства такой конструкции является создание искусственной разности электрических потенциалов между грунтом и кирпичом, естественно возникающей в реальных условиях.

Под действием капиллярных и электроосмотических сил влага из грунта проникает в кирпич. Миграция влаги в кубе кладки происходит в сторону свободной боковой поверхности. Водяные пары со свободной поверхности кладки диффундируют в помещение за счет разности потенциалов относительного давления водяных паров на поверхности ограждения и в воздушной среде.

Введя внизу медный электрод с положительным потенциалом, а вверху алюминиевый – с отрицательным, замкнув их накоротко между собой, мы создаем условия протекания тока I" по внешней цепи от медного электрода к алюминиевому. Согласно теории замкнутой цепи внутри кирпича должен существовать разностный ток I, направленный от алюминиевого электрода к медному:

I – I" = I'.

Поскольку ток короткого замыкания I" значительно больше капиллярного тока I', то ток I является рабочим током, который создает условия обратного движения жидкости сверху вниз. Таким образом, конструкция из штырей способствует удалению влаги и может выполнять роль гидроизоляции.

В большинстве храмов Владимирской, Пермской, Ивановской и Нижегородской областей заглубленные конструкции восстанавливаемых и реконструируемых храмов находятся в переувлажненном состоянии.

Температурное поле наружной стены вблизи оконных проемов изменяется. Это изменение тем значительнее, чем толще стена и чем меньше расстояние между оконными переплетами. При этом температура внутренней поверхности стены несколько повышается по мере приближения к углу проема, а на откосах проема резко понижается.

В зонах с отрицательными значениями температуры в толще конструкций стен и откосов оконных проемов подклетов происходит замерзание конденсата и влаги, что приводит к разрушению структуры материала и снижению его прочностных характеристик.

Переувлажненные ограждающие конструкции вызывают дополнительные теплопотери через зоны регулярных (сезонных) температурных колебаний. Однако при расчетах отопления эти дополнительные теплопотери не учитываются, что приводит к понижению значению температуры в помещениях подклетов ниже точки росы и конденсации водяных паров на внутренних поверхностях наружных стен и пола в храмах. Теплопотери через ограждающие конструкции подклетов храмов оказываются больше на 10–20 % от расчетных.

Схема экспериментальной установки электроосмотического осушения стен

Рисунок 2.

Схема экспериментальной установки электроосмотического осушения стен

В результате экспериментальных исследований, проведенных в нескольких храмах Нижнего Новгорода и Нижегородской области за период 1994–2006 годов (Спасская церковь и cобор Cвятого Александра Невского Нижнего Новгорода, Крестовоздвиженский cобор Пермской области, Троицкая церковь г. Заволжье и Церковь Cвятой Троицы деревни Ясенцы Нижегородской области), получены положительные результаты по снижению теплопотерь подклетов. Величины снижения теплопотерь DQ через ограждающие конструкции подклетов до Qпод1 и после Qпод2 их осушки, проведении защитных мероприятий и наличии инженерных систем приведены в табл. 1 для стен подклетов толщиной dо = 1,04–1,81 м и температурах внутреннего воздуха tв = 12–14 °С, наружного воздуха tн = –25 ч ÷ –34 °С.

Данные результаты свидетельствуют о том, что только за счет осушки переувлажненных конструкций подклетов с обеспечением требуемого паропроницания, гидроизоляции и защитой стен от атмосферных осадков и при создании требуемых метеорологических условий инженерными системами можно достичь экономии тепловой энергии в храмах порядка 2,5–5 % от общих теплопотерь здания.

При температуре внутреннего воздуха в подклетах (за пределами хранилищ овощей) tв = 12–16 °С и относительной влажности jв = 50–75 % значение температуры точки росы tт.р. = 3,0–11,5 °С, что приводит к постоянному выпадению конденсата на стенах и откосах в холодный период года. В результате изменяются теплозащитные характеристики материалов в конструкциях пола, стен, оконных откосов и на их поверхности, образуется плесень, грибок, портятся фрески и роспись.

Повышение температуры на поверхности стен будет способствовать сохранности фресок и художественной росписи интерьера подклетов.

В процессе восстановления или реконструкции основными мероприятиями для предотвращения конденсации водяных паров на поверхностях наружных стен помещений храмов являются установка дополнительного ряда оконных рам (тройное остекление) и подача теплого воздуха от нагревательных приборов систем отопления в объем помещения и к окнам.

Собор Святого Александра Невского в Нижнем Новгороде

Рисунок 3.

Собор Святого Александра Невского в Нижнем Новгороде

Православные храмы круглогодичного действия в регионах с расчетной температурой наружного воздуха tн ≤ –25 °С имеют в основном однослойную конструкцию стен из глиняного обыкновенного кирпича толщиной в пределах dст = 0,9–1,54 м.

В восстановленных и реконструированных храмах Владимирской, Пермской, Ивановской и Нижегородской областей оконные блоки с двойными деревянными раздельными переплетами располагаются на расстоянии dок = 0,10–0,25 м от наружной поверхности стены.

Температурное поле наружной стены вблизи оконных проемов изменяется. Это изменение тем значительнее, чем толще стена и чем меньше расстояние между оконными переплетами. При этом температура внутренней поверхности стены несколько повышается по мере приближения к углу проема, а на откосах проема резко понижается.

Низкие температуры на поверхности откосов оконных проемов вызывают дополнительные теплопотери через оконные проемы, возрастающие с увеличением толщины стены. Однако при расчетах отопления эти дополнительные теплопотери также не учитываются, что приводит к заниженным значениям расчетных теплопотерь через окна в церквях.

Соотношение площадей остекления храмов к общей площади ограждающих конструкций составляет:

Поэтому расчетные мощности систем отопления церквей оказываются на 10–12 % меньше от требуемых.

При температуре внутреннего воздуха в церквях tв = 12–14 °С и относительной влажности jв = 30–60 % значение температуры точки росы tт.р. = 2,0–6,6 °С, что приводит к постоянному выпадению конденсата на откосах. В результате изменяются теплозащитные характеристики материалов в конструкциях оконных откосов и на их поверхности, образуется плесень, грибок, портятся фрески, роспись и станковая живопись.

В результате экспериментальных исследований в вышеприведенных храмах Нижнего Новгорода и Нижегородской области получены величины снижения теплопотерь для двойных оконных переплетов dок = 0,15 м при переносе оконных коробок в процессе реконструкции из положения d1 / dо = 0,862 (с потерями теплоты Qок1) в положение d2 / dо = 0,345 (с теплопотерями Qок2) в стенах толщиной dо = 1,04–1,16 м и температурах tв = 14 °С, tн= –27 ÷ –30 °С.

Полученные опытные данные приведены в табл. 2.

Таблица 1
Относительное уменьшение теплопотерь через ограждающие конструкции подклетов храмов
Наименование храма Общие потери теплоты Qо, кВт Снижение потерь теплоты ΔQ = Qпод1 – Qпод2, кВт Относительное уменьшение потерь теплоты, %
ΔQ / Qпод2 ΔQ / Qo
1 2 3 4 5
Спасская церковь 133,5 3,22 20 2,4
Собор Святого Алек-сандра Невского 403,43 6,6 11 1,6
Крестовоздвижен-ский собор 350,9 7,897 15,3 2,25
Церковь Святой Троицы 28,7 0,553 14,4 1,9
Троицкая церковь 57,024 1,277 16,8 2,2
Таблица 2
Относительное уменьшение теплопотерь через зону оконного откоса церквей
Наименование храма Общие потери теплоты Qо, кВт Снижение потерь теплоты ΔQ = Qок1 – Qок2, кВт Относительное уменьшение потерь теплоты, %
ΔQ / Qок2 ΔQ / Qo
1 2 3 4 5
Спасская церковь 133,5 7 895 25,6 5,9
Собор Святого Алек-сандра Невского 403,43 23 633 29 5,9
Преображенский собор 150,9 10 600 28,9 7
Церковь Святой Троицы 28,7 1 000 17,8 3,5
Троицкая церковь 57,024 3 607 27,6 6,3

Из этого следует, что только за счет рационального расположения оконного переплета можно достичь экономии тепловой энергии в храмах порядка 3,5–7 % от общих теплопотерь здания.

Экономия тепловой энергии в храмах только за счет вышеперечисленных мероприятий составляет порядка 10–12 % от общих теплопотерь здания. К этому следует добавить, что уменьшенная величина зоны возможной конденсации на поверхностях откосов будет способствовать сохранности фресок, художественной росписи и интерьера храмов.

Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “АВОК” за №6'2006

распечатать статью распечатать статью


Статьи по теме

Реклама
Реклама на нашем сайте
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Яндекс цитирования



Кондиционирование, отопление, вентиляция

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте