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
Summary:

Оценка теплозащиты эксплуатируемых жилых зданий из газобетонных блоков

Assessment of Thermal Protection of Operating Residential Buildings made of Gas-Concrete Blocks

S.V. Kornienko, Candidate of Engineering, Assistant Professor at FSBEI HPE “Volgograd State Architecture and Construction University”;
N.I. Vatin, Doctor of Engineering, Professor, Director of Engineering-Construction Institute, Department Chairman at FSAEI HE “Saint Petersburg Polytechnic University of Peter the Great” (FSAEI HE SPbPU);
A.S. Gorshkov, Candidate of Engineering, Director of Scientific Education Center “Monitoring and Rehabilitation of Nature Systems”, FSAEI HE SPbPU, Chief Technical Advisor for PROON-GEF Project “Energy Efficiency of Buildings in Northwestern Russia”

Keywords: building, walls, autoclave-cured gas concrete, gas concrete blocks, thermal conductivity, thermal resistance, energy conservation, energy efficiency

We continue the analysis of efficiency of thermal insulation properties of walls made of autoclave-cured gas concrete widely used for construction of buildings in Russia, that we started in “Energy Conservation” magazine Nos. 2, 3 (2016). We have carried out in-situ thermal physical tests and heat monitoring of the thermal insulation quality in typical apartment buildings where external walls are made of autoclave-cured concrete blocks with stone facing. In the article you can find the results of studies of these buildings located in the Volgograd region.

Описание:

Продолжаем анализ эффективности теплоизоляционных свойств стеновых изделий из автоклавного газобетона, широко используемых в строительстве зданий в России, начатый в [1, 2]. B типовых многоквартирных жилых зданиях (см. Справку 1), наружные стены которых выполнены из автоклавных газобетонных блоков с облицовочным каменным слоем, проведены натурные теплофизические испытания и тепловизионный контроль качества утепления. Предлагаем результаты исследования данных зданий, расположенных в Волгоградской области.

ОЦЕНКА ТЕПЛОЗАЩИТЫ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ИЗ ГАЗОБЕТОННЫХ БЛОКОВ

Продолжаем анализ эффективности теплоизоляционных свойств стеновых изделий из автоклавного газобетона, широко используемых в строительстве зданий в России, начатый в [1, 2]. B типовых многоквартирных жилых зданиях (см. Справку 1), наружные стены которых выполнены из автоклавных газобетонных блоков с облицовочным каменным слоем, проведены натурные теплофизические испытания и тепловизионный контроль качества утепления. Предлагаем результаты исследования данных зданий, расположенных в Волгоградской области.

ОЦЕНКА ТЕПЛОЗАЩИТЫ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ИЗ ГАЗОБЕТОННЫХ БЛОКОВ

Особенности исследуемых зданий

Основной конструктивной особенностью зданий является разделение функций несущих и ограждающих конструкций:

  • Несущей основой исследуемых зданий является рамно-связевый сборно-монолитный каркас с плоскими дисками перекрытий, образованными многопустотными плитами. Последние в каждом перекрытии объединены монолитными железобетонными ригелями, скрытыми в плоскости перекрытий и опирающимися на сборные колонны. Для снижения потерь теплоты в холодный период года по наружному контуру ригели имеют перфорацию, выполненную по наиболее эффективной схеме 5/1 в виде отверстий, заполненных термовкладышами из пенополистирола.
  • Теплозащитная оболочка состоит из различных видов ограждающих конструкций. Стены выполнены в виде кладки автоклавных газобетонных блоков с внутренней штукатуркой и снаружи облицованы кирпичной кладкой. Стены поэтажно опираются на диски перекрытий. Соединение кирпичной кладки с газобетонными блоками предусмотрено на гибких связях. Окна и балконные двери сделаны из ПВХ-профилей с заполнением однокамерными стеклопакетами. Перекрытие над техническим подпольем и чердачное перекрытие имеют теплоизоляцию.

Для повышения теплозащитных свойств оболочки в узлах сопряжений ограждающих конструкций по проекту предусмотрены термовкладыши из эффективных теплоизоляционных материалов.

СПРАВКА 1
Здания построены в рамках региональной целевой программы по переселению граждан из аварийного и ветхого жилья

Здания построены в рамках региональной целевой программы по переселению граждан из аварийного и ветхого жилья.

Каждое из рассматриваемых зданий трехэтажное двухсекционное, имеет техническое подполье и чердак.

Проектным решением для строительства указанных зданий принята типовая серия Б1.020.1–7 («АРКОС–1»), разработанная в Республике Беларусь. Геометрические характеристики зданий:

Суммарная площадь ограждающих конструкций равна 2 729 м2, в том числе:

  1. наружных стен – 1 077 м2;
  2. окон, балконных дверей – 256 м2;
  3. чердачного перекрытия – 698 м2;
  4. перекрытия над техподпольем – 698 м2.
  5. Отапливаемый объем – 6 073 м3.
  6. Показатель компактности здания – 0,449 1/м.
  7. Коэффициент остекленности фасадов – 0,192.

Здания эксплуатируются в условиях умеренно-континентального наружного климата России. Расчетное значение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) = 3 925 К•сут./год.

Отопление зданий осуществляется централизованно от котельной (параметры теплоносителя 95/70 °C). Все здания имеют естественную вентиляцию. Приток воздуха обеспечивается через регулируемые створки окон, расположенных в помещениях жилых комнат и кухонь, удаление воздуха – через вытяжные вентиляционные каналы, предусмотренные в кухнях и санузлах. Для снижения в зданиях затрат энергии в технических подпольях установлены индивидуальные тепловые пункты. Инженерные системы зданий оснащены приборами учета тепловой энергии, расхода холодной и горячей воды, электроэнергии и газа.

На момент проведения теплотехнических испытаний продолжительность эксплуатации зданий составляет около 5 лет.

Методы оценки тепловой защиты зданий

Для оценки соответствия уровня тепловой защиты зданий действующим требованиям (см. Справку 2) были проведены натурные теплофизические испытания с применением экологически безопасных методов неразрушающего контроля:

  • тепловизионный контроль качества теплоизоляции зданий;
  • определение фактического уровня теплозащиты зданий;
  • расчетная оценка уровня теплозащиты зданий.
СПРАВКА 2
еплозащитная оболочка здания согласно СП 50.13330.2012

Теплозащитная оболочка здания согласно СП 50.13330.2012 должна отвечать следующим требованиям:

  • приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования);
  • удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование);
  • температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование).

Тепловизионный контроль качества теплоизоляции зданий

Цель тепловизионного контроля качества теплоизоляции рассматриваемых зданий – выявление температурных аномалий и дефектов теплозащитной оболочки зданий в натурных условиях.

Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции зданий основан на дистанционном измерении тепловизором полей температур поверхностей ограждающих конструкций и визуализации температурных аномалий для определения дефектов в виде областей повышенных потерь теплоты, связанных с нарушением теплоизоляции, а также участков внутренней поверхности ограждающих конструкций, температура которых в процессе эксплуатации может опускаться ниже точки росы. Тепловизионный контроль объекта проводился1 с 14 января по 10 февраля 2015 года. На момент тепловизионного обследования все здания отапливались. Режим теплопередачи через ограждающие конструкции был близок к стационарному. Тепловизионное обследование выполнялось в дневное время при отсутствии ветра, атмосферных осадков, тумана и задымленности. В процессе измерений наружные поверхности оболочки зданий не подвергались воздействию прямого и отраженного солнечного облучения. Тепловизионные измерения проведены тепловизором марки FLIR SC660 (зав. № 404003616) с метрологическими параметрами, соответствующими нормативным требованиям.

В ходе тепловизионного контроля были выполнены:

  • осмотр объекта контроля с помощью тепловизора для формирования общей характеристики объекта и выявления участков, подлежащих дальнейшему термографированию;
  • обзорное термографирование наружных поверхностей ограждающих конструкций для выявления температурных аномалий;
  • детальное термографирование выделенных участков внутренних поверхностей ограждающих конструкций для уточнения температурных аномалий.

В ходе тепловизионного обследования получено 186 откалиброванных термограмм, в том числе по наружной поверхности – 154, что является достаточным для получения статистически достоверных результатов.

Определение фактического уровня теплозащиты зданий

Для определения фактического уровня теплозащиты зданий проведены теплофизические измерения в натурных условиях.

Основной теплозащитной характеристикой ограждающей конструкции является способность ограждения оказывать сопротивление проходящему через него тепловому потоку, количественно характеризуемая сопротивлением теплопередаче Rо, м2•К/Вт.

Метод определения сопротивления теплопередаче в натурных условиях основан на измерении температур внутреннего и наружного воздуха, температур поверхностей ограждающей конструкции, а также плотности теплового потока, проходящего через нее (в условиях, близких к стационарной теплопередаче), по которым вычисляют значение искомой величины.

Определение сопротивления теплопередаче фрагментов ограждающих конструкций было выполнено2 в холодный период года при параметрах, указанных выше. Измерения выполнены многоканальным прибором марки ИТП-МГ4.03–10 «Поток» (зав. № 1177) с метрологическими параметрами, соответствующими нормативным требованиям. Измерения в указанных зданиях проведены в жилых помещениях квартир, в которые был обеспечен доступ специалистов. Выбор контрольных точек обусловлен программой измерений, а их количество ограничено возможностью доступа в помещения квартир. Контрольные точки располагались на характерных участках ограждающих конструкций, выявленных в ходе тепловизионного контроля, включая краевые зоны. Измерения производились в течение двух недель с интервалом регистрации параметров в 5 мин. Сопротивление теплопередаче в точке теплозащитной оболочки здания определялось методом усреднения по формуле (1) (см. Расчетные формулы).

ОЦЕНКА ТЕПЛОЗАЩИТЫ ЭКСПЛУАТИРУЕМЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ ИЗ ГАЗОБЕТОННЫХ БЛОКОВ

Как показано в ГОСТ Р 54853–2011, при подсчете результата после каждого измерения полученные данные асимптотически приближаются к реальному значению теплотехнической характеристики. Асимптотическое значение близко к реальному при выполнении следующих условий:

  • температура, теплоемкость и влажность исследуемого фрагмента постоянны в процессе измерений;
  • тепломер не подвергается прямому солнечному облучению;
  • теплопроводность фрагмента во время испытания постоянна.

Точность измерения теплотехнических характеристик зависит от следующих факторов:

  • точности калибрования тепломера и температурных датчиков (около 5 %);
  • точности системы регистрации данных (при автоматизированной регистрации данных – близко к нулю);
  • случайных отклонений, вызванных небольшими различиями в тепловом контакте между датчиками и поверхностью (около 5 % среднего значения);
  • погрешностей эксплуатации тепломера, обусловленных видоизменениями изотерм, вызванных присутствием тепломера (2 - 3 %);
  • погрешностей, вызванных колебаниями температур и теплового потока во времени (около ±10 % измеренного значения);
  • другими источниками погрешностей (при отсутствии данных – около 5 %).

В скобках приведены значения погрешностей для данного класса измерительных приборов и режимных параметров проведения эксперимента.
Если описанные выше условия выполнены, то суммарную погрешность можно определить как находящуюся между квадратической и арифметической суммой, т. е. между

Δ1=(52+02+52+32+102+52)½ = 13,6% и Δ2= 5+0+5+3+10+5 = 28%.

Расчетная оценка уровня теплозащиты зданий

Расчетная оценка уровня теплозащиты зданий наиболее точно может быть выполнена на основе приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций по результатам расчета двух- и трехмерных температурных полей [3].

Расчетное приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяется по формуле (2) [4] (см. Расчетные формулы). Расчетная оценка теплового режима ограждающих конструкций выполнена на основании математического моделирования процесса с применением программно-вычислительного комплекса «Энергоэффективность и тепловая защита зданий (ЭНТЕЗА)» [3], который позволяет на основе расчета трехмерных температурных полей оценить влияние краевых зон на теплозащитные свойства ограждающих конструкций и наметить пути совершенствования элементов оболочки зданий.

Результаты натурных теплофизических испытаний исследованных жилых зданий из газобетонных блоков и их оценка будут представлены в следующем номере журнала «Энергосбережение».

Литература

  1. Горшков А. С., Ватин Н. И., Корниенко С. В., Пестряков И. И. Соответствие автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите зданий // Энергосбережение. 2016. № 2.
  2. Горшков А. С., Ватин Н. И., Корниенко С. В., Пестряков И. И. Соответствие автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите // Энергосбережение. 2016. № 3.
  3. Корниенко С. В. Многофакторная оценка теплового режима в элементах оболочки здания // Инженерно-строительный журнал. 2014. № 8 (52).
  4. Корниенко С. В. Повышение энергоэффективности зданий за счет снижения теплопотерь через краевые зоны ограждающих конструкций // Academia. Архитектура и строительство. 2010. № 3.

1 Согласно ГОСТ Р 54852–2011 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».

2 По методике ГОСТ Р 54853–2011 «Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера».

купить online журнал подписаться на журнал
Поделиться статьей в социальных сетях:

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №6'2016

распечатать статью распечатать статью PDF pdf версия


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