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
Яндекс цитирования

Подписка на журналы

АВОК
АВОК
Энергосбережение
Энергосбережение
Сантехника
Сантехника
Онлайн-словарь АВОК!


Реклама на нашем сайте