Оценка теплотехнической эффективности двухслойных наружных стен из газобетонных блоков

Оценка теплотехнической эффективности двухслойных наружных стен из газобетонных блоков

В статье представлены результаты натурных теплофизических испытаний жилых зданий типовой серии с несущими стенами из газобетонных блоков и облицовочным каменным слоем. Описаны результаты тепловизионного контроля качества теплоизоляции рассматриваемых зданий. Для определения фактического уровня теплозащиты зданий проведены измерения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в натурных условиях. Показано, что для рассматриваемого района строительства двухслойные наружные стены без дополнительной теплоизоляции практически не имеют резерва по тепловой защите и энергосбережению.

УДК 691.327.33

С.В. КОРНИЕНКО, канд. техн. наук, доцент кафедры «Архитектура зданий и сооружений» Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета, skorn73@mail.ru;
Н.И. ВАТИН, доктор техн. наук, профессор, директор Инженерно-строительного института, заведующий кафедрой «Строительство уникальных зданий и сооружений» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, vatin@mail.ru;
А.С. ГОРШКОВ, канд. техн. наук, директор учебно-научного центра «Мониторинг и реабилитация природных систем» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, alsgor@ya.ru

Ключевые слова: здание, стены, автоклавный газобетон, газобетонные блоки, теплопроводность, термическое сопротивление, энергосбережение, энергетическая эффективность
Keywords: building, walls, autoclaved aerated concrete, AAC blocks, thermal conductivity, thermal resistance, energy saving, energy efficiency

В работе представлено описание натурных теплофизических испытаний зданий из автоклавных газобетонных блоков [1, 2] и дана оценка их теплотехнической эффективности. Объектом исследования является группа однотипных многоквартирных жилых зданий, расположенных на территории Волгоградской области. Каждое из рассматриваемых зданий трехэтажное двухсекционное, имеет техническое подполье и чердак (рис. 1).

Общий вид группы зданий
Рисунок 1. Общий вид группы зданий

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

Таблица 1. Геометрические характеристики зданий

Показатель Обозначение, ед. изм. Значение показателя
Суммарная площадь ограждающих конструкций, в т.ч: Asum, м2 2729
наружных стен Aw, м2 1077
окон, балконных дверей AF, м2 256
чердачного перекрытия Ac, м2 698
перекрытия над техподпольем Ab, м2 698
Отапливаемый объем Vh, м3 6073
Показатель компактности здания ke, 1/м 0,449
Коэффициент остекленности фасадов kF 0,192

Основной конструктивной особенностью данного проекта является разделение функции несущих и ограждающих конструкций.

Несущей основой системы «АРКОС-1» является рамно-связевый сборно-монолитный каркас с плоскими дисками перекрытий, образованными многопустотными плитами. Данные плиты в каждом перекрытии объединены монолитными железобетонными ригелями, скрытыми в плоскости перекрытий и опирающимися на сборные колонны. Для снижения теплопотерь в холодный период года по наружному контуру ригели имеют перфорацию в виде отверстий, заполненных термовкладышами из пенополистирола. Согласно проекту перфорация выполнена по наиболее эффективной схеме 5/1.

Теплозащитная оболочка зданий состоит из различных видов ограждающих конструкций. Стены выполнены в виде кладки из автоклавных газобетонных блоков с внутренней штукатуркой и наружной облицовкой кирпичной кладкой (рис. 1). Стены поэтажно опираются на диски перекрытий. Соединение кирпичной кладки с газобетонными блоками на гибких связях. Окна и балконные двери выполнены из ПВХ профилей с заполнением однокамерными стеклопакетами. Перекрытия над техническим подпольем и чердачные перекрытия имеют теплоизоляцию.

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

Здания эксплуатируются в условиях умеренно-континентального наружного климата России. Расчетное значение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) = 3925 К⋅сут/год.

Источник централизованного теплоснабжения – котельная с параметрами теплоносителя на отопление 95-70°С. Все здания имеют естественную вентиляцию. Приток воздуха обеспечивается через регулируемые створки окон в помещениях жилых комнат и кухонь. Удаление воздуха – через вытяжные вентиляционные каналы в кухнях и санузлах. Для снижения затрат энергии в зданиях предусмотрены индивидуальные тепловые пункты, размещаемые в технических подпольях. Инженерные системы зданий оснащены приборами учета тепловой энергии, холодной и горячей воды, электроэнергии и газа.

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

Включение в объект исследования группы зданий повышает достоверность исследований и позволяет распространить полученные результаты на более широкую группу зданий, имеющих аналогичное архитектурно-конструктивное решение.

Методы исследования

Согласно требованиям СП 50.13330.2012 теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям:

а) приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования);

б) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование);

в) температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование).

Для оценки соответствия уровня тепловой защиты зданий указанным требованиям были проведены натурные теплофизические испытания с применением экологически безопасных методов неразрушающего контроля:

• тепловизионный контроль1 качества теплоизоляции зданий;

• определение фактического уровня теплозащиты зданий;

• расчетная оценка уровня теплозащиты зданий.

Тепловизионный контроль качества теплоизоляции зданий

Тепловизионный контроль качества теплоизоляции рассматриваемых зданий выполнен с целью выявления температурных аномалий и дефектов теплозащитной оболочки зданий в натурных условиях.

Тепловизионный контроль объекта был проведен в холодный период года с 14.01.2015 г. по 10.02.2015 г. при технической поддержке ООО «Промстройэкспертиза» согласно ГОСТ Р 54852-2011. На момент обследования все здания отапливались. Режим теплопередачи через ограждающие конструкции был близок к стационарному. Обследование проводилось 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 выполнены тепловизором марки FLIR SC660 (зав. № 404003616) с метрологическими параметрами, соответствующими нормативным требованиям.

В ходе тепловизионного контроля были выполнены следующие виды работ:

• 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 обследования было 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 были проведены теплофизические измерения в натурных условиях.

Основная теплозащитная характеристика ограждающей конструкции – способность оказывать сопротивление проходящему через нее 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 выполнено в холодный период года по методике ГОСТ Р 54853-2011 при параметрах, указанных выше. Измерения выполнены многоканальным прибором марки ИТП-МГ4.03-10 «Поток» (зав. № 1177) с метрологическими параметрами, соответствующими нормативным требованиям. Измерения были проведены в жилых помещениях квартир указанных зданий. Выбор контрольных точек был обусловлен программой измерений. Их количество было 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 минут.

Сопротивление теплопередаче в точке теплозащитной оболочки здания определялось методом усреднения согласно ГОСТ Р 54853-2011 по формуле:

, (1)

где n – число измерений; tjint, tjext – соответственно, температура внутреннего и наружного воздуха при j-м измерении; qj – плотность теплового потока при j-м измерении.

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:

а) температура, теплоемкость и влажность исследуемого фрагмента постоянны в процессе измерений;

б) тепломер не подвергается прямому солнечному облучению;

в) 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:

и

.

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 [4]:

, (2)

где tint – расчетная температура внутреннего воздуха здания; text – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года; A – площадь ограждающей конструкции по внутреннему контуру; Qbas – основной тепловой поток через ограждающую конструкцию при расчетных условиях; m – число краевых зон в ограждающей конструкции; Qiad – добавочный тепловой поток через i-ю краевую зону, определяемый по температурному полю.

Расчетная оценка теплового режима ограждающих конструкций выполнена на основании математического моделирования процесса с применением программно-вычислительного комплекса «Энергоэффективность и тепловая защита зданий (ЭНТЕЗА)» [3]. Данный комплекс позволяет на основе расчета трехмерных температурных полей выполнить оценку влияния краевых зон на теплозащитные свойства ограждающих конструкций и наметить пути совершенствования элементов оболочки зданий.

Результаты и обсуждение

Полученные в процессе тепловизионного обследования термограммы позволили весьма наглядно выявить температурные аномалии и определить дефекты в краевых зонах ограждающих конструкций зданий (рис. 2-7).

Термограмма фрагмента фасада здания
Рисунок 2. Термограмма фрагмента фасада здания
Термограмма узла сопряжения наружной стены с междуэтажным перекрытием
Рисунок 3. Термограмма узла сопряжения наружной стены с междуэтажным перекрытием
Термограмма узла сопряжения наружной стены с балконной плитой
Рисунок 4. Термограмма узла сопряжения наружной стены с балконной плитой
Термограмма выходящего и входящего углов
Рисунок 5. Термограмма выходящего и входящего углов
Термограмма узла сопряжения стен с колонной в зоне пола
Рисунок 6. Термограмма узла сопряжения стен с колонной в зоне пола
Термограмма узла сопряжения стен с колонной в зоне потолка
Рисунок 7. Термограмма узла сопряжения стен с колонной в зоне потолка

Подробный анализ теплотехнических дефектов выполнен в работе [5].

Наличие температурных аномалий и дефектов в краевых зонах ограждающих конструкций приводит к снижению температуры на внутренней поверхности ограждающих конструкций (радиационной температуры), ухудшению параметров микроклимата помещений, снижению теплотехнической однородности наружных стен, росту потерь теплоты через оболочку в холодный период года.

Результаты тепловизионного контроля представляют собой ценную информацию, необходимую для правильной оценки уровня теплозащиты зданий. Они позволяют правильно выбрать краевые зоны ограждающих конструкций для теплотехнического расчета.

Результаты измерений сопротивления теплопередаче в различных точках теплозащитной оболочки здания показаны на рис. 8, 9.

Результаты измерений сопротивления теплопередаче в точке наружной стены (здание 1, квартира 2)
Рисунок 8. Результаты измерений сопротивления теплопередаче в точке наружной стены (здание 1, квартира 2)
Результаты измерений сопротивления теплопередаче в центральной части стеклопакета (здание 1, квартира 4)
Рисунок 9. Результаты измерений сопротивления теплопередаче в центральной части стеклопакета (здание 1, квартира 4)

На основе измерений выполнена поэлементная оценка теплозащиты зданий (табл. 2).

Результаты измерений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций обследованной группы зданий приведены в табл. 3.

Таблица 2. Поэлементная оценка теплозащиты зданий по результатам измерений

Ограждающая конструкция Сопротивление теплопередаче, м2⋅К/Вт
минимально допустимое фактическое (измеренное)
Наружные стены 1,75 0,95…2,89
Окна 0,42 0,31…0,64
Чердачное перекрытие 2,94 0,63…2,17
Перекрытие над техподпольем 2,94 1,87…3,34

Как показывают данные табл. 3, значения сопротивления теплопередаче, измеренные на различных участках ограждающих конструкций, колеблются в широких пределах, что указывает на высокую неравноэффективность теплозащиты оболочки. В краевых зонах ограждающих конструкций теплозащитные свойства значительно снижаются. Минимально допустимые поэлементные требования (СП 50.13330.2012, п. 5.1, а) в целом не обеспечены.

Таблица 3. Фактические значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Номер здания Номер квартиры Фактическое сопротивление теплопередаче, м2⋅К/Вт
наружной стены стеклопакета чердачного перекрытия перекрытия над техподпольем
1 1 1,85±0,29 0,40±0,02 2,64±0,40
2 2,89±0,40 0,64±0,19 3,34±0,62
3 2,12±0,38 1,87±0,55
4 2,01±0,53 0,40±0,02 2,17±0,55
2 5 0,95±0,11 0,37±0,01
6 1,06±0,13 0,31±0,06
7 2,30±0,27 0,34±0,02 0,76±0,15
8 2,00±0,35 1,45±0,22
3 9 1,59±0,24 0,63±0,07

На основании измеренных значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (табл. 2) и геометрических характеристик зданий (табл. 1) выполнен расчет удельных потерь теплоты через оболочку здания (рис. 10).

Структура удельных потерь теплоты через оболочку здания
Рисунок 10. Структура удельных потерь теплоты через оболочку здания, Вт/К: 1 – наружные стены; 2 – окна, балконные двери; 3 – чердачное перекрытие; 4 – перекрытие над техподпольем

Как видно из рис. 10, большая часть теплопотерь (64%) отмечается через фасады зданий, что объясняется существенным влиянием краевых зон наружных стен, а также низкими теплозащитными свойствами оконных блоков. Заметная доля теплопотерь через чердачное перекрытие (27%) обусловлена сравнительно низким уровнем теплоизоляции этой конструкции.

Оценочное значение фактической удельной теплозащитной характеристики здания равно 0,307 Вт/(м3⋅К), что больше нормируемого значения, равного 0,257 Вт/(м3⋅К). Таким образом, комплексное требование (СП 50.13330.2012, п. 5.1, б) не выполнено.

Проверка ограждающих конструкций по санитарно-гигиеническому требованию (СП 50.13330.2012, п. 5.1, в) показала несоответствие конструкций данному требованию. Во многих случаях температура на внутренней поверхности ограждающих конструкций в краевых зонах ниже точки росы внутреннего воздуха в холодный период года, в результате чего происходит конденсация влаги и образование плесневых грибов [5]. Наиболее опасными являются узлы сопряжений колонны с междуэтажным перекрытием и оконного блока со стеновым проемом (рис. 11, 12).

Конденсация влаги и образование плесневых грибов на внутренней поверхности узла сопряжения колонны с междуэтажным перекрытием
Рисунок 11. Конденсация влаги и образование плесневых грибов на внутренней поверхности узла сопряжения колонны с междуэтажным перекрытием
Конденсация влаги и образование плесневых грибов на внутренней поверхности узла сопряжения оконного блока со стеновым проемом
Рисунок 12. Конденсация влаги и образование плесневых грибов на внутренней поверхности узла сопряжения оконного блока со стеновым проемом

Таким образом, по результатам натурных измерений установлено, что фактический уровень теплозащиты зданий не отвечает требованиям СП 50.13330.2012, что подтверждает ранее полученные результаты [6-8].

С целью выявления причин возникновения температурных аномалий и теплотехнических дефектов оболочки зданий выполнена расчетная оценка уровня теплозащиты зданий на основе проектных данных.

В качестве примера представлена подробно выполненная оценка теплового режима наружных стен.

Главной особенностью наружных стен из газобетонных блоков является наличие многочисленных краевых зон, выявленных на основе тепловизионного контроля (рис. 2-7). Отсутствие учета краевых зон при проектировании ограждающих конструкций может привести к значительным погрешностям в определении их теплозащитных характеристик.

Математическое моделирование теплового режима конструкции в холодный период года выполнено при следующих граничных условиях:

— расчетная температура внутреннего воздуха здания tint=20°С (ГОСТ 30494-2011);

— расчетная температура наружного воздуха text=–22°С (СП 50.13330.2012);

— расчетный коэффициент теплообмена у внутренней поверхности ограждающей конструкции αsi=8,7 Вт/(м2⋅К) (СП 50.13330.2012);

— расчетный коэффициент теплообмена у наружной поверхности конструкции αse=23 Вт/(м2⋅К) (СП 50.13330.2012).

В расчете приняты во внимание следующие виды краевых зон:

• узел сопряжения наружных стен с междуэтажными перекрытиями;

• узел сопряжения оконных блоков со стеновыми проемами;

• угол наружных стен, выходящий из помещения;

• угол наружных стен, входящий в помещение;

• узел сопряжения колонны со стенами;

• узел сопряжения наружных стен с перекрытием над техподпольем;

• узел сопряжения наружных стен с чердачным перекрытием.

Ввиду незначительного влияния гибких связей на температурное поле наружных стен, согласно результатам тепловизионного контроля, гибкие связи не учитывались в теплотехническом расчете.

Схема конструктивного решения стены по проекту представлена на рис. 13.

Сечение стены по «глади»
Рисунок 13. Сечение стены по «глади»: 1 – штукатурка; 2 – газобетонный блок; 3 – технологический зазор; 4 – лицевая кирпичная кладка; 5 – клеевой шов

В расчете использованы теплотехнические характеристики строительных материалов, приведенные в табл. 4.

Таблица 4. Расчетные теплотехнические характеристики материалов (СП 50.13330.2012)

Номер слоя Материал слоя Плотность материала ρ0, кг/м3 Теплопроводность λ, Вт/(м⋅К)
1 Штукатурка сложным раствором 1700 0,7
2 Кладка газобетонных блоков на клее 450 0,16
3 Замкнутая воздушная прослойка 0,067 (эквивалент) при толщине прослойки 0,01 м
4 Лицевая кирпичная кладка 1400 0,52

Результаты расчета теплового режима стеновых конструкций приведены в табл. 5.

Таблица 5. Результаты расчета теплового режима наружных стен

Показатель Обозначение, ед. изм. Значение показателя
Основной удельный тепловой поток Qbas, Вт/К 442
Добавочный удельный тепловой поток через краевые зоны, в т.ч. через: Qad, Вт/К 132
узлы сопряжения наружных стен с междуэтажными перекрытиями Q1ad, Вт/К 48,1
узлы сопряжения оконных блоков со стеновыми проемами Q2ad, Вт/К 35,6
выходящих из помещений углов Q3ad, Вт/К 4,08
входящих в помещения углов Q4ad, Вт/К –3,95
узлы сопряжения колонн со стенами Q5ad, Вт/К 2,51
узлы сопряжения наружных стен с перекрытием над техподпольем Q6ad, Вт/К 21
узлы сопряжения наружных стен с чердачным перекрытием Q7ad, Вт/К 24,2
Суммарный тепловой поток Qsum, Вт/К 574

На основе данных табл. 5 определена структура удельных потерь теплоты через наружные стены (рис. 14).

Структура удельных потерь теплоты через наружные стены
Рисунок 14. Структура удельных потерь теплоты через наружные стены: 1 – основные потери теплоты; 2 – добавочные потери теплоты через узлы сопряжения наружных стен с междуэтажными перекрытиями; 3 – то же, через узлы сопряжения оконных блоков со стеновыми проемами; 4 – то же, через узлы сопряжения наружных стен с перекрытием над техподпольем; 5 – то же, через узлы сопряжения наружных стен с чердачным перекрытием; 6 – прочие

Анализ полученных результатов показывает, что 23% потерь теплоты происходит через краевые зоны. Большая часть теплопотерь отмечается через узлы сопряжения наружных стен с междуэтажными перекрытиями (8%), что обусловлено устройством перфорации в перекрытиях. Вместе с теплопотерями через узлы сопряжения оконных блоков со стеновыми проемами (6%) они характеризуют большую часть добавочных теплопотерь (14%). Меньшие потери теплоты через узлы сопряжения наружных стен с перекрытием над техподпольем (4%) и с чердачным перекрытием (4%) объясняются меньшей протяженностью этих узлов.

Расчетное приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен Rоred=1,88 м2⋅К/Вт, что близко к минимально допустимому значению (Rоmin=1,75 м2⋅К/Вт). Приближение Rоred к Rоmin создает теплотехнические риски в процессе проектирования ограждающей конструкции. Достаточно низкое значение коэффициента теплотехнической однородности наружных стен (r=0,774) обусловлено значительным влиянием краевых зон.

Результаты оценки теплозащиты оболочки зданий приведены ниже.

Проектный уровень теплозащиты ограждающих конструкций отвечает поэлементным требованиям СП 50.13330.2012 (табл. 6).

Таблица 6. Поэлементная оценка теплозащиты оболочки зданий на основе проектных данных

Ограждающая конструкция Нормируемое сопротивление теплопередаче, м2⋅К/Вт Расчетное сопротивление теплопередаче, м2⋅К/Вт
минимально допустимый уровень теплозащиты базовый уровень теплозащиты
Наружные стены 1,75 2,77 1,88
Окна 0,42 0,44 0,50
Чердачное перекрытие 2,94 3,67 3,84
Перекрытие над техподпольем 2,94 3,67 3,08

Расчетная удельная теплозащитная характеристика зданий, полученная на основе проектных данных, равна 0,228 Вт/(м3⋅К), что меньше нормируемого значения, равного 0,257 Вт/(м3⋅К), следовательно, проектное решение зданий отвечает комплексному требованию по теплозащите согласно СП 50.13330.2012.

Температура внутренней поверхности ограждающих конструкций в местах теплопроводных включений выше точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха, следовательно, проектное решение ограждающих конструкций отвечает санитарно-гигиеническому требованию СП 50.13330.2012.

Таким образом, на основании проведенных натурных теплофизических испытаний жилых зданий из газобетонных блоков и поверочных теплотехнических расчетов установлено, что фактический уровень теплозащиты зданий ниже проектного. Это вызвано как многочисленными несанкционированными отступлениями от проекта, допущенными подрядчиком в ходе строительства, так и некачественным выполнением строительно-монтажных работ. Сам проект несет в себе определенные теплотехнические риски, связанные с отсутствием учета влияния краевых зон на теплозащитные свойства ограждающих конструкций.

Для обеспечения проектного уровня теплозащиты объекта необходимо устранить несоответствие проекту фактически выполненных работ. Особое внимание следует уделить совершенствованию конструктивного решения краевых зон [5]. Применение наружной дополнительной теплоизоляции по всей плоскости стены, как показывают предварительные расчеты, выравнивает температурное поле. При этом снижаются не только добавочные потери теплоты в краевых зонах, но и основные теплопотери стены. Следует заменить установленные в зданиях оконные блоки с однокамерными стеклопакетами на более энергоэффективные светопрозрачные ограждающие конструкции. Необходимо также повысить уровень теплозащиты перекрытия над техподпольем и чердачного перекрытия. Указанные мероприятия по повышению теплозащитных свойств зданий могут быть решены только в рамках разработки проекта реконструкции зданий.

Выводы:

По результатам натурных теплофизических испытаний жилых зданий из газобетонных блоков установлено следующее.

1. Проектирование двухслойных наружных стен в виде кладки автоклавных газобетонных блоков с наружной облицовкой кирпичной кладкой несет теплотехнические риски, связанные с увеличением неравноэффективности теплозащиты оболочки зданий, обусловленным существенным влиянием на теплозащиту зданий краевых зон. При этом значительно возрастают влияние двух- и трехмерных элементов в конструкции, неравномерность распределения температуры на ее внутренней поверхности, снижается теплотехническая однородность ограждающих конструкций. Для учета влияния краевых зон необходимы расчеты трехмерных температурных полей и разработка новых конструктивных решений.

2. Проектный уровень теплоизоляции указанных конструкций может быть ориентирован на минимально допустимые поэлементные требования по теплозащите (п. 5.2 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий») только при выполнении требований к удельной характеристике расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания и не соответствует базовому уровню теплозащиты для большинства регионов РФ. Двухслойные наружные стены без дополнительной теплоизоляции практически не имеют резерва по тепловой защите и энергосбережению.

3. Снижение фактического уровня теплоизоляции ограждающих конструкций по сравнению с проектным обусловлено как несанкционированными отступлениями от проекта, допущенными подрядчиком в ходе строительства, так и некачественным выполнением строительно-монтажных работ.

4. С целью снижения теплотехнических рисков при проектировании рассматриваемых зданий следует прежде всего совершенствовать конструктивное решение краевых зон оболочки. Другим мероприятием для повышения уровня теплозащиты зданий является применение дополнительной теплоизоляции по всей плоскости стены. Как показывают предварительные расчеты, при этом происходит выравнивание температурного поля, снижаются не только добавочные потери теплоты в краевых зонах, но и основные теплопотери стены.

Материалы статьи были доложены и получили положительный отзыв на X Международном конгрессе «Энергоэффективность. XXI век. Инженерные методы снижения энергопотребления зданий», секция «Строительная теплофизика и энергоэффективное проектирование ограждающих конструкций».

Данная статья публикуется в рамках работы по проекту: Erasmus+ 561890-EPP-1-2015-1-IT_EPPKA2-CBHE-JP.

Библиографический список

1. Горшков А.С., Ватин Н.И., Корниенко С.В., Пестряков И.И. Соответствие автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите зданий // Энергосбережение, № 2, 2016, с. 41-53.

2. Горшков А.С., Ватин Н.И., Корниенко С.В., Пестряков И.И. Соответствие автоклавного газобетона современным требованиям по тепловой защите // Энергосбережение, № 3, 2016, с. 62-69.

3. Корниенко С.В. Многофакторная оценка теплового режима в элементах оболочки здания // Инженерно-строительный журнал, № 8 (52), 2014, с. 25-37.

4. Корниенко С.В. Повышение энергоэффективности зданий за счет снижения теплопотерь через краевые зоны ограждающих конструкций // Academia. Архитектура и строительство, № 3, 2010, с. 348-351.

5. Корниенко С.В. Комплексная оценка энергоэффективности и тепловой защиты зданий // Строительство уникальных зданий и сооружений, № 11 (26), 2014, с. 33-48.

6. Ватин Н.И., Горшков А.С., Корниенко С.В., Пестряков И.И. Потребительские свойства стеновых изделий из автоклавного газобетона // Строительство уникальных зданий и сооружений, № 1 (40), 2016, с. 78-101.

7. Горшков А.С., Рымкевич П.П., Ватин Н.И. О теплотехнической однородности двухслойной стеновой конструкции // Энергосбережение, № 7, 2014, с. 58-63.

8. Гагарин В.Г. Теплофизические проблемы современных стеновых ограждающих конструкций многоэтажных зданий // Academia. Архитектура и строительство, № 5, 2009, с. 297-305.


1 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.

×

Привет!

× Ваши вопросы - наши ответы