Анализ теплозащиты зданий с навесными фасадными системами в Иркутске с использованием термографии

УДК 692.232

АНАЛИЗ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ С НАВЕСНЫМИ ФАСАДНЫМИ СИСТЕМАМИ В ИРКУТСКЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОГРАФИИ

© А.С. Иванова1

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Рассмотрено стационарное исследование экспериментально-расчетного определения теплопроводности ограждающей конструкции с использованием системы навесного вентилируемого фасада и применением тепловизи-онной съемки. В результате проведенного анализа предложены новые варианты теплозащиты зданий с навесными фасадными системами в условиях резких перепадов температурного режима. Библиогр. 9 назв.

Ключевые слова: навесные фасадные системы; вентилируемые фасадные системы; теплозащита; тепловой режим здания; коэффициент теплопроводности; термическое сопротивление; коэффициент теплотехнической однородности; регулярный тепловой режим; тепловизионная съемка; термограмма.

THERMAL PROTECTION ANALYSIS OF IRKUTSK BUILDINGS WITH CURTAIN FACADE SYSTEMS USING

THERMOGRAPHY

A.S. Ivanova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article deals with a stationary study of experimental calculation of thermal conductivity of fencing structures with cu r-tain ventilated facade systems by thermal imaging. The conducted analysis resulted in the introduction of new options for thermal protection of buildings with curtain facade systems under rapid temperature changes. 9 sources.

Key words: curtain facade systems; ventilated facade systems; thermal protection; thermal regime of a building; thermal conductivity factor; heat resistance; heat transfer performance uniformity factor; regular thermal regime; thermal imaging; thermogram.

Введение

Современные строительные технологии предусматривают экономию средств не только на строительстве и возведении зданий, но и на практичности и эффективности новых технологий.

Ограждающие конструкции здания обладают разделительной функцией защиты от воздействия окружающей среды и теплоизоляции. Вентилируемые фасадные системы (ВФС) позволяют в значительной степени улучшить теплоизоляционные свойства несущих стен зданий, более эффективно сохранить тепло внутри помещений, воздушный зазор таких систем позволяет вынести "точку росы" за пределы расчетной границы с несущими стенами [6; 8; 10] и тем самым обеспечить полный отвод конденсата стен.

Основным достоинством таких систем можно считать экономичность, которая выражается в киловаттах тепла и которую можно достичь с помощью варьирования толщины теплоизоляционного слоя, а также затрат на дополнительные строительные материалы [2]. При этом эксплуатация конструкции позволяет обеспечить высокий уровень функциональной эффективности. Так как правительство намерено продолжить курс на редуцирование энергопотребления в законодательных требованиях по тепловому стандарту, потенциал качественного утепления внешних стен

приобретает центральное значение [5].

Благодаря приборам инфракрасного излучения стало возможным проводить исследования и выявлять незначительные разницы температур на различных участках навесного фасада.

Исследование проводилось в г. Иркутске с целью выявления основных недостатков вентилируемых фасадных систем, возникающих на разных стадиях проектирования, монтажа и эксплуатации. В результате натурных обследований жилых и гражданских зданий, где несущие конструкции выполнены из монолитного железобетонного каркаса с заполнением наружных стеновых проемов ячеистыми блоками толщиной 200 мм и утеплением снаружи минераловатными плитами различной толщины с использованием известной фасадной системы «Краспан», были обнаружены типичные участки утечки тепла через ограждающие конструкции.

Обследование включало тепловизионную съемку и измерение температуры поверхности конструкции. В результате обследования выявлены наиболее характерные ошибки и недостатки ВФС.

Определение теплотехнических характеристик ограждающих конструкций в натурных условиях выполнялось по методикам, определенным в нормативных документах: «Методы определения сопротивле-

1 Иванова Анастасия Сергеевна, старший преподаватель кафедры архитектурного проектирования, тел.: (3952) 405156, e-mail: admi-nir@mail.ru

Ivanova Anastasiya, Senior Lecturer of the Department of Architectural Design, tel.: (3952) 405156, e-mail: admi-nir@mail.ru

ния теплопередаче ограждающих конструкций» ГОСТ 26254-84, «Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций» ГОСТ 26629-85, «Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции» ГОСТ 25380-82, «Метод калоритмического определения коэффициента теплопередачи» ГОСТ 31166-2003, а также СП Проектирование тепловой защиты зданий 23-101-2004, СНиП Тепловая защита зданий 23-022003, СП Проектирование тепловой защиты зданий 23-101-2004.

В ходе проведении энергообследования применялись следующие средства измерения:

- термометр контактный ТК-5.03 с набором щупов;

- тепловизор марки «Testo 882».

Условия тепловизионной съемки

Съемка проводилась по адресу г. Иркутск, ул. 2-я Железнодорожная. Это новый современный жилой комплекс, возведенный по реализованной программе ЗАО «Желдорипотека» и состоящий из 2-х современных пятнадцатиэтажных жилых домов с навесными фасадами (рис. 1). Наружные стены - наружный слой (вентилируемый утепленный навесной фасад) и внутренний слой (каменная кладка из ячеистых блоков толщиной 190 мм). В строительстве комплекса использовались следующие материалы фасадных систем: Краспан-ST, КраспанКерплит, КраспанМе-таллКолор, подсистема Краспан ВСт.

Краспан-БТ - это панель с лицевой поверхностью из оцинкованного стального листа с цветным поливи-нилдефторидным (PVDF) покрытием или полиэстеро-вым покрытием (РЕ).

В системе КраспанКерплит применяется керамо-гранитная плита с матовой цветной поверхностью 600х600х10 мм.

В системе КраспанМеталлКолор применяется стальная вертикальная обрешетка ^п + полимерное покрытие). Одним из главных преимуществ данной системы является ее экономичность, малый удельный вес и высокая скорость монтажа.

Подсистема Краспан ВСт имеет малый вес, способ крепления "в замок", экономична.

Площадь фасада здания достигает 11 000 кв. м. Год постройки 2010-й.

Температура поверхности стен внутри обследуемого здания +16, относительная влажность воздуха 77%, температура в помещении (+18), температура окружающей среды (-28 °С), ветер северо-восточный со скоростью 1 м/с, здание постоянно отапливаемое. Исследования проводились со стандартным объективом для наружных измерений, имеющим поле зрения 32°. Прибор откалиброван от -20ОС до +30°С, при проведении обследования в диапазоне 20°С погрешность абсолютных измерений температуры не превышает ± 0,2°С.

Наименование точки изме- Темп. [oC]

рения

М1 -9,3

М2 -0,2

М3 -8,9

М4 -9,3

М5 -8,2

М6 -8,3

М7 -1,7

М8 -1,7

М9 -10,2

М10 -11,7

Рис. 1. Термограмма СНФсВЗ жилого комплекса по адресу г. Иркутск ул. 2-я Железнодорожная. Съемка проводилась при наружной температуре -28 °С 7 декабря 2013 г. в 08.00 утра

На первом этапе осуществлено сканирование ограждающих конструкций с целью выявления отличия температурных областей. На базе анализа термограмм предварительного сканирования была намечена программа детального обследования участков с температурными отклонениями и выяснения причин их появления [2, 3, 4].

Анализ приведенной выше термограммы поверхностей ограждающих конструкций (см. рис.1) позволяет сделать по температурным значениям точек измерения следующие выводы: термограмма наружных поверхностей фасада не содержит отличий по цветовой гамме, что свидетельствует об отсутствии дефектов, допущенных при выполнении работ по монтажу утеплителя (пропусков, щелей между плитами утеплителя) [7, 9].

ственно, и позволяет локализовать и идентифицировать участки дефектов. При анализе градиентного поля появляется возможность изучения особых точек и их окрестностей. Под особыми подразумеваются области с резкими скачками температур или большими её значениями, что доказывает неплотное прилегание форточки к оконной раме. В данном случае представляется влияние мостиков холода на показатели теплопередачи стены, что обосновывает следующие факторы влияния: геометрический вид подкон-струкции, её форма и материал строительных элементов, крепления в области консолей, а также некачественная установка оконных блоков.

Заключение

Тепловизионная съемка обнаружила общую равномерную картину распределения температуры на

*

!Г Г Г II

I

Рис. 2. Термограмма стены административного здания по адресу г. Иркутск, ул. Терешковой 26. Съемка проводилась при наружной температуре -28°С 7 декабря 2013 г. в 08.00 утра

При анализе съёмки внутренних поверхностей ограждающих конструкций выделяются аномальные зоны, характерные для всех помещений: зона сопряжения наружных стен и плит перекрытия (потолков); зона в районе подоконных досок и в районе оконного блока (рис. 2).

На термограмме можно рассмотреть несколько очагов неинтенсивной утечки тепла в точках М9, М6, М5, причиной возникновения которых является попадание влаги в утеплитель в осенне-зимний период, когда дожди сменяются резким похолоданием. В такой ситуации увлажненный утеплитель промерзает и может находиться в таком состоянии весь период, сохраняя отрицательную температуру воздуха, при этом соответственно происходит промерзание стен.

В точках М7, М8 данная аномалия не выявлена. Однако из анализа изображения термограммы можно сделать вывод, что количество потерь тепла через навесной фасад невелико, точки М3 и М2 имеют максимальные высокие температурные значения (при наличии локальной утечки тепла в зонах нарушения изоляции уровень инфракрасной светимости в них превышает светимость прилегающих зон, что, соб-

наружной поверхности фасадных систем. В единичных случаях прибор показывал наличие многочисленных участков утечки тепла. В итоге сравнительного анализа результатов съемки объектов были выявлены наиболее распространённые участки фасадов зданий с наличием утечки тепла, а это горизонтальные углы зданий и участки в области крепления оконных блоков.

Небольшой период эксплуатации обследованных объектов не позволяет сделать вывод о долговечности утеплителей в условиях эксплуатации.

Таким образом, применение комплексных тепло-визионных обследований, основанных на сочетании контактных и бесконтактных измерений температуры и других вспомогательных параметров ограждающей конструкции и окружающей среды на базе использования современных расчетных моделей теплопередачи в нестационарных условиях изменения температур среды, решает задачу определения фактических теп-лопотерь через наружные ограждающие конструкции зданий в реальных условиях их эксплуатации.

Статья поступила 17.04.2014 г.

Библиографический список

1. . ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. ГОСТ 7076-87; введ. 01.04.2000. М.: Изд-во стандартов, Метод определения теплопроводности и термического со- 2000. 11 с.

противления при стационарном тепловом режиме. - Взамен 2. Гагарин В.Г. Теплофизические проблемы современных

стеновых ограждающих конструкций многоэтажных зданий // Строительные науки. 2009. № 5. 297 с.

3. Дроздов В.А., Сухарев В.И. Термография в строительстве. М.: Стройиздат, 1987. 237 с.

4. Калихман А.Д., Иванова А.С. Навесные фасадные системы в новом строительстве и реконструкции жилых домов в Иркутске // Известия вузов. 2011. № 1. С. 166-173.

5. Методические рекомендации по комплексному теплотехническому обследованию наружных ограждающих конструкций с применением тепловизионной техники. МДС 231.2007 / ФГУП «НИЦ «Строительство». М.: ФГУП ЦПП, 2007. 12 с.

6. Методические указания по проведению энергоресурсо-аудита в жилищно-коммунальном хозяйстве. МДК 1-01.2002: утв. Госстроем России 18.04.2010 № 81 / под ред. Л.Н. Чернышева и Н.Н. Жукова. М.: Госстрой России, 2001. 71 с.

7. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий: СП 23-101-04; введ. 01.06.04. М.: ФГУП ЦПП, 2004. 141 с.

8. Строительные нормы и правила. Тепловая защита зданий: СНиП 23-02-2003 / Госстрой России. Введ. 01.10.03. М., 2003. 29 с.

9. Тепловой режим зданий и сооружений / сост. В.И. Иго-нин, Д.Ф. Карпов, М.В. Павлов. Вологда: ВоГТУ, 2010. 103 с.

УДК 72

ГРАНИЦА КАК МЕТОД ОЖИВЛЕНИЯ ГОРОДСКОГО ПРОСТРАНСТВА © Л.В. Козлова1

Иркутский государственный технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Раскрывается понятие границ в качестве формирующего элемента городской среды. Дано представление о мягких границах, как о простом и ценном элементе архитектуры, который способен оживить и разнообразить пространство любого крупного населенного пункта. С этой целью рассматриваются методы оценки нижних этажей зданий, представляющих большой интерес для интерпретации мягких границ в градостроительстве. Ил. 3. Табл. 2. Библиогр. 5 назв.

Ключевые слова: границы; общественное пространство; городская среда; проницаемость; перетекание; про-зрач-ность; взаимодействие.

BOUNDARY AS REVITALIZING METHOD OF URBAN SPACE L.V. Kozlova

Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.

The article explains the concept of boundary as a formative element of urban environment. Soft boundaries are defined as a simple and valuable architectural element that can revitalize and diversify the space of any large settlement. For this purpose, the estimation methods of the lower floors of buildings are given consideration since they are of great interest for describing the basic principles of soft boundaries in town planning. 3 figures. 2 tables. 5 sources.

Key words: boundaries; public space; urban environment; permeability; overflowing; transparency; interaction.

Общепринятое определение границы сводится к понятию ограничения и запрета. Функционально границы служат не только в качестве запрета проникновения, но и как элементы, формирующие и организующие пространство. Особенности границ городской среды (членение, фактура, цвет и т.д.) могут рассматриваться и как ее характеристики, отнесенные формально к границам, а фактически пронизывающие ее, воспринимаемые в качестве полноценных «действующих лиц» окаймляемого ими пространства.

Все элементы, формирующие пространство, по сути являются его границами. Переосмыслив в этом отношении классификацию материально-пространственных компонентов городского интерьера [1], можно выделить следующие категории границ: горизонтальные как основа пространства (город-

Если граница не работает, пространство никогда не оживает.

Кристоф Александер

ской ландшафт, мощение, дорожная разметка, бордюры и т.д.) и вертикальные, составляющие основу зрительного образа городского пространства. Вертикальные границы, в свою очередь, можно разделить на: реальные, которые создают непроницаемые зрительные границы (первые этажи зданий, высокие заборы), символические проницаемые границы (деревья, кустарники, ограждения) и условные границы, формирующие общую картину городского пространства (перспектива улиц, панорама).

Горизонтальные границы являются не только основой пространства, но и активными участниками в создании мягких границ. Разграничение пространства на функциональные зоны без использования вертикальных поверхностей (при помощи разного характера рисунков или цвета поверхности основания) является

1 Козлова Людмила Валерьевна, аспирант, тел.: 89148885050, e-mail: koza-mila@yandex.ru Kozlova Lyudmila, Postgraduate, tel.: 89148885050, e-mail: koza-mila@yandex.ru