close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

633.Буянов В.И.Термографический контроль энергоэффективности зданий

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
В. И. Буянов, Б. А. Попов
Термографический контроль энергоэффективности зданий
Учебное пособие
Воронеж 2015
1
УДК 699.8:528.5 (07)
ББК 38.113я73
Б949
Рецензенты:
кафедра «Безопасность жизнедеятельности» Воронежского
государственного лесотехнического университета им. Г.Ф.Морозова;
А.Л. Заболотный, директор ООО «Геостройприбор»
Буянов, В.И.
Термографический контроль энергоэффективности зданий:
Б949 учеб. пособие / В.И. Буянов, Б.А. Попов; Воронежский ГАСУ. –
Воронеж, 2015. – 58 с.
Изложено содержание, значение и роль инструментальной диагностики
тепловых потерь и эффективности теплоизоляционных облицовок зданий.
Приведены
основные
приемы
и
способы
выполнения
теплоизоляционного контроля ограждающих конструкций. Содержит
графический и табличный материал, а также пример расчета теплоизоляции.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
«Строительство» профиль «Городское строительство и хозяйство» и
направлениям 20.03.01 «Техносферная безопасность», 21.03.03 «Геодезия и
дистанционное зондирование».
Ил. 17. Табл.10. Библиогр. : 26 назв.
УДК 699.8:528.5 (07)
ББК 38.113я73
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
© Буянов В.И., Попов Б.А., 2015
© Воронежский ГАСУ, 2015
ISBN 978-5-89040-578-4
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение………………………………………………………………… 4
Основные термины…………………………………………………….. 4
1. Тепловые потери в зданиях…………………………………………. 9
2. Тепловизионный контроль ограждающих конструкций…………. 12
2.1. Термография. Применение тепловизоров……………………. 12
2.2. Аппаратура и оборудование…………………………………… 17
2.3. Подготовка и проведение обследования……………………… 22
2.4. Обработка результатов (термограммы)……………………….. 30
3. Классификация зданий по энергоэффективности…………………. 31
4. Эффективность теплозащиты фасадов…………………………….. 32
5. Пример расчета теплоизоляции…………………………………….. 34
6. Навесная теплоизоляция фасадов (конструкции)………………… 46
7. Противопожарная защита фасадов зданий………………………… 48
Контрольные вопросы…………………………………………………. 53
Заключение……………………………………………………………… 54
Библиографический список …………………………………………… 55
Приложения…………………………………………………………….. 56
3
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с Федеральным Законом №261-ФЗ «Об энергосбережении и
повышении энергетической эффективности» в строительные нормы внесены требования
утепления зданий. В учебные планы и рабочие программы вводятся новые разделы и темы.
Поэтому в пособии рассмотрены следующие вопросы: пути распространения
тепловых потерь через ограждающие конструкции зданий, тепловизионные методы
контроля; классификация зданий по энергоэффективности; выбор наружной теплоизоляции
фасадов и её расчет, а также противопожарные требования к облицовке стен.
В учебное пособие включены извлечения из нормативных документов по
проектированию, строительству, реконструкции и капитальному ремонту зданий.
Цель пособия – оказать помощь в инструментальном обследовании тепловых потерь,
проектировании вариантов теплозащиты (энергосбережении) фасадов зданий и
экономической оценке мероприятия по защите от тепловых потерь.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению
«Строительство» профиль «Городское строительство и хозяйство» и направлениям 20.03.01
«Техносферная безопасность», 21.03.03 «Геодезия и дистанционное зондирование».
Пособие может быть использовано для повышения квалификации инженеров строителей по вопросам энергосбережения в зданиях.
Внедрение материалов пособия позволит проектировать здания с рациональным
пользованием энергии путём выявления энергетического применения теплозащитных
материалов на фасадах зданий.
Авторы выражают глубокую признательность и благодарность за содействие в
подготовке учебного пособия директору ООО «Геостройприбор» А.Л. Заболотному и
заведующему кафедрой «Безопасность жизнедеятельности» ВГАТУ, д.т.н., профессору В.Ф.
Асминину.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции требованиям проектной и/или
нормативной документации, ухудшающее его свойства.
Тепловой неразрушающий контроль – неразрушающий контроль, основанный на
регистрации температурных полей объекта контроля.
Теплопроводность – свойство материала конструкции переносить теплоту под
действием разности (градиента) температур на ее поверхностях.
Удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный
период – количество тепловой энергии за отопительный период, необходимое для
компенсации теплопотерь здания с учетом воздухообмена и дополнительных
тепловыделений при нормируемых параметрах теплового и воздушного режимов помещений
в нем, отнесенное к единице площади квартир или полезной площади помещений здания
(или к их отапливаемому объему) и градусо-суткам отопительного периода.
4
Критический дефект ограждающей конструкции – теплотехнический дефект,
который приводит к понижению температуры на внутренней поверхности НОК ниже точки
росы при расчетных температурно-влажностных условиях.
Реперные зоны – зоны без температурных аномалий на поверхности объекта
контроля, на которых проводят контактные измерения температуры и тепловых потоков и
настраивают тепловизор.
Температурная аномалия – локальное отклонение температуры поверхности от
нормы.
Температурное поле – совокупность мгновенных значений температуры во всех
точках поверхности объекта контроля или его отдельного участка.
Тепловизор – прибор, предназначенный для преобразования теплового изображения
объекта в видимое.
Термограмма – тепловое изображение объекта контроля или его отдельного участка.
Вентилируемый фасад (система вентилируемого фасада (СВФ)) – составная
конструкция, включающая стальной каркас, утеплитель и облицовку фасадной стены здания
с вентилируемым воздушным зазором между утеплителем и облицовкой.
Кронштейн – консольная опорная деталь для крепления направляющих профилей к
стене, представляющая собой стальной гнутый уголок с ребром жесткости. Различают два
типа кронштейнов: кронштейн опорный (непосредственно крепится к стене) и кронштейн
подвижной.
Составной кронштейн – кронштейн опорный, соединенный с кронштейном
подвижным.
Анкер – крепежное устройство, заделываемое в стене для закрепления кронштейнов.
Направляющий элемент – гнутый стальной профиль «шляпного», L-образного или
Z-образного сечения, расположенный вертикально или горизонтально параллельно
поверхности стены и закрепленный на кронштейнах.
Утеплитель – минераловатные плиты плотностью не менее 70 кг/м³, прикрепленные
к стене дюбелем.
Облицовка – металлические профилированные листы (сайдинг фасадный,
профнастил стеновой), кассеты, плиты из фиброцемента, керамогранита и других
материалов.
Тепловой режим здания – совокупность всех факторов и процессов, формирующих
тепловой внутренний микроклимат здания в процессе эксплуатации.
Класс энергетической эффективности – обозначение уровня энергетической
эффективности здания, характеризуемого интервалом значений удельного расхода тепловой
энергии на отопление здания за отопительный период.
Продолжительность отопительного периода – расчетный период времени работы
системы отопления здания, представляющий собой среднее статистическое число суток в
году, когда средняя суточная температура наружного воздуха устойчиво равна и ниже 8 или
10 ºС в зависимости от вида здания.
5
Конвективный теплообмен – перенос теплоты с поверхности (на поверхность),
ограждающей конструкции, омывающим ее воздухом или жидкостью.
Лучистый теплообмен – перенос теплоты с поверхности (на поверхность)
конструкции за счет электромагнитного излучения.
Теплоотдача (тепловосприятие) – перенос теплоты с поверхности конструкции в
окружающую среду, за счет конвективного и лучистого теплообмена.
Теплопередача – перенос теплоты через ограждающую конструкцию от
взаимодействующей с ней среды с более высокой температурой, к среде с другой стороны
конструкции с более низкой температурой.
Теплоусвоение поверхности конструкции – свойство поверхности ограждающей
конструкции поглощать или отдавать теплоту.
Инфильтрация – перемещение воздуха через материал и неплотности ограждающих
конструкций, вследствие ветрового и теплового напоров, формируемых разностью
температур и перепадом давления воздуха снаружи и внутри помещений.
Тепловой поток – количество теплоты, проходящее через конструкцию или среду в
единицу времени.
Относительная влажность воздуха – Отношение парциального давления водяного
пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного водяного
пара при той же температуре.
Удельная теплоемкость – отношение теплоемкости материала к его массе.
Коэффициент остекленности фасада здания – отношение площадей светопроемов
к суммарной площади наружных ограждающих конструкций фасада здания, включая
светопроемы.
Показатель компактности здания – отношение общей площади внутренней
поверхности наружных ограждающих конструкций здания к заключенному к заключенному
в них отапливаемому объему.
Коэффициент теплопроводности материала – величина, численно равная плотности
теплового потока, проходящего в изотермических условиях через слой материала толщиной
в 1 м при разности температур на его поверхностях один градус Цельсия.
Коэффициент теплоусвоения материала – величина, отражающая способность
материала воспринимать теплоту при колебании температуры на его поверхности.
Плотность материала – отношение массы (свойства материала, характеризующего
его инерционность и способность создавать гравитационное поле) материала к его объему.
Плотность сухого материала – отношение массы сухого материала к занимаемому
им объему.
Плотность влажного материала – отношение массы материала, включая массу влаги
в его порах, к занимаемому этим материалом объему.
Удельный вес материала – отношение веса (силы, возникающей вследствие
взаимодействия материала с гравитационным полем) материала к его объему.
6
Относительная массовая влажность материала – процентное отношение массы
влаги к массе материала в сухом состоянии.
Сорбционная влажность материала – равновесная относительная влажность
материала в воздушной среде с постоянной относительной влажностью и температурой.
Коэффициент паропроницаемости материала – величина, равная плотности
стационарного потока водяного пара, проходящего в изотермических условиях через слой
материала, толщиной в один метр, в единицу времени при разности парциального давления в
один Паскаль.
Коэффициент поглощения теплоты солнечной радиации – отношение теплового
потока, поглощенного поверхностью материала, к падающему на нее потоку солнечной
радиации.
Коэффициент излучения поверхности – отношение величины теплового излучения,
единицей поверхности конструкции, к величине теплового излучения, единицей поверхности
абсолютно черного тела при одинаковой температуре.
Теплоустойчивость ограждающей конструкции – свойство ограждающей
конструкции, определяемое отношением амплитуды колебаний температуры внутренней
поверхности и амплитуды теплового потока при его гармонических колебаниях.
Теплоустойчивость помещения – свойство результирующей температуры
внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций, сохранять
относительное постоянство при колебаниях теплопотерь и теплопоступлений снаружи, и
теплопоступлений внутри, обеспечиваемых системами поддержания микроклимата.
Воздухопроницаемость ограждающей конструкции – свойство ограждающей
конструкции
пропускать воздух под действием разности давлений на наружной и
внутренней поверхностях, численно выраженное массовым потоком воздуха через единицу
площади поверхности ограждающей конструкции в единицу времени, при постоянной
разности давлений воздуха на ее поверхностях.
Воздухопроницаемость помещений – свойство ограждающих конструкций
пропускать воздух под действием разности давлений на наружных и внутренних
поверхностях, численно выраженное в объемном (м 3 ) или массовом (кг) расходе воздуха в
единицу времени.
Коэффициент
воздухопроницаемости
ограждающей
конструкции
–
воздухопроницаемость ограждающей конструкции, приходящаяся на один Паскаль разности
давлений на ее поверхностях.
Сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции – величина,
обратная коэффициенту воздухопроницаемости ограждающей конструкции.
Паропроницаемость ограждающей конструкции – свойство материалов
ограждающей конструкции пропускать влагу, под действием разности парциальных
давлений водяного пара на ее наружной и внутренней поверхностях.
Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции – величина,
обратная потоку водяного пара, проходящего через единицу площади ограждающей
конструкции в изотермических условий на единицу времени, при разности парциальных
давлений внутреннего и наружного воздуха в один Паскаль.
7
Коэффициент теплообмена (тепловосприятия или теплоотдачи) – величина,
численно равная поверхностной плотности теплового потока при перепаде температур
между поверхностью и окружающей средой в один градус Цельсия соответственно, для
внутренней и наружной поверхностей.
Сопротивление теплообмену (теплоотдачи или тепловосприятию) – величина,
обратная коэффициенту теплообмена.
Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции (трансмиссионный) –
величина, численно равная поверхностной плотности теплового потока, проходящего через
ограждающую конструкцию при разности внутренней и наружной температур воздуха в
один градус Цельсия.
Термическое сопротивление слоя ограждающей конструкции – величина,
обратная поверхностной плотности теплового потока, проходящего через слой материала
ограждающей конструкции при разности температур на его поверхностях в один градус
Цельсия.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции – величина, равная сумме
термических сопротивлений всех слоев материалов ограждающей конструкции.
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции – величина, обратная
коэффициенту теплопередачи ограждающей конструкции.
Приведенный коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции –
средневзвешенный
коэффициент
теплопередачи
теплотехнически
неоднородной
ограждающей конструкции.
Приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие
конструкции здания - величина, численно равная среднему кондуктивному тепловому
потоку, приходящемуся на единицу площади совокупности наружных ограждающих
конструкций здания при разности внутренней и наружной температур воздуха в один градус
Цельсия.
Условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за
счет инфильтрации и вентиляции – условный коэффициент теплопередачи (воздухвоздух) за счет переноса теплоты воздухом, фильтрующим через оболочку здания.
Общий коэффициент теплопередачи здания – величина,
приведенного и условного коэффициентов теплопередачи здания.
равная
сумме
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции –
величина, обратная приведенному коэффициенту теплопередачи ограждающей конструкции.
Коэффициент теплоусвоения поверхности конструкций – отношение величины
амплитуды гармонических колебаний плотности теплового потока, вызванного
неравномерностью отдачи теплоты системой отопления, к величине амплитуда колебаний
температуры внутренней поверхности наружного ограждения.
Тепловая инерция ограждающей конструкции – величина, численно равная сумме
произведений термических сопротивлений отдельных слоев ограждающей конструкции на
коэффициенту теплоусвоения материала этих слоев.
8
1. ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ В ЗДАНИЯХ
ДЛЯ определения теплопотери отдельными помещениями и зданием в целом
необходимо иметь следующие исходные данные: планы этажей и характерные разрезы по
зданию со всеми строительными размерами; выкопировку из генерального плана с
обозначением стран света и розы ветров; назначение каждого помещения; место постройки
здания (название населенного пункта); конструкции всех наружных ограждений,
обоснованные теплотехническим расчетом.
Все отапливаемые помещения здания на планах следует обозначать порядковыми
номерами (начиная с №01 и далее — помещения подвала; с № 101 и далее — помещения
первого этажа; с № 201 и далее — второго этажа и т. д.). Помещения нумеруют слева
направо, причем лестничные клетки обозначают отдельно буквами или римскими цифрами и
независимо от этажности здания рассматривают как одно помещение.
Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции, учитываемые при
проектировании систем отопления, разделяются условно на основные и добавочные.
Трансмиссионные теплопотери
Плохая заделка окон, подоконной доски, стен, перекрытий может привести к
повышенной теплопотере и скоплению конденсата на окнах. В панельных домах основной
источник теплопотери - это плохо заделанные стыки панелей. Такой недостаток часто
наблюдается в случае, если здание построено из объемных блоков. Процентное соотношение
тепловых потерь через ограждающие конструкции в зданиях представлено на рисунке.
Рис. 1. Схема распределения тепловых потерь
через ограждающие конструкции
Энергопотребление здания на 1 кв.м. в настоящее время составляет 1,018 млн.
кВт/час, и по новому СНиПу – 1,750 млн. кВт/час с учетом повышения теплоизоляции на
15%.
Новая версия СНиП предполагает снижение толщины стен на 37% по сравнению с
действующими нормами. Соответственно, дома, построенные и реконструируемые по
проектам, выполненным по актуализированной редакции СНиП, будут требовать больше
энергии.
9
Рис. 2. Объем установки навесных фасадных систем теплоизоляции (НФС) в России
На данный момент энергопотребление здания на 1 кв.м составляет 1,018 млн кВт/час.
При принятии новых норм оно составит 1,750 млн кВт/час (учитывая 15%-е повышение
требований к теплоизоляции зданий в соответствии с постановлением Правительства РФ).
Стоимость материалов для утепления фасадов по технологии НФС (навесные
фасадные системы) составляет от 1500 руб. за кв.м. с облицовкой керамогранитом и от
2500 руб. за кв.м с облицовкой алюмокомповитными панелями.
Рис. 3. Объем утепления фасадов СФТК в России
(системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными
штукатурными слоями)
Традиционные строительные материалы (железобетон, кирпич, дерево) не способны в
однослойной ограждающей конструкции обеспечить требуемое значение термического
сопротивления. Оно может быть достигнуто лишь в многослойной ограждающей
10
конструкции, где в качестве утеплителя применяется эффективный теплоизоляционный
материал.
В соответствии с современными строительными нормами требуемое сопротивление
теплопередачи увеличилось в 3 – 3,5 раза по сравнению со старыми нормами. Рост цен на
тепловую энергию и коммунальные услуги также выдвигает на передний план жизненно
важную потребность в повышении теплозащиты зданий для снижения затрат на отопление в
процессе эксплуатации.
По зарубежной статистике, отопление жилых помещений составляет 30% конечного
объема потребляемой энергии и является областью наибольших энергозатрат. Однако,
вместе с этим, в этой области потенциал энергоэкономии составляет свыше 50% (дома
старой и новой постройки) и связан с незначительным капиталовложением.
Одним из основных источников тепловых потерь в здании являются окна. Удельный
тепловой поток через двухслойное остекление примерно в 5 раз превышает тепловой поток,
проходящий через стены. Но, учитывая, что площадь остекления в обычном доме составляет
15 – 20% от площади стен, можно считать, что тепловые потери через стены превышают
потери через оконные проемы. В общем объеме суммарных тепловых потерь всего здания
потери тепла через стены – максимальны.
Энергетическая эффективность от утепления фасадов достигается при условии
выполнения одновременно работ по замене оконных и балконных блоков, остеклению
балконов и лоджий.
При отсутствии теплоизоляции здания, точка росы внутри ограждающей конструкции
- стены промерзают. Потери тепла составляют до 80% (рис. 4, а).
При применении внутренней теплоизоляции ограждающая конструкция не может
аккумулировать тепло, помещение быстро нагревается и быстро охлаждается. Между
внутренней стеной и теплоизолирующем слоем возникает зона конденсации пара. На
внутренней стене появляется грибок и плесень. Возможность промерзания стен остается.
Потери тепла частично уменьшаются (рис. 4, б).
При применении наружной теплоизоляции точка росы переходит в
теплоизолирующий слой, ограждающая конструкция накапливает тепло и температурные
колебания в ней минимальны. Потери тепла приблизительно равны 0 (рис. 4, в).
а)
б)
в)
Рис. 4. Схема здания: а) без теплоизоляции; б) с внутренней теплоизоляцией стен;
в) с наружной теплоизоляцией стен
Одним из способов снижения энергозатрат является применение навесной фасадной
системы.
11
Энергозатраты жилого дома с установленной системой навесного вентилируемого
фасада на 30% ниже и составляет 30-70 кВтч/(м2 ), что соответствует 3-7 л жидкого топлива в
год на каждый м2 . Такое жилье по праву может называться энергоэкономичным.
Для того чтобы устранить теплопотери, рекомендуется на стадии проектирования
производить подробные технические расчеты и расчет температурных полей всех узлов
сопряжений здания. Для этого используют данные теплограмм (рис. 5). При наличии
указанных расчетов, возможно, предсказать слабые места и провести теплотехническую
оптимизацию уже на стадии проектирования.
Рис. 5. Температура наружной поверхности исследуемых участков
определяется по полученным теплограммам
2. ТЕПЛОВИЗИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
2.1. Термография. Применение тепловизоров
Инфракрасная термография
Инфракрасная термография, тепловое изображение или тепловое видео — это
научный способ получения термограммы — изображения в инфракрасных лучах,
показывающего картину распределения температурных полей. Инфракрасное излучение
является низкоэнергетическим и для глаза человека невидимо, поэтому для его изучения
созданы специальные приборы - тепловизоры (термографы), позволяющие улавливать это
излучение, измерять его и превращать его в видимую для глаза картину. Тепловизоры
относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа. В них невидимое глазом
человека излучение переходит в электрический сигнал, который подв ергается усилению и
автоматической обработке, а затем преобразуется в видимое изображение теплового поля
объекта для его визуальной и количественной оценки.
12
Современные тепловизоры обнаруживают излучение в инфракрасном диапазоне
электромагнитного спектра (примерно 0,9-14 мкм) и на основе этого излучения создают
изображения, позволяющие определить перегретые или переохлаждённые места.
Все объекты с температурой выше абсолютного нуля испускают инфракрасное
излучение.
Интенсивность теплового излучения тела меняется с изменением его
температуры, поэтому термография позволяет фиксировать все нюансы распределения
температуры по поверхности тела.
Создание термограмм на основе тепловых изображений нашло широкое применение в
различных областях науки, производства и быта. Например, пожарные используют их для
обнаружения в условиях задымления людей и установления очагов возгорания. С помощью
тепловых изображений в технике, обслуживающей линии электропередач обнаруживают
перегрев в местах соединений и части, находящиеся в аварийном состоянии, требующие
устранения потенциальной опасности. Когда нарушена теплоизоляция, строители могут
видеть утечку тепла и предотвратить неисправности при охлаждении или обогреве
системами кондиционирования воздуха.
Отличие инфракрасной съёмки от термографии
Инфракрасное (ИК) излучение является электромагнитным излучением с длиной
волны от 0,7 до 300 микрон, что соответствует частоте примерно от 1 до 430 ТГц. Длина
волны ИК-излучения больше (а частоты ниже), чем у видимого света.
Суммарная мощность излучения яркого солнечного света - около 1 киловатта на
квадратный метр земной поверхности. Из этого количества 527 ватт приходится на ИК излучение, 445 ватт – на видимый свет, и 32 ватта – на ультрафиолетовое излучение.
Термографические камеры (тепловизоры) чувствительны к излучению в ИК
диапазоне электромагнитного спектра (0.9-14 мкм) и создают изображения этого излучения,
называемые термограммами. Чувствительность современных тепловизоров позволяет
регистрировать разницу температур даже на сотые доли градуса, типовое разрешение
современных тепловизоров — 50 mK.
Инфракрасная съёмка излучения соответствует температуре между
250 °C и 500
°C, в то время как диапазон термографии примерно от −50 °C до более, чем 2000 °C. Так,
для получения изображения при инфракрасной съёмке, температура объекта должна быть
свыше 250 °C или объект должен отражать инфракрасное излучение, исходящее от горячего
тела.
Пассивная и активная термография
В пассивной термографии особый интерес представляет повышение или понижение
температурного уровня по сравнению с температурой окружающей среды. Пассивный метод
термоконтроля (ПМТ) не нуждается во внешнем источнике теплового воздействия.
Тепловой контроль с использованием пассивного метода является наиболее
распространенным методом контроля и широко применяется практически во всех отраслях
современной промышленности. Основное преимущество метода — контроль объектов без
вывода из эксплуатации и отсутствие необходимости дополнительных манипуляций
связанных с нагревом объекта. Типичные объекты пассивного теплового контроля это
строительные конструкции, работающие электроприборы, контакты под напряжением и
другие промышленные объекты. Приборы теплового неразрушающего контроля, наиболее
13
часто применяемые при пассивном методе это тепловизоры, пирометры, инфракрасные
термометры, измерители тепловых потоков и логгеры данных.
В активной термографии источник энергии должен создавать температурный
контраст между интересующим объектом и фоном.
Активный метод теплового контроля применяется, когда во время эксплуатации
объект самостоятельно не выделяет тепловое излучение достаточное для проведения ТК.
При активном методе теплового контроля, объект нагревается различными внешними
источниками. Типичные объекты контролируемые данным методом это многослойные
композитные материалы, объекты искусства и другие объекты требующие внешней тепловой
нагрузки.
Активный подход необходим во многих случаях, когда исследуемые части находятся
в температурном равновесии с окружающей средой.
Значение термографии в строительстве
В настоящее время результаты тепловизионного обследования представляют собой
едва ли не самый достоверный источник информации о состоянии строительного объекта.
Термографический анализ зарекомендовал себя как надежный способ обнаружения
доказательств производственного брака или некачественного проектирования. Термограмма
позволяет обнаружить потенциально слабые участки в, казалось бы, надежных стенах, полах
и потолках. Тепловизионное обследование помогает не только увидеть проблему, но и
установить ее причину, тем самым, указывая на способ решения.
Так, например, благодаря способности металлических конструкций удерживать тепло,
тепловизионное обследование позволяет легко обнаружить местонахождение опорных
балок, труб, электрических кабелей, дымоходов и определить их состояние.
Наиболее распространенным дефектом в строительстве, является нарушение
термоизоляции монтажных швов. Подобные недостатки становятся причиной промерзания
стен, а это негативно отражается на уровне комфорта проживания. Но самое неприятное, что
такие дефекты тяжело обнаружить визуально. И только с использованием тепловизионного
обследования становится ясно, как и где тепло уходит из здания. Поэтому, проведение
диагностических работ позволяет своевременно устранить такие неприятные моменты.
Тепловизионный метод – идеальный способ диагностики нарушений теплоизоляции.
Подобный принцип обнаружения скрытых недостатков применяется и для других
ограждающих конструкций: цокольных этажей, подвалов, кровли и окон.
Среди изъянов в ограждающих конструкциях, увеличивающих теплопотери,
основными являются проблемы с окнами.
Их можно подразделить на 2 вида: дефекты стеклопакета и нарушения технологии,
допущенные при установке.
Оба вида нарушений диагностируются при помощи термографических камер (рис 6).
Термограмма отлично иллюстрирует места утечек тепла в области окон и
остекленных
участков зданий, возникающих по причине некачественного монтажа или производственных
дефектов. Утечки тепла через вентиляционные системы также могу быть локализованы при
помощи тепловизионного метода.
14
Рис.6. Термография энергопотерь здания через окна
Обнаружение влаги. Влага часто попадает в здания и вызывает разрушение
строительных материалов. Обычно влага проникает в здание через негерметичные стыки
конструкций или швы. Влага так же может появиться в результате конденсации.
Конденсация обычно возникает, когда влажный теплый воздух из здания попадает в более
холодные полости в здании. Другими источниками влаги могут быть наводнения, подземные
воды, а так же течи из водопровода и систем пожаротушения.
В таких случаях поверхность будет выглядеть более холодной. Влажные
строительные материалы так же имеют более высокую теплопроводность, и в случае
нестационарного теплообмена, имеют большую теплоемкость по сравнению с сухими. В
таком случае тепловые следы могут быть не всегда четкими. Необходимо убедиться в том,
что условия позволяют увидеть наличие влаги. Например, рекомендуется произвести
дополнительные измерения с помощью измерителя влажности, чтобы в случае обнаружения
подозрительных областей, произвести подтверждение.
Немаловажно, что тепловизионное обследование позволяет документально
зафиксировать наличие проблем, а также при необходимости подтвердить правильность
установки оконной конструкции.
Кроме того, подобная диагностика позволяет получить результаты почти мгновенно,
без необходимости вмешательства во внутреннюю структуру объектов.
Диагностический осмотр здания с использованием тепловизионной камеры помогает:
визуализировать потери энергии;
обнаружить дефекты изоляции;
найти источники утечки воздуха;
обнаружить влажность в изоляции, на крыше и стенах как во внутренних, так и
в наружных конструкциях;
обнаружить плесень и плохо изолированные участки;
15
обнаружить тепловые мосты;
обнаружить места просачивания воды в плоских перекрытиях;
обнаружить прорывы в трубопроводах горячей воды;
обнаружить повреждения конструкций;
контролировать сушку зданий;
обнаружить дефекты гидромагистралей и линий центрального отопления;
обнаружить неисправности электрооборудования.
Пример: Тепловое пятно от наличия влаги всегда бывает четким (рис.7), особенно
когда условия подходят для испарения с влажной поверхности.
а)
б)
в)
Рис. 7. а) фотография здания; б) термограмма в кровле здания;
в) термограмма на полу здания
Другим направлением строительной термографии является энергоаудит – анализ
энергоэффективности зданий и сооружений с целью оптимизации расходов на энергию.
Проведение инспекции здания с последующим анализом его особенностей и фактических
данных о расходе энергии позволяет определять оптимальные методы по снижению
энергопотерь.
Тепловизионное обследование проводится как на внешних, так и на внутренних
поверхностях ограждающих конструкций. Определение проблемных участков теплозащиты
помогает локализовать источник энергопотерь (рис.8 и 9).
16
Рис. 8. Нарушение циркуляции теплоносителя
Рис. 9. Энергоаудит дома - утечка тепла на чердаке
Еще одним важным типом исследования конструкций является инспекция
внутреннего пространства. Данный способ диагностики применяют для выявления мостиков
холода, которые возникают из-за недостатков в теплоизоляции и участков, имеющих
температуру ниже точки росы. В таких местах конденсируется влага, что негативно
сказывается на эксплуатационных свойствах здания и может стать причиной разрушения
строительного материала.
2.2. Аппаратура и оборудование
Принцип работы и устройство тепловизоров
— устройство для наблюдения за распределением температуры
исследуемой поверхности. Распределение температуры отображается на дисплее (или в
памяти) тепловизора как цветовое поле, где определённой температуре соответствует
определённый цвет. Как правило, на дисплее отображается диапазон температуры видимой в
объектив поверхности. Типовое разрешение современных тепловизоров — 0,1 °C.
В наиболее бюджетных моделях тепловизоров, информация записывается в память
устройства и может быть считана через интерфейс подключения к компьютеру. Такие
тепловизоры обычно применяют в паре с ноутбуком или персональным компьютером и
17
программным обеспечением, позволяющим принимать данные с тепловизора в режиме
реального времени.
Различают наблюдательные и измерительные тепловизоры. Первые просто делают
изображение в инфракрасных лучах видимым в той или иной цветовой шкале.
Измерительные тепловизоры, кроме того, присваивают значению цифрового сигнала
каждого пикселя соответствующую ему температуру, в результате чего получается картина
распределения температур.
Принцип работы тепловизора.
Рис. 10. Общая схема работы тепловизора
Общая схема работы тепловизора (Рис. 10) показывает что, инфракрасное излучение
концентрируется системой специальных линз и попадает на фотоприемник, который
избирательно чувствителен к определенной длине волны инфракрасного спектра. Излучение
фотоприемника приводит к изменению его электрических свойств, что регистрируется и
усиливается электронной схемой. Полученный сигнал подвергается цифровой обработке, и
это значение передается на блок отображения информации. Блок отображения информации
имеет цветовую палитру, в которой каждому значению сигнала присваивается определенный
цвет. После этого на экране монитора появляется точка, цвет которой соответствует
численному значению инфракрасного излучения, которое попало на фотоприемник.
Сканирующая
система
(зеркала
или
полупроводниковая
матрица)
проводит
последовательный обход всех точек в пределах поля видимости прибора, в результате чего
получается видимая картина инфракрасного излучения объекта (термограмма).
Термограмма
– это изображение объекта, обработанное электроникой для
отображения на дисплее таким образом, что различные градации цвета соответствуют
распределению инфракрасного излучения по поверхности объекта.
Таким образом, на экране тепловизора мы видим значения мощности инфракрасного
излучения в каждой точке поля зрения тепловизора, отображенные согласно заданной
цветовой палитре (черно-белой или цветной).
18
По своей сути, принцип работы тепловизора подобен обычной видеокамере. Разница
только в воспринимаемом спектре светового сигнала. Видеокамера фиксирует видимый
спектр, а тепловизор — невидимый, инфракрасный свет.
С помощью современных тепловизоров можно обнаружить излучение
электромагнитного спектра в инфракрасном диапазоне (900-14000 нанометров) с точностью
0,1С.
Компоненты тепловизора
Все виды тепловизоров
имеют несколько общих компонентов, включающих
объектив,
дисплей, приемник излучения и обрабатывающую электронику, органы
управления, устройства хранения данных, а так же программное обеспечение для обработки
данных и создания отчетов. Эти компоненты могут несколько изменяться в зависимости от
типа и модели тепловизионной системы.
Объективы
Тепловизоры имеют как минимум один объектив. Объектив тепловизора собирает
инфракрасное излучение и фокусирует его на приемнике излучения. Приемник излучения
выдает сигнал и создает электронное (тепловое) изображение или термограмму. Объектив
тепловизора используется для того, чтобы собрать и сфокусировать приходящее
инфракрасное излучение на приемнике излучения. Объективы большинства длинноволновых
тепловизоров изготовлены из германия.
Дисплеи
Тепловое изображение отображается на жидкокристаллическом дисплее (ЖКД),
расположенном на тепловизоре. Дисплей должен иметь большой размер и высокую яркость,
чтобы изображение на нем можно было легко увидеть в различных условиях освещенности в
различных местах работы. На дисплее часто отображается дополнительная информация,
такая как уровень заряда аккумулятора, дата, время, температура объекта (в °F, °C, или K),
видимое изображение и цветовая шкала температур.
Приемник излучения и схемы обработки сигнала
Приемник излучения и схемы обработки сигнала используются для превращения
инфракрасного излучения в полезную информацию. Тепловое излучение от объекта
фокусируется на приемнике излучение, который обычно изготовлен из полупров одниковых
материалов. Тепловое излучение генерирует измеряемый сигнал на выходе приемника
излучения. Сигнал обрабатывается электронными схемами внутри тепловизора, чтобы на
дисплее прибора появилось тепловое изображение.
Органы управления
С помощью органов управления можно выполнить разнообразные электронные
настройки для улучшения теплового изображения на дисплее. В электронном виде
изменяются такие настройки, как диапазон температур, тепловой уровень и диапазон,
цветовая палитра и настройки слияния изображения. Так же можно установить значение
коэффициента излучения и отраженной фоновой температуры.
Устройства хранения данных
Электронные цифровые файлы,
содержащие тепловые изображения и
дополнительные данные, сохраняются на различных типах электронных карт памяти или
устройств хранения и передачи данных. Многие тепловизионные системы позволяют
сохранять дополнительные голосовые и текстовые данные, а так же соответствующее
19
видимое изображение, полученное с помощью встроенной камеры, работающей в ви димом
спектре.
Программное обеспечение для обработки данных и создания отчетов
Цифровые тепловые и видимые изображения (термограммы) импортируются на
персональный компьютер, где их можно просмотреть с использованием различных цветовых
палитр, построить изотермы и гистограммы, произвести другие настройки всех
радиометрических параметров, а так же воспользоваться функциями анализа. Обработанные
изображения можно вставить в шаблоны отчетов и либо отправить на принтер, либо
сохранить в электронном виде, или отправить заказчику через Интернет. Например,
программа обработки теплограмм «Протон-Эексерт» позволяет дополнительно построить
тренд температуры во времени, что позволяет спрогнозировать остаточный ресурс
исследуемого объекта с помощью термографии.
Классификация тепловизоров
Современные тепловизоры представляют собой портативные приборы, позволяющие в
режиме реального времени отображать картину распределения поверхностных температур
(термограмму), сохранять ее в собственной памяти и отправлять на компьютер или иные
устройства, поддерживающие проводные (USB, RS 232) и беспроводные (Bluetooth)
интерфейсы передачи данных. Возможность подключения к стационарному компьютеру или
ноутбуку, мгновенного вывода результатов измерений на периферийные устройства
(принтер, монитор) обеспечивают оперативность и удобство, благодаря чему новейшее
поколение тепловизоров справляется с широким кругом практических задач, находя
применение в строительстве, медицине, криминалистике, на этапах диагностики в различных
отраслях промышленности.
Основными требованиями, предъявляемыми к переносным тепловизорам, являются
температурная чувствительность и диапазон оцениваемых температур. На текущий момент
температурная чувствительность хорошего тепловизора составляет около 0.1 °C (или 100
мК), а величина диапазона варьирует в зависимости от специфики предполагаемых задач.
Кроме того, многие модели тепловизоров поддерживают работу в нескольких
переключаемых режимах, что позволяет существенно расширить диапазон измерений без
потери точности. Также немаловажным параметром являются размер оптического поля и
минимальное фокусное расстояние. Эти характеристики тепловизора определяются оптикой
его объектива и полупроводниковой матрицей.
Классифицировать тепловизоры можно по самым различным критериям:
по принципу получения изображения
1) сканирующие тепловизоры (тепловизоры с оптико-механическим сканированием).
Термограмма получается
в результате сканирования пространства. Система из
вращающихся и качающихся зеркал и призм поочередно экспонирует на приемник
излучение от каждой точки наблюдаемого пространства. Приемник излучения может
быть одноэлементным, линейкой чувствительных элементов или небольшой матрицей.
Преимуществом сканирующих систем считают то, что измерение в каждой точке
термограммы получено одним датчиком (в одноэлементной системе). К недостаткам
можно отнести наличие движущихся деталей и относительно низкую скорость
формирования термограммы. В качестве примера сканирующих тепловизоров можно
привести модели AGEMA 470, ИРТИС;
2) матричные тепловизоры (тепловизоры с матрицей в фокальной плоскост). В
фокальной плоскости оптической системы таких тепловизоров установлен
20
многоэлементный приемник ик-излучения — матрица. Каждая точка (пиксель) в
термограмме получается как результат преобразование ик-излучения соответствующим
детектором матрицы. Размер матрицы и получаемой термограммы в современных
тепловизорах сильно отличаются. В дешевых моделях начального уровня устанавливают
матрицы от 60х60 точек до 180х180 точек. В профессиональных коммерческих
тепловизорах устанавливают матрицы 640х480 точек. Размер матрицы сильно влияет на
стоимость тепловизора, так как матрица и ик-оптика являются самым дорогими
элементами тепловизоров. Большинство современных тепловизоров являются
матричными, как пример можно привести модели FLIR Р640 и FLIR T640 (установлены
матрицы размером 640х480 точек);
по спектральному диапазону
1) коротковолновые тепловизоры. Рабочий спектральный диапазон ориентировочно от 3
мкм до 5 мкм. Более правильно называть эти тепловизоры средневолновыми, так как
они работают в средневолновом ИК-диапазоне, соответствующем окну прозрачности
атмосферы ориентировочно от 3 мкм до 5 мкм. Линзовые объективы
коротковолновых тепловизоров изготавливают из кремния. Это охлаждаемые
тепловизионные камеры. К коротковолновым тепловизорам относятся FLIR
GasFindIR и FLIR SC7000;
2) Длинноволновые тепловизоры. Рабочий спектральный диапазон от 8 мкм до 14 мкм.
Матрицы таких тепловизоров не требуют охлаждения. Линзовые объективы
длинноволновых тепловизоров изготавливают из германия. Большинство
коммерческих тепловизоров являются длинноволновыми, например модели FLIR
Р640, FLIR T640;
по типу исполнения
1) стационарные тепловизоры. Предназначены для стационарной установки,
наблюдения за фиксированной зоной и передачи информации по линии связи. В
системах безопасности могут устанавливаться на привод наведения. В
промышленности стационарные тепловизоры обычно следят за температурным
режимом движущихся объектов (например, на конвейере) или поверхностей
(например, вращающихся печей). Примером стационарных тепловизоров являются
модели FLIR A-series;
2) переносные (портативные) тепловизоры. Применяются для тепловизионной съемки в
строительстве, энергетике, промышленности и других отраслях. Современные модели
имеют моноблочный корпус, который содержит все системы тепловизора: оптику,
матрицу, электронику, экран, органы управления, носитель для записи термограмм,
аккумулятор. Портативные теплолвизоры также оснащаются встроенными
фотоаппаратами, лазерными целеуказателями, лампами подсветки, аудиогарнитурами. Портативные тепловизоры имеют малый вес от 350 грамм до 2 кг.
Автономное аккумуляторное питание обеспечивает работу до 8 часов;
по возможности измерения температуры
1) наблюдательные тепловизоры. Наблюдательные тепловизоры делают тепловое
излучение объектов видимым, представляя интенсивность ИК-излучения с помощью
выбранной цветовой шкалы (палитры);
21
2) измерительные тепловизоры. Предназначены для визуализации температурных полей
и бесконтактного измерения температуры поверхностей.
2.3. Подготовка и проведение обследования
Методики проведения тепловизионных обследований
Во многих организациях существуют свои оригинальные утвержденные методики
тепловизионных исследований зданий и сооружений. В них регламентируется проведение
испытаний наружных стен, покрытий, чердачных перекрытий, перекрытий над проездами,
холодными подпольями и подвалами, ворот и дверей в наружных стенах, а также оконных и
балконных дверных блоков, фонарей и других ограждающих конструкций, разделяющих
помещения с различными температурно-влажностными условиями.
Обычно термографисты проводят три основных вида обследований. Это обследование
для сравнения, получения опорных изображений и выявления температурных трендов.
Выбор вида обследования зависит от типа обследуемого оборудования и типа необходимых
данных. Каждый вид обследования может быть эффективным при правильном применении.
Сравнительная термография - основной используемый метод. Это процесс, которым
пользуются термографисты для сравнения состояния похожих компонентов в похожих
условиях, для оценки состояния проверяемого объекта. При правильном и корректном
использовании сравнительной термографии, отличия в обследуемом оборудовании будут
указывать на его состояние. Сравнительная термография может быть количественной и
качественной.
Сравнительная количественная термография требует измерения температуры
элементов исследуемого объекта. Результат измерения сопоставляют с температурой
аналогичного объекта или с базовой линией, получая разность температур. Для поверхностей
с высокой излучательной способностью оценка теплового состояния объекта может быть
надежно определена на основе измерений. В случае поверхностей с малой излучательной
способностью такая оценка будет ненадежной вследствие сильного влияния изменений
состояния поверхности и условий окружающей среды. Кроме того, в ряде практических
задач требуется полученным тепловым изображениям поставить в соответствие числовые
показатели, чтобы иметь возможность их анализировать, что требует полного понимания
переменных величин и ограничений, влияющих на результаты измерений.
В методе сравнительной качественной термографии осуществляют сравнение
температурных распределений обследуемого элемента с распределениями температур у
идентичных или схожих элементов, находящихся в идентичных или схожих рабочих
условиях. Аномалия в объекте исследования выявляются по изменениям интенсивности
участка термограммы для двух или более аналогичных объектов без получения
количественных оценок температуры. Данный метод быстр и прост в применении, не
требует настроек инструмента для коррекции на атмосферные условия и условия
эксплуатации объекта, а также знания излучательных свойств поверхности.
В большинстве практических применений в промышленности используется метод
сравнительной качественной термографии. Он весьма эффективен при обнаружении
чрезмерно высоких температур подшипников или других элементов машин, участков
электрического оборудования, электрических соединений, а также мест утечек или
препятствий к протеканию жидкостей в теплообменном оборудовании и его элементах
(трубах), утечек в сосудах давления, трубах и клапанах.
22
Опорные обследования
Опорные обследования должны установить опорные точки, характеризующие работу
сооружения или оборудования в нормальном рабочем состоянии. Важно определить, что
такое нормальное или желаемое состояние оборудования, и использовать его как опорную
сигнатуру, с которой в дальнейшем будут сравниваться последующие изображения. Часто
опорная сигнатура является однородной или каким-то образом связана со структурой
обследуемого объекта. Например, после того, как двигатель был установлен и введен в
работу, любые отличия проявятся на последующих тепловых изображениях.
Температурные тренды
Выявление тепловых трендов – это процесс, который используется термографистами
для сравнения распределения температур компонента во времени. Определение тепловых
трендов широко применяется для обследования механического оборудования, где
нормальные тепловые сигнатуры могут быть сложными. Такая методика так же полезна,
если тепловые сигнатуры, указывающие на неисправность, медленно изменяются со
временем. Например, построение тепловых трендов может использоваться для контроля
работы огнеупорной (высокотемпературной) теплоизоляции, чтобы определить оптимальное
время для проведения обслуживания. Если данные тщательно собираются, а изменения
анализируются, эти методы могут очень точно отобразить развитие состояния. Однако,
важно помнить, что построение тренда позволяет только сделать предположения, а не
предсказать будущее.
Для отображения различных температур и рисунков на тепловом изображении
используется набор цветов – палитра. Независимо от того, производится ли обследование
или анализ, необходимо выбрать палитру, которая позволяет выделить проблему наилучшим
образом. В идеальном случае, необходимо выбирать тепловизор, который позволяет
пользователю выбирать или изменять необходимую палитру как на тепловизоре, так и в
программном обеспечении. Например, для решения одних задач изображение лучше
просматривать или анализировать в монохроматических палитрах, таких как серая или
янтарная. В других ситуациях может быть проще и нагляднее использовать цветные
палитры, такие как цвета побежалости, сине-красная или одна из высококонтрастных палитр.
Широкий выбор доступных цветовых палитр обеспечивает термографисту гибкость при
проведении тепловизионных обследований, анализа и составлении отчетов.
Лучше всего методику проведения тепловизионного обследования ограждающих
конструкций зданий сочетать с контактными методами определения теплотехнических
характеристик выборочных участков.
При этом тепловизионное обследование ограждающих конструкций проводится в
соответствии с ГОСТом 26629-85.
Теплотехнические параметры базовых участков ограждающих конструкций определяются в
соответствии с ГОСТами 26253-84 и 26254-84.
Тепловизионные измерения наружных поверхностей ограждающих конструкций
проводят в зимний или переходные периоды года при температурном перепаде между
внутренним и наружным воздухом (15 °С), превосходящем минимальное допустимое
значение ∆tmin ,°C, определяемое в соответствии с ГОСТом 26629-85 по формуле:
23
где Q – предел температурной чувствительности тепловизора, °С;
Ro – значение сопротивления теплопередаче, принимаемое по проектной технической
документации на здание, м2 • °С/Вт;
a – расчетный коэффициент теплоотдачи, принимаемый равным:
•
для внутренней поверхности стен по нормативно-технической документации на
здание 1, 3, 6 м/с (принимаемых по СНиП 23-01-99);
•
для региона строительства, соответственно – 11, 20, 30 Вт/м2 • °С;
r – относительное сопротивление теплопередаче выбранного участка ограждающей
конструкции, принимаемое равным отношению прогнозируемого значения к проектному
значению сопротивления теплопередаче, но не более 0,85.
Следует отметить, что современные тепловизоры устанавливают определенные
требования к проведению исследований:
измерения проводят при отсутствии атмосферных осадков, тумана, задымленности
воздуха, инея на поверхностях, а также прямого солнечного облучения поверхностей
ограждающих конструкций;
обследуемые поверхности ограждающих конструкций не должны находиться в зоне
прямого и отраженного солнечного облучения за 12 часов до проведения измерений.
Проведение измерений производится в 2 этапа. Вначале проводится обзорное
тепловизионное обследование всех наружных ограждений здания, затем – анализ обзорных
термограмм и выбор характерных зон (участков конструкции).
Фактическая схема расстановки термодатчиков предусматривает их установку на
внутренней и наружной поверхностях в количестве, необходимом для получения
информации в плоскости ограждения с учетом возможных зон неоднородности.
Допускается определение теплотехнических параметров неоднородных по свойствам
стен при обязательном условии тепловизионной съемки наружной и внутренней
поверхностей. При этом после обработки термограмм выделяется изотермический участок
конструкции, на котором устанавливается комплект термодатчиков.
Для определения тепловых потоков через конструкцию на основе технической
документации проводятся вычисления двухмерных или объемных температурных полей с
учетом расчетных теплотехнических характеристик материалов этой конструкции при
граничных условиях, соответствующих периоду обследования.
Для выбранного изотермического участка конструкции по расчетным температурным
полям вычисляется плотность теплового потока, величина которого сравнивается с данными
натурных измерений и корректируется в соответствии с ними.
Места установки тепловизионной камеры выбирают так, чтобы поверхность объекта
измерений находилась в прямой видимости под углом наблюдения (между нормалью к
поверхности и оптической осью прибора) не более 60 °С, а допустимую удаленность
тепловизора L в метрах от поверхности объекта определяют по формуле:
где 2j – угловой размер поля зрения объектива тепловизора, °С;
24
D – линейный размер подлежащего исследованию участка ограждающей конструкции,
принимаемый при контроле внутренней поверхности до 0,1 м, при контроле наружной
поверхности – до 0,5 м;
Nc– число элементов разрешения по строке термограммы.
Выбранные точки съемки отмечаются на плане застройки. Затем производится
фотографирование объекта, после чего регистрируются дефекты и нарушения наружных
поверхностей ограждающих конструкций, а также зоны, коэффициент излучения которых
требует уточнения.
Тепловизионная регистрация температурных полей поверхности ограждающих
конструкций должна производиться с учетом излучательной способности обследуемой
поверхности.
Одновременно со съемкой тепловизором наружной поверхности ограждающих
конструкций здания проводятся дополнительные измерения и регистрация метеоусловий
снаружи здания: температуры воздуха, направления и скорости ветра, а изнутри –
температуры, подвижности и влажности воздуха.
По обзорным термограммам наружной поверхности выбирают участки ограждающих
конструкций для проведения тепловых контактных измерений. При этом должны
соблюдаться определенные условия, выбранные участки не должны быть изотермическими,
т. е. не должны иметь температурных аномалий.
Далее проводят определение термического сопротивления ограждающих
конструкций, температуры внутреннего и наружного воздуха вблизи ограждающих
конструкций, плотности теплового потока, проходящего через ограждающую конструкцию.
После проведения тепловизионных измерений проводится обработка, анализ
полученных термограмм и составление отчетной документации.
Используемые приборы и оборудование
Для контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций применяют
тепловизоры с параметрами не ниже:
- диапазон контролируемых температур
минус 20 °C - плюс 40 °C;
- предел температурной чувствительности
0,1 °C;
- угловые размеры поля обзора в диапазоне
от 0,08 до 0,65 рад;
- число элементов разложения по строке
160;
- число строк в кадре, не менее
120.
При тепловизионном контроле используют следующую аппаратуру и материалы:
- термощуп-термометр с погрешностью не более ±0,5 °C;
- термогигрометр с погрешностью измерения температуры не более ±0,7 °C и
относительной влажности не более ±3,5%;
- ручной анемометр с чувствительностью не менее 0,2 м/с;
- измерительную металлическую рулетку по ГОСТ 7502;
При тепловизионном контроле могут быть использованы следующее дополнительное
оборудование и материалы:
- метеорологический недельный термограф по ГОСТ 6416 или его аналог;
- измерители плотности тепловых потоков по ГОСТ 25380;
- металлизированная фольга по ГОСТ 745 или клеящая лента на ее основе;
- пленка с известным коэффициентом излучения не менее 0,85;
- пирометр по ГОСТ 28243;
25
- лазерный или иной измеритель расстояния;
- система электронной регистрации температур.
Требований безопасности при работе с тепловизорами
Прежде всего, оператор, проводящий термографическое обследование, должен
руководствоваться правилами техники безопасности, установленными заказчиком.
Перед началом работ им должно быть выполнено как минимум следующее:
а. получен вводный инструктаж в объеме, определенном заказчиком;
б. надеты средства индивидуальной защиты, предусмотренные в условиях работы на
месте обследования;
в. проведена оценка возможных опасностей на месте проведения обследования;
г. обеспечено присутствие на месте проведения обследования дежурного наблюдателя,
который в случае получения оператором травмы должен известить об этом службу
помощи и сделать запись о случившемся в отчете о происшествиях;
Оператор не должен выполнять следующих действий, не имея на то соответствующих
разрешительных документов или письменной гарантии безопасности от заказчика:
а. удалять или перемещать ограждающие элементы конструкций;
б. открывать и закрывать электротехнические и монтажные шкафы;
в. проводить измерения электрической нагрузки;
г. совершать физический контакт с обследуемым объектом за исключением случаев
крайней необходимости (например, чтобы измерить температуру контактным
методом);
д. каким-либо образом вмешиваться в работу обследуемого оборудования.
Оператор и лицо, сопровождающее оператора во время термографического обследования, не
должны вносить каких-либо изменений в содержимое и конструкцию шкафов для хранения
опасных материалов; защитных кожухов, ограждений и барьеров, а также отключать
блокирующие и предохранительные устройства. При обнаружении изменений в средствах
защиты и отключенных устройств защиты следует незамедлительно известить об этом лицо,
отвечающее за охрану труда и технику безопасности.
Подготовка к измерениям
Тепловизионные измерения проводят при перепаде температур между наружным и
внутренним воздухом, превосходящем минимально допустимый перепад , °C, значение
которого определяют по формуле
,
где
- предел температурной чувствительности тепловизора, °С;
- проектное значение сопротивления теплопередаче, °C·м 2 /Вт;
α - коэффициент теплоотдачи, принимаемый равным: для внутренней поверхности стен по нормативно-технической документации, для наружной поверхности стен при скоростях
ветра 1; 3; 6 м/с - 11; 20; 30 Вт/м2 • °С соответственно;
- относительное сопротивление теплопередаче подлежащего выявлению дефектного
участка ограждающей конструкции.
Чем выше перепад температур, тем более точными являются и лучше поддаются
анализу и обработке результаты тепловизионных обследований (во многих случаях
26
оказывается достаточным перепад температуры между внутренним и наружным воздухом не
менее 10 °C - 15 °C.).
Анализ однократно полученных термограмм часто затруднен ввиду того, что
температурные аномалии, обусловленные переходными процессами и некачественной
теплоизоляцией ограждающей конструкции, могут оказаться неразличимыми. Проведение
однократного термографирования в нестационарных условиях допускается только при
термографическом осмотре, результаты которого считают предварительными.
Обследуемые поверхности не должны находиться в зоне прямого и отраженного
солнечного облучения в течение 12 ч до проведения измерений. Оконные и дверные проемы
в обследуемом объекте рекомендуется сохранять в фиксированном положении в течение 12 ч
до начала и в процессе проведения измерений.
Измерения не рекомендуется проводить, если значение интегрального коэффициента
излучения поверхности объекта менее 0,7. Значения коэффициента излучения выбирают из
технической документации к тепловизору, справочной литературы для заданных материалов
в спектральном диапазоне тепловизора либо измеряют в натурных или лабораторных
условиях.
Точки съемки выбирают так, чтобы поверхность объекта измерений находилась в
прямой видимости под углом наблюдения не более 60°. Под данными углами должны
находиться все поверхности, подлежащие анализу в рамках каждой термограммы.
Удаленность точек съемки
, м, от поверхности объекта выбирают исходя из
величины наименьшего линейного размера
, м, подлежащего выявлению участка
ограждающей конструкции по формуле
,
где
- мгновенное поле зрения тепловизора, определяемое как линейный угол зрения
одного элемента разложения термограммы, рад.
Значение Н может быть принято равным:
- при контроле внутренней поверхности - от 0,01 до 0,2 м;
- при контроле наружной поверхности - от 0,2 до 1 м.
Тепловизионные измерения проводят при отсутствии атмосферных осадков, тумана,
задымленности. В случае необходимости осмотр и обзорное термографирование могут
проводиться в условиях дымки или дождя. В этом случае анализ термограмм будет
затруднен и потребует учета поглощения теплового излучения атмосферой.
Поверхности ограждающих конструкций в период тепловизионных измерений не
должны подвергаться дополнительному тепловому воздействию от биологических объектов,
источников освещения. Минимально допустимое приближение оператора тепловизора к
обследуемой поверхности составляет 1 м, электрических ламп накаливания - 2 м.
Детальное термографирование поверхностей, находящихся в непосредственной
близости (менее 1 м) от отопительных приборов, работающих электронных приборов, систем
подачи холодной и горячей воды, в случае если их температура существенно отличается от
температуры воздуха, не проводят.
27
Поверхности контролируемых участков стен освобождают от картин, ковров,
отслоившихся обоев и других предметов, исключающих прямую видимость объекта.
Проведение измерений
Осмотр объекта
Основными требованиями являются отсутствие прямых и отраженных солнечных
лучей и наличие минимального перепада температуры между внутренним и наружным
воздухом.
Осмотр выполняют с целью создания общей характеристики качества теплоизоляции
и выявления мест для последующего детального термографирования. Результаты,
получаемые в ходе осмотра объекта, считаются предварительными и не могут быть
самостоятельно использованы для анализа наблюдаемых дефектов.
В процессе осмотра, если планируется детальное термографирование, выбирают
реперные и базовый участки, которые любым доступным способом отмечают
непосредственно на ограждающей конструкции или на ее плане. За базовый принимают
участок ограждающей конструкции, линейные размеры которого превышают две толщины,
имеющий равномерное температурное поле. При внешней съемке в отопительный период
температура базового участка должна быть близкой к минимальной температуре на
поверхности ограждающей конструкции, а при внутренней съемке - к максимальной
температуре.
За реперные участки принимают области с постоянными
существенно отличающимися от температур других областей поверхности.
температурами,
Проведение обзорного и детального термографирования
Тепловизор устанавливают на выбранном месте, включают и настраивают в соответствии
с инструкцией по его эксплуатации. Затем выбирают реперные и базовый участки. Для
привязки реперных участков к термограммам объект контроля фотографируют с
отмеченными
участками
или
наклеивают
рядом на бездефектной
области
металлизированную пленку.
Непосредственно перед началом и после термографирования измеряют температуру и
влажность внутреннего и наружного воздуха термогигрометром и регистрируют значения в
журнале.
В процессе обследования контролируют температуру наружного воздуха с частотой не
менее одного раза в 15-30 мин, результаты заносят в журнал.
При наружном обследовании измеряют скорость ветра вблизи поверхности ограждающей
конструкции, результаты также заносят в журнал.
Перед или после каждой термографической съемки измеряют температуру в выбранных
точках на реперных участках. В процессе термографической съемки каждому снятому кадру
присваивают номер, который с комментариями заносят в журнал.
Если предполагается объединение термограмм для получения панорамных снимков,
термографирование проводят с перекрытием не менее 10% каждой соседней термограммы.
Все угловые стыки наружных и внутренних поверхностей ограждающих конструкций
(стен, потолка, пола, карнизов, сопряжений с землей и др.) рекомендуется подвергать
дополнительному детальному термографированию.
28
Примеры термограмм зданий и сооружений
Снимок (рис. 11, а) выполнен в
красно-зеленом
режиме.
Зеленый
совпадает
с
окружающей средой, красный теплопотери: все оконные и
дверные рамы, ворота гаража,
изоляция стен
под окнами и дверью, изоляция
стен в прочих местах.
а)
На снимке (рис. 11, б) видны
значительные теплопотери через
окно
и
дверь.
Большие
теплопотери
через
негерметичный дверной проем
(видно над дверью).
б)
На снимке (рис. 11, в) видно, что
под окном балкона неверно
выполнена
наружняя
теплоизоляция
монолитной
плиты.
в)
На снимке (рис. 11, г) тепловизора видно, что не выполнена
или
выполнена
неверно
теплоизоляция пола.
г)
Рис. 11. Примеры термограмм зданий и сооружений
29
2.4. Обработка результатов (термограммы)
Обработка термограмм
Целью обработки термограмм является переход от радиационных температур,
регистрируемых тепловизором, к истинным температурам поверхности. Обработка
изображения - это преобразование полученного тепловизором изображения в цифровую
форму и подготовка данных для передачи на компьютер или для визуального анализа.
Обработку термограмм проводят либо программными средствами непосредственно
тепловизора, либо с помощью ЭВМ путем математической обработки записанного в
оцифрованном виде теплового изображения. Обработка термограмм с помощью ЭВМ не
требуется, если полученные с помощью тепловизора значения температур в реперных
участках совпадают с температурами, измеренными контактным методом. Обработку
термограммы считают завершенной, если полученные в ходе пересчета значения
температуры на реперных участках в рамках приборной погрешности совпадают с
измеренными значениями, а также учтено влияние на регистрируемую температуру
изменения коэффициента излучения по области термограммы.
Обработку термограмм не проводят или проводят в упрощенном виде, если
термографирование выполняют на качественном уровне, т.е. определяют участки
поверхности с различными температурами, сравнение которых служит основанием для
вынесения решения о наличии дефектности теплоизоляции.
Если термографирование проводят на количественном уровне, т.е. необходимо
получение максимально точных значений распределения температур на поверхности для
проведения расчетов тепловых потерь и повышения достоверности оценок причин и степени
нарушения теплоизоляции, то обработка термограмм является обязательной.
Упрощенная обработка термограмм проводится путем сдвига шкалы температуры на
величину, равную разности между измеренной и зарегистрированной тепловизором
температурами на реперном участке или настройкой параметров тепловизора при съемке. К
таким параметрам относятся: коэффициент излучения поверхности, температура
отраженного излучения, температура окружающей среды, удаленность точки съемки и
влажность воздуха.
Анализ полученных результатов и составление отчетной документации
Кроме способности правильно пользоваться и применять тепловизоры, работа
термографиста заключается в анализе, составлении отчетов и документировании результатов
обследования оборудования. Для правильного выполнения этой задачи существуют
специальные инструменты.
Термография очень зависит от способности термографиста квалифицированно
проводить обследования, собирать необходимые дополнительные данные и правильно
интерпретировать результаты. Термографисту приходится учитывать множество
разнообразных факторов, поэтому он должен иметь достаточный опыт и квалификацию для
проведения тепловизионных обследований.
После оценки температурных данных, результаты исследования нужно представить
в понятной форме в виде написанного отчета. Результатом отчета часто являются
предписания о выполнении необходимых действий для устранения проблем, выявленных во
время тепловизионного обследования. Так же в отчете обычно дается дополнительная
информация, включающую указание места, где находится проблема, диагноз и
30
предполагаемые действия для исправления. Термографист предоставляет ключевую
информацию по результатам тепловизионного обследования, которую можно совместить с
результатами других обследований или испытаний, с расписанием п роведения обслуживания
или ремонта, а так же анализ расходов перед выдачей заключения.
Отчеты могут иметь разный вид и содержать различные данные. Однако все они
должны содержать следующую информацию:
ФИО термографиста;
марка и серийный номер тепловизора (с датой его последней калибровки);
необходимая информация об окружающих условиях (скорость и направление ветра,
осадки, влажность, температура окружающего воздуха);
наименование и место расположения оборудования и обследуемых или проверяемых
компонентов;
параметры настроек прибора, такие как коэффициент излучения и настройки
температуры фона;
тепловизионные изображения обследованного объекта и его компонентов в видимой
зоне спектра;
рекомендации по повторному проведению обследования для подтверждения
результатов ремонта оборудования
3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗДАНИЙ ПО ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
1. Класс энергетической эффективности многоквартирного дома определяется по
результатам:
- оценки архитектурных, функционально – технологических, конструктивных и
инженерно – технических решений, реализованных в здании;
- установления показателей, характеризующих годовые удельные величины расхода
энергетических ресурсов, в том числе с использованием инструментальных или расчетных
методов;
- величины отклонения расчетного (фактического) значения удельного расхода
энергетических ресурсов от нормируемого уровня, устанавливаемого требованиями
энергетической эффективности зданий, строений, сооружений.
2. Оценка архитектурных , функционально-технологических, конструктивных и
инженерно – технических решений, реализованных в здании, устанавливается на основании
проектной документации, а также посредством натурного обследования
3. Класс энергетической эффективности определяется после сопоставления
полученной величины отклонения с таблицей класса энергетической эффективности
многоквартирных домов.
4. При определении класса энергетической эффективности с использованием
проектной документации учитывается, в том числе, заключение государственной экспертизы
проектной документации.
5. Класс энергетической эффективности эксплуатируемых многоквартирных домов
определяется исходя из фактических показателей удельного годового расхода тепловой
энергии на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение, а также соответствия
требованиям энергетической эффективности зданий, строений, сооружений.
6. Класс энергетической эффективности обозначается латинскими буквами.
Обозначения и наименования классов энергетической эффективности указаны в таблице,
приведенной ниже.
31
Таблица 1
Классы энергетической эффективности многоквартирных домов
<*> Величина отклонения значения
Наименование класса
удельного расхода тепловой энергии на
Обозначение
энергетической
отопление, вентиляцию и горячее
класса
эффективности
водоснабжение здания от нормируемого
уровня, %
Для новых и реконструируемых зданий
А
В++
Наивысший
Менее – 45
От -36 до -45 включительно
Повышенные
От -26 до -35 включительно
B+
В
Высокий
От -11 до -25 включительно
С
Нормальный
От +5 до -10 включительно
D
Для существующих зданий
От +6 до +50 включительно
Пониженный
E
Низший
Более +50
4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАЩИТЫ ФАСАДОВ
Таблица 2
Эффективность теплозащиты фасадов
Название
Панели
строительные
«Изора»
Основные характеристики
Конструкция
типа
«сэндвич»: с обеих сторон
утеплителя из
пенополистирола
(EPS)приклеиваются
листы
тонколистовой стали с
пластиковым покрытием,
нержавеющей
стали,
алюминия
или
строительные плиты из другого
материала. Небольшой
вес, долговечность,
пожаробезопасность,
экологичность. Ширина 1200
мм. максимальная длина
12000мм, толщина от 25-225мм.
32
Теплозащитные
свойства
Сфера
применимости
Высокая
теплоизолирующая
способность панелей
типа
«Изора»
сохраняется
на
протяжении многих лет
и
обусловлена
структурой
пенополистирола
(EPSRS) с закрытыми
порами
В
многоэтажном
и малоэтажном
строительстве,
в
промышленнос
ти и сельском
хозяйстве
Продолжение табл. 2
Теплозащитные
свойства
Сфера
применимости
Многослойная конструкция
толщиной около
200мм,
состоящая
из
деревянного каркаса с
утеплителем
из
минеральной
ваты,
пароизоляцией
и
обшивкой
наружной
поверхности ЦСП или фанерой
повышенной; влагостойкости.
Внутренняя поверхность
обшивается гипсокартоном,
1м2 весит при этом 25кг
Панель толщиной
500мм
по
своей
теплоэффективности
равна кирпичной
кладке толщиной
1300мм
В коттеджном
строительстве,
при
возведении
мансард
Панели
стеновые
Бетон-утеплитель
(пенополистирол,
минеральная
вата), бетон;
внутренняя поверхность
панелей выполняется
готовой под чистовую отделку;
выпускается до 4м высотой,
до 12м длиной,
320мм
толщиной
По
уровню
энергосбережения
панели
соответствуют ГОСТу
и европейским
требованиям
Малоэтажное
строительство
Технологи
я
«Блюмакс»
«Блюмакс» - технология,
позволяющая возводить
монолитные бетонные
стены одновременно с
двойной
теплоизоляцией.
Элементы конструкции
несъемной
опалубки состоят
из двух панелей спиленного
полистирола, соединенных
между собой высокопрочными
пластиковыми связями, внутри
блоков эти связи имеют
пазы
для установки
арматуры
согласно инженерным
расчетам.
Простота
обращения и малый вес
элементов
(самый
большой блок имеет
размеры 1220x318x425мм и
весит 2.8кг) определяют
различные варианты
создания формы дома
Стены дома
отлично сохраняют
тепло: коэффициент
теплоизоляции 2,8,
что соответствует
кирпичной кладке
толщиной три
кирпича (75см)
Многоэтажное
строительство
Название
Конструкции
панельные
Основные характеристики
33
Окончание табл. 2
Название
Основные характеристики
Теплозащитные
свойства
Сфера
применимости
Стена
теплоэффективная
Состоит из несущего
слоя
рядовых стеновых камней.
утеплителя
(минеральной
ваты или
пенополистирола)
и
облицовочного камня, По
расчетам экономистов,
теплоэффективная стена
получается
дешевле,
утеплителя,
в чем
кирпичная, в 2 раза, а расход
цемента при кладке бетонных
камней значительно ниже.
Конструкция стены
типа«сэндвич»,
толщиной всего 380мм,
позволяет обеспечить
сопротивление
теплопередаче,
соответствующее
требованиям
СНиПа. Увеличивая
толщину в зависимости
от назначения
здания, имеется
возможность увеличить
показатели
сопротивления
теплопередаче
В
многоэтажном
(до 13 этажей)
и коттеджном
строительстве
Технологи
я
по
словацком
у варианту
Конструкция создается
на строительной площадке из
древесно- наклеенной на них
толщиной 750мм теплоизоляцией
(пенополистирол), создается
несъемная опалубка, которая
заливается бетоном, выполняется
частичное армирование для
придания жесткости. Толщина
стен около 400мм
Толщина стен 400мм
равноценна
по теплосбережению
кирпичной кладке
толщиной 750мм
Многоэтажное
(до 12 этажей)
и коттеджное
строительство
5. ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ
1. Жилое здание в г. Москве и в Г. Самаре. Стены из глиняного обыкновенного
кирпича толщиной 380 мм утеплены минераловатной плитой. С внутренней стороны стены
оштукатурены цементно-известковым раствором толщиной 20 мм, а с наружной стороны
- тонкослойной декоративной штукатуркой с клеевым
слоем
общей
толщиной
8 мм.
Рассчитать
толщину теплоизоляционного слоя.
2. Конструкция стены:
1- цементно-известковая штукатурка
= 0,87 Вт/(м·°С), δц/и.ш. = 0,02 м,
= 0,70Вт/(м·°С);
2- основание (кирпичная кладка)
= 0,81 Вт/(м·°С), δк.к. = 0,38 м,
= 0,70Вт/(м·°С);
3- клеевой слой
= 0,87 Вт/(м·°С), δк.с. = 0,003 м,
= 0,70Вт/(м·°С);
4- теплоизоляционный слой
= 0,048 Вт/(м·°С),
= 0,045 Вт/(м·°С);
5- декоративно-защитный финишный слой
= 0,87 Вт/(м·°С), δт.ш. = 0,008 м,
= 0,70Вт/(м·°С).
34
Примечание к указанным значениям конструкции стены:
и
- показатели, соответственно, для Г. Москвы и г. Самары.Расчетные
коэффициенты теплопроводности 1, Вт/( м 0 С), приняты по СП 23-101-2004 (Табл. Д1);
Рис.12. Схема конструкции стены
3. Требуемое сопротивление теплопередаче стены является функцией числа градусосуток отопительного периода (Дd ):
Дd = tint - tht ) · Zht ,
где tint - расчетная температура внутреннего воздуха жилых помещений равна 20°С
[ГОСТ 30494-96].
Для Москвы и Самары tht , Zht - средняя температура (-3,1°С и -5,2°С) и
продолжительность (214 сут. И 204 сут) периода со средней суточной
температурой воздуха ниже или равной 8°С [СНиП 23-01-99, тбл. 1].
= (20 - (-3,1)) · 214 = 4943;
= (20 - (-5,2)) · 204 = 5140,8;
= 3,13
(м2 ·°С)/Вт
(по
табл.
СП 50.13330.2010).
= 3,20 (м2 ·°С)/Вт (по табл. СП 50.13330.2010).
+ R1 + R2 + R3 + R4 + R5 +
35
,
где
= 8,7 Вт/( м2 ·°С) и
= 23 Вт/(м2 ·°С) - коэффициенты теплоотдачи внутренней по
СНиП 23-02-2003 (габл. 7) и наружной по СП 23-101-2004 (табл. 8) поверхности стены.
Толщину теплоизоляции находим из условия:
При коэффициенте теплотехнической однородности r = 0,92 получим:
Принимаем
= 0,135 м и делаем перерасчет.
Таким образом, условие удовлетворяет и поэтому теплоизоляция из минераловатных
плит для жилого дома в г.Москве и г.Самаре должна иметь толщину 135 мм и 125 мм
СП23-101-2004 (Табл. 1.)
36
Проектирование тепловой защиты зданий
Общие положения
1.
2.
3.
4.
Определяют тип здания
Выбирают наружные климатические параметры
Выбирают влажностный режим здания
Выбирают класс здания по энергетической эффективности (Рис. 13)
Выбор способа соответствия нормируемым показателям
тепловой защиты
Изменение проекта
Показатели «а»
Показатели «в»
По поэлементным нормам к
ограждающим конструкциям
По показателю
энергопотребления
Выбор поэлементных величин
Rreq по градусо-суткам
Выбор удельного расхода
тепловой энергии qh req
Определение поэлементных
величин по qh req
Rreq ≥ R ≥ Rmin
Расчет удельного расхода
тепловой энергии qh des
Расчет удельного расхода
тепловой энергии qh req
Проверка qh des ≤ qh req
Проверка ограничения температуры на внутренней
поверхности ∆t 0 ≤ ∆t п
Расчет приведенного сопротивления теплопередаче,
воздухопроницаемости, защиты от влаги, теплоустойчивости
и теплоусвоения.
Проверка на выпадение конденсата.
Проверка по показателю «б»
Энергетический паспорт здания
Нет
Проверка на соответствие расчетных показателей
нормируемым показателям
Да
Окончание проекта
Рис. 13. Схема проектирования тепловой защиты здания
37
Контроль теплотехнических и энергетических показателей при проектировании и
экспертизе проектов на их соответствие нормам СНиП 23-02 следует выполнять по данным
энергетического паспорта.
Контроль качества и соответствие тепловой защиты зданий и отдельных его
элементов
нормам
СНиП
23-02
при эксплуатации зданий осуществляются
аккредитованными
Госстроем
России
испытательными
лабораториями
путем
экспериментального определения основных показателей на основе государственных
стандартов на методы испытаний строительных материалов, конструкций и объектов в
целом. При несоответствии фактических показателей проектным значениям следует
разрабатывать мероприятия по устранению дефектов.
Определение теплотехнических показателей (теплопроводности, теплоусвоения
влажности,
сорбционных
характеристик,
паропроницаемости,
водопоглощения,
морозостойкости) теплоизоляционных материалов и конструкций производится в
соответствии с федеральными стандартами: ГОСТ 7025, ГОСТ 7076, ГОСТ 17177, ГОСТ
21718, ГОСТ 23250, ГОСТ 24816, ГОСТ 25609. ГОСТ 25898, ГОСТ 30256, ГОСТ 30290.
Определение теплотехнических характеристик (сопротивления теплопередаче и
воздухопроницанию, теплоустойчивости, теплотехнической однородности) отдельных
конструктивных элементов тепловой защиты выполняют в натурных условиях либо в
лабораторных условиях в климатических камерах, а также методами математического
моделирования температурных полей на ЭВМ согласно ГОСТ 25380, ГОСТ 26253, ГОСТ
26254, ГОСТ 26602.1, ГОСТ.26602.2, ГОСТ 26629. ГОСТ 31166, ГОСТ 31167.
Класс энергетической эффективности здания на стадии эксплуатации присваивается
по данным натурных теплотехнических испытаний не менее чем через год после ввода
здания в эксплуатацию. Присвоение класса энергетической эффективности производится по
степени отклонения удельного расхода тепловой энергии (полученного в результате
испытаний и нормализованного в соответствии с расчетными условиями согласно ГОСТ
31168) в сравнении с расчетными по данным нормам в соответствии с таблицей 3 СНиП 2302. Установленный класс энергетической эффективности следует занести в энергетический
пacпopт здания.
При установлении класса энергетической эффективности для построенных или
реконструированных (капитально ремонтируемых) зданий согласно таблице 3 СНиП 23-02:
- А и В («очень высокий» и «высокий»), подрядные и другие организации,
участвовавшие в его проектировании и строительстве, а также предприятия-изготовители
продукции, способствовавшие достижению этого класса, следует экономически
стимулировать;
- D («низкий»), следует предусматривать штрафные санкции.
Порядок экономического стимулирования или штрафные санкции определяются
законодательством субъектов Федерации и решениями их администраций.
При установлении класса энергетической эффективности для существующих зданий
согласно таблице 3 СНиП 23-02:
- D («низкий»), следует предусматривать мероприятия по повышению
энергетической эффективности этого здания путем реконструкции;
- Е («очень низкий»), рекомендуются мероприятия по повышению энергетической
эффективности этого здания путем реконструкции в ближайшей перспективе.
38
Порядок очередности реконструкции зданий по повышению их энергоэффективности
и условия финансирования реконструкции определяются решениями администрации
субъектов Федерации.
Проект здания должен содержать раздел «Энергоэффективность» согласно
требованиям СНиП 23-02, СНиП 31-01 и СНиП 31-02. В этом разделе должны быть
представлены сводные показатели энергоэффективности проектных решений. Сводные
показатели энергоэффективности должны быть сопоставлены с нормативными показателями
строительных норм. Указанный раздел выполняется на стадиях предпроектной и проектной
документации.
Раздел «Энергоэффективность» должен содержать энергетический паспорт здания с
пояснительной запиской и соответствующими расчетами, классы энергетической
эффективности здания в соответствии с таблицей 3 СНиП 23-02, заключение о соответствии
проекта здания требованиям настоящих норм и рекомендации по повышению
энергетической эффективности в случае необходимости доработки проекта.
Пояснительная записка раздела должна содержать:
а) общую характеристику запроектированного здания;
б)
сведения
о
проектных решениях, направленных на повышение
эффективности использования энергии:
- расчетные показатели и характеристики здания;
описание технических решений ограждающих конструкций с расчетом
приведенного сопротивления
теплопередаче
с
протоколами
теплотехнических
испытаний, подтверждающими
принятые расчетные теплотехнические показатели
строительных материалов и конструкций и сертификаты соответствия для светопрозрачных
конструкций;
- принятые виды пространства под нижним и над верхнем этажами с указанием
температур внутреннего воздуха, принятых в расчет, наличие мансардных этажей,
используемых для жилья, тамбуров входных дверей вестибюлей, остекления лоджий;
- теплотехнические расчеты ограждающих конструкций;
- теплотехнические расчеты теплого чердака и техподполья;
- принятые системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, сведения
о наличии приборов учета и регулирования, обеспечивающих эффективное использование
энергии;
- специальные приемы повышения энергоэффективности здания, в том числе
устройства по пассивному использованию солнечной энергии, системы утилизации теплоты
вытяжного воздуха, теплоизоляция трубопроводов отопления и горячего водоснабжения,
применение тепловых насосов и прочее;
информацию о размещении источников теплоснабжения для объекта. В
необходимых случаях приводится технико-экономическое обоснование энергоснабжения от
автономных источников вместо централизованных;
в) расчеты теплоэнергетических показателей и сопоставление проектных решений в
части энергопотребления с требованиями данных норм.
Требования к составлению энергетического паспорта здания
1. Энергетический паспорт гражданского здания следует разрабатывать согласно
требованиям 12 СНиП 23-02 для контроля качества при строительстве и эксплуатации
зданий.
39
2. Энергетический паспорт должен входить в состав проектной и приемосдаточной
документации вновь возводимых, реконструируемых, капитально ремонтируемых
зданий, при осуществлении функций инспекцией ГАСН и при приемке здания в
эксплуатацию.
3. Решение о выборе эксплуатируемых зданий для заполнения энергетического
паспорта относится к компетенции органов администрации субъектов Федерации.
4. Данные, включенные в энергетический „паспорт здания, должны излагаться в
нижеприведенной последовательности:
сведения о типе и функциональном назначении здания, его этажности и объеме;
данные об объемно-планировочном решении с указанием данных о геометрических
характеристиках и ориентации здания, площади его ограждающих конструкций и
пола отапливаемых помещений;
климатические характеристики района строительства, включая данные об
отопительном периоде;
проектные данные по теплозащите здания, включающие приведенные сопротивления
теплопередаче, как отдельных компонентов ограждающих конструкций, так и здания
в целом;
проектные данные по системам поддержания микроклимата и способам их
регулирования в зависимости от изменения климатических воздействий, по
системам теплоснабжения здания;
проектные теплоэнергетические характеристики здания, включающие удельные
расходы тепловой энергии на отопление здания в течение отопительного периода по
отношению к 1 м2 отапливаемой площади (или 1 м3 отапливаемого объема) и
градусо-суткам отопительного периода;
изменения в построенном здании (объемно-планировочные, конструктивные, систем
поддержания микроклимата) по сравнению проектом;
результаты испытания энергопотребления и тепловой защиты здания после
годичного периода его эксплуатации;
класс энергетической эффективности здания;
рекомендации по повышению энергетической эффективности здания.
5. Энергетическая эффективность здания определяется по следующим критериям:
удельный расход тепловой энергии на отопление в течение отопительного периода
qh des,
кДж/(м2 ·°С·сут) [кДж/(м3 ·°С·сут)];
показатель компактности здания ке, 1/м;
общий коэффициент теплопередачи здания Кт , Вт/(м2 ·°С);
приведенный коэффициент теплопередачи здания через наружные ограждающие
конструкции Кт tr, Вт/(м2 ·°С);
условный коэффициент теплопередачи здания Km inf, учитывающий теплопотери за
счет инфильтрации и вентиляции, Вт/(м 2 ·°С);
кратность воздухообмена здания за отопительный период па , ч'1 ;
коэффициент остекленности фасада здания.
6. Испытания и присвоение класса энергетической эффективности должны выполняться
независимыми организациями (фирмами), аккредитованными в установленном порядке.
В случае получения результата испытаний ниже «нормального» уровня инспектирующей
40
организации
следует
разработать
энеpгоэффeктивнocти здания.
незамедлительные
меры
по
улучшению
7. Для существующих зданий энергетический паспорт здания следует разрабатывать по
заданиям
организаций,
осуществляющих эксплуатацию жилого фонда и
зданий общественного назначения. При
этом на здания, исполнительная
документация
на строительство которых не сохранилась, энергетические паспорта
здания составляются на основе материалов Бюро технической инвентаризации, натурных
технических обследований и измерений, выполняемых квалифицированными
специалистами, имеющими лицензию на выполнение соответствующих работ.
8. Для жилых зданий с пристроенными нежилыми помещениями энергетические паспорта
следует, как правило, составлять раздельно по жилой части и каждому пристроенному
нежилому блоку; для встроенных помещений общественного назначения жилых зданий
(не выходящих за проекцию жилой части здания) энергетический паспорт составляется
как для одного здания.
Пример
Девятиэтажное 3-секционное жилое здание серии 121 предназначено для
строительства в г. Твери. Здание состоит из двух торцевых секций и одной рядовой. Общее
число квартир -108. Стены здания состоят из трехслойных железобетонных панелей на
гибких связях с утеплителем из пенополистирола, окна - с трехслойным остеклением в
раздельно-спаренных деревянных переплетах. Чердак - теплый, покрытие - трехслойные
железобетонные плиты с утеплителем из пенополистирола. Техподполье с разводкой
трубопроводов. Здание подключено к централизованной системе теплоснабжения и имеет
однотрубную систему отопления с термостатами без авторегулирования на вводе.
Пример заполнения энергетического паспорта жилого здания
Таблица 3
Общая информация
Дата заполнения (число, месяц, год)
Адрес здания
Г. Тверь
Разработчик проекта
ЦНИИЭПжилища
Адрес и телефон разработчика
Москва, Дмитровское шоссе, 96; тел.(095)9762819
Шифр проекта
Серия 121
Таблица 4
Расчетные условия
№
п.п.
Наименование расчетных
параметров
Обозначение
символа
1
Расчетная температура внутреннего
воздуха
tint
20
2
Расчетная температура наружного
воздуха
text
-29
41
Единицы измерения
параметра
Расчетное
значение
№
п.п.
3
4
5
6
Наименование расчетных
параметров
Расчетная температура теплого
чердака
Расчетная температура техподполья
Обозначение
символа
tc
Продолжительность отопительного
сезона
Средняя температура наружного
воздуха за отопительный период
zht
Градусо-сутки отопительного
периода
Dd
7
Окончание табл. 4
Единицы измерения Расчетное
параметра
значение
14
tc
2
сут
218
tht
-3,0
сут
5014
Таблица 5
Функциональное назначение, тип и конструктивное решение здания
8
Назначение
Жилое
9
Размещение в застройке
Отдельно стоящее
10
Тип
Многоэтажное, 9 этажей
11
Конструктивное решение
Крупнопанельное, железобетонное
Таблица 6
№
п.п
Показатель
Обозначение
показателя и
единицы
измерения
Нормативные
значения
показателя
Расчетное
(проектное)
значение
показателя
Фактическое
значение
показателя
Геометрические и теплоэнергетические показатели
1
2
3
4
5
6
Геометрические показатели
1
Оболочку здания за
отопительный период
2
Удельные бытовые
тепловыделения в здании
qint , Вт/м2
42
14,5
4
5
Бытовые
теплопоступления в
зданиеза отопительный
период
Теплопоступления в
здание от солнечной
радиации за
отопительный период
Расход тепловой энергии
на отопление здания за
отопительный период
Qint, МДж
-
932945
Qs, МДж
-
255861
Qh y , МДж
-
1970491
Коэффициенты
6
Расчетный коэффициент
энергетической
эффективности системы
централизованного
теплоснабжения здания
от источника теплоты
0
7
Расчетный коэффициент
энергетической
эффективности
поквартирных и
автономных систем
теплоснабжения здания
от источника теплоты
dec
8
Коэффициент
эффективности
авторегулирования
9
Коэффициент учета
встречного теплового
потока
des
0,5
-
0,85
k
0,8
43
Фактическое
значение
показателя
Расчетное
(проектное)
значение
показателя
3
Показатель
Нормативные
значения
показателя
№
п.п
Обозначение
показателя и
единицы
измерения
Продолжение табл. 6
Нормативные
значения
показателя
10
Коэффициент учета
дополнительного
теплопотребления
Βh
1,13
Комплексные показатели
11
Расчетный удельный
расход тепловой энергии
на отопление здания
Qh des,
кДж(м 2 ∙°С∙сут)
[кДж/(м 3 ∙°С∙сут)]
74,77
[-]
12
Нормируемый удельный
расход тепловой энергии
на отопление здания
13
Класс энергетической
эффективности
14
Соответствует ли проект
здания нормативному
требованию
Да
15
Дорабатывать ли проект
здания
Нет
qh req
кДж(м 2 ∙°С∙сут)
[кДж/(м 3 ∙°С∙сут)]
76
[27,5]
«Нормальный»
С
44
Фактическое
значение
показателя
Показатель
Расчетное
(проектное)
значение
показателя
№
п.п
Обозначение
показателя и
единицы
измерения
Окончание табл. 6
Таблица 7
Классы энергетической эффективности
Класс энергетической эффективности
(диапазоны) кДж/(м 2 ∙°С∙сут)
Установленный класс,
кДж/(м 2 ∙°С∙сут)
Рекомендации
Новые и реконструируемые здания
Экономическое
стимулирование
Очень высокий
А
<37
Класс энергетической эффективности
(диапазоны) кДж/(м 2 ∙°С∙сут)
Установленный класс,
кДж/(м 2 ∙°С∙сут)
Рекомендации
То же
Высокий
В
38-68
< -- C
74.77
Нормальный
-
С
69-80
Существующие здания
Желательна
реконструкция
Низкий
D
81-133
Необходима
реконструкция в
ближайшее время
Очень низкий
E
>134
Указания по повышению энергетической эффективности
Рекомендуем:
Паспорт заполнен
Организация
Адрес и телефон
Ответственный исполнитель
45
6. НАВЕСНАЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ ФАСАДОВ
Навесная фасадная система («вентилируемый» фасад) представляет собой сложную многослойную конструкцию.
Рис.14. Схема «вентилируемого» фасада
Основное предназначение подоблицовочных конструкций (несущего каркаса)
надежно закрепить плиты облицовки и теплоизоляции к стене таким образом, чтобы между
теплоизоляцией и отделочной панелью осталась вентилируемая воздушная прослойка. При
этом исключаются клеевые и другие «мокрые» процессы, а все соединения осуществляются
механически.
46
Элементы несущего каркаса
Подоблицовочная конструкция состоит из кронштейнов, которые крепятся
непосредственно к стене и несущих профилей, устанавливаемых на кронштейны, к которым
с помощью специальных элементов крепежа (кляммеров) прикрепляются плиты (листы)
облицовки.
Кронштейны для крепления системы к основанию здания, удлиняющие вставки в
кронштейны, прижимы для фиксации утеплителя на кронштейне, направляющие,
укрепляемые на кронштейнах и служащие в качестве несущих конструкций облицовки,
шайбы для кронштейнов, скоба для подвижного соединения по высоте направляющих,
стойки для угловых элементов. Полки для угловых элементов должны быть изготовлены из
тонколистовой холоднокатаной коррозионностойкой стали марки 08X18T1, 12X18H10T (или
эквивалент) или из профилей прессованных из алюминиевых сплав ов марки 6060 или 6063,
допускается применение для изготовления кронштейнов алюминиевых сплавов марки АД 0.
Для сборки элементов конструкции, крепления оконных отливов и откосов должны
использоваться заклепки вытяжные из корозионностойкой стали А2 или алюминиевые с
сердечником из корозионностойкой стали (применение конкретного вида заклепок в
соответствии с условиями технического свидетельства на систему).
Кляммеры для крепления облицовочных плит к направляющим должны быть изготовлены из
тонколистовой холоднокатаной коррозионностойкой стали марки 12X18H10T (или
эквивалент).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Преимущества алюминиевых фасадных систем
Алюминиевые профили одновременно ЛЕГКИЕ и ПРОЧНЫЕ, что не только
облегчает проектирование и монтаж фасадных систем, но и позволяет реализовать
решения, которые недоступны при использовании в подконструкции других
материалов (прежде всего из-за большего веса панелей).
Разнообразие фактур и широкая палитра цветов отделочных материалов,
используемых для производства алюминиевых фасадных систем, а также
неограниченные возможности формообразования фасадов из композитных
материалов позволяют придать зданию современный внешний вид. Также это
открывает широчайшие возможности для реализации наиболее смелых и
прогрессивных архитектурных решений.
ВОЗМОЖНОСТЬ СКРЫТЬ ДЕФЕКТЫ СТЕН, допущенные при строительстве тех
или иных объектов.
Алюминиевые фасадные системы и композитные алюминиевые панели практически
НЕ ПОДДАЮТСЯ КОРРОЗИИ, что особенно актуально для Москвы и других
городов.
ДЛЯ придания ПЕРВОНАЧАЛЬНОГО ВНЕШНЕГО ВИДА зданию достаточно
простой мойки панелей, что занимает минимум времени и требует незначительных
затрат.
Система крепления подконструкции вентилируемого алюминиевого фасада
позволяет,
при
необходимости,
произвести
ДОПОЛНИТЕЛЬНУЮ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЮ ЗДАНИЯ.
Алюминиевый сплав, используемый в алюминиевых фасадных системах, является
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫМ, не загрязняет окружающую среду и не вредит Вашему
здоровью.
47
Рис.15. Алюминиевые конструкции
7. ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА ФАСАДОВ
Обеспечение пожарной безопасности с навесными фасадными системами (НФС)
является одним из самых наболевших для профессионального сообщества.
Как известно, возможность применения той или иной конструкции в конечном счете
определяется ее пожарно-техническими показателями, к которым относятся предел
огнестойкости и класс пожарной опасности. Несмотря на то, что исследования пожарной
опасности систем дополнительного утепления фасадов в Европе, США, Канаде ведутся уже
около 20 лет, до настоящего времени не существует единого мнения в вопросах о том, как
оценивать уровень этой опасности и как нормировать применение систем в зависимости от
него.
48
Городскими застройщиками применение штукатурных фасадов составило почти 5
млн. кв. м, а навесных фасадных систем – около 6,6 млн. кв. м. При этом доля навесных
фасадных по группам объектов строительства (реконструкции) составила: новые жилые
здания – 45%, реконструкция жилья – 35%, торгово-коммерческие объекты (торговоразвлекательные и бизнес-центры, магазины и др.) – 69%, промышленные объекты – 73%,
социальные объекты – 68%. Около 31% площади навесных фасадных систем
облицовываются волокнисто-цементными и фиброцементными плитами, примерно столько
же приходится на керамогранит (32%). Композитные панели и металлокассеты составляют
соответственно 20% и 13% площади утепленных фасадов.
Проблема пожарной безопасности здания при использовании дополнительной
теплоизоляции фасадов остро нуждается в тщательном изучении противопожарных
требований к наружным стенам.
Для обеспечения надежной и пожаробезопасной эксплуатации штукатурных систем с
горючими утеплителями необходимо строго выполнять ряд требований.
Таблица 8
Причины пожаров с облицовкой НФС
Объект
Причина пожара
Местоположение
источника зажигания
Административное здание
«Дукат Плейз»
(г. Москва, ул. Гашека, 6)
Неисправность
электропроводки наружного
освещения здания
Снаружи здания
Неизвестный жилой дом
(г. Москва, ул. Ивана
Бабушкина, 10)
Нарушение техники
безопасности при
проведении кровельных
огневых работ
Снаружи здания
Бизнес-центр
(г. Москва, ул. 2-я Хуторская,
38А, стр. 26)
Нарушение техники
безопасности при
проведении
электросварочных работ
Снаружи здания
Административное здание
Московского центра боевых
искусств Московского филиала
РСБИ (г. Москва, Варшавское
ш., 118, корп. 1)
Нарушение техники
безопасности при
проведении
электросварочных работ
Снаружи здания
49
Рис.16. Пожары на фасадах зданий
Рис.17. Пожары на фасадах зданий
Наружные стены, предусматривающие СВФ, по своим пожарно – техническим
характеристикам разделяют на 4 класса пожарной опасности: К0, К1, К2 И К3.
При установлении класса пожарной опасности СВФ необходимо учитывать пожарнотехнические характеристики стен, на которых монтируется конструкции СВФ.
Стенам, выполненным из кирпича, бетона, железобетона и других, подобных по
механическим и теплотехническим характеристикам, негорючих материалов толщиной не
50
менее 60 мм со смонтированной на них системой СВФ по ТУ 5285-001-703834480-2007
присваивается класс пожарной опасности системы утепления.
Классы пожарной опасности систем утепления определяют для зданий, отвечающих
следующим условиям:
- величина пожарной нагрузки в помещениях не превышает 700 МДж/кв.м;
- условная продолжительность пожара не превышает 35 мин;
- расстояние между верхом окна и подоконником вышележащего этажа должны быть
не менее 1,2 м.
Признаки пожарной безопасности СВФ, сочетания этих признаков в критерии их
оценки при определении классов пожарной безопасности приведены в таблице.
Класс пожарной
безопасности
Таблица 9
Классы пожарной безопасности конструкций
Наличие
Теплового
Вторичного источника
Обрушения элементов
Эффекта,%
зажигания
весом 1 кг и более
К0
Меньше 5
Не допускается
Не допускается
К1
Меньше 20
Не допускается
Не допускается
К2
Меньше 20
Не допускается
Не допускается
К3
Не регламентируется
Оконные проемы по контуру, в местах их сопряжения с фасадной системой должны
иметь обрамления из листовой стали толщиной не менее 0,6 мм или негорючих материалов
термомеханическими свойствами.
Конструктивные решения обрамления оконных проемов и способы его крепления к
стене должны исключать возможность изменения их проектного положения в процессе
теплового воздействия при возможном пожаре.
При использовании в качестве облицовки фиброцементных плит или керамогранита
количество метизов их крепления к направляющим должно быть увеличено вдвое на
участках простенков над оконными проемами.
Противопожарные требования
1. Устройство в уровне противопожарных перекрытий козырьков и выступов шириной
не менее 1 м из негорючих материалов или, что более предпочтительно, применение
поясов из пожаростойкого остекления не менее ЕI 60 на высоту этажа в уровне
противопожарного перекрытия или технического этажа, используемых для деления
здания на пожарные отсеки по вертикали;
51
2. Защита оконных проемов устройствами, которые перекрывают их при пожаре, в
том числе с использованием подъемно-опускных штор с пределом огнестойкости не
менее ЕI 30;
3. В штукатурных системах наружного утепления фасадов, где в качестве утеплителя
обычно используется плитный пенополистирол (ППС) и некоторые виды
полиуретанов (ППУ) или пенополистирола ( например, XPS), рекомендуется
применять окантовки оконных (дверных) проемов и, с учетом высотности здания,
противопожарные поэтажные рассечки из негорючих минераловатных плит с
температурой плавления не менее 1000 град;
4. Применение для материала каркаса в качестве базового материала
коррозионностойкой или нержавеющей стали, а так же алюминиевых профилей с
заполнением центральных камер термостойкими и термопоглощающими
композициями;
5. Применение противопожарных поясов с пределом огнестойкости EI 60 (EI 30) и
высотой не менее 1,2 м (верхняя часть, выступающая над перекрытием должна быть
не менее 0,6 м, нижняя под перекрытием не менее 0,4 м) в остекленных фасадных
системах в местах примыкания остекления к междуэтажным, особенно к
противопожарным, перекрытиям;
6. Перекрывание вентилируем прослойки через 3 этажа огнестойкими диафрагмами
при обязательном наличии воздухозаборных и воздуховыводящих отверстий
расчетной площади согласно п. 6.2.38 МГСН 4.19 – 2005;
7. Ограничение использования утеплителя: пенополистерол, пенополистирол – как
правило, до 28м, минеральные и силикатные системы – до 75м, остальное –
дополнительному согласованию с органами государственной экспертизы на стадии
«Проект»
8. Наличие негорючего утеплителя и обеспечение сопротивления дымопроницанию не
менее 8000 кг/м на 1 кв.м в зонах между фасадными системами и междуэтажными
покрытиями;
9. Ограничение применения мембраны «Tyvek» в конструкциях навесных ФС.
Рекомендуется применение утеплителя с кэшировочным слоем группы горючести
не ниже Г1 (например, минераловатные плиты «ISOVER Ventiterm Plus»).
10. При применении композитных материалов класса К1 или К2 через каждый этаж
устанавливать противопожарные преграды по всему периметру здания из
оцинкованных сталей и отсекателей пламени из оцинкованной стали на каждом
оконном проеме, выступающих за плоскость фасада до 50 мм.
Строительные материалы характеризуются пожарной огнеопасностью, которая
определяется группой горючести материала, его воспламеняемостью, распространением
пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью. В соответствии с
данными характеристиками строительные материалы подразделяются на две большие
группы: негорючие (НГ) и горючие (Г). Негорючий теплоизоляционный материал VATTA
является существенной преградой для распространения огня, т.к. основным сырьем для его
производства служит горная базальтовая порода, температура плавления которой составляет
1500 градусов.
Являясь конструктивным элементом трехслойных сэндвич- панелей Taplant
(Thermopanel) теплоизоляционный материал используется также для уплотнения монтажных
стыков и узлов сопряжения панелей, что только дополнительно повышает огнестойкость
всей возводимой конструкции. Использование в строительстве зданий огнестойких сэндвичпанелей Teplant ( Thermopanel), специально разработанных доборных и крепежных
элементов – оптимальное решение для обеспечения противопожарной безопасности
сооружения.
52
Таблица 10
Огнестойкость облицовочных панелей
Противопожарные
преграды
Teplant СПБ
(Thermopanel)
стеновая
Толщина
мм
Горючесть
базальтового
утеплителя
Предел
огнестойкости
ГОСТ 3024.0 - 94
50
EI 30
80
EI 90
100
EI 90
НГ
120
EI 150
150
EI 150
200
EI 150
50
Teplant ПКБ
(Thermopanel)
кровельная
Teplant ПСБУЖ
(Тhermopanel)
угловая
80
RE 30
100
RE 30
НГ
120
RE 30
150
RE 30
200
RE 30
50
EI 30
80
EI 90
100
EI 90
НГ
120
EI 150
150
EI 150
200
EI 150
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какое значение имеет федеральный закон №261 «об энергосбережении и о
повышении энергоэффективности»?
53
2. Как распространяются тепловые потери в зданиях?
3. Какие мероприятия используются для уменьшения теплопотерь в зданиях?
4. В чем состоит
конструкций?
цель
проведения
тепловизионного
контроля
ограждающих
5. Перечислите неразрушающие методы контроля тепловых потерь?
6. Какие принципы использования тепловизоров?
7. Какова последовательность подготовки и проведения замеров тепловых потерь?
8. Что такое «реперные зоны» температурных аномалий?
9. Как обрабатываются термограммы поверхности конструкций?
10. Каким образом классифицируются здания по энергоэффективности?
11. Что такое энергетический паспорт здания?
12. Какие показатели характеризуют энергоэффективность зданий?
13. Методика теплотехнического расчета ограждающих конструкций?
14. Какие основные параметры влияют на уменьшение потерь тепла?
15. Какие конструкции применяются и методы анкерного крепления для теплозащиты
фасадов?
16. Конструкция СВФ (система вентилируемых фасадов)?
17. Как выбрать теплоизоляционные материалы для фасадов?
18. Какие причины пожаров на фасадах зданий?
19. Какие экраны применяются на фасадах для ограничения распространения пожаров?
20. Эффективность противопожарных мероприятий при облицовке фасадов?
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подготовка квалифицированных кадров для строительной отрасли требует
качественного и углубленного изучения энергоэффективности зданий.
Материалы, изложенные в учебном пособии, помогут студентам глубже разобраться в
вопросе контроля и предупреждении тепловых потерь зданий.
Углубленное освоение дисциплины будет способствовать повышению качества
выпускников.
В дальнейших исследованиях будут использованы компьютерные программы в
области тепловизионных измерениях.
54
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Федеральный закон №261 «Об энергосбережении и о повышении энергетической
эффективности».
2. СП 23-101-2004. Свод правил по проектированию и строительству
«Проектирование тепловой защиты зданий», 2004г.
3. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
4. СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»
5. ГОСТ 266229-85 «Здания и сооружения». Метод тепловизионного контроля
качества теплоизоляции ограждающих конструкций.
6. СНиП 23-01-99
7. МДС 23-1.2007 «Методические рекомендации по комплексному теплотехническому
обследованию
наружных
ограждающих
конструкций
с
применением
теплоизоляционной технологии ФГУП «НИЦ» Строительство, 2004г.
8. ГОСТ 253-82 «Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения».
9. ГОСТ 26254-84 «Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих
конструкций».
10. ГОСТ 26629-85 «Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции
ограждающих конструкций».
11. ГОСТ25380-82 «Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых
потоков, проходящих через ограждающие конструкции».
12. СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
13. СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве». Общие требования.
14. СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».
15. СП 13-102-2003 «Правила обследования несущих строительных конструкций
зданий и сооружений».
16. ГОСТ 23483-79 «Контроль неразрушающий. Методы теплового вида. Общие
требования»
17. РД-13-04-2006 «Методические рекомендации о порядке проведения теплового
контроля технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых
на опасных производственных объектах»
18. ГОСТ Р 54852-2011 "Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля
качества теплоизоляции ограждающих конструкций"
19. ГОСТ 25380-82 "Метод измерения плотности тепловых потоков"
20. ГОСТ 7076-99 "Измерение теплопроводности"
21. ГОСТ 26782-85 «Контроль неразрушающий. Дефектоскопы оптические и тепловые.
Общие технические требования»
22. ГОСТ 25314-82 «Контроль неразрушающий тепловой. Термины и определения»
23. ОСТ 92-1482 «Неразрушающий контроль теплозащитных покрытий»
24. ГОСТ Р 8.619-2006 «Приборы тепловизионные измерительные. Методика поверки»
25. РД 153-34.0-20.364-00 «Метод инфракрасной диагностики тепломеханического
оборудования»
26. РД 153-34.0-20.363-99 «Основные положения метода инфракрасной диагностики
электрооборудования и высоковольтных линий.
55
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Тепловая защита зданий
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции
Коэффициент
Внутренняя поверхность ограждений
теплоотдачи αint ,
Вт/(м2 ·°С)
1) стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими
ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию α
между гранями соседних ребер h/α≤0,3
8,7
2) потолков с выступающими ребрами при отношении h/α>0,3
7,6
3) окон
8,0
4) зенитных фонарей
9,9
Примечание: коэффициент теплоотдачи αint внутренней поверхности ограждающих
животноводческих и птицеводческих зданий следует принимать в соответствии с СНиП 2.10.03
конструкций
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности αext для условий холодного периода
Наружная поверхность ограждающих конструкций
Коэффициент
теплоотдачи αext
Вт/(м2 ·°С)
1) наружных стен, покрытий над проездами и над холодными
(без ограждающих стенок) подпольями в Северной
строительно-климатической зоне
23
2) покрытий над холодными подвалами, сообщающихся с
наружным воздухом; перекрытий над холодными (с
ограждающими стенками) подпольями и холодными
этажами в Северной строительно-климатической зоне
17
3) перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами
со световыми проемами в стенах
12
4) перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых
проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над
неотапливаемыми техническими подпольями,
расположенными ниже уровня земли
6
56
Приложение 2
(справочное)
Максимальные и средние значения суммарной солнечной радиации (прямая и
рассеянная) при ясном небе в июле
Суммарная солнечна радиация, Вт/м2
Градусы с.ш.
Ориентация
поверхности
Максимальная Imax
Средняя Iav
36
Горизонтальная
Западная
1000
712
344
162
38
Горизонтальная
Западная
942
721
334
163
40
Горизонтальная
Западная
928
740
333
169
42
Горизонтальная
Западная
915
748
334
175
44
Горизонтальная
Западная
894
756
331
180
46
Горизонтальная
Западная
880
752
329
182
48
Горизонтальная
Западная
866
764
328
184
50
Горизонтальная
Западная
859
774
328
187
52
Горизонтальная
Западная
852
781
329
194
54
Горизонтальная
Западная
838
788
329
200
56
Горизонтальная
Западная
817
786
327
201
57
Приложение 3
(обязательное)
Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий
3
А
6
Б
7
А
8
Б
9
А
10
Паропроницаемость
μ, мг/(м·ч·Па)
Теплоусвоения (при
периоде 24ч)
s, Вт/(м2 ·°С)
5
Теплопроводности
λ, Вт/(м·°С)
4
Массового
отношения влаги в
материале
W, %
Коэффициент
теплопроводности
λ0, Вт/(м·°С)
2
Расчетные коэффициенты (при условиях
эксплуатации по СНиП 23-02)
Удельная теплоемкость
С0 , кДж/(кг·°С)
1
Плотность
ρ0 , кг/м3
№
п/п
Материал
Характеристики
материалов в сухом
состоянии
Б
11
А,Б
12
0,81
0,3
10,12
0,11
Теплоизоляционные материалы (ГОСТ 16381)
Полимерные
1
Плиты
минераловатные
ЗАО
«Минеральная
вата»
2
Глиняного
обыкновенного
(ГОСТ530)
на
цементнопесчаном
растворе
180
0,84
0,038
2
5
0,0
45
0,048 0,74
Кирпичная кладка из сплошного кирпича
1800
0,88
0,56
1
2
0,7
0,81
9,2
Конструкционные материалы
Бетоны (ГОСТ 7473, ГОСТ 25192) и растворы (ГОСТ28013)
3
4
Раствор
сложный
(песок,
известь,
цемент)
Раствор
известково
-песчаный
1700
0,84
0,52
2
4
0,7
0,87
8,95 10,42
0,098
1600
0,84
047
2
4
0,7
0,81
8,69
0,12
58
9,76
Учебное издание
Буянов Виктор Иванович, Попов Борис А.
Термографический контроль энергоэффективности зданий
Учебное пособие
Отпечатано в авторской редакции
Подписано в печать 8.12.2015 г. Формат 60х84 1/16. Уч.-изд. л. 3,9.
Усл.-печ. л. 4,0. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 489.
--------------------------------------------------------------------------------------------Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства учебной литературы и учебнометодических пособий Воронежского ГАСУ
394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
59
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
49
Размер файла
2 594 Кб
Теги
633, контроля, энергоэффективность, термографический, здания, буянова
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа