МОДЕРНИЗАЦИЯ ФАСАДА СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЙ В СООТВЕТСТВИИ С ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИМИ НОРМАМИ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Оригинальная статья / Original article УДК 628.35.001.24

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/2227-2917-2020-4-588-593

Модернизация фасада существующих зданий в соответствии с теплотехническими нормами

© В.А. Малышева, Е.Г. Фризен, З.С. Адигамова

Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Россия,

Резюме: Цель работы заключается в обосновании модернизации фасадов существующих зданий для экономии средств на отопление. В практической части приводится теплотехнический расчет для определения оптимальной толщины слоя утеплителя. В качестве примера были взяты панельные жилые дома согласно климатическим условиям г. Оренбурга. Расчеты выполнены по СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и СП 50. 13330.2012 «Тепловая защита зданий». На основе теплотехнического расчета представлены варианты повышения теплотехнических свойств ограждающих конструкций зданий построек до 2012 г. в соответствии с современными нормами. Учтено, что из-за снижения потерь тепла происходит экономия платежей за отопление. Рассмотрен возможный вариант повышения теплотехнических свойств ограждающих конструкций как устройство навесных вентилируемых фасадов и пояснение к архитектурно-художественному оформлению. Был сделан вывод и необходимости модернизации существующих зданий, не соответствующих современным требованиями и стандартам.

Ключевые слова: тепловая защита, моральный износ, наружное утепление, теплопотери, нормы и правила, энергоэффективность

Для цитирования: Малышева В.А., Фризен Е.Г., Адигамова З.С. Модернизация фасада существующих зданий в соответствии с теплотехническими нормами. Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2020. Т. 10. № 4. С. 588-593. https://doi.org/10.21285/2227-2917-2020-4-588-593

Facade renovation of existing buildings according to thermo technical standards

Valeria A. Malysheva, Elena G. Frizen, Zemfira S. Adigamova

Orenburg State University, Orenburg, Russia

Abstract: This paper aims to justify façade renovations of existing buildings with the purpose of saving resources on their heating. In the experimental section, thermo technical calculationswere carried out to determine the optimal thickness of the insulation layer. As an example, panel residential buildings in the city of Orenburg were analysed. The calculations were performed according to the standards formulated in the SNIP II-3-79 "Construction heat engineering" and SP 50.13330.2012 "Thermal protection of buildings". As a result, approaches to improving the thermal properties of enclosing structures constructed before 2012 are presented in accordance with modern standards. An argument in favour of façade renovations is provided, consisting in an overall decrease in utility fees due to reduced heat losses. A possible approach to increasing the thermal properties of enclosing structures is the use of as hinged ventilated facades. It is concluded that buildings failing to meet modern requirements and standards should undergo renovation.

Keywords: thermal protection, obsolescence, external insulation, heat loss, norms and rules, energy efficiency

For citation: Malysheva VA, Frizen EG, Adigamova ZS. Facade renovation of existing buildings according tothermotechnical standards. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitelstvo. Nedvizhimost = Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate. 2020;10(4):588-593. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2227-2917-2020-4-588-593

ISSN 2227-2917 Том 10 № 4 2020 coo (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 588-593

588 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No.4 2020 _(online)_pp. 588-593

Введение

Многие эксплуатируемые жилые дома постройки до 2012 г. не удовлетворяют современным теплотехническим требованиям, т.е. они имеют моральный износ и требуют реконструкции, так как с 2012 г. с вступлением изменений N 3 к СНиП 11-3-79* «Строительная теплотехника» и последующим утверждением ввиду этих изменений СП 50. 13330.2012 «Тепловая защита зданий» несравненно повысились требования к уровню тепловой защиты ограждающих конструкций зданий [1, 2].

При эксплуатации традиционного многоэтажного жилого здания через стены теряется до 40% тепла [3]. Нормируемый показатель сопротивления теплопередачи показывает, насколько каждая ограждающая конструкция защищена [4].

Для повышения уровня теплоизоляции наружных ограждающих конструкций используется дополнительное утепление, что является одним из способов снижения теплопотерь.

Снижение убытка тепла в здании понижает количество тепловой энергии для подводки к зданию от источника теплоснабжения для возмещения потерь тепловой энергии в нем,

а, следственно, к уменьшению платы за отопление [5, 6].

По данной концепции существует экономический эффект, достижимый при введении заданного энергосберегающего мероприятия. Правда понадобятся вспомогательные капитальные вложения для его реализации.

В качестве предмета исследования были рассмотрены типовые многоквартирные жилые панельные дома, эксплуатирующиеся до 2012 г. Расчеты произведены согласно климатическим условиям г. Оренбурга.

1. Теплотехнический расчет по нормам до 2012 г.:

- слой 1 - керамзитобетон, 61 = 0,300 м;

- слой 2 - утеплитель - пенополистирол, 62 = Х м; Л1=0,44Л2=0,041

тр _ n{te - tn )

птр _ R0 —

At

" *ав

(1),

Кр - ^^ - 15

4 * 8,7

Приведенное сопротивление теплопередачи из условия энергосбережения R0пр: Roпр = 2,9. Это значение было высчитано путем интерполяции по табл. 1: R0пр> R0тр.

Таблица 1. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Table 1. Resistance to heat transfer of enclosing structures

Приведенное сопростивление теплопередаче ограждающих

конструкций не менее, R°p, м2 *0 С / Вт

Здания и помещения Градусо-сутки отопительного периода, Стен Покрытий и перекрытий над проездами Покрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами Окон и балконных дверей Фонарей

Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты 2000 4000 6000 8000 10000 12000 2,1 2,8 3.5 4,2 4,9 5.6 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3 0,30 0,45 0,60 0,70 0,75 0,80 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55

Общественные,

кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или 2000 1,6 2,4 2,0 0,30 0,30

4000 6000 8000 10000 12000 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 2.7 3.4 4,1 4.8 5.5 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55

мокрым режимом

2000 1,4 2,0 1,4 0,25 0,20

Производственные 4000 1,8 2,5 1,8 0,30 0,25

с сухим и 6000 2,2 3,0 2,2 0,35 0,30

нормальным режимами 8000 10000 12000 2,6 3,0 3,4 3,5 4,0 4,5 2,6 3,0 3,4 0,40 0,45 0,50 0,35 0,40 0,45

Том 10 № 4 2020 ISSN 2227-2917

с. 588-593 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) CQQ Vol. 10 No. 4 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 589 pp. 588-593_(online)_

В дальнейшем R0 - max значение из R0Tp, R0np. Толщина утеплителя R0, м:

1 „ 11 8 8

__ 1

ан 1 1

R- 1 1 г. 1 1 8, 8,

0= — + — + RK =— + — + + ,

. ан а. 4 Л

где кк =—+— - термическое сопротивление

а» ав

ограждающей конструкции как термических сопротивлений слоев:

сумма

с 1 /п 1 8. 1

8, = 4 * (Ro---т1--)

аи ае

1

1

0,3

8 = 0,041(2,9--------) и 0,05 .

2 8,7 0,44 23

В связи с тем, что утеплитель принимаем

толщиной 50 мм, следовательно, панель выходит с толщиной равной 350 мм.

2. Теплотехнический расчет по нормам после 2012 г.:

- слой 1 -керамзитобетон, 61 = 0,300 м;

- слой 2 - утеплитель - пенополистирол, 62 = Х м; Л1=0,44Л2=0,041

Rmp= 1(20 + 31) 0 4 * 8,7

= 1,5.

Rn0p = 3,18

Это значение было высчитано интерполяции по табл. 2: R0np> R0тр.

путем

Таблица 2. Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Базовые значения требуемого сопротивления

теплопередаче ограждающих конструкций,

Градусо-сутки отопительного периода, RT,(м2 *0 С)/Вт

Здания и помещения, коэффициенты a и Ь Стен Покрытий и перекрытий над Покрытий чердачных, над холодными Окон и балконных дверей Фонарей

проездами подпольями и подвалами

2000 2,1 3,2 2,8 0,30 0,30

Жилые, лечебно- 4000 2,8 4,2 3,7 0,45 0,35

профилактические и 6000 3,5 5,2 4,6 0,60 0,40

детские учреждения, 8000 4,2 6,2 5,5 0,70 0,45

школы, интернаты 10000 4,9 7,2 6,4 0,75 0,50

12000 5,6 8,2 7,3 0,80 0,55

a - 0,00035 0,0005 0,00045 - 0,000025

Ь - 1,4 2,2 1,9 - 0,25

Общественные, кроме 2000 1,6 2,4 2,0 0,30 0,30

указанных 4000 2,4 3,2 2,7 0,40 0,35

выше, 6000 3,0 4,0 3,4 0,50 0,40

административные и 8000 3,6 4,8 4,1 0,60 0,45

бытовые, за 10000 4,2 5,6 4,8 0,70 0,50

исключением

помещении с влажным или мокрым 12000 4,8 6,4 5,5 0,80 0,55

режимом

a - 0,0030 0,0004 0,00035 0,00005 0,000025

Ь - 1,2 1,6 1,3 0,2 0,25

Общая толщина панели 300+100=400 мм.

350 мм < 400 мм.

Сравнивая толщину стен, можно сделать вывод, что здания постройки до 2012 г. не соответствуют современным нормам и требованиям. Поэтому необходимы мероприятия по утеплению фасада.

Архитектурно-художественное оформление наружных стен намного приоритетнее, чем другие элементы здания. Значит при выборе теплоизолирующего материала следует взять во внимании все указания к архитектурному решению, а также согласно правилам строительства. Сохранение стиля имеющейся постройки, либо полное

изменение архитектурного решения с использованием современных строительных материалов - все это является техникой возведения домов времен СССР. На стадии проектирования и выполнения работ по реконструкциинужно соблюдать

такиетехнические нормы и требования как: несущая способность, звуко- и теплоизоляция. Ограждающие конструкции здания делаются из негорючих, с нормальной степенью возгораемости и трудновозговаремых строительных материалов. Этот выбор зависит от целей эксплуатации прилежащей территории, высоты здания и дальности других зданий от объекта.

ISSN 2227-2917

(print) ISSN 2500-154X (online)

Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate

Том 10 № 4 2020

с. 588-593 Vol. 10 No.4 2020 pp. 588-593

Для стеновых панелей значительная вариация возможна с употреблением наружной теплоизоляции. Чтобы

минимизировать число проблем удачный выбор производится с физической точки зрения. В качестве герметизирующего слоя выступает аккумулирующая тепловая емкость, обязательная для выравнивания температур. Находясь на тепловой внутренней стороне здания, она сопротивляется диффузии.

За счет сдвига точки росы стена будет просушиваться [7].

Фасадную систему называют

вентилируемой из-за воздушного зазора посередине стены и декоративной панели, так как данный зазор снижает теплопотери здания. Конструкция для внешней оболочки крепится к наружней стене здания. Посередине происходит монтаж

теплоизоляции [8]. Чтобы защитить швы от влаги и переохлаждения в стыковых зазорах, с внешней стороны крепятся диффузионно-проницаемый лист. Между этим листом и внешней обшивкой проходит ветровая вентиляция с подаваемыми и ответвляемыми отверстиями поверх и исподнизу, единственно

отведенная в целях отведения конденсата и пробирающейся сырости. Внешняя обшивка служит защитой от механических воздействий, а также расширяет варианты для эстетического оформления фасада [4].

Выводы

Результаты расчета показали, что рекомендованные решения предоставляют условия комфортного пребывания в многоквартирных жилых домах.

Разумныйрасчет и выбор вида утеплителя и его толщины не только уменьшает теплопотери и увеличивает удобство помещения, но также повышаетсрок жизни ограждающей конструкции.

Выходит, что в соответствии с современными теплотехническими

требованиями модернизация фасадов существующих зданий допускает их дальнейшую комфортную и эффективную эксплуатацию, сокращает затраты на новое строительство, уменьшает теплопотери, благодаря чему существенно сокращаются затраты на отопление, и позволяет не обойти стороной эстетичный внешний вид зданий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Ливчак В.И. Европейская тенденция повышения теплозащиты зданий: как она реализуется в России? [Электронный ресурс] // АВОК. 2011. № 6. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5 033 (29.10.2020).

2. Габриель И., Ладенер Х. Реконструкция зданий по стандартам энергоэффективного дома. СПб.: БХВ-Петербург, 2011. 480 с.

3. Портнягин Д. Г., Повышение теплозащиты узлов ограждающих конструкций зданий с применением пеностеклокристаллического материала // Инженерно-строительный журнал. 2015. №8. С. 56-57/ URL:https://elib.spbstu.ru/dl/2/j16-

1 .pdf/download/j16-1 .pdf (29.10.2020).

4. Гагарин В. Г., Дмитриев К. А. Учет теплотехнических неоднородностей при проектировании теплозащиты ограждающих конструкций в России и других европейских странах // Строительные материалы. 2013. № 6. С. 14-16.

URL: https://cyberleninka.ru/article/n/uchet-teplotehnicheskih-neodnorodnostey-pri-otsenke-teplozaschity-ograzhdayuschih-konstruktsiy-v-rossii-i-evropeyskih-stranah/viewer (29.10.2020).

5. Горшков А.С., Рымкевич П.П., Немова Д.В.

Экономим или нет? Российские энергосберегающие требования [Электронный ресурс] // Энергосбережение. 2014. № 2. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5 773 (29.10.2020).

6. Горшков А.С. Об окупаемости инвестиций на утепление фасадов существующих зданий [Электронный ресурс] // Энергосбережение. 2014. № 4. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5 857 (29.10.2020).

7. Горшков А.С., Рымкевич П.П., Ватин Н.И. К вопросу о теплотехнической однородности двухслойной стеновой конструкции [Электронный ресурс] // Энергосбережение. 2014. № 7. URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles. php?nid=5964 (29.10.2020).

8. Заявка на изобретение, РФ, МПК E04F 13/02. Способ наружного утепления фасада здания / Г.М. Бадьин, С.С. Седип; заявитель Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; заявл. 2006.

9. Заявка на изобретение, РФ, МПК E04F 13/02. Способ наружного утепления фасада здания / Г.М. Бадьин, С.С. Седип; заявитель Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет; заявл.

Том 10 № 4 2020 ISSN 2227-2917

с. 588-593 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) Vol. 10 No. 4 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 591 pp. 588-593_(online)_

2006.

10. Khaled Khafagy. Upgrading of Activated Sludge Systems Using Immobilized Nitrifiers in

Polymer Pellets // International Journal of Scientific & Engineering Research. 2014. Vol. 5. Iss. 2. P. 619-623.

REFERENCES

1. Livchak VI. European tendency to increase the thermal protection of buildings: how is it being implemented in Russia?. AVOK. 2011 ;6. Available from: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5 033 (In Russ.)

2. Gabriel I, Ladener H. Reconstruction of buildings according to the standards of an energy efficient house. Spb.: BHV-Petersburg, 2011. 480 p. (In Russ.)

3. Gorshkov AS, Rymkevich PP, Nemova DV. Are we saving or not? Russian energy saving requirements // Energy saving. 2014;2. Available from:

https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5 773 (In Russ.)

4. Gorshkov AS. On the return on investment for warming the facades of buildings. Energy saving. 2014;4. Available from: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5 857 (In Russ.)

5. Gorshkov AS, Rymkevich PP, Vatin NI. On the issue of heat engineering uniformity of a two-layer wall structure. Energy saving. 2014;7. Available from:

https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=5 964 (In Russ.)

6. Badin GM, Sedip SS. Method of external insulation of the building facade. Patent RF, no.

Сведения об авторах

Малышева Валерия Алексеевна,

студент,

Оренбургский государственный университет, 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, Россия, He-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9568-8941

Фризен Елена Георгиевна,

студент,

Оренбургский государственный университет, 460018, г. Оренбург, пр. Победы, 13, Россия, e-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2841-9615

2004120611, 2006.

7. Gagarin VG, Dmitriev KA. Accounting for thermal inhomogeneities in the design of thermal protection of enclosing structures in Russia and other European countries. Stroitel'nye ma-terialy = Construction Materials. 2013;6:14-16. Available from:

https://cyberleninka.ru/article/n/uchet-teplotehnicheskih-neodnorodnostey-pri-otsenke-teplozaschity-ograzhdayuschih-konstruktsiy-v-rossii-i-evropeyskih-stranah/viewer (In Russ.)

8. Portnyagin DG. Improving the thermal protection of building envelope assemblies with the use of glass-foam crystalline material. Engineering and construction journal. 2015;8:56-57. Available from: https://elib.spbstu.ru/dl/2/j16-1 .pdf/download/j16-1 .pdf (In Russ.)

9. Badin GM, Sedip SS. The application for the invention of the Russian Federation, IPC E04F 13/02. Method of external insulation of the facade of the building /; applicant St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering; application 2006. (In Russ.)

10. Khaled Khafagy. Upgrading of Activated Sludge Systems Using Immobilized Nitrifiers in Polymer Pellets. International Journal of Scientific & Engineering Research. 2014;5(2):619-623.

Information about the authors

Valeria A. Malysheva,

Student,

Orenburg State University,

13 Prospect Pobedy, Orenburg 460018,

Russia,

He-mail: [email protected]

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9568-8941

Elena G. Frizen,

Student,

Orenburg State University,

13 Prospect Pobedy, Orenburg 460018,

Russia,

e-mail: [email protected]

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2841-9615

ISSN 2227-2917 Том 10 № 4 2020 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 588-593

592 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 10 No.4 2020 _(online)_pp. 588-593

Адигамова Земфира Сакратовна,

кандидат географических наук, доцент кафедры архитектуры, Оренбургский государственный университет, 460018, Оренбургская область, г. Оренбург, пр. Победы, 13, Россия, e-mail: [email protected]

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6574-8720

Заявленный вклад авторов

Все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Статья поступила в редакцию 15.10.2020; одобрена после рецензирования 12.11.2020; принята к публикации 16.11.2020.

Zemfira S. Adigamova,

Cand. Sci. (Geographic), Associate Professor of Architecture, Orenburg State University, 13 Prospect Pobedy, Orenburg 460018, Russia,

e-mail: [email protected]

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6574-8720

Contribution of the authors The authors contributed equally to this article.

Conflict interests

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

The final manuscript has been read and approved by all the co-authors.

The article was submitted 15.10.2020; approved after reviewing 12.11.2020; accepted for publication 16.11.2020.

Том 10 № 4 2020 ISSN 2227-2917

с. 588-593 Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость (print) Vol. 10 No. 4 2020 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate ISSN 2500-154X 593 pp. 588-593_(online)_