CC BY
96
Русанов
Алексей Евгеньевич
аспирант кафедры «Технология строительного производства» ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет)
e-mail: [email protected]
Мозгалев
Кирилл Михайлович
ст. инженер 1-го территориального отдела Управления регионального государственного строительного надзора Министерства строительства, инфраструктуры и дорожного хозяйства Челябинской области; аспирант ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет)
e-mail: [email protected]
Головнев
Станислав Георгиевич
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология строительного производства» ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (Национальный исследовательский университет)
e-mail: [email protected]
УДК 699.86
РУСАНОВ А. Е.
МОЗГАЛЕВ К. М.
ГОЛОВНЕВ С. Г.
Оценка теплозащитных свойств светопрозрачных конструкций при строительстве и эксплуатации зданий
Статья посвящена исследованию теплозащитных свойств светопрозрачных конструкций в натурных условиях в летний период года при строительстве и эксплуатации зданий. Представлена методика экспериментальных исследований и разработан стандарт НП «Саморегу-лируемая организация Союз строительных компаний Урала и Сибири».
Ключевые слова: строительство, теплозащита, приведенное сопротивление теплопередаче, наружные ограждающие конструкции, светопрозрачные конструкции, стандарты организации.
RUSANOV A. E.
MOZGALEV K. M.
GOLOVNEV S. G.
ASSESSMENT OF THERMAL INSULATION PROPERTIES OF TRANSLUCENT STRUCTURES DURING THE CONSTRUCTION AND OPERATION OF BUILDINGS
The article is devoted to investigate the thermal insulation properties of translucent structures with full-scale tests in the summer during the construction and operation of buildings. The technique of pilot studies is presented and the standard of non-profit partnership «Self-regulatory Organization, the Union of construction companies of the Urals and Siberia» is developed.
Keywords: construction, thermal protection, the specified resistance to a heat transfer, external protecting designs. translucent structures, standards of organizations.
Строительство относится к отрасли, потребляющей значительное количество энергии. Поэтому вопросы энергоэффективности становятся актуальными, особенно в сфере жилищно-коммунального хозяйства.
Под энергетической эффективностью в строительстве понимается комплекс мероприятий, направленных на снижение потребления энергии, в частности, уменьшение расхода энергоресурсов, необходимых для поддержания в помещениях требуемых параметров микроклимата. Понятие энергетической эффективности неразрывно связано с вопросами энергосбережения. Снижение энергопотребления зданий может быть достигнуто повышением теплозащитных свойств ограждающих конструкций. По данным различных авторов, «вклад» светопрозрачных конструкций в об-
щие теплопотери здания в зимний период составляет 22 ... 30%.
Развитие современной законодательной и нормативно-правовой базы в области энергосбережения началось с Указа Президента РФ от 4 июня 2008 г. № 889 «О некоторых мерах по повышению энергетической и экологической эффективности российской экономики». Логичным этапом реализации этих стратегических задач стал Федеральный закон от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», который четко обозначил правовое регулирование в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности [1].
В декабре 2009 г. был принят Федеральный закон № 384-Ф3 «Технический регламент
76
© Русанов А. Е., Мозгалев К. М., Головнев С. Г., 2013
о безопасности зданий и сооружений», установивший энергетическую эффективность зданий как одно из требований безопасности [2]. Утвержденный распоряжением Правительства РФ от 21 июня 2010 г. № 1047-р перечень национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил), в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», включает в себя СНиП 23-02-2003, который в данный момент проходит актуализацию [3].
Нормативные правовые акты Российской Федерации, принятые для реализации настоящего Федерального закона, устанавливают требования энергетической эффективности, в результате применения которых должны быть созданы условия, исключающие нерациональный расход энергетических ресурсов в процессе эксплуатации зданий. Так, помимо обязательных требований с 1 января 2013 г. должны применяться дополнительные требования по интеграции в энергетический баланс зданий нетрадиционных источников энергии и вторичных энергетических ресурсов. В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации № 18 от 25 января 2011 г. требования энергетической эффективности должны предусматривать уменьшение показателей, характеризующих годовую удельную величину расхода энергетических ресурсов, не реже одного раза в 5 лет и достичь к 2020 г. не менее 40 % по отношению к базовому уровню.
Последними нормативно-правовыми документами в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности в строительстве являются постановление Правительства РФ от 25 января 2011 г. № 18 «Об утверждении Правил установления требований энергетической эффективности для зданий, строений, сооружений и требований к правилам определения класса энергетической эффективности многоквартирных домов» и приказ Министерства регионального развития РФ от 8 апреля 2011 г. № 161 «Об утверждении Правил определения классов энергетической эффективности многоквартирных домов и Требований к указателю класса энергетической эффективности многоквартирного дома, размещаемого на фасаде многоквартирного дома». Остается неясной судьба
приказа Министерства регионального развития от 17 мая 2011 г. № 224 «Об утверждении Требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений», который пока не прошел регистрацию в Министерстве юстиции РФ.
Обобщая, можно констатировать, что набор документов достаточен, но среди них нет нормативных документов по натурным испытаниям теплозащитных свойств светопрозрачных конструкций в летний и зимний периоды. На данном этапе развития технического регулирования в области энергосбережения в строительстве необходима качественная актуализация существующих, а также разработка новых национальных стандартов, сводов правил и стандартов организаций, позволяющих эффективно реализовывать требования современной законодательной и нормативной правовой базы.
Поскольку работы по устройству наружных ограждающих конструкций влияют на безопасность объектов капитального строительства, а именно энергетическую эффективность, необходимы определенные стандарты и своды правил, по которым такие работы будут выполняться. Их соблюдение в соответствии с требованиями статьи 55.13 Градостроительного кодекса будет проверяться саморегулируемыми организациями в области строительства.
Одной из основных проблем, с которой сталкиваются участники строительства и контролирующие органы при оценке соответствия
наружных ограждающих конструкций требованиям тепловой защиты, является отсутствие методики проведения натурных испытаний по определению фактического сопротивления теплопередаче в летний период года, когда система отопления выключена. Согласно п. 9.7, 9.8 СТ-НП-СРО ССК-02 сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций определяется путем измерения температур внутреннего и наружного воздуха, а также плотности теплового потока при выполнении следующих условий. Перепад среднесуточных температур внутреннего и наружного воздуха должен быть не менее величины, зависящей от проектного уровня тепловой защиты здания и технической возможности замера теплового потока. При проведении натурных испытаний по определению сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций в теплый период года, когда система отопления отключена, в характерных местах инструментальных измерений требуется использовать дополнительный локальный обогрев ограниченного пространства, который должен обеспечивать требуемый перепад температур между наружным и внутренним воздухом.
На кафедре «Технология строительного производства» Южно-Уральского государственного университета (Национальный исследовательский университет) проведены подготовительные работы, включающие разработку методики,
Иллюстрация 1. Проведение лабораторных испытаний
Таблица 1. Результаты определения приведенного сопротивления теплопередаче в лабораторных условиях
Наименование конструкции Значение приведенного сопротивления теплопередаче, (м2 • °С)/ Вт Расхождение с расчетным значением, %
расчетное на 1 -м этапе исследований на 2-м этапе исследований
Фрагмент стеновой ограждающей конструкции 3,52 3,33 3,63 5,3 (1 -й этап)
3,63 (2-й этап)
Иллюстрация 2. Фотоизображение и термограмма фасада исследуемого объекта
Иллюстрация 3: б, г, е — фотоизображения исследуемых конструкций; а, в, д — соответствующие термограммы
изготовление и приобретение обо- фрагмента: высота — 1 275 мм, ши-рудования, что обеспечивает воз- рина — 1 255 мм, толщина — 300 мм. можность проведения испытаний Толщина фрагмента определялась по определению теплозащитных из условия соблюдения поэлемент-свойств в любое время года. ных требований СНиП 23-02-2003
Объектами лабораторного ис- для условий г. Челябинска. В ка-следования являлись фрагмент честве несущего слоя использо-многослойной ограждающей кон- валась кладка из пазогребневых струкции с устройством НФС (на- газобетонных блоков марки D500 весная фасадная система). Размеры размером 200 х 250 х 625 мм; утеп-
литель — Лайнрок Венти Оптимал р0 = 78 кг/м3 (Иллюстрация 1).
На первом этапе по обе стороны конструкции создавался температурный перепад (-15 ... +30 °С), соответствующий «зимним» условиям проведения испытаний; на втором этапе температурный перепад был (+25 ... +65 °С), соответствующий летнему периоду года.
Определение приведенного сопротивления теплопередаче фрагмента ограждающей по результатам обоих этапов исследования произведено согласно ГОСТ 26254-84 [5]. Результаты приведены в Таблице 1.
Обработка результатов проводилась методами математической статистики. На основании результатов проведенных лабораторных испытаний можно сделать вывод о возможности проведения натурных испытаний по определению сопротивления теплопередаче в летний период года. Практическая апробация и проведение натурных испытаний по определению сопротивления теплопередаче в летний период года осуществлялись на участках стен и оконных конструкций крупнопанельных зданий в г. Челябинске и Челябинской области (Иллюстрации 2, 3).
Характерные места проведения инструментальных замеров определялись по результатам анализа термограмм, полученных при теп-ловизионной съемке. Поскольку натурные испытания по определению сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций проводились в теплый период года, когда система отопления отключена, требуемый перепад среднесуточных температур внутреннего и наружного воздуха в характерных местах инструментальных измерений обеспечивался дополнительным локальным обогревом ограниченного пространства. Результаты натурных испытаний приведены в Таблице 2.
Адекватность полученных результатов натурных испытаний говорит
о возможности проведения натурных испытаний по определению сопротивления теплопередаче в летний период года.
Полученные результаты и выполненные ранее исследования позволили разработать стандарт СТ-НП СРО ССК-02-2013 «Оценка энергетической эффективности зданий. Контроль соблюдения требований тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий», который утвержден НП «Саморегулируемая организация Союз строительных компаний Урала и Сибири». Настоящий стандарт устанавливает требования к вход-
Таблица 2. Результаты определения приведенного сопротивления теплопередаче в натурных условиях
№ п/ п Исследуемая конструкция Определяемый параметр, ед. изм. Результаты натурных испытаний Проектные значения
Стеновая панель с учетом влияния швов Приведенное сопротивление теплопередаче, (м2 ■ °С)/ Вт 3,17 3,55
2 Окно с однокамерным стеклопакетом с учетом влияния профилей 0,65 0,72
3 Окно с двухкамерным стеклопакетом с учетом влияния профилей 0,69 0,72
ному контролю проектной, рабочей и организационно-технологической документации, а также к строительному контролю в процессе устройства, оценки и подтверждения соответствия требованиям тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий. Применение данного стандарта всеми участниками строительства приведет к возможности достоверного расчета фактического расхода тепловой энергии на отопление здания и дальнейшей оценки его энергетической эффективности [4].
Заключение
В результате практической реализации требований нормативно-правовой базы в области энергосбережения с декабря 2009 г. по сентябрь 2013 г. в Челябинске в результате снижения удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий условно высвобожден объем тепловой энергии, равный потреблению тепла жилыми домами и общественными зданиями общей площадью около 900 тыс. кв. м. Многоквартирные дома, вводимые в эксплуатацию с 1 января 2012 г. на территории города Челябинска после осуществления строительства и реконструкции, оснащены индивидуальными приборами учета используемой тепловой энергии, что соответствует требованиям Федерального закона от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Однако при установке указанных приборов учета участники строительства столкнулись с трудностями их применения в панельных домах с вертикальной разводкой системы отопления. При типовых решениях передачи данных от индивидуальных
приборов учета до концентраторов в таких домах сигнал не проходил, следствием чего являлось увеличение количества концентраторов до двух на каждый этаж.
Таким образом, разработанная и опробованная методика позволяет оценивать теплозащитные свойства светопрозрачных конструкций зданий на этапе строительства и эксплуатации в любое время года, а применение стандарта обеспечит экономию энергоресурсов в жилищно-коммунальном комплексе.
Список использованной литературы
1 Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 года № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».
2 Федеральный закон Российской Федерации от 30 декабря 2009 года № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».
3 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
4 Оценка энергетической эффективности зданий. Контроль соблюдения требований тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий: стандарт СТ-НП СРО ССК-02-2013 некоммерческого партнерства «Саморегулируемая организация Союз строительных компаний Урала и Сибири» /А. И. Абаимов, С. Г. Головнев, К. М. Мозгалев и др. Челябинск, 2013.
5 ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций».
