Тепловая эффективность наружного стенового ограждения Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ЛИТЕРАТУРА:

1. M. Porter. Aspects of Structural design with glass, 2005

2. M. Eliasova. Advanced design of glass structures, 2008

3. Jun Le, Lixin Song, XiaofengPeng, Xinfang Hu. Fracture mechanics analysis of thermally tempered glass plate: fracture induced by an embedded crack, 2005

4. V. Ungureanu. Advanced design of glass structures, glass strengthening method

5. K. Pankhardt, Load-bearing glass structures, 2004

6. F. Bernard, L. Daudeville, R. Gy. Load bearing capacity of connections in tempered glass structuers

7. R. Heugten, Load-bearing glass columns. The stacked column, 2013

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Демьяненко М.А., Стратий П.В. Основы проектирования несущих конструкций из стекла. — Системные технологии. — 2018. — № 26. — С. 168—172.

BASICS OF LOAD BEARING GLASS STRUCTURES DESIGN Demianenko M.A., Stratiy P.V.

Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «National Research Moscow State University of Civil Engineering»

Abstract

This article is devoted to the solution of the problems of designing load-bearing structures made of glass. Questions concerning the work of the material on stretching are considered. A design method of load-bearing elements from glass and the problems is discussed and the placement and relative dimensions of the holes in bolted joints is proposed. The tests of the real sample are carried out, the proposed theory of calculation is applied

Keywords:

Load-bearing glass. Stress intensity factor. Bolted connections in glass Date of receipt in edition: 19.01.18 Date of acceptance for printing: 21.01.18

УДК 697

ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАРУЖНОГО СТЕНОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ

Н.А Сташевская., А.П. Минина, М.Г. Бароева Российский университет дружбы народов, Москва, Россия

Аннотация

На фактическую тепловую эффективность наружного ограждения здания влияет срок эксплуатации, особенности процесса возведения и проявление морального износа зданий. В статье приведено исследование тепловой эффективности панельных жилых зданий разных серий и годов строительства

Ключевые слова:

тепловая эффективность, панельные здания, наружные ограждения, моральный износ, тепловизионная съемка История статьи:

Дата поступления в редакцию 22.02.18 Дата принятия к печати 24.02.18

На сегодня большую часть жилищного фонда составляет панельное жилье. Популярность которого очевидна благодаря срокам и экономичности возведения. Применение в нашей стране железобетонных панелей для быстрого возведения жилых домов официально начато с 1950 года. За первые 30 лет строительства было построено более 290 млн. квадратных метров зданий, что составляет порядка 10% всего жилого фонда страны. Отдельные квартиры получили многие тысячи семей. Это в основном здания по типовым проектам с трехслойными стеновыми панелями по ГОСТ 11024. В настоящее время в России доля вновь возводимых зданий и сооружений на основе железобетонных панелей составляет порядка 45%. Рынок быстровозводимых зданий составил в 2017 г. около 144 000—150 000 тыс. кв.м. Анализ рынка позволяет утверждать, что практически все производители железобетонных панелей прогнозируют рост потребления продукции в ближайшие годы, связывая это с ростом технических возможностей производства [1]. Однако не все панельные здания, построенные как в прошлом веке, так и в начале 2000х годов, отвечают современным эксплуатационным и энергоэффективным характеристикам.

Авторам статьи представилось интересным провести тепловизионное обследование панельных зданий разных годов постройки.

Тепловизионная съемка показала себя наиболее качественным способом диагностики состояния ограждающих конструкций в период эксплуатации на предмет поиска источников тепловых потерь зданий и сооружений. Это объясняется тем, что результаты тепловизионного обследования наглядны и оперативны, а информация, является максимально достоверной. Результатом тепловизионной съёмки являются термограммы, которые наглядно демонстрируют распределение температурных полей по поверхности исследуемого объекта. На термограммах каждому показателю температуры соответствует определенное цветовое изображение. Изучение данных тепловизионной съёмки позволяет выявить скрытые дефекты теплоизоляции; некачественное изготовление конструкции; наличие мест проникновения влаги через ограждающие конструкции; фактические данные о теплопотерях. Анализируя полученные данные можно сделать вывод о фактической энергоэффективности здания [1].

Для обследования зданий использовался тепловизор марки ^егшаСаш Н640. Хоть тепловизор обладает высокой чувствительностью, для гарантированного выявления всех возможных дефектов ограждений по техническим требованиям необходим минимальный перепад температур между внутренним и наружным воздухом 10-14°С. Более оптимальным считается температурный контраст в 20°С.

Обследовались фасады зданий, выполненные по индивидуальному проекту (рис.1); а также фасады зданий, выполненные по сериям: 1-МГ-601 (рис. 2); КОПЭ (2002, 2007 и 2012 гг., рис.3).

Все здания расположены в г. Москве по улице Миклухо-Маклая в студенческом кампусе Российского университета дружбы народов.

Здания по индивидуальному проекту построены в 1964, 1965, 1967 годах и расположены по адресу г. Москва ул. Миклухо-Маклая, дом 15,17,19. Здания представляют собой блочные конструкции. Основная особенность этих пятиэтажных домов — заметные швы блочных стен, поэтому дома имеют высокую звукопроницаемость и низкие теплоизоляционные свойства.

Наружные стены выполнены из шлакокерамзитобетонных блоков толщиной 40 см, а внутренние из бетонных панелей толщиной 27 см. Перегородки представляют собой гипсобетонные панели толщиной 8 см,

Здания серии 1-МГ-601 были построены в 1973, 1984, 1985 годах по адресу г. Москва ул. Миклухо-Маклая, дом 21 к.1, 2, 3. Производитель МПСМ. Здания представляют собой панельно-каркасные дома. Каркас выполнен из железобетонных панелей, а внешние стены из ке-рамзитобетонных блоков. Несущие стены—внутренние межквартирные продольные и поперечные, а также каркас (2-этажные колонны). В данной серии выполнена особая конструкция несущих стен, которые идет с шагом в 6 метров, а колонны с шагом 4,5 метра. Наружные стены представляют собой керамзитобетонные блоки толщиной 34 см, межквартирные — железобетонные панели толщи-

перекрытия железобетонные, 22 см.

Рис.1. Фасад 5-и этажного здания по индивидуальному проекту

Рис.2. Фасад 15-и этажного здания серий 1-МГ-601.

ной 14 см. Перегородки — гипсобетонные. Перекрытия — железобетонные беспустотные толщиной 14-16 см. Облицовка мелкой квадратной плиткой белого или серого цвета.

Здания серии КОПЭ построенные в 2002, 2007, 2012 годах по адресу г. Москва ул. Миклухо-Маклая дома 7 к.1, 15 к.1, 17 к.1. Аббревиатура «КОПЭ» означает «компоновочные (каталожные) объемно-планировочные элементы». Производитель ДСК-2. Сами здания представляют собой бескаркасную конструкцию, благодаря чему возможна большая вариативность внутренних объёмно-планировочных решений.

Наружные стены представляют собой железобетонные навесные трехслойные панели (бетон—утеплитель—бетон) общей толщиной 30 см. В роли утеплителя применяется пенополистирол марки 15 «А» с ламинированной фольгой. Межквартирные и межкомнатные выполнены из железобетонных панелей толщиной 18 и 22 см. Перегородки толщиной 14 см. Перекрытия—крупноразмерные (на комнату) железобетонные плиты толщиной 14 см. Несущими являются все межквартирные и большинство межкомнатных стен. Облицовка наружных стен—крупной прямоугольной плиткой. Глухие торцы и балконы необлицованные.

Тепловизионная съемка проводилась 08.02.2017 г. В день измерений температура наружного воздуха составляла -14оС, а температура внутреннего воздуха +20 оС.

Исследования проводились для получения температурного поля стенового ограждения и выявления мест утечек тепла, скрытых строительных дефектов и проверки качества утепления. Благодаря высокому перепаду температур (составляет 34 оС) стало возможным выявить все скрытые недостатки.

Обследования ограждающих конструкций эксплуатируемых зданий проходят в два этапа: I — предварительное т.е. общее обследование; II — детальное т.е. техническое обследование. В процессе предварительного (общего) обследования должны быть получены следующие сведения (по проекту и фактические в разные периоды эксплуатации) [3]:

- об истории строительства и функционирования здания (времени строительства, реконструкциях, технического перевооружения, расширения, выполнения ремонтно-восстановительных работ; исполнителях проектных и строительно-монтажных работ; ограждающих конструкциях, подвергавшихся восстановлению, усилению или замене, причинах, характере и объеме произведенных работ);

- о характере функциональных или технологических процессов, протекающих в здании;

- об источниках, характере и интенсивности воздействия технологических процессов и оборудования на ограждающие конструкции, а также внутреннюю и наружную эксплуатационные среды (включая температурные, влажностные, выделения газов, пыли, проливы технологических жидкостей и т.п.);

- о категории помещений по взрывопожароопасности;

- о природно-климатических воздействиях на ограждающие конструкции;

- о характеристиках грунтов основания здания и грунтовых водах;

- об общих характеристиках объемно-планировочного, конструктивного решения здания и систем инженерного оборудования;

- о конструктивных решениях конструкций;

- о схеме передачи нагрузок на ограждающие конструкции и их элементы;

- о нагрузках на ограждающие конструкции, не предусмотренные проектом или превышающие проектные;

- о нарушениях правил эксплуатации ограждающих конструкций;

- о техническом состоянии ограждающих конструкций, наиболее характерных дефектах и повреждениях в них, вероятных причинах возникновения и степени опасности дефектов и повреждений.

Рис.3. Фасад 18-и этажного здания серий КОПЭ

При изучении технической документации на этапе предварительного (общего) обследования особое внимание необходимо обратить на сведения, относящиеся к конструкциям с наибольшими повреждениями.

Натурное обследование на этапе предварительного обследования производится путем тщательного осмотра с выполнением эскизов, фотографированием и составлением карт распространения дефектов и повреждений конструкций, а также карт распространения воздействий на конструкции. При составлении карт дефекты, повреждения и зоны распространения воздействий, а также намечаемые места отбора проб материалов наносятся на специальные планы, разрезы и развертки соответствующих конструкций с привязкой к осям или характерным линиям конструкций. Дефекты и повреждения ограждающих конструкций устанавливаются по внешним признакам.

На основании результатов предварительного (общего) обследования составляется программа детального (технического) обследования, а также соображения о вероятных причинах возникновения и степени опасности выявленных дефектов и повреждений, возможности дальнейшей эксплуатации здания и отдельных строительных конструкций, предложения по предотвращению обрушения конструкций и их элементов, находящихся в аварийном состоянии, содержание работ по проведению детального обследования (задачи и методы дальнейшего исследования технической документации, места и методы инструментальных измерений и испытаний в натурных условиях, места вскрытий, отбора проб материалов и методы исследований образцов в лабораторных условиях, состав и методы необходимых поверочных расчетов и т.д.).

В соответствии с задачами, определенными на этапе предварительного (общего) обследования, в процессе детального (технического) обследования производятся [3]:

- уточнение и детализация данных технической документации;

- детальные измерения геометрических характеристик ограждающих конструкций и их элементов;

- измерения параметров сред, в которых эксплуатируются ограждающие конструкции;

- детальные измерения параметров технического состояния ограждающих конструкций в натурных условиях с испытаниями материалов конструкций неразрушающими методами;

- фотографирование, составление эскизов и уточненных карт дефектов и повреждений ограждающих конструкций (в дополнение, в случае необходимости, к выполнявшимся в процессе предварительного обследования);

- испытания ограждающих конструкций в натурных условиях (выполняются в случае необходимости, как правило, научно-исследовательскими организациями или специализированными подразделениями проектных организаций по специальным методикам);

- вскрытия ограждающих конструкций;

- отбор образцов материалов ограждающих конструкций и их лабораторные исследования;

- оформление обмерных и других чертежей;

- поверочные расчеты конструкций и их элементов;

- анализ полученных материалов и составление заключения.

Расположение и размеры выявленных дефектов и повреждений, а также места вскрытий и отбора проб материалов, как и при проведении предварительных обследований, с помощью условных обозначений показываются на планах, разрезах и развертках соответствующих конструкций. На чертежах показываются также детали вскрытий, конструкций узлов и т.п.

Заключение по результатам детального (технического) обследования должно включать текстовую часть, обмерные и другие чертежи результаты съёмки в инфракрасном спектре и приложения [3].

В процессе выполненного тепловизионного обследования произведена термографическая съемка различных участков ограждающих конструкций. С целью исключения ошибок привязки полученных термограмм к месту съемки тепловизионная съемка дублировалась цифровыми фотосъёмками. Обследование наружной поверхности здания проводилось в облачную погоду. Обследование фасада зданий проводилось последовательно слева направо по часовой стрелке, начиная от точки входа. За объекты обследования приняты наружные стены, углы, стыки панелей — начиная от входа в здание.

Некоторые характерные полученные термограммы представлены на рис. 4, 5, 6.

Изображение в инфракрасном

Цифровой фотоснимок

спектре

Рис. 4. Результаты тепловизионного обследования 5-и этажного здания по индивидуальному

проекту (1965 г.)

Изображение в инфракрасном спектре Цифровой фотоснимок

Рис. 5. Результаты тепловизионного обследования фасада здания серии 1-МГ-601 (1984 г.) Изображение в инфракрасном Цифровой фотоснимок

спектре

Рис. 6. Результаты тепловизионного обследования фасада здания

серии КОПЭ (2007 г.)

В результате математической обработки данных тепловизионной съёмки ограждающей конструкции зданий кампуса Российского университета дружбы народов, расположенного в г. Москве по улице Миклухо-Маклая, нами были выявлены общие результаты по трем сериям панельных зданий, (табл. 1, 2, 3).

Таблица 1

Общие результаты тепловизионной съёмки стеновых ограждающих конструкций 5-и этажных зданий по индивидуальному проекту

Измеряемая точка поверхности фасада Температура на поверхности фасада, о С Температура наружного воздуха, о С Температура внутреннего воздуха, о С

1964 г. 1965 г. 1968 г.

снаружи зданий

максимальная температура -3,3 -2,85 -1,1 -14 +20

минимальная температура -12,46 -13,1 -13,52

средняя температура -7,88 -8 -7,31

Таблица 2

Общие результаты тепловизионной съёмки стеновых ограждающих конструкций зданий

серии 1-МГ-601

Измеряемая точка поверхности фасада Температура на поверхности фасада, о С Температура наружного воздуха, о С Температура внутреннего воздуха, о С

1973 г. 1974 г. 1975 г.

снаружи зданий

максимальная температура -3,7 -2,6 -5,6 -14 +20

минимальная температура -13,5 -13,1 -14

средняя температура -8,6 -7,85 -9,8

Таблица 3

Общие результаты тепловизионной съёмки съёмки ограждающих конструкций зданий серии КОПЭ

Измеряемая точка поверхности фасада Температура на поверхности фасада, о С Температура наружного воздуха, о С Температура внутреннего воздуха, о С

2002 г. 2007 г. 2012 г.

снаружи зданий

максимальная температура -5,8 -5,5 -7,2 -14 +20

минимальная температура -14,1 -15,3 -14,1

средняя температура -10 -10,4 -10,65

Таким образом на основе проведенного предварительного (общего) и детального (технического) тепло-визионного обследования панельных зданий были сделаны следующие выводы:

• наибольший перепад температуры по сравнению с гладью стеновой панели зафиксирован в узлах стыков с оконными блоками (2,5°С) в здании, выполненному по индивидуальному проекту 1967 г. постройки;

• наибольший перепад температуры по сравнению с гладью стеновой панели зафиксирован в стыках панелей (0,5 °С) в здании, выполненном по серии 1-МГ-601 1967 г. постройки;

• в зданиях, выполненных по серии КОПЭ имеют место точечные тепловые потери;

• тепловая эффективность зданий, выполненных по серии КОПЭ выше, чем у других рассматриваемых зданий.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Рынок быстровозводимых зданий. // Мир строительства и недвижимости. 2015. № 23.—с. 66.

2. Методические рекомендации по комплексному теплотехническому обследованию наружных ограждающих конструкций с применением тепловизионной техники (МДС 23-1.2007).—[Электронный ресурс]. URL: http://files.stroyinf. ru/Data2/1/4293841/4293841931.htm

3. Рекомендации по определению технического состояния ограждающих конструкций при реконструкции промышленных зданий.—[Электронный ресурс]. URL: http://meganorm.ru/Data2/1/493801/4293801882.htm

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Сташевская Н.А., Минина А.П., Бароева М.Г. Тепловая эффективность наружного стенового ограждения. — Системные технологии. — 2018. — № 26. — С. 172—178.

THERMAL EFFICIENCY OF EXTERNAL WALL FENCING

Stashevskaya N.A., Minina A.P., Baroeova M.G.

Peoples' Friendship University of Russia

Abstract Keywords:

The actual thermal efficiency of the outer fencing of the building is affected by thermal efficiency, panel buildings,

the service life, the features of the erection process and the manifestation of external fences, moral wear, thermal

the moral deterioration of buildings. The article gives an investigation of the imaging

thermal efficiency of panel residential buildings of different series and years of Date of receipt in edition: 22.02.18

construction Date of acceptance for printing: 24.02.18