CC BY
25УДК 621.1.016 ББК 38.7 Б-83, М-52
ТЕПЛОВИЗИОННОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ЖИЛЫХ ДОМОВ ГОРОДА МАЙКОПА
Борсук О.Ю., Меретуков З.А.
Майкопский государственный технологический университет, г. Майкоп E-mail: [email protected] [email protected]
Аннотация В статье предложены способы снижения теплопотерь жилого дома. Обследование проводилось с помощью мобильного тепловизора Seek Thermal. Предложения позволят повысить энергоэффективность здания и снизить теплопотери.
Ключевые слова: жилые здания, теплопотери, ресурсосбережение, теплотехнические параметры, конструкции здания
ВВЕДЕНИЕ
2017 год был объявлен Годом Экологии. В сфере технической эксплуатации жилых домов можно выделить основные экологические критерии эффективности проектов, направленных на энергосбережение:
- сокращение выбросов вредных веществ в атмосферу. Жилые здания вносят свой вклад в увеличение выбросов напрямую - путем сжигания углеводородного топлива, например, при теплоснабжении, и опосредованно - вследствие использования строительных материалов и техники, производство и работа которых влечет за собой значительные затраты энергии.
- сокращение сбросов в гидросферу химически опасных соединений и их утечки в результате неправильного хранения, использования или утилизации при строительстве и реконструкции зданий;
- снижение теплового, радиоактивного, электромагнитного, звукового загрязнения и т.д.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Для учета дополнительных факторов, связанных с условиями финансирования, конъюнктурой рынка, применяют специальные показатели и методы оценки, например, показатель сравнительной эффективности энергосбережения, рассчитываемый как отношение объема сэкономленной энергии на отопление здания за отопительный период к дополнительным затратам, связанным с повышением его тепловой защиты.
В условиях рыночной экономики предпочтение, как правило, отдается малозатратным энергосберегающим мероприятиям, имеющим небольшой срок окупаемости - 3-5 лет. Для оценки малозатратных мероприятий с одинаковыми потоками платежей в течение всего жизненного цикла проекта применяют простые показатели, для крупных проектов с неоднородными потоками расходов и доходов - показатели экономической эффективности проекта, рассчитываемые с применением дисконтирования.
Энергоэффективный (энергопассивный) дом -это строение, в котором затраты, связанные с потреблением энергии, в среднем на 30% меньше, чем в обычном доме. Энергоэффективность недавнего времени можно было определить по коэффициенту сезонного использования тепловой энергии - Е.
• Е <= 110 кВт*ч /м2/год - это обычный дом;
• Е <= 70 кВт*ч /м2/год -энергоэффективный;
• Е <= 15 кВт*ч /м2/год - пассивный.
При подсчёте коэффициента Е учитывается: отношение площади всех наружных поверхностей ко всей кубатуре дома, толщина слоя теплоизоляции в стенах, кровле и перекрытиях, площадь остекления и количество людей, проживающих в здании.
В Европе для определения класса энергоэффективности принято
использовать коэффициент ЕР, который определяет количество электроэнергии, затрачиваемой на отопление, ГВС, свет, вентиляцию и работу бытовых электроприборов.
За отправную точку берётся ЕР = 1 и энергетический класс D, т.е. стандартный. Современная классификация домов, принятая в европейских странах, выглядит так:
• ЕР <= 0,25 - класс А, пассивный дом;
• 0.26 < ЕР <= 0,50 - класс В, экономичный;
• 0,51 < ЕР <= 0,75 - класс С, энергосберегающий дом;
• 0,75 < ЕР <= 1 - класс D, стандартный;
• 1,01< ЕР <= 1.25 - класс Е;
• 1,26 < EP <= 1,50 - класс F;
• ЕР >1,51 - класс G, самый энергозатратный.
В обычном, недостаточно утеплённом жилье с
большими теплопотерями через ограждающие конструкции, большая часть энергии (до 70%) уходит на отопление.
В нашей стране отопительный период в среднем длится 7-8 месяцев, а климат более суровый, чем в Европе.
Республика Адыгея по инсоляционным показателям относится к Канаде, то есть зима у нас как в Канаде, а лето жаркое - азиатское. Из-за этого возникает масса споров о том, выгодно ли строить у
нас энергосберегающие дома. Одним из самых частых утверждений противников
энергоэффективного строительства является довод о том, что в нашей стране строительство такого здания обходится очень дорого, а затраты на его возведение не окупятся никогда.
Основные теплопотери в доме происходят через:
1. окна;
2. ограждающие конструкции (крышу, стены, фундамент);
3. вентиляцию.
При создании проекта экономически сбалансированного дома необходимо стремиться к тому, чтобы теплопотери по всем трём категориям были примерно одинаковы, т.е. по 33,3%. В этом случае достигается баланс между дополнительным утеплением и экономической выгодой от такого утепления. Что же делать с домами, которые уже построены и активно эксплуатируются? На первом этапе необходимо определить:
1) потери тепла через ограждающие конструкции здания;
2) точки минимума и максимума температур в конструкции;
3) места утечек тепла и «мостики холода»
На втором этапе, проанализировать полученные данные и разработать план мероприятий по повышению энергоэффективности жилого дома.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Микрорайон Черемушки города Майкопа активно застраивался в 80 годы прошлого столетия. Из всей застройки микрорайона около 80% составляют 5-9 этажные кирпичные здания типовых массовых серий второго поколения, 20% панельные дома. Представителями первой группы являются здания типовой серии II -29 со стенами из кирпича.
Целью нашего исследования стало получение наиболее информативных и точных данных по техническому состоянию кирпичных зданий трех девяти этажных жилых домов типовой серии II -29 и необходимости проведения капитального ремонта с утеплением фасадов для повышения энергоэффективности таких зданий.
Приборы исследования - мобильный тепловизор Seek Thermal.
Тепловизионная инспекция жилых домов проводилась с помощью мобильного тепловизора Seek Thermal. Камера тепловизор подключается к смартфону или планшету. Далее через бесплатное приложение Seek Thermal производится тепловизионная съемка с возможностью сохранения фото- и видеоматериалов в памяти телефона.
Объект исследования -жилые дома типовой серии II-29 микрорайона Черемушки.
Предмет исследования - теплотехнические характеристики жилого здания.
-Ч
1 1 1.
п н
L__,
г---— а SeeK 1
Рис. 1. Мобильный тепловизор Seek Thermal
Методика исследования соответствовала ГОСТ Р 54852-2011 Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций
Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций основан на дистанционном измерении тепловизором полей температур поверхностей ограждающих конструкций, между внутренними и наружными поверхностями которых существует перепад температур, и визуализации температурных аномалий для определения дефектов в виде областей повышенных теплопотерь, связанных с
нарушением теплоизоляции, а также участков внутренних поверхностей ограждающих конструкций, температура которых в процессе эксплуатации может опускаться ниже точки росы.
Температурные поля поверхностей
ограждающих конструкций получают на экране смартфона в виде псевдоцветного изображения изотермических поверхностей. Градации цвета или яркости на изображении соответствуют температурам -40 0 до + 3300 по Цельсию. Кроме того, температурные поля и другая сопутствующая измерениям информация записываются в виде термограмм во встроенной памяти смартфона.
Термограммы, записанные во встроенной памяти визиуализируются и подвергаются компьютерной обработке для составления отчетов и обработки (уточнения) результатов измерений.
Тепловизионному контролю подвергают наружные конструкции фасадов жилых домов. Тепловизионный контроль ограждающих конструкций проводился в отопительный сезон 22 ноября 2018 года, относительная влажность воздуха 95%, штиль, безветрие, облачность более половины неба в течение всего соответствующего периода.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ
Тепловизионный контроль ограждающих конструкций был проведен в три этапа.
Первый этап: осмотр объекта контроля с помощью тепловизора с сохранением термограмм в памяти. Данный осмотр проведен для формирования общей характеристики объекта и выявления участков, подлежащих дальнейшему термографированию.
Рис. 2. Первый этап осмотра. Выявление участков.
Второй этап: обзорное термографирование наружных поверхностей ограждающих
наружных поверхностей ограждающих конструкций явилось предварительным этапом при
конструкций с сохранением термограмм в памяти. проведении детального термографирования с целью
Обзорное крупномасштабное термографирование локализации зон проведения обследований.
Рис. 3. Второй этап. Крупномасштабное фотографирование.
Рис. 4. Второй этап. Крупномасштабное фотографирование.
Третий этап: детальное термографирование и/или на внешних съемных носителях памяти и с
выделенных участков наружных поверхностей обязательным составлением отчета о
ограждающих конструкций проводится с термографическом обследовании сохранением термограмм в памяти тепловизора
Рис. 5. Детальное фотографирование,
Тепловизионное измерения проводилось 22 ноября 2018 года при температуре +30 С, что соответствовало перепаду температур между наружным и внутренним воздухом, превосходящем
Дг
минимально допустимый перепад значение которого определяют по формуле <хг
кип
°С,
Дг^ = 2ДвЯ§
1-г.а)
где - предел температурной
чувствительности тепловизора, °С; - проектное
значение сопротивления теплопередаче, °С м /Вт;
- коэффициент теплоотдачи, принимаемый равным: для внутренней поверхности стен - по нормативно-технической документации, для наружной поверхности стен при скоростях ветра 1; 3; 6 м/с соответственно.
Во многих случаях для выполнения условия по формуле (1) оказывается достаточным перепад температуры между внутренним и наружным воздухом не менее 10 °С - 15 °С. Чем выше перепад температур, тем более точными являются и лучше поддаются анализу и обработке результаты тепловизионных обследований.
Обследуемые поверхности не находились в зоне прямого и отраженного солнечного облучения в течение 12 ч до проведения измерений. Оконные и дверные проемы в обследуемом объекте сохранялись в фиксированном положении в течение 12 ч до начала и в процессе проведения измерений.
Точки съемки выбирались 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. Тепловизионное измерение проводилось при отсутствии атмосферных осадков, тумана, задымленности. Поверхности
ограждающих конструкций в период тепловизионных измерений не подвергалось дополнительному тепловому воздействию от биологических объектов, источников освещения. На обследуемой поверхности были выбраны геометрические реперы - размер откоса окна, расстояние между стыками панелей ограждающей конструкции и другие геометрические особенности. Обработка термограмм проводилась с помощью обработки записанного в оцифрованном виде теплового изображения.
Анализ термограмм представляет собой процедуру, направленную на выявление причин возникновения температурных аномалий с целью выявления нарушения теплоизоляции
ограждающих конструкций или снижения ее качества. При анализе термограмм наружной поверхности ограждающей конструкции, ограждающая конструкция была разбита на участки, для которых температурные условия на внутренней поверхности близки к постоянным (отсутствуют локальные источники тепла, заметно влияющие на температуру внутренней поверхности).
На стадии анализа использовались обработанные или необработанные термограммы для компьютерной визуализации температурных полей на поверхности ограждающей конструкции с возможностью выделения отдельных участков ограждающих конструкций для проведения компьютерных оперативных расчетов перепадов
температур, построения гистограмм линейных и поверхностных распределений температур. Основным критерием сравнения различных участков поверхности ограждающей конструкции является разница температур в выбранной точке на сравниваемом и базовом участках поверхности.
ВЫВОДЫ
1) основные потери тепла идут через лоджии и окна, имеются перепланированные квартиры, и квартиры с теплыми полами, у которых теплопотери больше;
2) выражены теплопотери на стыках лоджий со стенами дома и подвальных помещений, плит лоджий первого этажа при их утеплении снизятся теплопотери;
3) поскольку температурная аномалия имеет место в эталонной термограмме, то данная аномалия не относится к дефекту теплоизоляции, а является следствием конструктивных особенностей оболочки ограждающей конструкции.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ Р 54852-2011. Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций - Введ. 2011-0115. - М.: Стандартинформ, 2011, 64 с.
2. Левин Е.В., Окунев А.Ю., Умнякова Н.П., Шубин И.Л. Основы современной строительной термографии / Под общей редакцией д.т.н. И.Л.Шубина. - М.: НИИСФ РААСН, 2017. - 176 с.
3. Качан Ю.Г., Братковская Е.А. Об экономической целесообразности проектов энергосбережения и ее обеспечении [Электронный ресурс] // Экономика промышленности. - Условия доступа http://www.rusnauka.com/29 _NNM_2008/ Economics/35847.doc.htm (дата обращения: 11.08.2018).
4. Показатели эффективности энергосберегающих мероприятий [Электронный ресурс] // Блог энергетика по отоплению, вентиляции и кондиционированию -Энергосбережение. - 2017. - Условия доступа: http ://enginerishka. ru/energo sbere
REFERENCES
1. GOST R 54852-2011. Buildings and structures. The method of thermal imaging quality control of thermal insulation of enclosing structures is Introduced. 2011-0115. - Moscow: STANDARTINFORM, 2011, 64 p.
2. Levin E. V., Okunev A. Yu., Umnyakova N. P., Shubin I. L. Fundamentals of modern construction thermography / edited by Dr. I. L. Shubin. - Moscow: NIISF RAASN, 2017. - 176 p.
3. Kachan Yu. G., Bratkovskaya E. A. on the economic feasibility of energy saving projects and its provision [Electronic resource] / / Economics of industry. - Conditions of access
http://www.rusnauka.com/29 _NNM_2008/
Economics/35847.doc.htm (date accessed: 11.08.2018).
4. Performance indicators of energy saving measures [Electronic resource] / / Blog energy for
heating, ventilation and air conditioning - energy Saving. - 2017. - Access conditions: http://enginerishka.ru/energosbere
THE OFFERS ON REDUCTION OF HEAT LOSSES OF THE MAIN BUILDING OF MAYKOP
Borsuk O.U., Meretukov Z.A.
«Maykop state technological university», Maykop [email protected] [email protected]
Summary. The paper suggests ways to reduce heat loss of the main building of Maykop. Inspection was carried out using the
device of the Seek Thermal. The proposals will enhance the building's energy efficiency and reduce heat loss.
Key words: residential buildings, heat losses, resource-saving, heat-technical parameters, constructions of the building.
