ВЫЯВЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ДЕФЕКТОВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ КРУПНОПАНЕЛЬНЫХ ЗДАНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫХ МЕТОДОВ ИХ УСТРАНЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Выявление основных дефектов теплотехнической защиты наружных ограждающих конструкций крупнопанельных зданий и определение наиболее эффективных методов их устранения

Косарев Леонид Владимирович

кандидат технических наук, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри, leonid_kossarev@mail.ru

Кузнецов Павел Юрьевич

кандидат технических наук, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри

Болдырев Николай Юрьевич

студент, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «СевероВосточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри

Костюкова Юлия Сергеевна

студент, Технический институт (филиал) ФГАОУ ВО «СевероВосточный федеральный университет имени М.К. Аммосова» в г. Нерюнгри

Бораковский Денис Анатольевич

инженер ООО «РЕМСТРОЙПЛАСТплюс»

Статья посвящена результатам термографического (теплови-зионного) исследования наружных ограждающих конструкций жилых крупнопанельных железобетонных зданий 122-й серии Республики Саха (Я) Нерюнгринского района 1989-1990 годов постройки. В районе преобладает резко континентальный климат с протяженной, холодной зимой и пронизывающим северным ветром. В связи с этим, для создания благоприятного климата внутри жилых помещений необходимо большое количество энергии затрачиваемой на подогрев теплоносителя и что не менее важно - определение и устранение дефектов строительных конструкций, сквозь которые наиболее возможны потери тепла. Для этого рассмотрены теплотехнические характеристики и основы, применяемые для изготовления теплоизоляционных материалов. Классы материалов отличаются величиной теплопроводности материала и особенностями их применения. Авторами статьи определены основные дефекты теплотехнической защиты наружных стеновых панелей и межпанельных швов. Также на термограммах наблюдаются интенсивные протечки тепла через оконные проемы, что, вероятно, является результатом некачественной установки оконных блоков, либо результатом старения конструкции непосредственно оконного блока и системы его уплотнения и утепления. По установленным дефектам сформулированы наиболее вероятные способы их устранения, достоинства и недостатки. Ключевые слова: термографическое исследование, резко континентальный климат, теплотехническая защита, термограмма, наружные ограждающие конструкции.

Введение

В Нерюнгринском районе очень важную роль играет сохраннее тепла внутри домов любых видов, как деревянных, так и каменных. Чтобы сохранить тепло внутри дома, можно и даже нужно, использовать утепление окон, дверей, плит и других объектов дома.

В технологическом и энергетическом оборудовании тепловая изоляция снижает потери теплоты, обеспечивает необходимый температурный режим. Чтобы получить достаточный эффект от применения тепловой изоляции, в инженерных проектах производятся соответствующие тепловые расчеты, в которых принимаются конкретные разновидности теплоизоляционных материалов и учитываются их теплофизические характеристики.

Основные теплофизические характеристики: - теплопроводности - теплоизоляционные материалы делят на три класса: А - малотеплопроводные, Б - среднетепло-проводные и В - повышенной теплопроводности. Классы отличаются величиной теплопроводности материала, а именно: при средней температуре 25°С материалы класса А имеют теплопроводность до 0,06 Вт/(м-К), класса Б - от 0,06 до 0,115 Вт/(м-К), класса В - от 0,115 до 0,175 Вт/(м-К). При разумном и правильном использовании этих материалов, можно будет сохранить теплоемкость здания, продлив срок эксплуатации.

Выделяют три основных способа утепления построек: внутреннее, наружное и внутристенное утепление. Чаще других встречается второй вид в силу таких преимуществ, как защита стеновых поверхностей от внешних воздействий: осадков, биологических образований, низких температур (что, в свою очередь, защищает внутренние поверхности от образования конденсата). Кроме того, наружное утепление выполняет функцию дополнительной звукоизоляции и продлевает срок эксплуатации сооружения.

Методы и материалы

Современный рынок предлагает десятки разновидностей теплоизоляционных материалов. Сегодня особенно популярны изделия на основе пенополистирола (пенополистирола экструзионного), пенополиуретана, стекло- и минеральной ваты. Потребителей привлекают их высокая пористость и низкая теплопроводность, чем в результате достигается главная цель - снижается расход энергии на отопление сооружения. Дополнительно теплоизоляционные материалы характеризуются водо-поглощением, морозоустойчивостью, паропроницаемо-стью, пожаробезопасностью, прочностью сжатия и сорб-ционной влажностью. Немаловажно и то, что применение теплоизоляции позволяет значительно уменьшить массу конструкций, снизить расход стройматериалов.

Для измерения температур внутреннего воздуха и поверхностей наружных ограждающих конструкций использовались приборы:

X X

о

го А с.

X

го т

о

ю

2 О

м

сч

0 сч

ю

01

о ш m

X

3

<

m О X X

- портативный термограф «ИРТИС - 2000»,

- портативный компьютер «NOTEBOOK», Измерения производились портативным термографом инфракрасного диапазона модель «ИРТИС -2000», фирмы ИРТИС. Температура наружного воздуха в процессе проведения тепловизионной съемки составляла от -5 до -140С, что соответствует требованиям ГОСТ 26629-85 (ГОСТ Р 54852-2011) «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».

Инфракрасная термография - это метод получения термоизображений (см. рис. 1.) не воспринимаемого глазом теплового излучения объектов.

Рис. 1. Термограмма: Радиатор

Рассмотрим некоторые примеры термографирова-ния зданий рассматриваемой серии (см. рис. 2, 3, 4):

Рис. 3. Термограмма торца здания

Жилой дом по адресу г. Нерюнгри, ул. Южно-Якутская. д. № 38 (см. рис.3). Как видно на приведенной термограмме, основными дефектами наружных ограждающих конструкций являются дефекты межпанельных швов [2].

Рис. 2. Термограмма фасада

Жилой дом по адресу г. Нерюнгри, ул. Тимптонская д. № 7 (см. рис.2). Как видно на приведенной термограмме, основными дефектами наружных ограждающих конструкций являются дефекты межпанельных швов. Также наблюдаются интенсивные протечки тепла через оконные проемы, что, вероятно, является результатом некачественной установки оконных блоков, либо результатом старения конструкции непосредственно оконного блока и системы его уплотнения и утепления [1].

Рис. 4. Термограмма торца здания

Жилой дом по адресу г. Нерюнгри, ул. Ленина д. № 20 (см. рис.4). Как видно на приведенной термограмме, основными дефектами наружных ограждающих конструкций являются дефекты межпанельных швов [3].

Результаты и обсуждения

Сравнивая полученные данные можно заметить, что основное количество тепла уходит через не утепленные окна и межпанельные швы. Однако на практике встречаются и дефектные панели у которых фактическое сопротивление теплопередаче наружных стен значительно ниже нормативного (требуемого). Но большего всего, тепла уходит из окон на лестничной площадке из-за того, что они были сделаны по старой технологии и более 20-и лет назад, что несомненно влияет на их качество. На основании полученных данных можно рассмотреть следующие методы устранения дефектов.

Утепление окон

Чаще всего, большая часть тепла дома выходит из окон, причин может быть много. Неправильная установка окна, щели, трещины. Трещины могут появиться

вследствие постепенного разрушения дома, а также в результате техногенного и природного воздействия. Чтобы остановить потерю тепла, следует заполнить щели теплосохраняющим материалом. После можно начинать с укрепления и герметизации стёкол.

Чтобы окна при утеплении не теряли своего назначения, не замерзали и не запотевали, можно смазывать их с внутренней стороны смесью Смазанные стёкла протирают мягкой тканью.

В районах с холодными зимами утеплить окна можно установкой дополнительной рамы, укреплённой с помощью петель и запоров (шпингалетов). Так же для временного утепления хорошо подойдет пластичный материал, который быстро засыхает [4].

Утепление межпанельных швов

Герметизация межпанельных швов проводится в процессе строительства, текущего, капитального ремонта сборных жилых и промышленных зданий. При условии отсутствия дефектов панелей, безошибочного монтажа, правильного выбора материалов, соблюдения технологии заделки она обеспечивает комфортный микроклимат в квартирах и рабочих помещениях, исключает потери тепла, протечки.

Существует несколько наилучших материалов для утепления межпанельных швов:

1) Монтажная пена - применяется при экономичном и частичном ремонте без полного вскрытия стыка. Она заполняет все пустоты, застывает за 12-24 часа. Остатки легко срезаются строительным ножом до ровной поверхности, которая покрывается герметизирующей мастикой.

Пену не рекомендуется использовать без дополнительного уплотнителя для подвижных швов. Температурные деформации постепенно приведут к появлению щелей, которые будут пропускать влагу и холод.

Плюсы:

• быстрая и удобная закладки в шов с помощью пистолета-насадки;

• хорошая адгезия к бетону;

• равномерное распределение в стыке;

• эффективная тепло- и гидроизоляция при внешней защите мастикой;

• термостойкость шва — от +90 до -50С.

Минусы:

• высокая итоговая стоимость герметизации, исходя из цены одного баллона и необходимого количества на здание;

• запенивание при температуре не ниже -10С;

• промерзание застывшей пены при нарушении температурного режима работы.

2) Гернитовые шнуры - Благодаря структуре с поверхностно закрытыми порами они практически воз-духо- и водонепроницаемы, позволяют успешно решать задачи утепления и гидроизоляции. Материал имеет длительный срок службы, но мало применяется в современном строительстве, что связано с большим весом бухт.

Плюсы:

• низкое водопоглощение — 3% по массе;

• интервал рабочих температур — от +70 до -60С;

• доступная цена.

Минусы:

• неудобство в работе из-за тяжести — погонный метр шнура диаметром 50 мм весит 1,5 кг;

• уплотнение при температуре не ниже -20С, необходимость выдержки в теплоте перед закладкой;

• снижение свойств при повреждении поверхностной пленки, закрывающей поры.

3) Технология «теплый шов» - является своеобразной комбинацией приведенных выше двух способов, то есть монтажная полиуретановая пена сочетается в межпанельном стыке с гернитовыми шнурами. Данная комбинация позволяет отчасти взаимно нейтрализовать большую часть недостатков обоих методов [5].

Утепление наружных ограждающих конструкций

Для утепления дефектных панелей необходимо в первую очередь произвести расчет фактического значения сопротивления теплопередаче в соответствии с СНиП 11-3-79* (1998) «Строительная теплотехника». Исходными данными для определения сопротивления теплопередаче будут служить термограммы, полученные в результате тепловизионной съемки, а также температура наружного воздуха и внутри помещения. Фактическое значение сопротивления теплопередаче конструкции будет определяться по формуле:

^ ср _ ^ сР { сР _ { сР { сР _ { сР

я!

1 факт

а (т _ t ) 23(т _ t )

н V н.ср. н ' V н.ср. н '

(1)

где Я^ и Я^ _ сопротивления теплопередаче соответственно внутренней и наружной поверхностей характерной зоны, м2С/ Вт;

Я^ _ термическое сопротивление характерной

зоны, м2С/ Вт;

ti и _ средние за расчетный период температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха на расстоянии 100 мм от поверхностей характерной зоны,°С;

Т и тм _ средние за расчетный период температуры соответственно внутренней и наружной поверхностей характерной зоны, °С;

Яфл _ средняя за расчетный период фактическая плотность теплового потока, проходящего через характерную зону, Вт/м 2, определяемая по приведенной ниже формуле

В зависимости от средней температуры поверхностей ограждающей конструкции вычисляется величина теплового потока qрасч, Вт/м2, по формуле:

qрасч = ав ^в - Тв.ср.) = ан (тн.ср. - М , (2)

ав - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по табл. 4* СНиП 11-3-79* (1998) «Строительная теплотехника», для стен принимаемый равным 8,7 Вт/(м20С);

ан - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Вт/(м • °С), принимаемый по табл. 6* СНиП 11-3-79* (1998) «Строительная теплотехника», для стен в Северной строительно-климатической зоне принимаемый равным 23 Вт/(м20С);

Необходимо определить нормативное значение сопротивления теплопередаче конструкции. Так как рассматриваемые здания являются объектом до 1996 года постройки, следовательно, в соответствии СП

X X

о

го А с.

X

го т

о

ю

2 О

м

сч

0 сч

ю

01

50.13330.2012 «ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ», нормативное сопротивление теплопередаче наружных стен будет определяться следующим образом:

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных), отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяют по формуле

n(t - t )

Rt р , (3)

о At"ae

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху равным 1;

te - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно ГОСТ «Жилые и общественные здания» равной 20 0С;

tH - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 равной для Нерюнгринского района -47 0С;

AtH

нормативный температурный перепад между

температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых равным 4;

ав - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый равным 8,7 Вт/(м2-°С).

В зависимости от полученных результатов вычисляем разницу между фактическим и нормативным сопротивлением теплопередаче наружных стен

Rдоп = RoтP - Ro (м2 0С/Вт), (4)

Толщина дополнительного слоя теплоизоляции, согласно СП 50.13330.2012 «ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ», определяется следующим образом для однослойной конструкции:

Термическое сопротивление R, м2^С/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции следует определять по формуле

R =- ,

х

(5)

где 5 — толщина слоя, м;

X — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м • °С), принимаемый в зависимости от характеристик используемого теплоизоляционного материала.

Следовательно, толщина дополнительного слоя теплоизоляции будет определяться по формуле:

б ут = Rдоп'Aут, (6)

Для определения толщины минимального дополнительного утепления необходимы сведения о планируемом к применению марки утеплителя с уточненными характеристиками по теплопроводности и плотности.

Для создания комфортной температуры в жилых помещениях многоквартирных домов необходимо выявить основные дефекты теплотехнической защиты наружных ограждений. Проведение тепловизионной съемки позволит уточнить дефектные области, получить исходные данные для расчета фактического значения сопротивления теплопередаче конструкции и определить толщину дополнительного слоя теплоизоляции.

Необходимо отметить, что после производства работ по устранению дефектов тепловой защиты наружных ограждающих конструкций, выявленных в процессе термографирования, необходимо повторное термографическое обследование с целью определения качества выполнения ремонтно-строительных работ.

Литература

1. Отчет по тепловизионной съемке. - ТИ (ф) ФГАОУ ВПО СВФУ. - 2020г.

2. Отчет по тепловизионной съемке. - ТИ (ф) ФГАОУ ВПО СВФУ. - 2019г.

3. Отчет по тепловизионной съемке. - ТИ (ф) ФГАОУ ВПО СВФУ. - 2018г.

4. https://www.forumhouse.ru/journal/articles/4215-tehnologii-teploizolyacii-doma

5. https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6550\

The troubleshooting of thermal protection defects of large-panel

buildings enclosing parts Kosarev L.V., Kuznetsov P.Yu., Boldyrev N.Yu., Kostyukova Yu.S., Borakovskiy D.A.

North-Eastern Federal University named after M.K. Ammosova, LLC REMSTROYPLASTplуus

JEL classification: L61, L74, R53_

The article is devoted to the results of a thermographic (thermal imaging) research of enclosing parts of residential large-panel reinforced concrete buildings of the 122nd series of the Republic of Sakha (Yakutia), Neryungri District, built in 1989-1990. The region is dominated by a sharply continental climate with long, cold winters and a piercing north wind. In this regard, to create a favorable inside climate, a large amount of energy is needed to heat and, no less important, to identify and eliminate defects in building structures through which is heat leakage most possible. For this purpose, the thermal and physical characteristics and bases used for the manufacture of heat-insulating materials are considered. Material classes are distinguished by the amount of heat conductivity of the material and the peculiarities of their application. The authors of the article have identified the main defects in the thermal technical protection of outer wall panels and interpanel seams. The thermograms also exhibit intense heat leaks through the window openings, probably as a result of poor window blocks installation or as a result of the ageing of the design of the window block itself and the system of its compaction and insulation. For the defects identified, the most likely remedies, advantages and disadvantages are formulated. Keywords: thermographic research, sharply continental climate, thermal

protection, thermogram, enclosing parts. References

1. Thermal imaging report - TI (b) NEFU - 2020

2. Thermal imaging report - TI (b) NEFU - 2019

3. Thermal imaging report - TI (b) NEFU - 2018

4. https://www.forumhouse.ru/journal/articles/4215-tehnologii-teploizolyacii-doma

5. https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=6550\

О Ш

m x

Выводы

3

<

m

о

X

x