Определение показателей коррозионной стойкости

Сплошная коррозия

При протекании сплошной коррозии с постоянной скоростью показатели коррозионной стойкости определяют по формулам:

;

,

где t _m - время до уменьшения массы на единицу площади на допустимую величину D m , год;

v_m - скорость убыли массы, кг/м²∙год;

t ₁ - время проникновения на допустимую (заданную) глубину ( l ), год;

v ₁ - линейная скорость коррозии, м/год.

При наличии специальных требований к оптическим, электрическим и другим свойствам металла, его коррозионная стойкость оценивается временем изменения указанных свойств до допустимого (заданного) уровня.

Коррозия пятнами

Показателем коррозионной стойкости при коррозии пятнами является время ( t _n ) достижения допустимой степени поражения поверхности.

Питтинговая коррозия

Основным показателем коррозионной стойкости против питтинговой коррозии является отсутствие питтингов или минимальное время ( t _пит ) проникновения питтинга на допустимую (заданную) глубину.

t _пит определяют графически из зависимости максимальной глубины питтингов l _max от времени.

Показателем стойкости против питтинговой коррозии может служить также время достижения допустимой степени поражения поверхности питтингами.

Вывод:

Практическая работа № 6

Тема: Определение технического состояния фасада здания.

Цель: Ознакомиться с методикой определения технического состояния фасада здания. Закрепить полученные знания.

Задание: Составить описание методики определения технического состояния фасада здания.

Выполнение задания

В процессе эксплуатации зда­ний большое внимание уделяется наблюдению за фасадами зданий в связи с тем, что наружные части больше, чем другие, подвергают­ся воздействию атмосферных осадков и ветра, а разрушение элементов наружной отделки стен может привести к несчастным случаям. При осмотрах зданий тщательно проверяют фасады и простукивают молотком все не­надежные выступающие части. Особенно внимательно осматри­вают фасады старых зданий, отличающихся обилием лепных карнизов, выступающих частей и т. п.

Рис. 1 Схема размещения маяков.

Наружная отделка зданий в большинстве случаев выполнена путем известковой окраски, которая недолговечна. Недолговеч­ность объясняется тем, что в многочисленных отопительных и про­мышленных котельных выделяющийся при сгорании каменного угля, мазута и т. д. сернистый газ интенсивно разрушает извест­ковую окраску.

В настоящее время в процессе эксплуатации при ремонтах используются новые минеральные, синтетические и полусинтети­ческие краски. К ним относятся силикатные, долговечность которых 25 лет, цементные, полимерцементные и эмульсионные краски. Долговечность послед­них — от 4 до 6 лет.

Полимерцементный отделочный состав из­готовляется на базе полимеров и минераль­ных вяжущих и служит для цветовой отделки фасадов зданий. Им красят бетонные, деревянные и металлические поверхности. Со­став обладает большой прочностью сцепления и может успешно применяться для шпаклевки неровностей бетонных панелей. Та­кое покрытие долговечно; оно не разрушается под ударами косого дождя, не боится мороза, не обесцвечивается солнечными лучами.

Одним из достоинств перхлорвиниловой краски является воз­можность мытья поверхностей, окрашенных ею.

Применение новых красок улучшает внешний вид зданий, во много раз сокращает расходы по эксплуатации и объем ремонтных работ.

Окраска фасадов возобновляется в сроки, которые указывают­ся в актах осмотра зданий. При этом цвет принимается на осно­вании паспорта на окраску, который выдается управлением го­родского архитектора.

Фасады зданий в промышленных городах загрязняются пылью и копотью предприятий и транспорта. Поэтому их перио­дически очищают путем промывки либо пескоструйной очистки.

Промывка фасадов, облицованных полированным гранитом, штукатуркой, глазурованными и керамическими плитками, про­изводится водой при помощи волосяных щеток и кистей через 5—8 лет. В зимних условиях для промывки применяется сольвент либо керосин в количестве 150—200 г на 1 м² поверхности.

Рис. 2 Схема ус­тановки для очист­ки фасадов:

1 — компрессор; 2 — шланг; 3 — песко­струйный аппарат; 4 — сопло, 5 — по­верхность фасада.

Фасады, окрашенные перхлорвиниловыми красками, очища­ются острым паром через 1—2 года. Для удаления грязи с фаса­дов, облицованных неполированным гранитом, бетонными плита­ми, песчаником и оштукатуренных, применяется в зимнее время пескоструйная очистка. Установка для пескоструйной очистки действует по следующей схеме: сжатый воздух из компрессора поступает по шлангу в пескоструйный аппарат, где, смешиваясь с песком, попадает через шланг в сопло. Из сопла песок под давлением выбрасывается на очищаемую поверхность фасада (рис. 2).

Главной задачей обследования фасада здания является получение оценки его технического состояния, включающей в себя выявление и фиксацию дефектов, определение длины трещин и ширины их раскрытия, а также площади повреждений. По факту проведения экспертизы выдается объективный ответ, включающий в себя ряд мероприятий и процедур, обязательных для исполнения.

Обследование технического состояния фасада может потребоваться в следующих случаях:

- капитальный ремонт, отделка и восстановление фасадов здания;

- реализация здания;

- изменение назначения здания или его перепланировка;

- нарушение геометрии здания;

- угроза обрушения элементов фасада и деформация штукатурки;

- монтаж вентилируемых систем;

- негативные воздействия со стороны внешних факторов (природные явления, носящие чрезвычайный характер, аварийные ситуации, возгорание и многое другое).

Существует два метода обследования фасадов здания:

1) Визуальный метод обследования.

Он не требует больших финансовых затрат, а также применения специальной техники и оборудования. Однако показания визуального метода не всегда являются точными, поскольку производятся в основном для получения предварительной оценки состояния фасада здания.

Данный метод предполагает использование обычной техники визуального обследования (включая фото и видео фиксацию), автоматических вышек и участие промышленных альпинистов.

2) Инструментальный метод обследования.

Данный метод характеризуется высокой точностью обследования и использованием ультразвукового, геодезического и другого специального оборудования.

Перечень используемого геодезического оборудования включает в себя тахеометр, при помощью которого можно определить как углы и расстояния, так и высоты. Данный прибор особенно эффективен при обследовании фасадов для создания трехмерной модели, фиксации точек пересечения, выступов и архитектурных деталей.

Вывод:

Практическая работа № 7

Тема: Расчет физического износа здания в целом.

Цель: Закрепить полученные теоретические знания и получить навыки в определении физического износа здания.

Задание: 1. Определить процент физического износа здания, по вариантам.

2. По полученным данным (пункт 1) составить перечень ремонтных работ.

Выполнение здания

Наименование конструкции	1 вариант	2 вариант	3 вариант	4 вариант
Фундамент	Ленточные каменные	Ленточные крупноблочные	Ленточные крупноблочные	Ленточные каменные
	Отдельные глубокие трещины, следы увлажнения цоколя и стен, выпучивание отдельных участков стен подвала, неравномерная осадка фундамента. Ширина трещин до 5 мм	Мелкие трещины в цоколе, местные нарушения штукатурного слоя цоколя и стен. Ширина трещин до 1,5 мм.	Трещины в швах между блоками, высолы и следы увлажнения стен подвала. Ширина трещин до 2 мм.	Мелкие трещины в цоколе и под окнами первого этажа. Ширина трещин до 2 мм.
Стены и перегородки	деревянные, сборно-щитовые	кирпичные	деревянные, сборно-щитовые	кирпичные
	Мелкие повреждение наружной обшивки щитов. Повреждение на площади до 10%	Глубокие трещины и отпадение штукатурки местами, выветривание швов. Ширина трещин до 2 мм, глубина до 1/3 толщины стены, разрушение швов на глубину до 1 см на площади до 10%	Незначительный перекос стен, поражение гнилью нижней части щитов и обвязки, образование щелей в стыках щитов. Повреждение на площади до 25%	Отслоение и отпадение штукатурки стен, карнизов и перемычек, выветривание швов, ослабление кирпичной кладки, выпадение отдельных кирпичей, трещины в карнизах и перемычках, увлажнение поверхности стен. Глубина разрушения швов до 2 см на полщади до 30%. Ширина трещины более 2 мм
Перекрытия	из кирпичных сводов по стальным балкам	из сборного железобетонного настила	из кирпичных сводов по стальным балкам	из сборного железобетонного настила
	Незначительные трещины перпендикулярно балкам	Трещины в швах между плитами. Ширина трещин до 2 мм.	Трещины в средней части сводов вдоль балок. Ширина трещин до 1 мм	Незначительное смещение плит относительно одна другой по высоте вследствие деформаций, отслоение выравнивающего слоя в заделке швов. Смещение плит до 1,5 см. Повреждения на площади до 10%.
Кровля	рулонные	стальные	рулонные	стальные
	Одиночные мелкие повреждения и пробоины в кровле и местах примыкания к вертикальным поверхностям, прогиб настенных желобов	Ослабление крепления отдельных листов к обрешетке, отдельные протечки	Массовые протечки, отслоения покрытия от основания, отсутствие частей покрытия, ограждающая решетка разрушена	Ржавчина на поверхности кровли, свищи, пробоины; искривление и нарушение креплений ограждающей решетки; большое количество протечек
Полы	цементно-песчаные, бетонные, мозаичные	цементно-песчаные, бетонные, мозаичные	цементно-песчаные, бетонные, мозаичные	цементно-песчаные, бетонные, мозаичные
	Отдельные мелкие выбоины и волосяные трещины, незначительные повреждения плинтусов	Стирание поверхности в ходовых местах; выбоины до 0,5 м2 на площади до 25%	Массовые глубокие выбоины и отставание покрытия от основания местами до 5 м2 на площади до 50%	Массовые разрушения покрытия и основания
Проемы	Оконные блоки деревянные	Оконные блоки деревянные	Оконные блоки деревянные	Оконные блоки деревянные
	Мелкие трещины в местах сопряжения коробок со стенами, истертость или щели в притворах. Замазка местами отстала, частично отсутствуют штапики, трещины стекол, мелкие повреждения отливов	Оконные переплеты рассохлись, покоробились и расшатаны, в углах; часть приборов повреждена или отсутствует; отсутствие остекления, отливов	Нижний брус оконного переплета и подоконная доска поражены гнилью, древесина расслаивается, переплеты расшатаны	Оконные переплеты, коробка и подоконная доска полностью поражены гнилью и жучком, створки не открываются или выпадают; все сопряжения нарушены
Отделка	Окраска масляная	Окраска масляная	Окраска масляная	Окраска масляная
	Местные единичные повреждения окрасочного слоя, царапины	Потемнение и загрязнение окрасочного слоя, матовые пятна и потеки	Сырые пятна, отслоение, вздутие и местами отставание краски со шпаклевкой до 10% поверхности	Массовые пятна, отслоение, вздутие и отпадение окрасочного слоя со шпаклевкой
Внутренние санитарно-технические и электротехнические устройства	Система центрального отопления	Система холодного водоснабжения	Система канализации и водостоков	Система электрооборудования
	Ослабление прокладок и набивки запорной арматуры, нарушения окраски отопительных приборов и стояков, нарушение теплоизоляции магистралей в отдельных местах	Ослабление сальниковых набивок и прокладок кранов и запорной арматуры, в некоторых смывных бачках имеются утечки воды, повреждение окраски трубопроводов в отдельных местах	Ослабление мест присоединения приборов; повреждение эмалированного покрытия моек, раковин, умывальников, ванн на площади до 10% их поверхности; трещины в трубопроводах из полимерных материалов	Неисправность, ослабление закреплений и отсутствие отдельных приборов (розеток, штепселей, патронов и т.д.); следы коррозии на поверхности металлических шкафов и частичное повреждение деревянных крышек
Прочие элементы	У.в. 6%, Износ 20%	У.в. 6%, Износ 20%	У.в. 6%, Износ 20%	У.в. 6%, Износ 20%

Если процент износа того или иного конструктивного элемен­та здания не определяется по внешним признакам, то размер его износа устанавливается по фактическому сроку службы в соот­ветствии с полным нормативным сроком службы конструктивных элементов данного вида.

Например, паркетные полы (продолжительность эксплуата­ции которых по нормам — 50 лет) прослужили фактически 30 лет. Процент их износа составит

.

Наблюдения за конструкциями показывают, что в первый период эксплуатации, когда конструкция новая, износ слабее, а к концу срока службы интенсивность износа возрастает. Конструкция, износ которой за 100 лет службы составит 75%, во второй половине периода изнашивается в полтора раза больше (45%), чем в первой (30%).

Процент износа здания в целом определяется как средняя арифметически взвешенная, выведенная из процента износа отдельных конструктивных элементов по их удельным весам в общей стоимости здания

Пример выполнения задания

Таблица 1

Определение процента износа здания

Конструктивные элементы	Удельный вес кон­структивных элементов в стои­мости здания, проц.	Износ конструк­тивных элемен­тов, установлен­ный в результате обследования, проц.	Процент износа конструктивных элементов (про­изведение от умножения показа­телей граф 2 и 3)
1	2	3	4
Фундамент	7	10	70
Стены и перегородки	42	15	630
Перекрытия	12	30	360
Кровля	3	35	105
Полы	6	25	150
Проемы	4	20	80
Отделка	8	30	240
Внутренние санитарно-технические и электротехниче­ские устройства	12	35	420
Прочие элементы	6	20	120
Итого	100		2175

Износ здания в целом в данном случае составит:

(округленно).

Заключение: Описание видов работ, требующихся для восстановления здания.

Вывод:

Практическая работа № 8

Тема: Определение теплоизоляционных способностей ограждающих конструкций.

Цель: Ознакомиться с методикой определения теплоизоляционных способностей ограждающих конструкций.

Задание: Составить описание методики определения теплоизоляционных способностей ограждающих конструкций.

Выполнение задания

Метод основан на дистанционном измерении тепловизором полей температур поверхностей ограждающих конструкций, между внутренними и наружными поверхностями которых создан перепад температур, и вычислении относительных сопротивлений теплопередаче участков конструкции, значения которых, наряду с температурой внутренней поверхности, принимают за показатели качества их теплозащитных свойств.

Температурные поля поверхностей ограждающих конструкций получают на экране тепловизора в виде черно-белого или цветного изображения, градации яркости или цвета которого соответствуют различным температурам. Тепловизоры снабжены устройством для высвечивания на экране изотермических поверхностей и измерения выходного сигнала, значение которого функционально связано с измеряемой температурой поверхности.

Тепловизионному контролю подвергают наружные и внутренние поверхности ограждающих конструкций. По обзорной термограмме наружной поверхности ограждающих конструкций выявляют участки с нарушенными теплозащитными свойствами, которые затем подвергают детальному термографированию с внутренней стороны ограждающих конструкций.

Линейные размеры дефектных участков определяют, используя геометрические масштабы термограмм.

 

Аппаратура и оборудование

 

1. Для контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций применяют тепловизоры марки АТП-44-М. Допускается применение тепловизоров других марок, отвечающих следующим требованиям:

     - диапазон контролируемых температур ................. минус 20 - плюс 30°С

     - предел температурной чувствительности, не менее ......... 0,5°С

     - угловые размеры поля обзора ................................ от 0,08 до 0,65 рад

     - число элементов разложения по строке, не менее ............ 100

     - число строк в кадре, не менее ............................................ 100

2. При тепловизионном контроле дополнительно используют следующую аппаратуру и материалы:

- термощуп-термометр ЭТП-М с погрешностью не более 0,5°С;

- аспирационный психрометр М-34;

- метеорологический недельный термограф М-16И по ГОСТ 6416-75;

- ручной чашечный анемометр МС-13 по ГОСТ 6376-74;

- измерительную металлическую рулетку по ГОСТ 7502-80;

- фотоувеличитель, укомплектованный наклоняемым проекционным столиком;

- сосуд Дьюара вместимостью от 1 до 10 л;

- полиэтилентерефталатную металлизированную пленку типа ПЭТФ-С или ПЭТФ-H.

 

Подготовка к измерениям

 

1. Тепловизионные измерения производят при перепаде температур между наружным и внутренним воздухом, превосходящим минимально допустимый перепад, определяемый по формуле

 

где   - предел  температурной чувствительности тепловизора, °С;

- проектное значение сопротивления теплопередаче, кв.м·°С/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 11, 20, 30 Вт/(кв.м·°С);

r- относительное сопротивление теплопередаче подлежащего выявлению дефектного участка ограждающей конструкции, принимаемое равным отношению значения требуемого нормативно-технической документации к проектному значению сопротивления теплопередаче, но не более 0,85.

2. Тепловизионные измерения производят при режиме теплопередачи, близком к стационарному. Отклонение фактического режима теплопередачи от стационарного оценивают согласно справочному приложению 2.

3. Тепловизионные измерения производят при отсутствии атмосферных осадков, тумана, задымленности. Обследуемые поверхности не должны находиться в зоне прямого и отраженного солнечного облучения в течение 12 ч до проведения измерений.

4. Измерения не следует производить, если значение интегрального коэффициента излучения поверхности объекта менее 0.

5. Места установки тепловизора выбирают так, чтобы поверхность объекта измерений находилась в прямой видимости под углом наблюдения не менее 60°.

6. Удаленность мест установки тепловизора L в метрах от поверхности объекта определяют по формуле

 

 

где   - угловой вертикальный размер поля обзора тепловизора, рад;

 - линейный размер подлежащего выявлению участка ограждающей конструкции с нарушенными теплозащитными свойствами, принимаемый при контроле внутренней поверхности от 0,01 до 0,2 м; при контроле наружной поверхности - от 0,2 до 1 м;

 - число строк развертки в кадре тепловизора.

2. Поверхности ограждающих конструкций в период тепловизионных измерений не должны подвергаться дополнительному тепловому воздействию от биологических объектов, источников освещения. Минимально допустимое приближение оператора тепловизора к обследуемой поверхности составляет 1 м, электрических ламп накаливания - 2 м.

3. Отопительные приборы, установленные на относе с расстоянием более 10 см от обследуемой поверхности или находящиеся на примыкающих к ней поверхностях, следует экранировать пленочными материалами с низким коэффициентом излучения.

4. На обследуемой поверхности выбирают геометрический репер, которым может служить линейный размер откоса окна, расстояние между стыками панелей ограждающей конструкции.

 

Проведение измерений

 

1. Тепловизор устанавливают на выбранном месте, включают и настраивают в соответствии с инструкцией по его эксплуатации.

2. Тепловое изображение наружной поверхности ограждающей конструкции просматривают, снимают обзорные термограммы и выбирают базовый участок. За базовый принимают участок ограждающей конструкции, имеющий линейные размеры свыше двух ее толщин и равномерное температурное поле, которому соответствует минимальное значение выходного сигнала тепловизора.

3. Участок с нарушенными теплозащитными свойствами выявляют при просмотре тепловых изображений наружной поверхности ограждающей конструкции. К ним относят участки, тепловое изображение которых не соответствует модели термограммы, и участки, значения выходных сигналов тепловизора от поверхности которых больше на цену деления шкалы изотерм, чем для базового участка.

4. Поверхности контролируемых участков стен освобождают от картин, ковров, отслоившихся обоев и других предметов, исключающих прямую видимость объекта.

5. Внутренние поверхности базового участка и участков с нарушенными теплозащитными свойствами подвергают детальному термографированию. Дополнительно термографируют участки примыкания пола и потолка к наружным стенам здания в помещениях первого и верхнего этажей, а также угловые участки сопряжений наружных стен.

6. Перед измерениями температурных полей производят градуировку тепловизора в соответствии с рекомендуемым приложением 4.

7. При измерениях температурных полей на экране тепловизора получают и фотографируют последовательно тепловые изображения с высвеченными изотермическими поверхностями, начиная с минимального значения выходного сигнала тепловизора и кончая максимальным его значением. Значения выходных сигналов тепловизора для изотермических поверхностей определяют по формуле

 

 

где   - минимальное значение выходного сигнала тепловизора;

- порядковый номер изотермической поверхности;

- коэффициент градуировочной характеристики тепловизора, °С (см. рекомендуемое приложение 4);

- разница температур между соседними изотермами, принимаемая равной от 0,3 до 1°С.

8. Температуры внутреннего и наружного воздуха измеряют аспирационным психрометром.

9. Результаты измерения заносят в журнал записи тепловизионных измерений по форме, приведенной в рекомендуемом приложении 5.

10. Сопротивление теплопередаче базового участка ограждающей конструкции определяют по результатам натурных измерений в соответствии с ГОСТ 26254-84. При невозможности его определения значение сопротивления теплопередаче вычисляют согласно нормативно-технической документации по данным проекта ограждающей конструкции.

 

Обработка результатов

 

1. Температуры изотермических поверхностей участков   в °С определяют по формуле

 

 

где   - коэффициенты градуировочной характеристики тепловизора, °С (см. рекомендуемое приложение 4);

- выходной сигнал тепловизора от изотермической поверхности.

2. Температурное поле изображают в виде семейства изотерм на подготовленном в масштабе от 1:20 до 1:200 эскизе соответствующего участка ограждающей конструкции. На эскизе наносят прямоугольную сетку с координатными осями ОХ и ОY, начало координат которой совмещают с характерной деталью этого участка.

3. Для построения семейства изотерм негативное изображение термограммы проецируют при помощи фотоувеличителя на подготовленный эскиз, помещенный на проекционный столик. Увеличение и угол наклона проекционного столика выбирают так, чтобы проекция геометрического репера совпала с его изображением на эскизе.

4. Последовательно заменяя в фотоувеличителе негативы детальных термограмм одного и того же участка ограждения с различными изображениями изотерм, на эскиз переносят положение изотерм и проставляют на них значения температур. Линию изотерм на эскизе проводят по средней линии изображения изотермической поверхности. Значения температур заносят в таблицу по форме рекомендуемого приложения 6.

5. Значения относительного сопротивления теплопередаче участка ограждения вычисляют по формуле

где   - температуры внутреннего и наружного воздуха в зоне исследуемого фрагмента, °С;

- температура внутреннего и наружного воздуха в зоне базового участка, °С;

- температура внутренней поверхности базового участка, °С;

- температура изотермы, проходящей через точку с координатами (x, y), °С.

Результаты расчета относительных сопротивлений теплопередаче заносят в таблицу по форме рекомендуемого приложения 6.

6. Значение случайной абсолютной погрешности определения температуры   в °С участка ограждающей конструкции рассчитывают по формуле

 

 

где   - абсолютная погрешность измерения температур реперных участков, принимаемая равной половине цены деления шкалы измерительного прибора, °С;

- погрешность измерения выходного сигнала тепловизора, принимаемая равной половине цены деления шкалы изотерм тепловизора;

- то же, что в формуле (3).

Значение случайной относительной погрешности определения относительного сопротивления теплопередаче    рассчитывают по формуле

     

где   - температуры соответственно воздуха и поверхности, °С;

 - значения абсолютных случайных значений погрешности определения температуры соответственно воздуха, базового участка, контролируемого участка, °С.

Результаты измерений признают достоверными, если относительная погрешность   не превышает 15%.

7. Определение границ дефектного участка

В качестве границы дефектного участка ограждающей конструкции, выявленного при термографировании внутренней поверхности, принимают:

- изотерму, температура которой при расчетных условиях эксплуатации здания или сооружения равна температуре точки росы внутреннего воздуха;

- контур участка с однородным температурным полем, линейные размеры которого больше двух толщин ограждающей конструкции и относительное сопротивление теплопередаче равно или меньше его критического значения.

Температуру внутренней поверхности участка ограждения по линии изотермы определяют при расчетных условиях эксплуатации здания или сооружения по формуле

 

 

 

где   - расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха, °С;

     

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый согласно нормативно-технической документации, Вт/(кв.м·°С);

     

- значение сопротивления теплопередаче базового участка, определяемое в соответствии с п. 4.10, кв.м·°С/Вт;

- то же, что в формуле (5).

Kритическое значение относительного сопротивления теплопередаче   ограждающей конструкции по линии изотермы определяют по формуле

 но не более 0,85,                                (9)

          

где   - требуемое сопротивление теплопередаче, определяемое по нормативно-технической документации, кв.м·°С/Вт;

 -то же, что в формуле (8).

При расположении дефектного участка в зоне стыкового соединения стеновых панелей или оконного блока и панели следует проверить сопротивление воздухопроницанию стыкового соединения по ГОСТ 25981-83.

 

Вывод:

Практическая работа № 9

Тема: Определение звукоизоляционных способностей ограждающих конструкций.

Цель: Ознакомиться с методикой определения звукоизоляционных способностей ограждающих конструкций.

Задание: Составить описание методики определения звукоизоляционных способностей ограждающих конструкций.

Выполнение задания

Звукоизолирующая способность ограждения R характеризует степень ослабления энергии звука, проходящего через это ограждение, и определяется соотношением:

                                      .                                                          (1)

    Шум может проникнуть в помещение не только непосредственно через ограждения, но и косвенными путями. Величина изоляции ограждения от воздушного шума при непосредственной и косвенной звукопередаче называется фактической звукоизоляцией ограждения от воздушного шума.

    Изоляция от воздушного шума, передающегося из одного помещения в другое, характеризуется разностью уровней звукового давления в шумном   и изолируемом   с учетом влияния звукопоглощения в изолируемом помещении:

                                                                                                  (2)

где   – площадь ограждения, м² ;   _– общее звукопоглощение в изолируемом помещении, м²;   – соответствующие коэффициенты звукопоглощения и площади  -х внутренних поверхностей помещения.

    Методика измерений звукоизоляции ограждений заключается в получении ее частотной характеристики для диапазона 100-5000 Гц. Весь частотный диапазон разбивается на полосы шириной 1/3 октавы. Это делается для того, чтобы более четко выявить звукоизолирующую способность ограждения по частотам.

    Прохождение звука через ограждение связано с его колебаниями под воздействием падающих звуковых волн.

    В частотной характеристике звукоизоляции можно выделить три различных диапазона.

    Звукоизоляция в первом частотном диапазоне не поддается расчету и определяется жесткостью ограждения и резонансными явлениями. Для большинства однослойных ограждений этот диапазон лежит ниже нормируемого диапазона частот.

    Во втором диапазоне (начинающемся выше двух, трехкратной низшей резонансной частоты колебаний ограждения) звукоизоляция определяется по так называемому закону массы:

                                                                                                       (3)

где   – поверхностная плотность ограждения, кгс/м²;   – частота звука, Гц.

    В третьем частотном диапазоне звукоизоляция зависит не только от массы, но и от жесткости конструкции. В этом диапазоне проявляется явление волнового совпадения, которое приводит к значительному снижению звукоизолирующей способности. Волновые совпадения возникают при равенстве геометрических размеров проекций длин звуковой волны на конструкцию и длины волны изгибных колебаний конструкции. Граничную частоту   для сплошных плит, начиная с которой может возникнуть волновое совпадение, можно определить по формуле:

                                              ,                                                               (4)

где   – скорость звука в воздухе, м/с;   – скорость распространения продольных звуковых волн в конструкции, м/с;   – толщина конструкции, м.

    В соответствии со СНиП II-12-77 “Защита от шума” нормируемыми параметрами звукоизоляции ограждающими конструкциями гражданских, а также вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий является индекс изоляции воздушного шума   (дБ) и индекс приведенного уровня ударного шума под перекрытием   (дБ).

    Индекс изоляции воздушного шума   конструкций с известной (рассчитанной или измеренной) частотной характеристикой звукоизоляции определяется по формуле:

                                                        ,                                                                 (5)

где   – поправка, определяемая путем сравнения частотной характеристики изоляции воздушного шума ограждения с нормативной частотой характеристикой изоляции воздушного шума по методике, приведенной в прил. 1 СНиП II-12-77.

    Содержание работы

    При выполнении работы необходимо определить частотную характеристику изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией. Используя ее, вычислить индекс изоляции воздушного шума.

    Приборы и оборудование

    Измерение звукоизолирующей способности ограждающих конструкций производится при помощи передающего и приемного трактов.  

   

Таблица 1

Расчёт индекса звукоизоляции воздушного шума

    Определить значение уровней звукового давления в КВУ и КНУ   и  .

    По результатам измерений в КВУ и КНУ по   и   построить спектры шума, и определить значения уровней звукового давления в третьоктавных полосах нормируемого диапазона частот. Результаты занести в табл. 1.

Рис. 1. Пример построения спектра шума для определения значений уровней в третьоктавных полосах частот

   Вычислить индекс изоляции воздушного шума  , используя формулы и методику, изложенную в СНиП II-12-77 (1). Вычисления представить в табличной форме (табл. 1).

   Сделать выводы о возможности использования конструкции в зданиях, основываясь на сравнении полученного индекса изоляции воздушного шума   с нормативными индексами изоляции  , приведенными в табл. 7 СНиП II-12-77.

Контрольные вопросы

1. Чем характеризуются звукоизоляционные свойства ограждающих конструкций?

2. Как формулируется требование звукоизоляции ограждений от воздушного шума?

3. Каким образом производится нормирование звукоизоляции ограждений?

4. Методика определения индекса изоляции воздушного шума ограждающей конструкцией?

5. От чего зависят звукоизоляционные свойства ограждений?

6. Почему фактическая звукоизоляция ограждения всегда ниже собственной?

7. Насколько децибел изменится звукоизоляция ограждения при увеличении поверхностной плотности в 10 раз?

Вывод:

Практическая работа № 10

Тема: Определение деформации стен.

Цель: Закрепить полученные теоретические знания и получить навыки в определении деформации стен.

Задание: Изучить методику оценки технического состояния стен, виды износа, повреждения и разрушения, причины, их вызывающие и методы предупреждения.

Выполнение задания

Обнаруженные деформации стен (отклонение от вертикали, горизонтальные перемещения, смещения податливых соединений) измеряются в обязательном порядке.

Результаты измерений деформаций необходимо записывать в журнал наблюдений. См. ГОСТ 12.1.036-81 "Система стандартов безопасности труда. Шум. Допустимые уровни в жилых и общественных зданиях".

Результаты лабораторных исследований оформляются протоколами и заносятся в рабочий журнал.

В зависимости от цели обследования и предполагаемого вида ремонта следует выполнять работы по обследованию каменных стен, указанные в табл. 1.

Таблица 1

Цель обследования	Выполняемые работы
Капитальный ремонт без смены перекрытий, без увеличения нагрузок и пробивки проемов	Осмотр кладки
Модернизация, реконструкция или капитальный ремонт со сменой всех перекрытий	Осмотр кладки. Механическое определение прочности кладки стен, зондирование стен. Лабораторная проверка прочности материалов стен. Проверочный расчет.
Выявление причин деформации стен, трещин, пробивка проемов	Осмотр кладки. Установка маяков. Местное зондирование стен. Механическое определение прочности кладки стен. Проверочный расчет.
Установление причин появления сырости на стенах и промерзаний	Местное зондирование стен. Исследование теплотехнических характеристик. Проверка гидроизоляции стен.

При осмотре кладки должны устанавливаться конструкция и материал стен; наличие деформаций (трещин, отклонений от вертикали, расслоений и др.).

Для определения конструкции и характеристик материалов стен производят выборочное контрольное зондирование кладки. Общее число точек зондирования следует принимать. Зондирование выполняют на всех этапах с учетом материалов предшествующих обследований и проведенных надстроек и пристроек. При зондировании отбирают пробы материалов из различных слоев конструкции для определения влажности и объемной массы (прил. 1).

В местах исследования стены должны быть очищены от облицовки и штукатурки на площади, достаточной для установления типа кладки, размера и качества кирпича и др.

Прочность кирпича и раствора следует определять неразрушающими методами в простенках и в сплошных участках стен в наиболее нагруженных сухих местах. Места с пластинчатой деструкцией кирпича для испытания непригодны. Число вскрытий уточняется по величине коэффициента вариации прочности кирпича и раствора в первой серии испытаний.

В ответственных случаях, когда прочность стен является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки, прочность материалов кладки камня и раствора должна устанавливаться лабораторными испытаниями (прил. 1).

Число образцов для лабораторных испытаний при определении прочности стен зданий принимается: для кирпича - не менее 8, для раствора - не менее 20.

В стенах из слоистых кладок с внутренним бетонным заполнением крупных блоков образцы для лабораторных испытаний берут в виде кернов.

Установление пустот в кладке, наличия и состояния металлических конструкций и арматуры для определения прочности стен производится с использованием методов и приборов согласно прил. 1 или по результатам вскрытия.

При необходимости, в особых случаях, должна выполняться расчетно-экспериментальная оценка сейсмостойкости здания с привлечением научно-исследовательских организаций данного профиля.

При обследовании зданий с деформированными стенами необходимо установить причину появления деформации. Наблюдения за трещинами и развитием деформаций выполняют с помощью контрольных маяков, нивелировки обрезов фундаментов по периметру здания, определения крена здания (прил. 1).

При проверке теплозащитных качеств стен измерению подлежат: температура внутренней и наружной поверхностей стены и окон, тепловые потоки, проходящие через ограждающие конструкции, температура внутреннего и наружного воздуха, влажность внутреннего воздуха, влажность и объемная масса материала стен, скорость и направление ветра.

В наиболее ответственных случаях, при необходимости проведения поверочных теплотехнических расчетов, получения физических характеристик ограждающих конструкций следует руководствоваться ГОСТ 26254-84.

Для установления причин промерзания теплотехнические исследования выполняют в квартире, имеющей промерзание, и одной из квартир, не имеющих промерзаний. Границу распространения дефекта следует определять обследованием смежных квартир.

Для установления необходимости проведения сплошного дополнительного утепления стен зданий (доведение теплозащитных качеств до уровня требований СНиП II-3-79** при модернизации и реконструкции зданий) обследованию подлежат не менее трех квартир, расположенных на первом, среднем, верхнем этажах преимущественно северной ориентации.

Результаты лабораторных испытаний следует оформлять актом испытаний. Результаты наблюдений за развитием трещин и деформаций заносятся в рабочий журнал.

Места проведения зондирования, вскрытий, взятия проб, испытаний прочности указываются на инвентаризационных планах.

Поверочные расчеты необходимо выполнять на основании определения прочности материалов и измерения рабочих сечений для оценки возникающих деформаций или необходимости передачи дополнительных нагрузок.

Для оценки состояния стен, поврежденных трещинами, необходимо выявить причину их возникновения, при этом проводят визуальный осмотр наружных и внутренних поверхностей стен, выявление поврежденных участков, фиксацию направления трещин, измерение ширины их раскрытия, вскрытие участков с трещинами для оценки состояния бетона и арматуры, постановку маяков и длительные наблюдения за раскрытием трещин в стенах для установления динамики их раскрытия.

Приложение 1

Таблица 1 Методы и средства измерений конструкций и систем здания

Конструкция и измеряемый параметр	Объем измерений	Методы и средства контроля
Стены
Выявление трещин	Все поверхности стен обследуемых квартир и в одной из секций подвала (подполья)	ГОСТ 166-89
Ширина раскрытия трещин	Видимые дефекты и повреждения	ГОСТ 166-89
Качество монтажа стен из крупных панелей и блоков и продольный изгиб (выпучивание) панелей отклонение от вертикали	Видимые дефекты и повреждения	ГОСТ 166-89
Смещение панелей стен, блоков в нижнем сечении относительно разбивочных осей или ориентированных рисок	То же	ГОСТ 166-89
Качество каменных конструкций отклонение поверхностей и углов кладки от вертикали, неровности на вертикальной поверхности кладки стен и столбов	Все помещения всех обследуемых квартир	ГОСТ 166-89
Отклонения по размерам конструкций в плане	То же	ГОСТ 166-89
Контроль качества стыков наружных стен, ширина между наружными стеновыми панелями, относительное смещение вертикальных и горизонтальных граней торцов панелей в крестообразном шве	При наличии балконов во всех обследуемых квартирах не менее 20 стыков: -2 вертикальных угловых; - 8 горизонтальных, в том числе: На верхних этажах 50%; На средних этажах 20%; Нижних 30%	ГОСТ 166-89
Адгезия тиоколовых герметиков к основанию, толщина пленки герметика, среднее значение относительного удлинения герметика	То же Не менее 20 образцов	ГОСТ 166-89
Качество деревянных несущих стен
Влажность древесины	В 3 участках увлажненного места стены	ГОСТ 166-89
Отклонения наружных стен от вертикали	Видимые дефекты и повреждения	ГОСТ 166-89
Качество антисептической обработки древесины	То же	ГОСТ 166-89

Вывод:

Практическая работа №11

Тема: Определение прочности материала перекрытий неразрушающим методом.

Цель: Изучить методы определения прочности материала перекрытий неразрушающим методом.

Задание: На основании проведенного обследования заполнить таблицу результатов испытаний (прил.1).

Общие положения

Прочность бетона определяют по предварительно установленным градуировочным зависимостям между прочностью бетонных образцов по ГОСТ 10180-90 и косвенным характеристикам прочности.

В зависимости от применяемого метода косвенными характеристиками прочности являются:

-значение отскока бойка от поверхности бетона (или прижатого к ней ударника);

-параметр ударного импульса (энергия удара);

-размеры отпечатка на бетоне (диаметр, глубина и т. п.) или соотношение диаметров отпечатков на бетоне и стандартном образце при ударе индентора или вдавливании индентора в поверхность бетона;

Механические методы неразрушающего контроля применяют для определения прочности бетона всех видов нормируемой прочности, контролируемых по ГОСТ 18105-86, а также для определения прочности бетона при обследовании и отбраковки конструкций.

Метод испытания прочности следует выбирать по табл. 1.

Таблица 1

Наименование метода	Предельные значения прочности бетона, МПа
Упругий отскок и пластическая деформация	5-50
Ударный импульс	10-70
Отрыв	5-60
Скалывание ребра	10-70
Отрыв со скалыванием	5-100

Испытания проводят при положительной температуре бетона. Допускается при обследовании конструкций определять прочность при отрицательной температуре, но не ниже минус 10 ° С при условии, что к моменту замораживания конструкция находилась не менее одной недели при положительной температуре и относительной влажности воздуха не более 75 %.

Оценку соответствия значений фактической прочности бетона, полученных с применением приведенных в настоящем стандарте методов, установленным требованиям производят по ГОСТ 18105-86.

Проведение испытаний и определение прочности бетона в конструкциях

Число и расположение контролируемых участков в конструкциях назначаются с учетом:

- задач контроля (определение фактического класса бетона, разопалубочной или отпускной прочности, выявление участков пониженной прочности и др.);

- вида конструкций (колонны, балки, плиты и др.);

- размещения захваток и порядка бетонирования;

- армирования конструкций.

Прочность бетона в каждом участке можно определять способом поверхностного или сквозного прозвучивания. На каждом участке проводят не менее двух измерений при способе поверхностного прозвучивания и одного измерения при способе сквозного прозвучивания. Прочность бетона в участке определяют по среднему значению скорости (времени) ультразвука.

Для оценки класса бетона группы (партии) конструкций, конструкции или зоны конструкций общее число участков измерений должно быть не менее 15 при средней прочности до 20 МПа, 20 - при средней прочности до 30 МПа и 25 - при средней прочности выше 30 МПа.

В монолитных зданиях прочность бетона должна определяться в каждой колонне (или пилоне). Число участков в каждой конструкции должно быть не менее шести. В качестве единицы прочности колонны (пилона) принимается среднее значение из всех измерений при условии, что прочность бетона в каждом участке не отличается от среднего значения более чем на 5 %.

При контроле прочности бетона монолитных перекрытий, стен и фундаментов в каждой захватке прочность бетона должна определяться не менее чем в трех участках.

При контроле прочности бетона сборных конструкций и оценке класса бетона в партии число участков определения прочности бетона в произвольно выбранных из партии конструкциях должно быть не менее трех.

При испытании методом упругого отскока расстояние от мест проведения испытания до арматуры должно быть не менее 50 мм.

Испытание проводят в следующей последовательности:

-прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось перпендикулярно к испытываемой поверхности в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;

-положение прибора при испытании конструкции относительно горизонтали рекомендуется принимать таким же, как при испытании образцов для установления градуировочной зависимости; при другом положении необходимо вносить поправку на показания в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;

-фиксируют значение косвенной характеристики в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;

-вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции.

Оформление результатов

Результаты испытаний оформляют в заключении.

В заключении приводят:

- данные об испытанных конструкциях с указанием проектного класса и даты бетонирования и проведения испытаний;

- данные, используемые для построения градуировочной зависимости;

- данные о числе участков определения прочности бетона и об их размещении;

- прочность бетона участков и среднюю прочность бетона захватки или колонны, класс бетона.

Результаты испытаний представляют в табличной форме, в которой указывают вид конструкций, проектный класс бетона, возраст бетона, прочность бетона каждого контролируемого участка. Форма таблицы приведена в приложении 1.

В заключении приводят обработку полученных результатов с указанием фактического класса бетона.

Среднюю квадратическую ошибку градуировочной зависимости S_Т определяют по формуле

(4)

где S_Т.М.Н. - средняя квадратическая ошибка построенной градуировочной зависимости;

S_Т.М.О.С. - средняя квадратическая ошибка градуировочной зависимости метода отрыва со скалыванием, принимаемая равной 0,04 средней прочности бетона участков, использованных при построении градуировочной зависимости, при анкерном устройстве с глубиной заделки 48 мм; 0,05 средней прочности - глубиной 35 мм; 0,06 средней прочности = глубиной 30 мм и 0,07 средней прочности - глубиной 20 мм.

Среднее квадратическое отклонение в группе конструкций, в конструкции или в контролируемом участке бетона S_m определяют по формуле

(5)

где S_Н.М. - среднее квадратическое отклонение по результатам ультразвуковых испытаний;

n - число участков испытаний в конструкции;

r - коэффициент корреляции градуировочной зависимости.

4 Условный класс бетона по прочности на сжатие определяют по формуле

B = R_СР/К_Т,                                                                            (6)

где R_СР - средняя прочность бетона, МПа, конструкций, участка или группы конструкций по данным испытаний неразрушающими методами;

К_Т - коэффициент требуемой прочности, принимаемый по табл. 2 ГОСТ 18105 в зависимости от V_n = S_m/R_СР.

Значение условного класса бетона В отдельной зоны конструкции или отдельной конструкции, в которой невозможно осуществить число испытаний, а прочность бетона отдельных участков отклоняется от средней прочности бетона или участка не более чем на 5 %, определяют по формуле

(7)

где R_i - средняя прочность бетона участка или средняя прочность бетона конструкций;

t_α - коэффициент, принимаемый по таблице в зависимости от числа измерений.

Таблица 2

n-1	3	4	5	6
tα	3,18	2,78	2,57	2,45

Приближенное значение условного класса бетона определяют без статистической обработки, принимая его равным 80 % средней прочности бетона конструкций, участка или группы конструкций, но не более минимального частного значения прочности бетона участка.

При обследовании конструкций класс бетона определяют по СП 13-102 (Прил.1)

Приложение 1

Таблица результатов испытаний 

Наименование конструкции, проектный класс бетона, дата бетонирования или возраст бетона испытанной конструкции	№ участка (по схеме) или размещение в осях	Прочность бетона, МПа		Класс бетона
		участка	средняя (по захватке или колонне)

Вывод:

Практическая работа №12

Тема: Определение температуры и влажности воздуха в помещении. Регистрация изменения температурно-влажностного режима в помещении.

Цель: Закрепить полученные теоретические знания и получить навыки в определении температуры и влажности воздуха в помещении.

Задание: Определить температуру и влажность помещения жилого дома в городе по варианту.

1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Азов	Киров	Москва	Омск	Тула	Минск	Орел	Ялта	Ухта	Уфа

Выполнение задания

При проверке теплозащитных качеств стен измерению подлежат: температура внутренней и наружной поверхностей стены и окон, тепловые потоки, проходящие через ограждающие конструкции, температура внутреннего и наружного воздуха, влажность внутреннего воздуха, влажность и объемная масса материала стен, скорость и направление ветра.

В наиболее ответственных случаях, при необходимости проведения поверочных теплотехнических расчетов, получения физических характеристик ограждающих конструкций следует руководствоваться ГОСТ 26254-84.

Влажностный режим помещений зданий и сооружений в зимний период в зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха следует устанавливать по табл. 1.Зоны влажности территории СССР следует принимать по прил. 1*.СНиП П3-79.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности района строительства следует устанавливать по прил. 2.

Таблица 1

Режим	Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре
	до 12С	св. 12 до 24С	св. 24С
Сухой	До 60	До 50	До 40
Нормальный	Св. 60 до 75	Св. 50 до 60	Св. 40 до 50
Влажный	Св. 75	Св. 60 до 75	Св. 50 до 60
Мокрый	-	Св. 75	Св. 60

Относительную влажность внутреннего воздуха для определения температуры точки росы в местах теплопроводных включений ограждающих конструкций жилых и общественных зданий следует принимать:

-для зданий жилых, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов — 55 %;

-для общественных зданий (кроме вышеуказанных) — 50 %.

Гидроизоляцию стен от увлажнения грунтовой влагой следует предусматривать (с учетом материала и конструкции стен):

-горизонтальную — в стенах (наружных, внутренних и перегородках) выше отмостки здания или сооружения, а также ниже уровня пола цокольного или подвального этажа;

-вертикальную — подземной части стен с учетом гидрогеологических условий и назначения помещений.

При проектировании зданий и сооружений следует предусматривать защиту внутренней и наружной поверхностей стен от воздействия влаги (производственной и бытовой) и атмосферных осадков (устройством облицовки или штукатурки, окраской водоустойчивыми составами и др.) с учетом материала стен, условий их эксплуатации и требований нормативных документов по проектированию отдельных видов зданий, сооружений и строительных конструкций.

В многослойных наружных стенах производственных зданий с влажным или мокрым режимом помещений допускается предусматривать устройство вентилируемых воздушных прослоек, а при непосредственном периодическом увлажнении стен помещений — устройство вентилируемой прослойки с защитой внутренней поверхности от воздействия влаги.

Приложение 1

Вывод

Практическая работа №13, 14

Тема: Изучение наладки систем холодного и горячего водоснабжения

Цель: Закрепить полученные теоретические знания порядка наладки систем водоснабжения.

Задание: На основании задания составить порядок наладки системы водоснабжения.

Выполнение задания

Наладка система горячего водоснабжения производится с целью обеспечения расчетных температур воды у водоразборных кранов всех абонентов и предотвращения потерь тепла и воды при сливе охлажденной воды в начале водоразбора. Она является одним из основных мероприятий, позволяющих устранить значительные потери тепла, достигающие 5 % вквартальных системах горячего водоснабжения, для которых характерно неравномерное распределение циркулирующих расходов по системам отдельных зданий и секционным узлам и стоякам. Наладка системы должна проводиться в соответствии с “Рекомендациями по наладке системы горячего водоснабжения с целью улучшения теплового режима и уменьшения потерь тепла со сливом”, ОНТИ АКХ, 1983.

Основой для наладки системы является принцип повышения сопротивления стояков и секционных узлов в циркуляционном режиме. Оптимальная величина потерь напора в стояке или секционном узле в циркуляционном режиме, необходимая для достижения устойчивой работы каждой рассматриваемой системы, как правило, определяется на основания рассмотрения результатов расчета этой системы на ЭВМ (“Рекомендации по повышению гидравлической тепловой устойчивости и экономичности систем горячего водоснабжения от ЦТЦ”, ОНТИ АКХ, 1977).

При невозможности проведения расчета системы на ЭВМ величину потерь напора (м вод.ст.) в стояке или секционном узле допускается принимать: для систем на 2 - 3 дома - 4, для систем на 4 - 6 домов - 6, для систем на 7 и более домов - 8.

Наладка и регулирование системы считается законченной, если отклонение температуры, циркулирующей в системе воды от расчетной во всех ответвлениях, стояках и циркуляционных узлах в циркуляционном режиме, не превышает 2 °С.

В случае, если разработанными мероприятиями по наладке системы предусмотрен значительный объем строительных работ, то целесообразно наладочные работы совмещать по срокам с работами по замене трубопроводов системы, вышедшими из строя в результате коррозионного процесса.

Годовая экономия тепла в результате проведения наладочных работ может определяться по формуле

где  - годовой расход тепла на горячее водоснабжение в налаживаемой квартальной системе.

Q m

где   - норма расхода воды при температуре 55 °С на одного жителя, рекомендуется принимать 120 л/сут.; m - число жителей в квартале; t_x3,t_{xП -}температура холодной (водопроводной) воды, °С, соответственно зимой и летом (при отсутствии данных принимают равными зимой 5 °С, летом 15 °C);  - коэффициент, учитывающий снижение cpеднечасового расхода воды на горячее водоснабжение летом по отношению к отопительному сезону (при отсутствии данных должен приниматься равным 0,8, а для курортных и южных городов - 1); n₀ -продолжительность отопительного периода, сут.; 350 - количество дней роботы системы горячего водоснабжения в году; 1,3 - коэффициент, учитывающий расход тепла на циркуляцию (потери тепла трубопроводами системы, теплоотдача полотенцесушителями).

Изоляция стояков, проложенных в каналах сантехнических кабин и подвалах

В стоимости горячей воды 90 % приходится на стоимость тепловой анергии, а стоимость самой воды составляет только 10 %, поэтому экономии тепловой энергии в системах горячего водоснабжения должно уделяться первостепенное внимание. Расходы тепловой энергии на циркуляцию, складывающиеся из потерь тепловой энергии изолированными магистралями, неизолированными стояками и расхода тепловой энергии на отопление ванных комнат, составляют 30 - 40 % расходов тепловой энергии на горячее водоснабжение. Расход тепловой энергии на отопление ванных комнат составляет 25 % расхода тепловой энергии на циркуляцию, а остальные 75 % должны рассматриваться как потери.

Потери тепловой энергии в системах горячего водоснабжения могут быть уменьшены при устройстве тепловой изоляции стояков в подвалах и технических каналах сантехкабин. Осуществление тепловой изоляции стояков в эксплуатируемых зданиях приведет к повышению температуры воды уводоразборных кранов и к уменьшению сливов охлажденной воды в начале водоразбора. Стояк, проложенный в техническом канале сантехкабины, изолируется полностью. Стояки, проложенные открыто в совмещенном санузле, изолировать не рекомендуется.

В качестве тепловой изоляция для стояков системы горячего водоснабжения рекомендуется конструкция, состоящая из двух слоев: теплоизоляционного из минеральной ваты в виде мата толщиной 30 - 60 мм, укрепляемого на трубе оцинкованной проволокой; покровного, в качестве которого могут быть использованы фольгоизол, укладываемый на тепловую изоляцию в виде цилиндров с нахлесткой в продольном (по образующей) в поперечном швах, соединяемых с помощью шурупов, либо два слоя пергамина или рубероида, укрепляемых оцинкованной проволокой.

Годовая экономия тепла в системе при проведении работ по изоляции стояков определится по формуле

где  - КПД тепловой изоляции (рекомендуется принимать при изоляции из минеральной ваты толщиной 30 мм равным 0,6, а при толщине 60 мм - 0,8); Q - потеря тепла в системе неизолированными трубопроводами в год, определяется в зависимости от удельных теплопотерь, протяженности неизолированных стояков и числа часов работы системы в году.

Увеличение толщины тепловой изоляции трубопроводов системы

Значительные потери тепловой энергии в системах горячего водоснабжения имеют место в результате отсутствия тепловой изоляции на части трубопроводов и недостаточной тепловой изоляции другой части трубопроводов системы.

Конструкция и толщина изоляционного слоя тепловой изоляции должна определяться на основании технико-экономических расчетов исходя из стоимости материалов и затрат труда на теплоизоляционную конструкцию и стоимости тепловой энергии. Применяемая в настоящее время конструкция и толщина тепловой изоляции была обоснована очень давно и в течение последних, примерно двухдесятилетий не претерпела изменений, в то время как стоимость тепловой энергии постоянно возрастала.

В общем случае годовые расходы в эксплуатации будут складываться из стоимости тепловой изоляции, отнесенной к году эксплуатации, и потерь тепловой энергии. Для принятого типа изоляции по мере увеличения толщины теплоизоляционного слоя уменьшаются тепловые потери и, следовательно, расход топлива на выработку тепловой энергии, но одновременно возрастает стоимость тепловой изоляции. Наиболее экономичным будет вариант, когда суммарные годовые расходы на изоляцию и на потери тепловой энергии будут минимальными, т.е.

Q×z_т + E_н×DК_из = min,

где Q - годовые теплопотери, Гкал/год; z_т - стоимость тепла, руб/Гкал;

DК_из - начальная стоимость изоляции, руб.; E_н - нормативный коэффициент экономической эффективности, в расчетах рекомендуется принимать равным 0,15.

Минимальные суммарные годовые расходы позволяют определить экономическую толщину изоляции. Экономическая толщина изоляции может быть определена графическим методом. Для этого вычисляют стоимость годовых потерь при различной толщине изоляции для определенной стоимости тепловой энергии, а также определяют годовые отчисления от начальной стоимости тепловой изоляции при различной ее толщине. Построение соответствующих кривых и на их основе кривых суммарных расходов для различных толщин изоляции и стоимости тепловой энергии с учетом условий прокладки трубопроводов позволит определить экономическую толщину тепловой изоляции для каждого конкретного случая.

В настоящее время наибольшее распространение для трубопроводов систем горячего водоснабжения имеет теплоизоляционная конструкция, состоящая из слоя минеральной ваты и асбестоцементной штукатурки.

В этом случае тепловые потери трубопроводами определяют по формуле:

;

где  t - температура теплоносителя, °С;  t_н- температура окружающего  воздуха, °С; l^¢_из - коэффициент теплопроводности изоляционного слоя, ккал/(ч×м×°С), для минеральной ваты l^¢_из= 0,05; l^¢¢_из - коэффициент теплопроводности асбестоцементной штукатурки рекомендуется принимать равным 0,09; d_н - наружный диаметр трубы, м; d¢_из - наружный диаметр слоя минеральной ваты, м; d^¢¢_из - наружныйдиаметр слоя асбестоцементной штукатурки, м; a_н - коэффициент теплоотдачиот поверхности изоляции в окружающий воздух, ккал/(ч×м²×°С).

Так как термическое сопротивление от наружной поверхности тепловой  изоляции к воздуху невелико по сравнению с термическим сопротивлением изоляции, поэтому для расчета тепловых потерь трубопроводами системы горячего водоснабжения рекомендуется принимать a_n=9 ккал/(ч×м²×°С).

Годовые потери тепла в окружающую среду изолированными трубами определяются по зависимости

                   Гкал/год.м

где S - количество дней функционирования системы в году, в расчетах принимается равным 350;

n - количество часов функционирования системы в сутки, принимается равным 24.

Стоимость потерь тепловой энергии 1м изолированной трубы определяется по формуле

S = Q × z_т

Затраты на тепловую изоляцию складываются из затрат на материалы, необходимые для тепловой изоляции, и затрат на рабочую силу. Стоимость материалов принимаются в соответствии с действующими прейскурантами, а стоимость рабочей силы по единым нормам и расценкам.

При тепловой изоляции из минеральной ваты расход ее на 1м трубопровода с учетом коэффициента уплотнения, равного 1,5, может определяться по формуле

 м³/м

Проведенными в Академии расчетами показано, что применяемая в настоящее время тепловая изоляция трубопроводов систем горячего водоснабжения является недостаточной, что приводит к значительным потерям тепловой энергии.

Наличие большого диапазона изменения экономической толщины изоляции, определяемого условиями прокладки трубопровода, стоимостью тепловой энергии и стоимостью теплоизоляционного материала, требует проведения технико-экономических расчетов для определения этой толщины в каждом конкретном случае.

Исходя из полученных результатов, с учетом некоторого подорожания теплоизоляционных материалов за счет повышения цен на топливо, при стоимости энергии 10 руб/Гкал (стоимость тепловой энергии определена по замыкающим затратам на топливо в соответствии с письмом АБ-170-20/4 от 11.01.79 г. Госстроя СССР и для Москвы составляет 10 руб/Гкал) могут быть рекомендованы следующие толщины (мм) основного слоя тепловой изоляции из минеральной ваты:

для стояков системы, проложенных в каналах сантехкабин и подвалах зданий - 60;

для трубопроводов подающих и циркуляционных линий, проложенных в подвалах зданий и непроходных каналах, диаметром до 125 мм - 70;

для трубопроводов подающих и циркуляционных линий, проложенных в подвалах зданий и непроходных каналах, диаметром от 150 до 300 мм - 100;

для трубопроводов всех диаметров подающих и циркуляционных линий, проложенных в коллекторах, - 50.

Годовая экономия тепла в системе при проведении работ по усилению тепловой изоляции трубопроводов определится по формуле.

где  - КПД существующей тепловой изоляции;  - КПД усиленной тепловой изоляции.

Пример. Определить экономическую толщину тепловой изоляции из минеральной ваты с асбестоцементной штукатуркой для трубопровода системы горячего водоснабжения, проложенного в подвале здания.

Исходные данные:

    ;

Принимаем для построения графика изоляцию толщиной 30, 60, 90, 120, 150 и 180 мм, тогда  будет равно 219, 279, 339, 399, 459 и 519 мм, и соответственно при толщине асбестоцементной штукатурки 10 мм  равно 239, 299, 359, 419, 479 и 539 мм.

По формулам, определяем часовые и годовые потери тепловой энергии.

После расчетов по указанным формулам имеем соответственно годовые потери тепла: 0,32; 0,21; 0,16; 0,14; 0,12; 0,11 Гкал/год м и при стоимости тепла 10 руб/Гкал стоимость тепловых потерь: 3,2; 2,1; 1,6: 1,4; 1,2; 1,1 руб/(год.м)

Для принятых толщин тепловой изоляции расход ее составит: 0,027; 0,062; 0,106; 0,158; 0,219; 0,288 м³/м.

При стоимости тепловой изоляции в деле 40 руб/м³ капитальные затраты составят: 1,08; 2,48; 4,24; 6,32; 8,76; 11,52 руб/м, а капитальные затраты, отнесенные к году эксплуатации, при Е_Н = 0,15 - 0,16; 0,37; 0,64; 0,95; 1,31; 1,73 руб/м.

По результатам расчетов строятся кривые (рисунок) определения экономической толщины изоляции. По минимуму кривой 3 находится экономическая толщина тепловой изоляции. В данном случае она составляет 100 мм.