Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Термографический контроль энергоэффективности зданий. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Воронежский государственный архитектурно-строительный университет»
В. И. Буянов, Б. А. Попов
Термографический контроль энергоэффективности зданий
Учебное пособие
Воронеж 2015
1
УДК 699.8:528.5 (07)
ББК 38.113я73
Б949
Рецензенты:
кафедра «Безопасность жизнедеятельности» Воронежского
государственного лесотехнического университета им. Г.Ф.Морозова;
А.Л. Заболотный, директор ООО «Геостройприбор»
Буянов, В.И.
Термографический контроль энергоэффективности зданий:
Б949 учеб. пособие / В.И. Буянов, Б.А. Попов; Воронежский ГАСУ. –
Воронеж, 2015. – 58 с.
Изложено содержание, значение и роль инструментальной диагностики
тепловых потерь и эффективности теплоизоляционных облицовок зданий.
Приведены основные приемы и способы выполнения
теплоизоляционного контроля ограждающих конструкций. Содержит
графический и табличный материал, а также пример расчета теплоизоляции.
Предназначено для студентов, обучающихся по направлению
«Строительство» профиль «Городское строительство и хозяйство» и
направлениям 20.03.01 «Техносферная безопасность», 21.03.03 «Геодезия и
дистанционное зондирование».
Ил. 17. Табл.10. Библиогр. : 26 назв.
УДК 699.8:528.5 (07)
ББК 38.113я73
Печатается по решению учебно-методического совета
Воронежского ГАСУ
ISBN 978-5-89040-578-4 © Буянов В.И., Попов Б.А., 2015
© Воронежский ГАСУ, 2015
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение…………………………………………………………………
4
Основные термины……………………………………………………..
4
1. Тепловые потери в зданиях………………………………………….
9
2. Тепловизионный контроль ограждающих конструкций………….
12
2.1. Термография. Применение тепловизоров…………………….
12
2.2. Аппаратура и оборудование……………………………………
17
2.3. Подготовка и проведение обследования………………………
22
2.4. Обработка результатов (термограммы)………………………..
30
3. Классификация зданий по энергоэффективности………………….
31
4. Эффективность теплозащиты фасадов……………………………..
32
5. Пример расчета теплоизоляции……………………………………..
34
6. Навесная теплоизоляция фасадов (конструкции)…………………
46
7. Противопожарная защита фасадов зданий…………………………
48
Контрольные вопросы………………………………………………….
53
Заключение………………………………………………………………
54
Библиографический список ……………………………………………
55
Приложения……………………………………………………………..
56
3
ВВЕДЕНИЕ
В соответствии с Федеральным Законом №261-ФЗ «Об энергосбережении и
повышении энергетической эффективности» в строительные нормы внесены требования
утепления зданий. В учебные планы и рабочие программы вводятся новые разделы и темы.
Поэтому в пособии рассмотрены следующие вопросы: пути распространения
тепловых потерь через ограждающие конструкции зданий, тепловизионные методы
контроля; классификация зданий по энергоэффективности; выбор наружной теплоизоляции
фасадов и её расчет, а также противопожарные требования к облицовке стен.
В учебное пособие включены извлечения из нормативных документов по
проектированию, строительству, реконструкции и капитальному ремонту зданий.
Цель пособия – оказать помощь в инструментальном обследовании тепловых потерь,
проектировании вариантов теплозащиты (энергосбережении) фасадов зданий и
экономической оценке мероприятия по защите от тепловых потерь.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению
«Строительство» профиль «Городское строительство и хозяйство» и направлениям 20.03.01
«Техносферная безопасность», 21.03.03 «Геодезия и дистанционное зондирование».
Пособие может быть использовано для повышения квалификации инженеровстроителей по вопросам энергосбережения в зданиях.
Внедрение материалов пособия позволит проектировать здания с рациональным
пользованием энергии путём выявления энергетического применения теплозащитных
материалов на фасадах зданий.
Авторы выражают глубокую признательность и благодарность за содействие в
подготовке учебного пособия директору ООО «Геостройприбор» А.Л. Заболотному и
заведующему кафедрой «Безопасность жизнедеятельности» ВГАТУ, д.т.н., профессору В.Ф.
Асминину.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
Дефект – каждое отдельное несоответствие продукции требованиям проектной и/или
нормативной документации, ухудшающее его свойства.
Тепловой неразрушающий контроль – неразрушающий контроль, основанный на
регистрации температурных полей объекта контроля.
Теплопроводность – свойство материала конструкции переносить теплоту под
действием разности (градиента) температур на ее поверхностях.
Удельный расход тепловой энергии на отопление здания за отопительный
период – количество тепловой энергии за отопительный период, необходимое для
компенсации теплопотерь здания с учетом воздухообмена и дополнительных
тепловыделений при нормируемых параметрах теплового и воздушного режимов помещений
в нем, отнесенное к единице площади квартир или полезной площади помещений здания
(или к их отапливаемому объему) и градусо-суткам отопительного периода.
4
Критический дефект ограждающей конструкции – теплотехнический дефект,
который приводит к понижению температуры на внутренней поверхности НОК ниже точки
росы при расчетных температурно-влажностных условиях.
Реперные зоны – зоны без температурных аномалий на поверхности объекта
контроля, на которых проводят контактные измерения температуры и тепловых потоков и
настраивают тепловизор.
Температурная аномалия – локальное отклонение температуры поверхности от
нормы.
Температурное поле – совокупность мгновенных значений температуры во всех
точках поверхности объекта контроля или его отдельного участка.
Тепловизор – прибор, предназначенный для преобразования теплового изображения
объекта в видимое.
Термограмма – тепловое изображение объекта контроля или его отдельного участка.
Вентилируемый фасад (система вентилируемого фасада (СВФ)) – составная
конструкция, включающая стальной каркас, утеплитель и облицовку фасадной стены здания
с вентилируемым воздушным зазором между утеплителем и облицовкой.
Кронштейн – консольная опорная деталь для крепления направляющих профилей к
стене, представляющая собой стальной гнутый уголок с ребром жесткости. Различают два
типа кронштейнов: кронштейн опорный (непосредственно крепится к стене) и кронштейн
подвижной.
Составной кронштейн – кронштейн опорный, соединенный с кронштейном
подвижным.
Анкер – крепежное устройство, заделываемое в стене для закрепления кронштейнов.
Направляющий элемент – гнутый стальной профиль «шляпного», L-образного или
Z-образного сечения, расположенный вертикально или горизонтально параллельно
поверхности стены и закрепленный на кронштейнах.
Утеплитель – минераловатные плиты плотностью не менее 70 кг/м³, прикрепленные
к стене дюбелем.
Облицовка – металлические профилированные листы (сайдинг фасадный,
профнастил стеновой), кассеты, плиты из фиброцемента, керамогранита и других
материалов.
Тепловой режим здания – совокупность всех факторов и процессов, формирующих
тепловой внутренний микроклимат здания в процессе эксплуатации.
Класс энергетической эффективности – обозначение уровня энергетической
эффективности здания, характеризуемого интервалом значений удельного расхода тепловой
энергии на отопление здания за отопительный период.
Продолжительность отопительного периода – расчетный период времени работы
системы отопления здания, представляющий собой среднее статистическое число суток в
году, когда средняя суточная температура наружного воздуха устойчиво равна и ниже 8 или
10 ºС в зависимости от вида здания.
5
Конвективный теплообмен – перенос теплоты с поверхности (на поверхность),
ограждающей конструкции, омывающим ее воздухом или жидкостью.
Лучистый теплообмен – перенос теплоты с поверхности (на поверхность)
конструкции за счет электромагнитного излучения.
Теплоотдача (тепловосприятие) – перенос теплоты с поверхности конструкции в
окружающую среду, за счет конвективного и лучистого теплообмена.
Теплопередача – перенос теплоты через ограждающую конструкцию от
взаимодействующей с ней среды с более высокой температурой, к среде с другой стороны
конструкции с более низкой температурой.
Теплоусвоение поверхности конструкции – свойство поверхности ограждающей
конструкции поглощать или отдавать теплоту.
Инфильтрация – перемещение воздуха через материал и неплотности ограждающих
конструкций, вследствие ветрового и теплового напоров, формируемых разностью
температур и перепадом давления воздуха снаружи и внутри помещений.
Тепловой поток – количество теплоты, проходящее через конструкцию или среду в
единицу времени.
Относительная влажность воздуха – Отношение парциального давления водяного
пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного водяного
пара при той же температуре.
Удельная теплоемкость – отношение теплоемкости материала к его массе.
Коэффициент остекленности фасада здания – отношение площадей светопроемов
к суммарной площади наружных ограждающих конструкций фасада здания, включая
светопроемы.
Показатель компактности здания – отношение общей площади внутренней
поверхности наружных ограждающих конструкций здания к заключенному к заключенному
в них отапливаемому объему.
Коэффициент теплопроводности материала – величина, численно равная плотности
теплового потока, проходящего в изотермических условиях через слой материала толщиной
в 1 м при разности температур на его поверхностях один градус Цельсия.
Коэффициент теплоусвоения материала – величина, отражающая способность
материала воспринимать теплоту при колебании температуры на его поверхности.
Плотность материала – отношение массы (свойства материала, характеризующего
его инерционность и способность создавать гравитационное поле) материала к его объему.
Плотность сухого материала – отношение массы сухого материала к занимаемому
им объему.
Плотность влажного материала – отношение массы материала, включая массу влаги
в его порах, к занимаемому этим материалом объему.
Удельный вес материала – отношение веса (силы, возникающей вследствие
взаимодействия материала с гравитационным полем) материала к его объему.
6
Относительная массовая влажность материала – процентное отношение массы
влаги к массе материала в сухом состоянии.
Сорбционная влажность материала – равновесная относительная влажность
материала в воздушной среде с постоянной относительной влажностью и температурой.
Коэффициент паропроницаемости материала – величина, равная плотности
стационарного потока водяного пара, проходящего в изотермических условиях через слой
материала, толщиной в один метр, в единицу времени при разности парциального давления в
один Паскаль.
Коэффициент поглощения теплоты солнечной радиации – отношение теплового
потока, поглощенного поверхностью материала, к падающему на нее потоку солнечной
радиации.
Коэффициент излучения поверхности – отношение величины теплового излучения,
единицей поверхности конструкции, к величине теплового излучения, единицей поверхности
абсолютно черного тела при одинаковой температуре.
Теплоустойчивость ограждающей конструкции – свойство ограждающей
конструкции, определяемое отношением амплитуды колебаний температуры внутренней
поверхности и амплитуды теплового потока при его гармонических колебаниях.
Теплоустойчивость помещения – свойство результирующей температуры
внутреннего воздуха и внутренних поверхностей ограждающих конструкций, сохранять
относительное постоянство при колебаниях теплопотерь и теплопоступлений снаружи, и
теплопоступлений внутри, обеспечиваемых системами поддержания микроклимата.
Воздухопроницаемость ограждающей конструкции – свойство ограждающей
конструкции пропускать воздух под действием разности давлений на наружной и
внутренней поверхностях, численно выраженное массовым потоком воздуха через единицу
площади поверхности ограждающей конструкции в единицу времени, при постоянной
разности давлений воздуха на ее поверхностях.
Воздухопроницаемость помещений – свойство ограждающих конструкций
пропускать воздух под действием разности давлений на наружных и внутренних
поверхностях, численно выраженное в объемном (м3) или массовом (кг) расходе воздуха в
единицу времени.
Коэффициент воздухопроницаемости ограждающей конструкции –
воздухопроницаемость ограждающей конструкции, приходящаяся на один Паскаль разности
давлений на ее поверхностях.
Сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции – величина,
обратная коэффициенту воздухопроницаемости ограждающей конструкции.
Паропроницаемость ограждающей конструкции – свойство материалов
ограждающей конструкции пропускать влагу, под действием разности парциальных
давлений водяного пара на ее наружной и внутренней поверхностях.
Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции – величина,
обратная потоку водяного пара, проходящего через единицу площади ограждающей
конструкции в изотермических условий на единицу времени, при разности парциальных
давлений внутреннего и наружного воздуха в один Паскаль.
7
Коэффициент теплообмена (тепловосприятия или теплоотдачи) – величина,
численно равная поверхностной плотности теплового потока при перепаде температур
между поверхностью и окружающей средой в один градус Цельсия соответственно, для
внутренней и наружной поверхностей.
Сопротивление теплообмену (теплоотдачи или тепловосприятию) – величина,
обратная коэффициенту теплообмена.
Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции (трансмиссионный) –
величина, численно равная поверхностной плотности теплового потока, проходящего через
ограждающую конструкцию при разности внутренней и наружной температур воздуха в
один градус Цельсия.
Термическое сопротивление слоя ограждающей конструкции – величина,
обратная поверхностной плотности теплового потока, проходящего через слой материала
ограждающей конструкции при разности температур на его поверхностях в один градус
Цельсия.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции – величина, равная сумме
термических сопротивлений всех слоев материалов ограждающей конструкции.
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции – величина, обратная
коэффициенту теплопередачи ограждающей конструкции.
Приведенный коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции –
средневзвешенный коэффициент теплопередачи теплотехнически неоднородной
ограждающей конструкции.
Приведенный коэффициент теплопередачи через наружные ограждающие
конструкции здания - величина, численно равная среднему кондуктивному тепловому
потоку, приходящемуся на единицу площади совокупности наружных ограждающих
конструкций здания при разности внутренней и наружной температур воздуха в один градус
Цельсия.
Условный коэффициент теплопередачи здания, учитывающий теплопотери за
счет инфильтрации и вентиляции – условный коэффициент теплопередачи (воздух-
воздух) за счет переноса теплоты воздухом, фильтрующим через оболочку здания.
Общий коэффициент теплопередачи здания – величина, равная сумме
приведенного и условного коэффициентов теплопередачи здания.
Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции –
величина, обратная приведенному коэффициенту теплопередачи ограждающей конструкции.
Коэффициент теплоусвоения поверхности конструкций – отношение величины
амплитуды гармонических колебаний плотности теплового потока, вызванного
неравномерностью отдачи теплоты системой отопления, к величине амплитуда колебаний
температуры внутренней поверхности наружного ограждения.
Тепловая инерция ограждающей конструкции – величина, численно равная сумме
произведений термических сопротивлений отдельных слоев ограждающей конструкции на
коэффициенту теплоусвоения материала этих слоев.
8
1. ТЕПЛОВЫЕ ПОТЕРИ В ЗДАНИЯХ
ДЛЯ определения теплопотери отдельными помещениями и зданием в целом
необходимо иметь следующие исходные данные: планы этажей и характерные разрезы по
зданию со всеми строительными размерами; выкопировку из генерального плана с
обозначением стран света и розы ветров; назначение каждого помещения; место постройки
здания (название населенного пункта); конструкции всех наружных ограждений,
обоснованные теплотехническим расчетом.
Все отапливаемые помещения здания на планах следует обозначать порядковыми
номерами (начиная с №01 и далее — помещения подвала; с № 101 и далее — помещения
первого этажа; с № 201 и далее — второго этажа и т. д.). Помещения нумеруют слева
направо, причем лестничные клетки обозначают отдельно буквами или римскими цифрами и
независимо от этажности здания рассматривают как одно помещение.
Потери теплоты помещениями через ограждающие конструкции, учитываемые при
проектировании систем отопления, разделяются условно на основные и добавочные.
Трансмиссионные теплопотери
Плохая заделка окон, подоконной доски, стен, перекрытий может привести к
повышенной теплопотере и скоплению конденсата на окнах. В панельных домах основной
источник теплопотери - это плохо заделанные стыки панелей. Такой недостаток часто
наблюдается в случае, если здание построено из объемных блоков. Процентное соотношение
тепловых потерь через ограждающие конструкции в зданиях представлено на рисунке.
Рис. 1. Схема распределения тепловых потерь
через ограждающие конструкции
Энергопотребление здания на 1 кв.м. в настоящее время составляет 1,018 млн.
кВт/час, и по новому СНиПу – 1,750 млн. кВт/час с учетом повышения теплоизоляции на
15%.
Новая версия СНиП предполагает снижение толщины стен на 37% по сравнению с
действующими нормами. Соответственно, дома, построенные и реконструируемые по
проектам, выполненным по актуализированной редакции СНиП, будут требовать больше
энергии.
9
Рис. 2. Объем установки навесных фасадных систем теплоизоляции (НФС) в России
На данный момент энергопотребление здания на 1 кв.м составляет 1,018 млн кВт/час.
При принятии новых норм оно составит 1,750 млн кВт/час (учитывая 15%-е повышение
требований к теплоизоляции зданий в соответствии с постановлением Правительства РФ).
Стоимость материалов для утепления фасадов по технологии НФС (навесные
фасадные системы) составляет от 1500 руб. за кв.м. с облицовкой керамогранитом и от
2500 руб. за кв.м с облицовкой алюмокомповитными панелями.
Рис. 3. Объем утепления фасадов СФТК в России
(системы фасадные теплоизоляционные композиционные с наружными
штукатурными слоями)
Традиционные строительные материалы (железобетон, кирпич, дерево) не способны в
однослойной ограждающей конструкции обеспечить требуемое значение термического
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]