ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА СТЕН КОЛЛЕДЖА - СБЕРЕЖЕНИЕ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

Россия – страна с суровым климатом, значительными сезонными и суточными колебаниями температуры, снегами, дождями и сильными ветрами. Традиционно на  отопление в нашей стране тратится до 30% всей вырабатываемой энергии.

Высокий, по современным понятиям, уровень теплопотерь через стены, окна, крыши заложен был до 1996г в нормативы СНиП когда энергоносители были дёшевы.

Он определялся нормированием величины сопротивления теплопередаче Rо, которое было основано на принципах обеспечения санитарно-гигиенических требований внутри помещения и ограничения теплопотерь в отопительный период при минимуме приведенных затрат на возведение ограждения и его эксплуатацию.

Такой принцип нормирования и допускаемые ошибки привели к тому, что в среднем по стране на отопление 1 м2 общей площади здания необходимо порядка 88 кг условного топлива в год, что превышает аналогичный показатель в таких странах, как Канада, Норвегия в 2,5-3 раза.

К проблеме экономии энергоресурсов обратились относительно недавно, когда их стоимость стала существенна в расходе на эксплуатацию зданий.

Внедрение новых норм, требующих существенного повышения уровня теплозащиты новых и реконструируемых зданий дает следующие преимущества:

- создаются условия для внедрения новых энергоэффективных технологий и строительных материалов;

- создается возможность при проектировании достичь заданного энергосберегающего эффекта;

- дает возможность принятия альтернативных технических решений при реконструкции или капитальном ремонте зданий [ 2, c. 3].

При новом строительстве эту задачу можно решить путем возведения эффективных ограждающих конструкций [4, с. 62]. А как быть со старыми зданиями?

Объектом исследования этой проблемы стал учебный корпус здания Тольяттинского политехнического колледжа.

Исследования проводились студентами 4 курса специальности «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений».

Известно, что наибольшие потери тепловой энергии в зданиях происходят через их ограждающие конструкции.

Рисунок 1. Теплопотери здания

С целью контроля качества тепловой защиты здания, выявления строительных дефектов ограждающих конструкций, а также проверки соответствия фактического сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций нормативным значениям было выполнено теплотехническое обследование, которое включает в себя определение температурно-влажностного режима учебных помещений, измерение тепловых потоков, проходящих через наружные ограждения, а так же проведение тепловизионной съемки.

Тепловизионная съемка является наиболее эффективным методом обследования ограждающих конструкций, позволяющим оперативно, с большой точностью и производительностью сканировать поверхности зданий и сооружений и документально регистрировать значения яркостной температуры.

Для проведения теплотехнического обследования ограждающих конструкций здания использовалась следующая измерительная аппаратура:

- тепловизор FlirB620;

- измеритель плотности тепловых потоков ИТП-МГ4.03 “Поток”;

- термометр цифровой контактный ТК-5.06.

Натурные обследования включали тепловизионную диагностику внешней поверхности ограждающих конструкций, а также диагностику внутренних помещений.

Тепловизионная съемка проводилась в отсутствие атмосферных осадков, при температуре воздуха -5°С. [ 1, с. 5].

Помимо тепловизионной съемки проводилось измерение тепловых потоков ограждающих конструкций для расчета фактического сопротивления теплопередаче.

Обследование выявило наличие следующих  дефектов теплозащиты зданий:

- недостаточное утепление строительных конструкций;

- дефекты кирпичной кладки;

- нарушения в швах и стыках между сборными конструкциями;

- утечки тепла через окна и остекленные участки зданий;

- участки зданий с повышенным содержанием влаги.

- потери тепла через сопряжения перекрытий с наружными стенами;

- потери тепла через стены от отопительного прибора;

- потери тепла через фундаментные блоки.

Рисунок 2. Дефекты теплозащиты здания

а- через наружные стены колледжа; б- через дефекты монтажа окон;

в- через «мостики холода»; г- примыкания цоколя и фундаментных блоков

Результаты проведенных исследований и последующие расчеты показали, что конструкция наружной стены не обладает достаточными теплозащитными свойствами, т.к. приведенное сопротивление теплопередаче значительно ниже требуемых нормативных значений.

В связи с этим оптимальным решением повышения теплозащиты здания  служит наружное утепление фасадов, когда одним действием экономится тепло и облагораживается фасад.

Утепление фасада: изнутри или снаружи?

При внутреннем утеплении:

- уменьшение площади помещений за счет увеличения толщины стен;

- образуются  «мостики холода»;

- в зимний период накопление влаги приводит к образованию плесени, грибка.

Утепление снаружи признано основным способом борьбы с теплопотерями через ограждающие конструкции.

Преимущества наружного утепления:

- препятствие появлению в холодное время года конденсата;

- защита поверхности от внешних воздействий;

- повышение звукоизоляционных свойств.

Преимущества: отсутствие мостиков холода, широкие возможности декора.

Недостатки: низкие характеристики паропроницаемости, сезонность работ.

Рисунок 3. Варианты утепления:

а-наружное; б- внутреннее

При наружном утеплении фасадов существуют две основные разновидности технологий: «мокрый» фасад и «вентилируемый» фасад.

«Мокрое» утепление фасада предполагает приклеивание теплоизоляционного материала на стену с последующим оштукатуриванием. Штукатурку и клей размешивают с водой перед нанесением на стену. Правильный термин — штукатурный утепленный фасад.

В этой технологии отсутствует каркас. Слой утеплителя крепится непосредственно к стене. Затем закрывается несколькими слоями штукатурки, после чего производится финишная отделка.

Среди достоинств штукатурных систем теплоизоляции производители указывают на следующие:

• термоизоляция стены, которая уменьшает потери тепла через внешнюю стену,

• защита от влаги, что препятствует развитию грибка внутри стены,

• огнезащита, при соответствии теплоизоляции стандартам защиты от огня,

• звукоизоляция, которая зависит от типа и толщины изоляции,

• защита стены от термостресса, что снижает температуру воздуха внутри здания в странах с жарким климатом.

Если внимательно посмотреть на все заявленные достоинства, то они напрямую относятся к свойствам самой теплоизоляции, а не к штукатурке.

Опыт эксплуатации зданий с «мокрым» фасадом выявил следующие проблемы:

-тонкий слой штукатурки и мягкая теплоизоляция не могут обеспечить сопротивление ударным нагрузкам;

-незначительное давление, удар  может вызвать появление мелких трещин, которые впоследствии развиваются и приводят к серьезным повреждениям фасада;

-внешние углы беззащитны, особенно у общественных зданий.

Как альтернатива штукатурному фасаду появилась навесная система теплоизоляции с воздушным зазором - «вентилируемый фасад», который не предусматривает в процессе производства работ применение жидких строительных растворов и смесей. Штукатурные работы отсутствуют, клеевые составы не используются.

В настоящее время такая система теплоизоляции является наилучшей с точки зрения создания благоприятных условий внутри здания. Установка фасадных панелей на расстоянии от стены создает воздушный зазор, который совместно с теплоизоляцией значительно улучшает тепловую эффективность здания, одновременно скрывает недостатки старого фасада, придает зданию новый современный вид.

Дополнительным важным преимуществом является способность воздушного зазора удалять излишний конденсат, выходящий изнутри здания. Помещая теплоизоляцию снаружи несущей стены, мы устраняем тепловые мосты и обеспечиваем накопление тепловой энергии внутри стены здания.

Утепление фасада способно помочь в сбережении средств, ведь оно экономит до 60% тепла, а значит, экономит деньги.

Кроме экономии тепла, за счет утепления фасадов достигаются и другие побочные цели, например, устранение промерзания стен и предотвращение появления черной плесени и грибков внутри помещения и дополнительная звукоизоляция.

Благодаря утеплению фасада увеличивается срок эксплуатации здания. Так, срок службы систем утепления, произведенных в начале 60-х годов в Европе, составляет более 40 лет. Современные системы могут иметь гарантии до 70 лет обслуживания. Утепление (теплоизоляция) фасада приносит пользу не только зимой. Если в холода она препятствует утечке тепла из здания, то летом система утепления защищает его от перегрева. Она действует как своеобразный «термос» и создает благоприятный микроклимат.

На основании теплотехнического расчета было разработано проектное решение по утеплению стен: определены толщина утеплителя, технологичная последовательность  производства работ (рис.4), а также цветовое решение фасада учебного корпуса колледжа.

Рисунок 4.Технологическая последовательность производства работ

а - установка креплений для направляющих; б - установка металлических направляющих; в- монтаж плит утеплителя

Рисунок 5.Фасады учебного корпуса колледжа

а – до утепления; б – после утепления

Работа над проблемой утепления конструкций в полном комплексе строительных задач помогает повысить уровень необходимых профессиональных компетенций.

Список литературы:

1. ГОСТ 26629 85 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теп­лоизоляции ограждающих конструкций».
2. СНиП 23-02- 2003 «Тепловая защита зданий» (принят и введен в действие с 1 октября 2003 г. постановлением Госстроя России от 26.06.2003 г. № 113.
3. Федеральный закон от 23.11.2009 № 261 ФЗ «Об энергосбережении».
4. «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», утвержденная распоряжени­ем Правительства Российской Федерации от 28.08.2003 № 21234.