|
СПОСОБ ОЦЕНКИ ФАКТИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ ПРИВЕДЁННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ
Н.С ГУРЬЯНОВ, зам. директора ООО "САХАСТРОЙМЕХАНИЗАЦИЯ",
аспирант Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета
| Наиболее важным среди энергосберегающих характеристик здания является показатель теплозащиты наружных ограждающих конструкций, к которому относится приведённое сопротивление теплопередаче. Способы его определения основаны на лабораторных испытаниях образцов материалов, либо фрагментов строительных конструкций в климатических камерах, либо исследования проводятся непосредственно в натурных условиях эксплуатации здания. Лабораторные исследования являются весьма дорогостоящими и требуют длительного времени, к тому же их результаты не характеризуют с достаточной достоверностью теплозащитные свойства реального объекта. Натурные исследования наиболее полно отражают фактические теплотехнические характеристики наружных ограждающих конструкций, поскольку проводятся в конкретных климатических условиях на реально существующих объектах. В качестве государственного стандарта, устанавливающего методы определения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, в натурных (эксплуатационных) зимних условиях используется ГОСТ 26254-84 "Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций". Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций в натурных условиях эксплуатации позволяет количественно оценить теплотехнические качества ограждающих конструкций зданий и сооружений и проверить их соответствие нормативным требованиям, установленным согласно СНиП 11-3-79, определить реальные потери тепла через наружные ограждающие конструкции. Методы определения сопротивления теплопередаче в натурных условиях эксплуатации зданий основаны на создании в ограждающей конструкции условий стационарного теплообмена и измерении температуры внутреннего и наружного воздуха, температуры поверхностей ограждающей конструкции, а также плотности теплового потока, проходящего через неё, по которым вычисляют соответствующие искомые величины по формулам (1-4). Сопротивление теплопередаче R0 для термически однородной зоны ограждающей конструкции вычисляют по формуле:
R0i = RBi + RKi + RHi = (tBi - τBi) / qфi + (τBi - τHi) / qфi - (τBi - tHi) / qфi, (1)
где: RBi и RHi - соответственно сопротивления тепловосприятия и теплоотдаче внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, (м2 x °С)/Вт; RKi - термическое сопротивление однородной зоны ограждающей конструкции, (м2 x °С)/Вт; tBi и tHi - средние за расчётный период измерений значения температур, соответственно, внутреннего и наружного воздуха, °С; τBi и τHi - средние за расчетный период измерения значения температур, соответственно, внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, °С; qфi - средняя за расчётный период измерения фактическая плотность теплового потока, проходящего через характерную зону, Вт/м2. Практика проведения натурных исследований показала, что определить температуру наружной поверхности ограждающей конструкции непосредственно в точках, соответствующих местам установки преобразователя плотности теплового потока на внутренней поверхности ограждения, в большинстве случаев, невозможно. Обусловлено это несколькими причинами: - технически сложно измерить температуру наружной поверхности ограждения бесконтактным термометром (пирометром) выше второго этажа здания; - невозможно правильно установить на наружной поверхности ограждающей конструкции точку для замера температуры, которая соответствует месту установки преобразователя плотности теплового потока на внутренней поверхности ограждения; - применение различных фасадных систем отделки зданий ("сайдинг", на весной вентилируемый фасад) не только сглаживает температурные аномалии, возникающие на наружной поверхности ограждения, но и даёт значительную погрешность в определении абсолютного значения температуры. Учитывая эти особенности, ГОСТ 26254-84 рекомендует при невозможности определения температуры наружной поверхности ограждения, для определения сопротивления теплопередаче R0, использовать формулу:
R0 = (tB - tH) / qсризм, (2)
где: tB, tH- средняя температура, соответственно, внутреннего и наружного воздуха в период испытаний, °С; qсризм - средняя измеренная плотность теплового потока, проходящего через ограждение, Вт/м3. Приведённое сопротивление теплопередаче Rпр0 определяют для ограждающих конструкций, имеющих неоднородные участки (стыки, теплопроводные включения и т. д.) и соответствующую им неравномерность температуры поверхности, R"P0 вычисляют по формуле:
Rпр0 = F / [∑(Fi / R0i)], (3)
где: F - площадь испытываемой ограждающей конструкции, м2; ∑(Fi - площадь характерной изотермической зоны, м2; R0i - сопротивление теплопередаче характерной зоны, (м2 x °С)/Вт, определяемое по формуле (1) или (2). Допускается сопротивление теплопередаче характерных зон R0i вычислять по формуле:
R0i = (tB - tH) / αB (tB - τB), (4)
где: tB, tH, τB - тоже, что в формуле (1), αB - коэффициент тепловосприятия у внутренней поверхности наружного ограждения, Вт/(м2 x °С). Таким образом, ГОСТ 26254-84 регламентирует два способа вычисления приведённого сопротивления теплопередаче наружного ограждения: 1. Контактный способ заключается в определении величины плотности теплового потока, проходящего через наружное ограждение. В этом случае преобразователи тепловых потоков не менее чем два раза располагаются в центре термически однородных зон фрагментов ограждающей конструкции, равномерной по температуре поверхности и, соответственно, имеющей одинаковый цвет на термограмме. Далее, согласно формулам, приведённым в ГОСТе, исходя из средней зафиксированной температуры наружного и внутреннего воздуха и средней плотности теплового потока, проходящего через наружное ограждение, вычисляется приведённое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции. При расчёте величины приведённого сопротивления теплопередаче основная трудность заключается в определении площади термически однородных зон фрагментов наружного ограждения, имеющих одинаковый цвет на термограмме. Трудности возникают и при установке преобразователя теплового потока на поверхности наружного ограждения, поскольку в большинстве случаев наиболее "холодная" цветовая зона имеет небольшие размеры и весьма "размытые" границы. Какие-либо рекомендации, касающиеся данных проблем, в ГОСТ 26254-84 и в другой методической литературе отсутствуют. 2. Бесконтактный способ основан на измерении температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции портативным компьютерным термографом. По рекомендации автора к программному обеспечению "IRTIS" были добавлены дополнительные функции, позволяющие автоматически вычислять приведённое сопротивление теплопередаче наружной ограждающей конструкции. При расчёте используются уравнения (3} и (4), извлечённые из ГОСТ 26254-84. По уравнению (4), исходя из средних зафиксированных температур наружного и внутреннего воздуха и установленного коэффициента тепловосприятия у внутренней поверхности ограждающей конструкции, портативный термограф в каждой точке термограммы определяет сопротивление теплопередаче наружного ограждения. Например, чувствительность портативного термографа "IRTIS-200" такова, что температура поверхности фиксируется с точностью до 0,05°С в 65536 точках на одном термоизображении (разрешение кадра 256x256). В этом случае уравнение (3), принимает следующий вид:
Rпр0 = N / [1∑N(1 / R0N)], (5)
где: N - количество точек, из которых состоит термоизображение; R0N - сопротивление теплопередаче, вычисленное по уравнению (4) в каждой точке термоизображения, (м2 x °С)/Вт; 1 - размеры одной точки. Выделяя на термоизображении одну точку, можно определить сопротивление теплопередаче характерной цветовой зоны. В этом случае уравнение (5) принимает вид
Rпр0 = N / [1∑N(1 / R0)] = R0, (6)
Например, на внутреннем термоизображении трёхслойной стеновой панели с утеплителем (см. рис. 1) установлено сопротивление теплопередаче в одной точке цветовой зоны, имеющей красный цвет (точками Т1-Т4 показана температура внутренней поверхности наружного ограждения).
Рис. 1. Распределение температурных полей по внутренней поверхности трёхслойной керамзитобетонной стеновой панели с пенополистирольным утеплителем
С учётом уравнения (4) уравнение (5) примет следующий вид
Rпр0 = N / {αB / (tB - tH) x [(tB - τB(1)) + (tB - τB(2)) + ... + (tB - τB(N))]}, (7)
где: N - разрешение кадра (количество точек на одном термоизображении); tB, tH, αB -тоже, что в формуле (4); τB(1), τB(2), τB(N) - температуры поверхности наружного ограждения (определяются портативным термографом в каждой точке термоизображения), °С. Методика определения приведённого сопротивления теплопередаче наружного ограждения автоматизированным бесконтактным способом заключается в следующем (см. рис. 2):
Рис. 2. Последовательность и обработка результатов термографирования автоматизированным бесконтактным способом
1. Обследуемые ограждающие конструкции разбиваются на участки (например, на рис. 2 их шесть), удобные для термографирования, с тем, чтобы при последующей обработке можно было воспроизвести целостную картину наружного ограждения. 2. Последовательная тепловизионная съемка каждого участка даёт изображение, показанное на рис. 2 пунктирной линией с N-ым количеством точек. 3. Выделив на термограмме участок с соответствующим количеством точек (например, на рис. 2, участок показан зелёным цветом), вводятся исходные данные, необходимые для вычисления приведённого сопротивления теплопередаче R0(1)ПР: температуры внутреннего и наружного воздуха и коэффициент тепловосприятия у внутренней поверхности. 4. ЭВМ для каждого участка вычисляет приведённое сопротивление теплопередаче: R0(1)ПР, R0(1)ПР,..., R0(6)ПР 5. Приведённое сопротивление теплопередаче всего наружного ограждения определяется следующим образом:
[R0(1)ПР + R0(2)ПР + ... + R0(N)ПР] / n, (8)
где: n - количество участков, удобных для термографирования. Например, на рис. 3 установлено приведённое сопротивление теплопередаче правой половины наружной стены (расчётный участок выделен рамкой). При проведении натурных исследований фактических теплотехнических характеристик наружного ограждения [школа-интернат, с. Иенгра, г, Нерюнгри, Республика Саха (Якутия)], показанного на рис. 3, зафиксирована средняя температура внутреннего воздуха: 15,6°С, наружного: - 23,3°С, коэффициент тепловосприятия у внутренней поверхности принят равным 8,7 Вт /(м2 x °С). В заключение стоит заметить, что применение портативного термографа при проведении натурных исследований даёт возможность не только устанавливать фактический уровень теплозащиты здания, но и позволяет контролировать тепловое состояние строительных конструкций, выявлять различного рода нарушения однородности их структуры, приводящие к изменению процессов теплообмена тел с окружающей средой.
Рис. 3. Распределение температурных полей по внутренней поверхности наружной стены, имеющей площадь 8 м2
|
источник публикации:тексколор
http://www.texcolor-rus.ru
http://www.texcolor-rus.ru
http://www.texcolor-rus.ru
|
