Тема: Анализ снижения тепловой эффективности ограждающих конструкций здания в процессе эксплуатации

Требования к эффективной тепловой защите зданий и сооружений, основных потребителей энергии, являются важным объектом государственного регулирования в большинстве стран мира.
Внутренняя среда жилых и общественных зданий формируется с помощью ограждающих конструкций и инженерного оборудования, которые во время эксплуатации претерпевают значительные изменения за счет внешних воздействий и старения.
Теплоизоляционные качества наружных ограждений зависят не только, а иногда и не столько от свойств строительных материалов, сколько от физического износа, влажности и воздухопроницаемости ограждений в целом. Старение зданий способствует появлению в ограждениях повреждений, трещин и щелей, проникновению влаги в конструкцию, повышенной инфильтрации наружного воздуха, что является причиной снижения теплозащитных свойств ограждений, ухудшения микроклимата помещения и, как следствие, повышению энергозатрат на его отопление.
Актуальность работы обусловлена необходимостью научной проработки вопросов повышения энергоэффективности зданий за счет сокращения тепловых потерь через ограждающие конструкции.
Ограждающие конструкции - многофункциональные и многоэлементные системы. Их функции обеспечиваются определенными свойствами материалов и конструкций: теплозащита - теплопроводностью и теплоемкостью; водозащита - воздухопроницаемостью, герметичностью узлов и стыков конструкций; звукозащита - звукопоглощением и звуконепроницаемостью; физико-механические свойства - долговечность стенового ограждения. Кроме того, ограждающие конструкции выполняют архитектурную функцию, которая связана с приданием поверхности ограждающих конструкций заданной формы и цветовой гаммы.
Изменение во времени свойств материала ограждающих конструкций приводит не только к нарушению тепловлажностного режима помещений, но и повреждению конструкций, снижению их несущей способности и долговечности. Недостаточная теплоизоляция стен способствует увеличению влажности, которая, конденсируясь и распространяясь на несущие конструкции, приводит к изменению их физико-механических свойств.
Требования к эффективной тепловой защите зданий и сооружений, основных потребителей энергии, являются важным объектом государственного регулирования в большинстве стран мира.
Целью работы является анализ возможности повышения уровня энергоэффективности зданий за счёт увеличения теплозащиты ограждающих конструкций.
Задачи работы:
- изучить ограждающие конструкции, типы параметры;
- рассмотреть технический износ;
- исследовать влияние технического износа на энергопотребление.
- провести анализ технического состояния мнгогоквартирных домов г. Набережные Челны;
- исследовать влияние старения ограждающих конструкций на влажность воздуха в помещении;
- провести расчет энергетического эффекта от капитального ремонта многоквартирных домов.

Купить

Ограждающие конструкции - элементы конструкций, составляющие наружную оболочку здания или разделяющие его на отдельные помещения. Ограждающие конструкции являются важнейшей частью здания, от которой зависит создание требуемого санитарно-гигиенического режима и комфортных условий в помещениях.
Постепенное разрушение (износ) ограждающих конструкций происходит с неодинаковой быстротой - в течение общего срока службы здания. На рис. 6, а по оси ординат отложена изношенность, выраженная в процентах, а по оси абсцисс - время, отсчитываемое от начала эксплуатации здания и измеряемое в годах и десятках лет.
В процессе многолетней эксплуатации конструктивные элементы (ограждающие конструкции) под воздействием внешних и внутренних факторов изнашиваются, снижаются их механические, эксплуатационные качества, появляются различные неисправности. Критерием оценки технического состояния здания в целом, его конструктивных элементов и инженерного оборудования является физический износ.
Анализ технического состояния многоквартирных домов г. Набережные Челны показал, что отрасль жилищно-коммунального хозяйства является одной из важнейших отраслей в городе. В городе по состоянию на 1.01.2018 г. общий жилой фонд составляет 13644,5 тыс. кв. метров, в том числе частный сектор - 701,5 тыс. кв. метров. Многоквартирные дома оснащены приборами учета горячего и холодного водоснабжения, тепловой энергии и электроэнергия на 100%. Индивидуальными тепловыми пунктами (ИТП) обеспеченность составляет 95%. Исследование показателей конструкций и оборудования жилых домов, находящихся в нормативном состоянии показал, что износ конструкций составляет 12,3%, фасадов 23%, системы ХВС 18,5%, ГВС 20,5%, системы отопления 15,3%, лифтов 26,7%.
Средний процент износа МКД г. Набережные Челны по году ввода в эксплуатацию составляет 0,4%.
В период с 2016 по 2018 годы сумма финансирования капитального ремонт составила всего 776,74 млн. руб.
Анализ влияния старения ограждающих конструкций на влажность воздуха в помещении показал, что в настоящее время в Набережных Челнах происходит большое количество дискуссий о капитальном ремонте многоквартирных домов. Данная проблема очень актуальна, в виду огромного износа жилищного фонда и постоянного увеличения доли ветхого и аварийного жилья. По данным Федеральной антимонопольной службы, капитального ремонта требует более 55 % многоквартирных зданий в Республике Татарстан и около 3 % жилищного фонда страны находится в ветхом или аварийном состоянии.
С целью выявления воздействия физического износа на тепловую эффективность ограждающих конструкций эксплуатируемых зданий проводилось их техническое обследование. Жилые здания выбирались по периодам постройки, показателям износа ограждающих конструкций и материалам стен. Общей целью натурных исследований тепловой эффективности жилых зданий явилось получение достоверных данных о фактическом состоянии ограждающих конструкций, причинах, обуславливающих данное состояние, сведений о тепловой эффективности слабых мест для разработки мероприятий по сокращению потребления энергии в процессе эксплуатации дома и соответствия его требованиям энергосбережения.
Для оценки физического износа ограждающих конструкций были обследованы 16 домов с кирпичными стена и 20 панельных многоквартирных домов. Средний срок эксплуатации панельных домов составляет 32 года, и кирпичных - 34.
При натурном обследовании было выявлено, что физический износ
монтажных швов, стыков панелей и оконных блоков, образование щелей и трещин в ограждении значительно понижает температуру внутренних поверхностей стен и внутреннего воздуха, снижает теплозащитные характеристики ограждающих конструкций, а так же увеличивает затраты тепла на отопление.
Для оценки теплового баланса зданий с учетом влияния трещин и щелей на температуру внутреннего воздуха производились обследования конструкций пятиэтажных жилых домов серии 1-447С, 1-335 с износом ограждающих конструкций 15 и 35 %, оборудованных различными
системами отопления.
Анализ структуры энергопотребления показывает, что в зданиях старой застройки до 70...80 % энергии расходуется на отопление и по 10.. .12 % на горячее водоснабжение и электроснабжение.
Таким образом, результаты исследования показывают, что в настоящее время на конструкции жилых домов значительное влияние оказывает агрессивное воздействие окружающей среды. Об этом свидетельствует большое количество образовавшихся на многоквартирных домах трещин, высолов, появление грибковых образований на внутренних поверхностях ограждающих конструкций, местные разрушения кирпичных карнизов, отслоение защитного слоя бетона на балконных плитах, повреждения штукатурного слоя цоколя.
В период подготовки данной работы (2014-2018гг) были проведены комиссионные обследования (совместно с отделом инженерного контроля УК) и в дальнейшем проведен анализ полученных данных по техническому состоянию объектов (панельных и кирпичных МКД в количестве 36 шт.). Обследование выполнялось по методике, описанной в строительных нормах, в результате которой был определен на каждом жилом доме физический и моральный износ конструкций здания, а также проведены замеры параметров микроклимата в жилых помещениях.
Анализ технического состояния стен обследуемых жилых домов с указанием процента износа от общего количества обследованных МКД, что количество объектов, физический износ которых составляет менее 20% (хорошее состояние), составляет 48,5%; в удовлетворительном состоянии с износом 21-40% - 41,5% от общего числа; в плохом состоянии с износом 40 - 60% - примерно 10%. По результатам комиссионных обследований было выявлено, что эксплуатационные характеристики наружных ограждений здания ухудшаются из-за увеличения со временем эксплуатационного износа таких элементов, как монтажные межпанельные швы, оконные конструкции, появлением трещин и щелей в ограждениях.
Нами была проведена работа по изучению технического состояний 36 домов в городе Набережные Челны в период с 2014-2018гг. для расчета влияния износа здания на комфортность проживания. Была использована специальная методика, взятая в государственных строительных нормах. С помощью вычислений определились физический и моральный износ каждого дома, и состояние внутренней среды помещений.
В работе найдены причины и показана зависимость изменения внутренней среды помещений из-за изменения технических параметров ограждающих конструкций в жилых домах:
а) износ инженерного оборудования, в частности приборов отопления, и наружных ограждений здания влечет за собой изменения воздуха в жилых комнатах;
б) вычислена зависимость изменения объема радона от высоты здания. Построена экспоненциальная зависимость увеличения количества многоквартирных домов с превышенным уровнем радона в процессе эксплуатации помещений с достоверностью R2=0,0007, при помощи которой можно выполнить расчеты на предмет выявления соотношения увеличения количества квартир с ЭРОА радона в старых домах к квартирам с таким же показателем ЭРОА радона в новых.
в) вычислена зависимость по изменению влажности воздуха от пределов нормы в пятиэтажном доме с увеличением числа протечек и развитием износа ограждений;
г) скорость движения воздуха в жилых домах меняется с износом ограждающих конструкций, особенно в холодный период года, зависит от износа помещения, направления и силы ветра;
д) вычислены особенности изменения температуру внутри помещения в результате образования микротрещин и щелей в наружных стеновых конструкциях и выявлены причины разницы температур внутри здания и температур внутренней поверхности пола на первом этаже в некоторых квартирах.
Данные исследования показывают, что изменение внутренней среды помещений напрямую зависит от износа ограждающих конструкций.
Купить