Комплексный тепловой контроль зданий строительных сооружений - Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист
Вернуться   Неразрушающий контроль | Форум Дефектоскопист > Форум Дефектоскопист > Статьи о дефектоскопии


Старый 24.11.2012, 19:36   #1
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 2,438
Благодарил(а): 58 раз(а)
Поблагодарили: 266 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 223
По умолчанию Комплексный тепловой контроль зданий строительных сооружений

Комплексный тепловой контроль зданий строительных сооружений
Об авторах

Будадин Олег Николаевич
Директор технологического института энергетических обследований, диагностики и НК «ВЕМО» (Москва), д. т. н., академик Российской академии космонавтики. Автор более 150 научных трудов, трех монографий, 45 авторских свидетельств и патентов.

Абрамова Елена Вячеславовна
С. н. с. «ВЕМО», к. т н. Научные интересы: голографическая интерферометрия, тепловой НК.

Троицкий-Марков Тимур Евгеньевич
Президент «ВЕМО». Член-корр. Российской академии космонавтики. Автор 24 научных трудов, 3 патентов.

Задачи обеспечения требований энергоэффективности зданий и строительных сооружений решаются благодаря:
- созданию энергоэффективных проектов строительства новых зданий и строительных сооружений и реконструкции эксплуатируемого фонда в соответствии с принятыми нормативными требованиями к их энергопотреблению;
- высокой культуре производства при использовании современных материалов и технологий;
- своевременной и обязательной диагностике реального состояния вновь возводимых, эксплуатирующихся и реконструируемых объектов.
Если два первых условия выполняются проектными и строительными фирмами, то последнее должно осуществляться независимыми экспертными организациями, обладающими соответствующими полномочиями, квалифицированными специалистами и аппаратурой.
В целях определения энергосберегающих характеристик и тепловых потерь объекты в различных отраслях промышленности (энергетике, металлургии, машиностроении) и жилищном хозяйстве могут с высокой эффективностью диагностироваться на основе анализа их температурных полей. Регистрация и анализ изменения температуры во времени и по поверхности позволяют выявлять наличие дефектов или повреждений в контролируемом объекте, признаки нештатных ситуаций при эксплуатации, а также определять реальные теплотехнические характеристики ограждающих конструкций.
Определяющими теплотехническими характеристиками качества строительства являются величина приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции здания, положение точки росы, глубина промерзания, промежуток времени, в течение которого возможно функционирование здания при аварийном отключении теплоснабжения и др.
В настоящее время эти характеристики рассчитываются на стадии проектирования объекта и, согласно, должны определяться и в реальных условиях эксплуатации.
Следует учитывать, что каждый из конструктивных элементов наружных ограждающих конструкций (НОК) зданий вносит свой вклад в его тепловой баланс, который необходимо учитывать при разработке проектов повышения энергоэффективности НОК. В качестве примера в табл. 1 представлены данные Госстроя России и Московского правительства по средним потерям тепла в домах массовых серий.
Табл. 1


[table=border:1px solid #cccccc;:3gkbwg3d][tr=][td=border:1px solid #cccccc; padding-right:30px]Конструктивные элементы зданий, через которые происходят потери тепла, в т. ч. сверхнормативные[/td][td=border:1px solid #cccccc;]Доля потерь, %[/td][/tr]
[tr=][td=border:1px solid #cccccc; ]Стены[/td][td=border:1px solid #cccccc;]32,0 - 36,0[/td][/tr]
[tr=][td=border:1px solid #cccccc;]Окна[/td][td=border:1px solid #cccccc;]24,0 - 29,0[/td][/tr]
[tr=][td=border:1px solid #cccccc;]Кровля[/td][td=border:1px solid #cccccc;]24,0 (в т. ч. через потолок верхнего этажа - 1,0)[/td][/tr]
[tr=][td=border:1px solid #cccccc;]Воздухообмен[/td][td=border:1px solid #cccccc;]9,0 - 37,0[/td][/tr]
[tr=][td=border:1px solid #cccccc;]Фундамент[/td][td=border:1px solid #cccccc;]6,0 (в т. ч. через пол первого этажа - 2,0)[/td][/tr][/table:3gkbwg3d]

Расчетные результаты имеют слишком большую погрешность и не отражают фактические эксплуатационные характеристики строительной конструкции, так как не учитывают наиболее важный этап между ее проектированием и эксплуатацией - этап строительства. На этом этапе проектные характеристики могут быть существенно искажены как в лучшую, так и в худшую сторону, что подтверждается данными, приведенными в табл. 1. Многолетний опыт практической работы по тепловизионному обследованию зданий и строительных конструкций показывает, что сдаваемые в эксплуатацию строительные сооружения часто не соответствуют существующим нормам, например, по энергосбережению. Причина этого - отступления в процессе строительства от проектной документации, изменения в технологии, замена стройматериалов и др., что можно
определить только на стадии натурных обследований. В дальнейшей эксплуатации по этой причине может произойти ухудшение характеристик объекта.
Опыт работы авторов в рамках соответствующих постановлений и нормативных документов, предусматривающих, в частности, обязательное составление энергетического паспорта здания, показывает, что можно добиться эффективного сокращения теплопотребления на отопление зданий и улучшения качества строительства (рис. 1).
Особо следует отметить необходимость предварительной диагностики перед разработкой проекта ремонта, реконструкции, восстановления требуемых характеристик объекта для определения реального состояния его параметров. Например, перед разра-боткой проекта утепления фасадов эксплуатирующихся и восстанавливаемых зданий старого фонда, так называемой «санации», надо провести обязательное комплексное тепловизионное обследование НОК с целью определения их реального сопротивления теплопередаче и определения плоскости промерзания как в целом по зданию, так и отдель-ных его частей.
Рис. 2 иллюстрирует взаимосвязь качества конструкции (теплопотери через стены) и величины приведенного сопротивления теплопередаче согласно МГСН 2.01-99. Например, увеличение сопротивления теплопередаче стен до требуемых норм 2-го этапа энергосбережения - 3,16 м2 град/Вт по сравнению с распространенными в настоящее время характеристиками теплозащиты - 1 м2 град/Вт позволит снизить тепло- потери через стены на 70 %.

Рис. 1. Изменение доли ∆ объектов, не соответствующих нормам энергосбережения, после введения обследований тепловизионным методом с прогнозированием результатов:
1 - административные здания;
2 - жилые здания


Рис. 2. Зависимость относительных теплопотерь хК от приведенного сопротивления теплопередаче Rпр для разных начальных значений сопротивления теплопередаче (К - коэффициент нормировки, равный 0,32; 0,29; 0,24; 0,09 и 0,08 для стен, окон, кровли, воздухообмена и фундамента соответственно)


Для определения фактического состояния строительных объектов авторами разработана и внедрена в практику технология комплексного теплового обследования зданий и строительных сооружений в реальных условиях эксплуатации (в летний и зимний периоды) с определением их характеристик, включающая:
• комплексные тепловизионные обследования строительных конструкций (с определением приведенного сопротивления теплопередаче по стенам и окнам и выявлением дефектов по этому критерию);
• определение положения точки росы и координаты плоскости промерзания;
• определение времени охлаждения воздуха внутри здания при аварийных ситуациях;
• выявление дефектов строительных конструкций;
• рекомендуемую технологию санации для ликвидации сверхнормативных теплопотерь в целом по стенам и окнам и в дефектных зонах.
Кроме того, разработаны и внедрены технологии тепловизионного обследования качества электросилового оборудования строительных сооружений.
Порядок определения Rпр на реальных зданиях регламентирован стандартами, строительными нормами и правилами. Однако изложенные в них процедуры основаны на прямых измерениях температур и плотностей тепловых потоков и применимы лишь в ограниченные периоды времени (при стационарной низкой температуре наружного воз-духа). На практике такое наблюдается крайне редко, поэтому данные технологии не могут быть использованы для обследований зданий при массовом строительстве.
Авторами разработаны технология и комплекс программно-аппаратных средств для определения Rпр наружных ограждающих конструкций строительных сооружений в реальных условиях эксплуатации как в осенне-зимний (отопительный), так и в летний периоды. Затем эта технология, в основе которой лежит решение обратной задачи теплового НК в многослойной пространственной области с подобластями, имитирующими дефекты, в условиях нестационарного процесса теплопередачи, была усовершенствована с учетом опыта более 250 натурных обследований зданий.
Полученное реальное значение Rпр с определенными экспериментально на исследуемом объекте начальными и граничными условиями лежит в основе технологии определения точки росы, положения плоскости промерзания и определения теплового состояния строительной конструкции при аварийном отключении теплоснабжения (с опреде-лением максимально допустимого интервала времени отключения).
Анализ движения фронта промерзания (или оттаивания) влаги, содержащейся в НОК, и координаты точки росы также имеет большое практическое значение, так как непосредственно связан с вопросами долговечности и надежности НОК, формирования их реального тепловлажностного режима и сопротивления теплопередаче. Последний фактор определяет эффективность энергосбережения здания. При этом в зоне перемещения фронта промерзания вследствие знакопеременных климатических нагрузок создаются крайне неблагоприятные условия эксплуатации - чередование замерзания и оттаивания постепенно приводит к снижению прочности, разрушению теплоизоляции и, в конечном счете, к разрушению конструкции.
Анализ процесса промерзания рассматривается как задача, в которой изменение агрегатного состояния воды происходит при определенной температуре Тк. То есть имеется четкая изотермическая граница, отделяющая область затвердевшего льда и жидкости. В этом случае решается система двух уравнений нестационарной теплопроводности, и по-мимо граничных условий на поверхности тела дополнительно задаются условия теплового баланса и равенства температур на границе затвердевания (задача Стефана о перемещении границы раздела фаз). В качестве примера, иллюстрирующего разработанный метод, на рис. 3 приведен график движения фронта промерзания для двух видов стен: из кирпича и пенополистирола. Температура на внешней поверхности стены принимается равной - 20° С, а на внутренней поверхности — + 20° С, температура за-мерзания влаги 0° С. За 24 час глубина промерзания кирпича достигает 180 мм, а пенополистирола - 130 мм.

Рис. 3. Движение границы промерзания по толщине С однородной стены из кирпича и пенополистирола с учетом скачкообразного изменения теплоемкости на границе


Одной из крайне важных характеристик жилых зданий является интервал времени, в течение которого жилой дом может находиться без отопления (плановый эксплуатационный интервал времени, ∆t, например, при аварийном отключении системы теплоснабжения.
В течение этого времени необходимо успеть провести ремонтные работы или провести дренирование систем теплопотребления.
Для определения ∆t используется математическая модель, описывающая процесс нестационарной теплопередачи в наружных ограждающих и внутренних конструкциях, цокольном этаже и чердачном помещении жилого дома с учетом граничных и начальных условий и внутренних источников энергии. Тепловое состояние дома при возможной аварии в зимний период определяется расчетно-экспериментальным методом, который включает в себя совместное решение системы n дифференциальных уравнений нестационарной теплопроводности в частных производных и связывающей их системы (n - 1) обыкновенных дифференциальных уравнений теплового баланса с учетом соответствующих граничных и начальных условий. Например, первая система описывает процесс распределения температуры во времени в наружных стенах дома, а вторая - изменения температуры во времени в цокольной части дома и в других «критических» помещениях. Размерность системы (количество дифференциальных уравнений) определяется сложностью обследуемой строительной конструкции и требуемой точностью получения результатов.

Проведение экспериментальных (контактных и бесконтактных, в т. ч. тепловизионных) обследований с последующим анализом полученных данных по разработанным методикам позволяет определить основные теплотехнические характеристики НОК. На рис. 4 приведена структурная схема комплексного обследования зданий и строительных конструкций. Оно включает три основных этапа:
• регистрация первичной информации с контролируемого объекта в реальных условиях эксплуатации;
• определение теплотехнических характеристик обследуемого объекта;
• подготовка отчетных материалов и заключений с оформлением вкладыша к энергетическому паспорту здания.

Рис. 4. Структурная схема комплексного тепловизионного контроля зданий и строительных конструкций (в летний и зимний периоды)


На рис. 5, 6 приведены примеры комплексного теплового контроля строительных сооружений. Все методики теплового контроля утверждены соответствующими министерствами и ведомствами и аттестованы Госстандартом РФ. Достоверность и надежность эксплуатации методик подтверждена 4-х летним опытом работы при обследовании более 250 строительных объектов.

Рис. 5. Тепловой контроль газоходов: 1 - внутренняя трещина; 2 - присос воздуха через трещину в кирпичной кладке (разрушение теплоизоляции внутри газохода)


Рис. 6. Санация старого жилого фонда:
а - до реконструкции, Rпр = 1,0 м2 град/Вт; б - после реконструкции, Rпр = 3,0 м2 град/Вт
admin вне форума   Ответить с цитированием
Старый 24.11.2012, 19:42   #2
admin
Администратор
 
Аватар для admin
 
Регистрация: 16.04.2012
Сообщений: 2,438
Благодарил(а): 58 раз(а)
Поблагодарили: 266 раз(а)
Записей в дневнике: 3
Репутация: 223
По умолчанию Re: Комплексный тепловой контроль зданий строительных сооруж

Будадин О. Н., Абрамова Е. В., Троицкий-Марков Т. Е. Комплексный тепловой контроль зданий и строительных сооружений. − В мире НК. − Март 2004 г. − № 1 (23). Статья любезно предоставлена редакцией журнала «Мир НК» (http://www.ndtworld.com).
admin вне форума   Ответить с цитированием
Старый 25.11.2012, 19:29   #3
Prime54
Новичок
 
Аватар для Prime54
 
Регистрация: 27.06.2012
Адрес: г.Новосибирск
Сообщений: 33
Благодарил(а): 0 раз(а)
Поблагодарили: 0 раз(а)
Репутация: 9
По умолчанию Re: Комплексный тепловой контроль зданий строительных сооруж

полезная информация. спасибо. как раз сейчас начинаем в теме энергоаудита двигаться
Prime54 вне форума   Ответить с цитированием
Старый 28.01.2014, 14:45   #4
Михаил Грудский
Новичок
 
Регистрация: 07.09.2012
Адрес: Санкт-Петербург
Сообщений: 12
Благодарил(а): 2 раз(а)
Поблагодарили: 6 раз(а)
Репутация: 0
По умолчанию

Цитата:
Сообщение от admin Посмотреть сообщение
Будадин О. Н., Абрамова Е. В., Троицкий-Марков Т. Е. Комплексный тепловой контроль зданий и строительных сооружений. − В мире НК. − Март 2004 г. − № 1 (23)
Опять статья без рисунков + какая-то лажа вместо табл. 1. Прикрепите сюда PDF статьи.
Михаил Грудский вне форума   Ответить с цитированием
Ответ
Похожие темы
Тема Автор Раздел Ответов Последнее сообщение
Разряды дефектоскопистов? Giblib Общие вопросы 80 09.06.2016 11:21
Ультразвуковой неразрушающий контроль зданий и сооружений ilenkovv Ультразвуковой контроль 29 12.12.2014 12:10
Особенности экспертизы и НК металлических конструкций эксплуатируемых сооружений В мире НК Статьи о дефектоскопии 7 22.10.2014 09:04
Система Российских стандартов, нормативных и методических до admin Статьи о дефектоскопии 5 28.01.2014 13:53
Особенности экспертизы и НК металлических конструкций эксплу admin Статьи о дефектоскопии 1 10.06.2013 14:09


Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход

VK Defektoskopist OK Defektoskopist Facebook Defektoskopist Instagram Defektoskopist YouTube Defektoskopist


Текущее время: 07:28. Часовой пояс GMT +3. Copyright ©2000 - 2018. Перевод: zCarot.
Внимание, коллеги! В целях нормальной работы форума администрация оставляет за собой право на обработку персональных данных зарегистрированных пользователей. В случае вашего несогласия просьба написать жалобу на defektoskopist.ru@gmail.com