Конференция школьников «Старт в науку» (стр. 3 )

— термическое сопротивление реперной зоны

Для сравнения с нормируемыми (СНиП 23-02) или проектными значениями вычисляется сопротивление теплопередаче при расчетных температурных условиях

(м2·°C/Вт). (9)

Здесь 0,115 и 0,043 — сопротивления теплоотдаче на внутренней и наружной поверхностях соответственно при расчетных условиях.

Величина, обратная сопротивлению теплопередаче, названа коэффициентом теплопередачи К, Вт/(м2·°С):

(10)

Коэффициент теплопередачи ограждения К равен плотности теплового потока, проходящего сквозь ограждение, при разности температур сред по разные стороны от него в 1 °С.

Следовательно, тепловой поток q, Вт/м2, проходящий через ограждение за счет теплопередачи, определяется по формуле

(11)

Теплопотери за счет теплопередачи (трансмиссионные теплопотери) Qoгp, Вт, рассчитываются через каждое теплотеряющее ограждение (или его часть) отдельно по формуле

(12)

При подсчете потерь теплоты по формуле (12) площадь отдельных ограждений А, м2, определялась с соблюдением следующих правил обмера (рис.3):

1. Площадь окон, дверей и фонарей измеряли по наименьшему строительному проему.

2. Площадь потолка и пола измеряли между осями внутренних стен и внутренней поверхностью наружной стены.

3. Площадь наружных стен измеряли:

• в плане - по наружному периметру между осями внутренних стен и наружным углом стены;

• по высоте - на всех этажах, кроме нижнего: от уровня чистого пола до пола следующего этажа. На последнем этаже верх наружной стены совпадает с верхом покрытия или чердачного перекрытия.

При определении теплопотерь через внутренние стены их площади обмеряют по внутреннему периметру. Потери теплоты через внутренние ограждения помещений можно не учитывать, если разность температур воздуха в этих помещениях составляет 3 °С и менее.

Рис. 3 Определение размеров стен, окон и. т.д.

Рис.4 План 1-го этажа с размерами и обозначением помещений

Общие технико-экономические показатели школы:

Количество этажей -4

Год постройки 1971 г.

Материал наружных стен – кирпич;

Материал перекрытий – железобетонные плиты

Общая площадь здания – 4780 кв. м.

Объем здания -16730 куб. м.

Приведены результаты обследования теплотехнического состояния ограждающих конструкций четырехэтажного здания школы с целью выявления сверхнормативных потерь тепла, поиска скрытых дефектов, зон промерзаний и протечек наружных ограждений зданий посредством инфракрасной термографии и установки дополнительной аппаратуры. При проведении работ по тепловизионному контролю качества ограждающих конструкций жилого дома использована методика приведённая в ГОСТ 26254‑84. Методика дает возможность:

ü  проводить в реальном времени температурные бесконтактные натурные обследования поверхности ограждающей конструкции;

ü  проводить в реальном времени температурные контактные измерения температур и тепловых потоков на обследуемой ограждающей конструкции;

ü  организовать при необходимости периодический или систематический контроль качества наружных ограждающих конструкций в эксплуатируемых условиях;

ü  обнаружить скрытые дефекты и определить сопротивление теплопередаче и другие теплотехнические характеристики ограждающих конструкций зданий и сооружений;

ü  по результатам проведения контроля определить соответствие качества ограждающих конструкций и строительных работ нормативной документации и дать рекомендации по изменению строительных технологий и изготовлению ограждающих конструкций, а также проведению ремонта скрытых дефектов строительства.

При теплотехнических обследованиях наружных стен тепловизором осуществляется:

ü  исследование температурно-влажностного и воздушного режима помещений здания;

ü  измерение температур и термографирование заранее определенных участков наружной и внутренней поверхностей стены;

ü  расшифровку термограмм, полученных с помощью тепловизора, и представление их в виде, удобном для последующей интерпретации;

ü  выявление зон теплотехнических неоднородностей ограждающих конструкций (стеновых панелей, перекрытий, заполнений стыков и оконных блоков, обнаружение скрытых дефектов строительства);

ü  определение с необходимой точностью на основе зарегистрированных температурных полей и других вспомогательных параметров внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, а также окружающей среды, количественных значений теплотехнических характеристик, в том числе сопротивления теплопередаче;

ü  определение приведенного сопротивления теплопередаче в реальных условиях эксплуатации зданий;

ü  расчет максимальных, минимальных и средних температур отдельных участков внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции и на их основании, коэффициентов теплотехнической однородности (при необходимости), локальных или приведенных сопротивлений теплопередаче.

Первые два этапа проводятся в натурных условиях, последние пять осуществляются на IBM совместимом компьютере по программе IRPreview.

Объектом испытаний стали элементы наружных стен.

Натурные обследования проводились при отсутствии солнечного облучения, атмосферных осадков, тумана и других подобных явлений.

Термографирование наружной поверхности стен проводилось общим панорамным снимком, охватывающим всю стену.

Осуществлена съёмка фасадов с помощью панорамного тепловизионного комплекса «ИРТИС-2000С».

Проведенный анализ фасадов (рис. 5 – рис.12 ) показывает, что ограждающие конструкции характеризуются в основном средней теплопроводностью, определяемой нормальным значением сопротивления теплопередаче. Но существуют зоны повышенных тепловых потерь на уровне установки отопительных приборов, оконных и дверных проемов, а также протечек и промерзаний ограждающих конструкций.

Рис. 5. Южный фасад (КМЗ школы)

Рис. 6. Термограмма южного фасада

Рис. 7. Западный фасад (КМЗ школы)

Риc. 8. Термограмма западного фасада

Рис. 9. Северный фасад (КМЗ школы)

Рис. 10. Термограмма северного фасада

Рис. 11 Перспектива со стороны восточного фасада

Рис. 12. Термограмма части восточного фасада

Теплопотери здания при расчете по укрупненным показателям определяются по формуле:

Q = 1.163 • q0 • Vзд • (tв - tн), Вт, (13)

где 1,163 – коэффициент перевода из килокалорий • ч в ватты;

q0=0,33 ккал/м3•ч•ºС - ориентировочные удельные расходы тепла на отопление и вентиляцию, принимаются по справочным данным для школ;

Vзд – отапливаемая кубатура здания, м3;

tв и tн – внутренняя и наружная температура воздуха для расчетного периода, ºС;

Q = 1.163 • 0.33 • 16730 • (20 – (-22))=269673,88 Вт (14)

Реальные теплопотери, рассчитанные по каждому помещению, с учетом их размеров, полученных сопротивлений теплопередаче в реперных зонах, а также значениям температурных полей, полученных в результате тепловизионного обследования составили Q=507779.4 Вт (расчет выполнен в табличной форме в среде Excel).

Расчет показал, что реальные теплопотери превышают допустимые.

4.  Разработка и оценка мероприятий по уменьшению теплопотерь через наружные стены и увеличению теплоотдачи радиатора.

В школе отопительные приборы в основном устанавливаются у наружных стен. В таком случае температура внутренней поверхности стены за прибором значительно выше, чем в остальной части, что является причиной увеличенных теплопотерь. В случае монтажа отопительных приборов в нише, стена за прибором тоньше, и ее сопротивление теплопередаче меньше сопротивления полной стены. Это еще больше увеличивает теплопотери. Анализируя полученные термограммы можно сделать вывод, что в местах примыкания радиаторов отопления к наружным стенам температуры повышена на 1-3°.

Для снижения теплопотерь необходимо теплоизолировать заприборные участки наружной стены материалами с низким (около 0,05 Вт/м·°С) коэффициентом теплопроводности (например, алюминиевой фольгой). Теплоизоляцию желательно располагать ближе к наружной поверхности стены. Размер утепленного участка стены должен превосходить проекцию прибора на стену с каждой стороны как минимум на толщину прибора.

Установка теплоотражающих экранов за радиаторами отопления по мнению фирм производителей полностью изолирует стены от нагрева, тем самым, понижая потери тепла.

Был проведен эксперимент по определению влияния отражающих экранов на увеличение термического сопротивления наружной стены и уменьшения теплопотерь здания.

В одном из помещений школы были установлены самопишущие измерители температуры и теплового потока ИС-201 и сняты показания в течение 7 дней до установки отражающих экранов и после их установки (рис13, 14).