Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Тепловизионная диагностика зданий (обзор и основные положения) 10
1.1 Тепловидение: история и современное состояние 10
1.2 Требования, предъявляемые к «строительным» тепловизорам 12
1.3 Обзор методических документов в области строительного тепловидения Standard Practice for Thermographic Inspection of Insulation Installations in Envelope Cavities of Frame Buildings 20
1.4 Проблемы строительной тепловизионной диагностики 21
1.5 Нормативные требования к сопротивлению теплопередаче и оценка теплопотерь зданий и сооружений в Сибирском регионе 26
1.6 Способы утепления ограждающих конструкций
1.6.1 Снижение тепловых потерь через окна 31
1.6.2 Способы снижения теплопотерь через стены 32
1.6.3 Утепление кровли 38
1.6.4 Утепление подвалов и фундамента 39
1.7 Выводы к Главе 1 40
ГЛАВА 2 Теоретико-экспериментальный анализ задач тепловизионной строительной диагностики методом активного теплового контроля 42
2.1 Постановка задачи теплового контроля НОК и численный метод решения 42
2.2 Расчет сопротивления теплопередаче в нестационарном режиме (программа ThermoCalc-2D Build) 45
2.3 Алгоритмы определения Rt, предусмотренные стандартом ISO 9869-1998 46
2.4 Алгоритм определения Rt с использованием температурной предыстории конструкции 47
2.5 Экспериментальный анализ метода «теплового ящика» для определения сопротивления теплопередаче НОК
2.5.1 Особенности определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций 51
2.5.2 Определение сопротивления теплопередаче фрагментов стен по способу «теплового ящика» 52
2.6 Экспериментальный анализ сопротивления теплопередаче стеклопакетов с
теплосберегающим покрытием 60
2.6.1 «Теплофизический» метод 60
2.6.2 «Тепловизионный» метод 62
2.7 Выводы к Главе 2 з
ГЛАВА 3 Разработка количественных аспектов тепловизионной съемки строительных сооружений 66
3.1 Организация контроля 72
3.2 Условия контроля 73
3.3 Проведение контроля 80
3.4 Снижение методических погрешностей измерения температуры 83
3.5 Обработка результатов контроля 85
3.6 Анализ результатов контроля (оценка качества сооружения)
3.6.1 Качественный анализ результатов теплового контроля НОК 88
3.6.2 Количественный анализ теплозащиты ОК 92
3.6.3 Оценка отклонения режима теплопередачи от стационарного 96
3.6.4 Общие теплопотери и тепловой баланс здания 99
3.6.5 Инфильтрационные теплопотери
3.7 Оформление результатов 101
3.8 Выводы к Главе 3 103
ГЛАВА 4 Результаты практического внедрения методики тепловизионной диагностики строительных сооружений (на примере энергоаудита здания Администрации Томской области) 105
4.1. Общие сведения 105
4.2 Аппаратура 106
4.3 Объект обследования 106
4.4 Нормативы теплозащиты здания (для Томской области) 107
4.5 Определение составляющих теплового баланса
4.5.1 Трансмиссионные теплопотери через ограждающие конструкции, определенные на основе тепловизионного обследования 107
4.5.2 Инфильтрационные теплопотери за счет вентиляции и воздухопроницания 112
4.5.3 Бытовые теплопоступления 116
4.5.4 Теплопоступления за счет солнечной радиации 116
4.5.5 Сводные данные по тепловому балансу здания и расчет потребности в тепловой энергии 117
4.6 Удельный расход тепловой энергии в здании Администрации Томской области 117
4.7 Экономическая эффективность мероприятий по повышению теплозащиты здания Администрации Томской области
4.7.1 Экономия трансмиссионных теплопотерь 118
4.7.2 Экономия инфильтрационных теплопотерь 123
4.7.3 Теплопоступления бытовые и за счет солнечного излучения 124
4.8 Заключение по результатам тепловизионного обследования 124
4.9 Социально экономические аспекты тепловизионной диагностики в строительстве
4.9.1 Экономия тепловой энергии на отопление 129
4.9.2 Эффективность ремонта межпанельных швов 130
4.9.3 Экономический эффект от поставки аппаратуры 130
4.10 Выводы к Главе 4 130
Основные результаты диссертационных исследований. 132
Список использованных источников
- Обзор методических документов в области строительного тепловидения Standard Practice for Thermographic Inspection of Insulation Installations in Envelope Cavities of Frame Buildings
- Алгоритм определения Rt с использованием температурной предыстории конструкции
- Снижение методических погрешностей измерения температуры
- Удельный расход тепловой энергии в здании Администрации Томской области
Обзор методических документов в области строительного тепловидения Standard Practice for Thermographic Inspection of Insulation Installations in Envelope Cavities of Frame Buildings
Тепловизором принято считать оптико-электронную систему, предназначенную для получения видимого изображения объектов, испускающих невидимое тепловое (инфракрасное) излучение.
В настоящее время на мировом рынке имеется большое количество моделей тепловизоров. Для определения теплопотерь и оценки сопротивления теплопередаче необходимо применять современные измерительные тепловизоры, обеспечивающие температурные отсчеты во всех пикселях.
В строительной диагностике применяют как коротковолновые (рабочий диапазон длин волн 2.0-5.5 мкм), так и длинноволновые (рабочий диапазон длин волн 7-14 мкм) тепловизоры.
Длинноволновые тепловизоры лучше соответствует спектру излучения тел при температуре окружающей среды, кроме того, в этом диапазоне влияние отраженного солнечного излучения слабее. Считается, что средневолновые тепловизоры более пригодны для измерения температуры оконных стекол. В общем, допустимо использовать тепловизоры обоих типов с учетом особенностей их применения в указанных спектральных диапазонах для контроля различных типов ограждающих конструкций. При настройке тепловизора, а также при получении неоднозначных результатов, следует использовать контактные средства измерения температур как более точные.
Диапазон измеряемых температур тепловизорами при обследовании строительных объектов обычно составляет от -20 С до +120 С, зависит от условий эксплуатации объекта и может различаться для объектов различного типа и климатических зон (в исключительных случаях возможно расширение температурного диапазона от -40 С до +200 С).
Абсолютная погрешность измерения температуры при обнаружении дефектов — не более ±2 С или ±2 % от измеряемой величины. При определении теплопотерь и оценке показателей энергоэффективности рекомендуется применять тепловизоры с абсолютной погрешностью не более ±1 С или ±1 % от измеряемой величины.
Рекомендуемая температурная чувствительность тепловизоров должно быть не хуже 0.1С, а мгновенный угол зрения - не хуже 1.3 мрад. Возможно применение тепловизоров с большим мгновенным углом зрения при соответствующем уменьшении расстояния до объекта съемки. Температурное разрешение тепловизора должно быть в 3-5 раз меньше величины температурного сигнала, подлежащего регистрации. Например, регистрация температурной аномалии величиной 0.5С требует применения тепловизора с температурной чувствительностью 0.1 - 0.16С.
Формат изображения (количество пикселей, или количество чувствительных элементов матричного детектора ИК излучения) не лимитируется и зависит от угла поля зрения (объектива) тепловизора, расстояния до объекта съемки и требуемого размера зоны контроля. В настоящее время типовой формат изображения равен 320x240=76800 пикселей, однако в последние годы идет переход к формату ИК термограмм на уровне 640x480.
Аналогичная рекомендация относится к выбору пространственного разрешения: для уверенного выявления минимального дефекта по площади необходимо, чтобы его изображение формировалось, по крайне мере, 3x3-5x5 элементами изображения.
Частота смены тепловизионных изображений должна составлять от 1 Гц и выше. Для повышения производительности контроля рекомендуется использовать тепловизоры с частотой смены изображений более 7 Гц.
Температурный диапазон эксплуатации тепловизора обеспечивается производителем, и его выбор зависит от климатических условий в конкретной местности. Типичные значения данного параметра -15 С до +50 С или от -20 С до +50 С.
Таким образом, для получения достоверных результатов тепловизионной съемки тепловизор должен обладать следующими техническими характеристиками [21]:
Автономное питание. Размеры зоны тепловизионного контроля определяются углом поля зрения тепловизора и расстоянием до объекта съемки и могут изменяться от 3 до 30 м в зависимости от требуемой детальности анализа и используемого формата тепловизионного кадра. Расстояние до объекта контроля может составлять от 1 до 100 м в зависимости от объекта, типа и размеров контролируемого объекта, цели и условий съемки.
Основная погрешность измерения температуры по абсолютно черному телу для современных тепловизоров составляет не более ±1 % (±2 %) от измеренного значения шкалы или ±1 С (±2 С), однако это может быть недостаточным для надежной оценки сопротивления теплопередаче.
Средства теплового контроля (ТК), внесенные в Государственный реестр средств измерений, проходят метрологическую поверку в организациях, аккредитованных Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандартом).
Однако для проведения комплексного ТК помимо тепловизора также необходимы дополнительные устройства: ИК термометр, измеритель плотности теплового потока, анемометр, ртутный термометр, манометр, воздушный насос, термоанемометр, влагомер, психрометр.
Для расчета количественных теплотехнических характеристик НОК и параметров дефектов используют персональные компьютеры, стандартное и специализированное программное обеспечение для обработки измерительной информации, анализа термограмм, проведения необходимых расчетов и составления отчетов с результатами обследований. Для создания необходимого температурного напора в летний период возможно использование дополнительных нагревателей (подобная методика «летнего» контроля в свое время была предложена в Институте «ВЕМО»).
Алгоритм определения Rt с использованием температурной предыстории конструкции
Как отмечено во введении, сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций строительных сооружений определяют согласно ГОСТ 26254-84 и СНиП 23-02-03. Обязательным условием измерений является наличие разности температур с различных сторон ограждения, в частности, внутри помещения и на открытом воздухе, а также стационарный характер теплообмена ограждающей конструкции с окружающей средой. Первое условие выполняется в течение отопительного периода, в то время как тепловой режим ограждающих конструкции зданий может считаться стационарным лишь с той или иной степенью приближения, поскольку он зависит от амплитуды перепадов температуры наружного воздуха в течение суток. В летнее время, при слабом температурном напоре, приходится использовать нагреватели для создания разности температур с различных сторон ограждения. В этом случае, для соблюдения условия стационарности температуру стен начинают измерять лишь через несколько суток после начала нагрева.
Известен способ измерения теплового сопротивления, который состоит в нагревании внутренней поверхности исследуемого объекта, термическом воздействии на наружную поверхность исследуемого объекта, измерении температуры внутренней поверхности исследуемого объекта в области нагревания и измерении температуры наружной поверхности исследуемого объекта в области термического воздействия [91]. Термическое воздействие на наружную поверхность осуществляют путем охлаждения подвижным теплоносителем, при этом измеряют стационарное значение температуры внутренней поверхности исследуемого объекта в области нагревания, измеряют стационарное значение температуры наружной поверхности исследуемого объекта в области охлаждения, измеряют стационарное значение температуры подвижного теплоносителя. Недостатками этих способов является большая длительность процедуры измерений (от двух до семи суток нагрева).
Известен также способ теплового неразрушающего контроля сопротивления теплопередаче строительных конструкций [92]. Способ включает установку на одной стороне строительной конструкции первого теплоизолированного плоского нагревательного элемента, реализующего нагрев контролируемой конструкции, осуществляемое через заданный интервал времени измерение теплового потока, проходящего через строительную конструкцию, а также температур на обеих поверхностях строительной конструкции, определение сопротивления теплопередаче строительной конструкции по формуле (2.7). Недостатком данного способа также является большая длительность процедуры контроля.
Для сокращения длительности процедуры измерения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций строительных сооружений при небольшой разности температур с различных сторон ограждения в Томском политехническом университете был предложен новый способ, в котором дополнительно измеряют температуру и плотность теплового потока на поверхности ограждающей конструкции, противоположной нагреву, на расстоянии не менее двух максимальных линейных размеров зоны нагрева от центра зоны нагрева, при этом измерения температуры и плотности теплового потока на нагреваемой и противоположной поверхностях ограждающей конструкции в центре зоны нагрева производят в момент времени т, когда на поверхности, противоположной нагреву, разность температуры в центре зоны нагрева и дополнительно измеренной температуры, а также разность плотности теплового потока в центре зоны нагрева и дополнительно измеренной плотности, превысят пороги чувствительности соответствующих измерительных устройств, а сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяют по формулам: если тепловой поток измеряют на нагреваемой поверхности,
Тн, Тп - температуры нагреваемой и противоположной поверхностей ограждающей конструкции в центре зоны нагрева соответственно, QH, Qn - плотность теплоюго потока на нагреваемой и противоположной поверхностях ограждающей конструкции в центре зоны нагрева соответственно, D - площадь зоны равномерного нагрева, L - толщина ограждающей конструкции, т - время измерения температуры и плотности теплового потока на поверхностях ограждающей конструкции в центре зоны нагрева, X - коэффициент теплопроводности материала ограждающей конструкции. Патент на данный способ принадлежит Томскому политехническому университету [93]. Для вычислений кн и кп использовалась компьютерная программа моделирования нестационарной теплопередачи в строительных конструкциях ThermoCalc-6L, разработанная в Томском политехническом университете. С помощью программы ThermoCalc-6L было рассчитано 108 вариантов трехмерной модели нестационарного нагрева стены, параметрами которой являлись переменные, приведенные в Таблице 2.2.
Все значимые значения поправочных коэффициентов кн, кп в Таблице 2.2 были аппроксимированы с помощью программного пакета Mathematica формулами (2.13) и (2.14).
В рамках настоящих диссертационных исследованиях, в сотрудничестве со специалистами Центра энергосбережения г. Барнаула (В.Г. Григорьев), осуществлена практическая проверка вышеупомянутого способа.
Практическое применение способа определения сопротивления теплопередаче: а) внешний вид нагревателя; б) крепление нагревателя; в) зона прогрева (1 х 1) м на стене, к стене противоположной нагреву
На Рисунке 2.7 приведены зависимости введенных выше поправочных коэффициентов кн, кп от времени при определении сопротивления теплопередаче кирпичной стенки толщиной 1 м, нагрев в зоне размером 1x1 м (получены с помощью программного пакета Mathematica). Очевидно, что при больших временах нагрева, соответствующих переходу в стационарный режим, коэффициенты кникп стремятся к 1.
Проводилось экспериментальное определение сопротивления теплопередаче стены из красного кирпича толщиной 0.7 м. Нагрев производился с внутренней стороны стены. Нагреватель (Рисунок 2.6) был изготовлен в соответствии с ГОСТ 31166-2003 [94] и представлял собой металлический ящик с одной открытой поверхностью размером (1х1) м , стенки которого были утеплены теплоизоляционным материалом (изофлексом), облицованным внутри отражающим излучение материалом (фольгированным пеноизолом). Суммарная мощность нагрева 2000 Вт.
Для измерения температуры нагрева внутренней и наружной сторон стены использовался тепловизор FLIR ThermaCam AGEMA 570 (№18224-99 в Госреестре средств измерения РФ). Диапазон измеряемых температур: (-Ю...+350)С. Температурная чувствительность (порог чувствительности прибора): 0.1 С.
Для измерения плотности теплового потока использовался измеритель теплового потока ИПП-2 (заводская калибровка по сертификату № 23/287/442). Диапазон измерения: (0-2000) Вт/м . Время измерения: 3.5 минуты. Основная погрешность (порог чувствительности прибора): 5%.
Снижение методических погрешностей измерения температуры
Обработку результатов контроля при проведении качественного анализа сводят к обработке и расшифровке термограмм.
Считывают термограммы и фотографии, записанные на карты памяти тепловизора и фотокамеры, производят их обработку, формирование («сшивание») панорамных термограмм и фотографий на компьютере. Отсутствие пенополистироловых плит между двумя кирпичными стенами (локальные аномалии амплитудой 0.5-1.8С с поперечными размерами, кратными размерам плит теплозащиты)
Записанные изображения температурных полей НОК анализируют специалисты, которые, используя соответствующие компьютерные программы, определяют зоны тепловых аномалий и принимают решения об их классификации, т.е. соответствии обнаруженной аномалии скрытому дефекту, конструктивным особенностям объекта исследований или воздействию мешающих факторов. Например, Рисунок 3.3 иллюстрирует как оценка геометрических размеров обнаруженных аномалий (кратных размерам плит из пенополистирола) помогло в идентификации зон отсутствия плит теплозащиты в многоэтажном жилом здании. Рекомендуется компьютерное совмещение видимого и теплового изображения одного и того же участка конструкции или оконтуривание дефектных зон на видимом изображении после их обнаружения на термограмме.
При положительной разнице температур между внутренними помещениями и наружным воздухом места протечек воздуха выглядят более холодными при тепловизионной съемке изнутри и более теплыми при тепловизионной съемке снаружи, если давление в данном помещении выше наружного давления; при инверсии давления места протечек выглядят более холодными, как на внутренних, так и наружных поверхностях.
При положительной разнице температур между внутренними помещениями и наружным воздухом «тепловые мостики» выглядят более холодными при тепловизионной съемке изнутри и более теплыми при тепловизионной съемке снаружи.
Изображения температурных аномалий, связанных с утечками воздуха или дефектами теплоизоляции, как правило, ярко выражены и имеют характерные резкие очертания. В качестве примера на Рисунке 3.4 приведен достаточно редкий случай обнаружения серьезного дефекта заделки стеклопакета, в результате чего температура на внутренней стене под обоями составила -16С (!).
Рисунок 3.4 Серьезный дефект заделки стеклопакета в одной из гостиниц г. Томска (температура на поверхности внутренней стены, покрытой обоями -16С)[101]
Давление воздуха внутри помещений зависит от направления и скорости ветра, влияния вентиляционной системы объекта и температурного напора и может различаться в различных зонах. В многоэтажных зданиях давление внутреннего воздуха на нижних этажах зачастую выше, а на верхних этажах ниже, чем давление наружного воздуха. Эффект изменения давления приводит к тому, что, например, некачественные межпанельные швы в одном и том же здании могут выглядеть на термограмме теплее или холоднее, чем соседние участки в зависимости от местоположения шва по высоте здания. При этом решающим фактором отнесения шва к дефектным или бездефектным является сам факт наличия температурного контраста по сравнению с соседними зонами независимо от знака температурного контраста. При диагностике межпанельных швов дополнительно к эффекту изменения давления внутреннего воздуха на вид термограммы существенное влияние оказывает тип дефекта: изменение теплового сопротивления при герметичном шве, или, что бывает чаще, нарушение герметичности шва, ведущее либо к утечкам теплового воздуха из помещения наружу (при повышенном давлении внутри), либо к поступлению холодного воздуха извне (при пониженном давлении внутри).
Наличие влаги на поверхностях, например, образовавшейся в результате конденсации, влияет на процессы теплопередачи и температуру поверхности. Испарение, которое имеет место на влажных поверхностях, приводит к снижению температуры поверхности на 0.5-3С. Конденсация влаги на поверхности характерна для тех мест, где имеются тепловые мостики и дефекты теплозащиты.
Если наличие увлажненных участков на поверхности связаны с глубокой инфильтрацией влаги в поры материалов конструкций, то есть их намоканию, то эти процессы увеличивают теплопроводность слоев НОК и, соответственно, уменьшают их сопротивление теплопередаче. Соответствующие зоны будут выглядеть более теплыми на наружных поверхностях стен и более холодными на внутренних поверхностях стен.
Неокрашенные металлические элементы зданий и сооружений выглядят, как правило, более холодными, чем они есть на самом деле, за исключением ситуации, когда наблюдается интенсивная внешняя подсветка.
Существенные аномалии в области окон, напоминающие на термограмме изображение факела, как правило, свидетельствуют об открытых форточках, рамах и окнах.
Изображение тепловых аномалий с резкими границами зачастую соответствуют поверхностным эффектам или неравномерному солнечному нагреву, что легко идентифицируется при визуальном осмотре. В целом, тепловые аномалии в зоне протечек воздуха или воды имеют более резкие границы, чем тепловые аномалии над скрытыми внутренними дефектами, где значительна диффузия тепловой энергии.
Изображения солнечных бликов перемещаются при перемещении тепловизора относительно объекта контроля, тогда как температурные эффекты не изменяют вид теплового поля при изменении ракурса съемки.
При анализе тепловых аномалий и при измерении сопротивления теплопередаче необходимо учитывать разброс температур в отдельных помещениях здания и сооружения (температурный напор).
Когда две поверхности объекта образуют двухгранный угол, коэффициент излучения объекта возрастает вследствие многократных отражений. Каждая поверхность, обладающая вполне определённым собственным коэффициентом излучения, будет иметь эффективный коэффициент излучения, имеющийся в зависимости от наклона поверхности, а также от отражения от соседней поверхности. Комбинация трёх плоскостей, образующих трёхгранник, даёт излучение, приближающееся к излучению чёрного тела. Вертикальные внутренние углы помещений, выходящие наружу, как правило, являются более холодными по сравнению со стенами вследствие особенностей распространения теплового потока. Кроме того, при наружной съемке углы зданий также имеют пониженную температуру вследствие повышенной теплоотдачи (ветра).
При анализе термограмм НОК в летних условиях следует учитывать, что специально подогреваемые помещения находятся в режиме положительного температурного напора между внутренним и наружным воздухом, а остальные помещения могут находиться в условиях как положительного, так и отрицательного температурного напора в зависимости от времени регистрации термограмм.
При обнаружении в процессе термографирования дефектных участков следует заполнить дефектную ведомость с привязкой по осям и этажам.
Количественный анализ применяют для определения численных значений теплотехнических характеристик ограждающих конструкций с целью определения их соответствия проектным и/или нормативным значениям.
Количественный анализ проводится после компьютерной обработки исходной измерительной информации с учетом данных технической документации на объект.
Количественный анализ результатов тепловизионного контроля качества НОК состоит в определении численных значений их фактических теплотехнических параметров, в частности, сопротивления теплопередаче и теплопотерь.
Количественная оценка тепловых аномалий производится с целью оценки степени их влияния на нормальное функционирование здания. При этом значения средних температур пола, стен и потолка внутри помещения должны соответствовать нормам ГОСТ 26254-84, СНиП 23-02-2003 и ТСН.
Оценку тепловых аномалий следует производить как по величине температурного перепада в зоне аномалий, так и методом сравнения с эталонной зоной. Эталонная зона должна выбираться аналогично реперной и находиться в тех же условиях теплообмена (располагаться вблизи исследуемой зоны).
Удельный расход тепловой энергии в здании Администрации Томской области
Бытовые теплопоступления составляют 163 Гкал, их незначительное увеличение возможно при дальнейшем увеличении количества лампочек и электронных приборов, эксплуатируемых в здании, однако при этом соответственно вырастет потребление электрической энергии. Вклад солнечной радиации в общие теплопоступления значителен (795 Гкал) и его увеличение вряд ли возможно в силу большой степени остекления здания.
Сопротивление теплопередаче, м СУВт Термическое сопротивление слоя из трех распространенных теплоизоляционных материалов в зависимости от толщины утеплителя (сопротивление теплопередаче стенки равно сумме ее термического сопротивления и суммарного сопротивления на внутренней и наружной поверхности стены, примерно равное 0.16 Вт" м С)
Заключение по результатам тепловизионного обследования Согласно действующим в РФ строительным нормам и правилам (СНиП 23-02-03 и ТСН 23-316-2000 Томской области) нормируются следующие температурные показатели теплового режима в административных зданиях: 1) температура воздуха в помещениях 125 +19.. .+21 С (допускается +18.. .+23С); 2) предельная разность температур внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружной стены 4.5С. В любом случае температура внутренних поверхностей не должна быть ниже температуры точки росы при расчетной зимней температуре наружного воздуха, т.е. +11.6% при температуре наиболее холодной пятидневки в г. Томске -40С (за исключением углов, конструктивных мостиков холода и откосов окон).
Нормативное значение сопротивления теплопередаче стен 3.28 м С/Вт, окон и балконных дверей 0.547 м С/Вт, потолочного перекрытия 4.38 м С/Вт, фундамента 3.73 м2оС/Вт.
Здание Администрации Томской области обследовано методом ИК термографии (тепловидения) согласно ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. Методы тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».
Общая оценка температуры наружных и внутренних стен. Вид термограмм боковых ограждающих конструкций обусловлен значительной площадью остекления. Впервые тепловизионное обследование было проведено в 1998 г, в результате чего была установлена существенная неоднородность температурного поля фасада («перетоп» 3-го и 4-го этажей). В результате проведенных в последующие годы мероприятий по оптимизации системы отопления здания и замене стандартных окон на стеклопакеты, в настоящем обследовании установлено, что температурное поле фасадов стало существенно более однородным. Например, средняя температура на окнах (двухкамерные стеклопакеты с дополнительной рамой) составила -12С при температуре наружного воздуха -15.5С, т.е. разность температур равна 3.5С. Средняя температура фасада равна -12.7С, т.е. различие в теплозащите между несущими конструкциями и окнами наружного фасада невелико.
Обнаруженные тепловые аномалии отмечены на термограммах овалами и обозначены буквой «Д» (всего 14 дефектных зон). Основными аномальными зонами являются: 1) витражные окна двух входных холлов с перегревом стекол относительно окружающего воздуха на 11 С (вызвано работой тепловых завес на входе); 2) незамененные чердачные окна с температурой до +4С; 3) открытые окна; 4) дефектные вертикальные швы внутренних двориков; 5) окна внутренних фасадов, выходящие на дворики (обладают на 23 % меньшим сопротивлением теплопередаче по сравнению с окнами наружных фасадов); 6) дефектные зоны потолка 1-го этажа на переходе к столовой с температурой +12С, что обеспечивает зоны конденсации влаги (точки росы) при температуре наружного воздуха ниже -15С.
18 Вт/м при нормативе на день осмотра около 5 Вт/м . Таким образом, сопротивление теплопередаче несущих конструкций ниже требуемого, в то время как сопротивление теплопередаче окон, в особенности, двухкамерных стеклопакетов с дополнительной рамой близко и даже превышает нормативное для г. Томска. В целом, теплозащита боковых ограждающих конструкций остается невысокой вследствие значительной площади остекления.
Трансмиссионные теплопотери здания за счет теплопроводности через ограждающие конструкции определены на основе фактических данных (измерений) в размере 10810000 МДж, или 2580 Гкал отопительный период, принятый для условий г. Томска равным 236 суток при средней температуре наружного воздуха -8.4С и рекомендуемой температуре внутри помещений +21С. Поскольку для повышения теплового комфорта средняя температура воздуха внутри помещений достигает +24С, фактические трансмиссионные потери возрастают до 2840 Гкал. Инфильтрационные теплопотери определены на уровне 3170000 МДж, или 757 Гкал. С учетом теплопоступлений бытовых и за счет солнечной радиации на уровне 682050 МДж (163 Гкал) и 3326000 МДж (795 Гкал) соответственно, годовая потребность здания в тепловой энергии на отопление определена согласно СНиП 23-02-2003 на уровне 13389100 МДж, или 3200 Гкал, что на 10 % меньше фактического расхода 3550 Гкал в 2010 г. (по показаниям теплосчетчика, данные энергетической компании ТГК-11).
Для сравнения фактической потребности в тепловой энергии со значениями в предыдущие годы, следует отметить, что в результате тепловизионного обследования в 1996 г. расход тепловой энергии здания за отопительный период был определен на уровне 5300 Гкал при стоимости 4.7 млн. руб. в ценах 2010 г. В первую очередь, это было связано с теплопотерями через окна и неэффективной работой системы отопления. В результате смены окон и модернизации системы отопления потребность в тепловой энергии в 2010 г. составила 3550 Гкал, или на 33 % меньше, чем в 1996 г.
Удельный расход тепловой энергии в здании определен на уровне 1ь =34.5 кДж/(м Ссут), что практически совпадает с нормативом для административных зданий: 27 кДж/(м Ссут). Таким образом, здание Администрации Томской области по энергетической эффективности относится к классу С (нормальный), что влечет рекомендацию экономического стимулирования.
Расчет стоимости усиления теплозащиты ограждающих конструкций и срок окупаемости. Экономические показатели эффективности мероприятий по усилению теплозащиты здания приведены в Таблице 4.8. 1) По заданию Исполнителя томской компанией БФК проведен расчет стоимости замены окон и витражей здания Администрации Томской области шестикамерными стеклопакетами типа Grandmaster, который показал, что срок окупаемости составляет от 35 до 150 лет. Столь низкая эффективность замены окон объясняется тем, что ресурс повышения теплозащиты здания Администрации Томской области уже в значительной степени исчерпан после установки двухкамерных стеклопакетов с наружными рамами. Кардинальное уменьшение теплопотерь через окна возможно только с появлением принципиально новых окон (технологий), обеспечивающих сопротивление теплопередаче окон на уровне стен. 2) Согласно действующим расценкам стоимость утепления стен накладными утеплителями принята с учетом скидок равной около 440 руб./м с учетом материала. В силу соображений эстетического характера, наружные фасады здания Администрации Томской области представляют собой специфический объект, технология утепления которых требует дополнительной проработки