ТехЛиб

Библиотека научно-технического портала Технарь

Техническое обследование жилых зданий по группе капитальности «Обыкновенные»

Дедюхова И.А.,
к.т.н., доцент

 Общие положения. Детальное обследование

Техническое обследование зданий проводят с целью получения объективных данных о фактическом состоянии строительных конструкций и инженерного оборудования с учётом изменения во времени. При обследовании изучается проектная документация, уточняются конструкции отдельных узлов, исследуется степень поражения материала конструкций коррозией, анализируются причины образования трещин и механических повреждений.

 Реконструированные дома группы капитальности «Обыкновенные» в г. Ижевске

Обследование такого жилья  проводится в 3 этапа.

Первый этап — сбор и изучение технической документации, обобщение сведений по строительству и эксплуатации здания. Этап заканчивается техническим отчетом об общем визуальном осмотре подготовленных к реконструкционным мероприятиям сооружений с определением их общего физического износа.
Второй этап — обследование несущих и ограждающих конструкций наземной части здания.
Третий этап — обследование фундаментов и грунтов основания.

При ознакомлении с техническими документами изучаются исполнительные рабочие чертежи здания, акты на скрытые работы, заключения комиссии по результатам ранее произведённых обследований, данные геологических изысканий на период проектирования. Поскольку большинство фундаментов жилья по группе капитальности «Обыкновенные» выполнялось в виде кладки на известковых растворах, особое внимание при обследовании уделяется сведениям по технической эксплуатации здания: случаям подтопления фундаментов атмосферными, грунтовыми или техническими водами.

Обследование наземной части здания, как правило, начинается с оценки соответствия объёмно-планировочных и конструктивных решений здания в натуре исходному проекту. При этом проверяются важнейшие размеры конструктивной схемы: длина пролётов, размеры сечения несущих конструкций, высота этажей и пр. Диагностика состояния конструкций обычно производится с использованием нескольких методов: визуально, простейшими механическими инструментами, приборами неразрушимого контроля, лабораторными и натурными испытаниями.

Основой предварительного (визуального) обследования зданий и сооружений является осмотр их отдельных конструкций и зданий с применением измерительных инструментов и приборов: биноклей, фотоаппаратов, набора щупов, штангенциркуля, лазерной рулетки и др.

Набор рулеток; бинокль; лазерная рулетка

Штангенциркуль, набор щупов, строительный уровень

Инструменты предварительного (визуального) обследования

В задачу визуального осмотра входит оценка физического состояния отдельных конструктивных элементов и здания в целом. Осмотру подлежат все несущие и ограждающие конструкции здания: кровля, стропила, перекрытия, стены и фундаменты. Особо тщательно обследуются узлы сопряжения элементов, площадь опирания конструкций перекрытия. По результатам визуального осмотра составляется карта дефектов и оценивается степень физического износа конструкций.

В процессе визуального осмотра выявляются конструктивные элементы, несущая способность которых вызывает опасение. При осмотре стен устанавливаются дефектные зоны, снижающие теплозащиту и прочность стенового ограждения, исследуется состояние облегченной кирпичной кладки, определяются зоны механических и физико-химических разрушений.

 Строительство монолитного жилого дома «точечной застройкой» в массиве жилья по группе капитальности «Обыкновенные» в г. Ижевске по ул. Софьи Ковалевской – привело к резкому снижению несущей способности фундаметов: сразу после сдачи соседнего сооружения в эксплуатацию вертикальная трещина посреди здания достигла карнизной кладки еще в период отопительного сезона, до оттаивания оснований

К особо опасным повреждениям относятся трещины, которые образуются в результате неравномерной осадки фундаментов и перегрузки. Перед детальным обследованием выясняется гидрогеологическая обстановка площадки, влияние соседней застройки. Участки стен с серьёзными повреждениями обследуются инструментально приборами неразрушающего контроля, на трещинах устанавливаются маяки, отбираются пробы материала стен для испытания в лабораторных условиях, намечаются участки для шурфования и зондирования.

 По результатам визуальных наблюдений, испытаний и проверочных расчётов уточняются физический износ стен и оцениваются их эксплуатационные качества.

Физический износ здания (элемента) — величина, характеризующая степень ухудшения технических и связанных с ними других эксплуатационных показателей здания (элемента) на определенный момент времени.

Моральный износ здания — величина, характеризующая степень несоответствия основных параметров, определяющих условия проживания, объем и качество предоставляемых услуг современным требованиям.

Детальное (инструментальное) обследование проводят в зависимости от поставленных задач, наличия полноты проектно-технической документаций, характера и степени дефектов и повреждений, может быть полным и выборочным.

Полное детальное обследование зданий и сооружений проводят в том случае, когда отсутствует проектная документация или в ходе визуального осмотра обнаружены дефекты конструкций, снижающие их несущую способность. Кроме того, детальное обследование проводится, если возобновляется строительство, прерванное на срок более трех лет без мероприятий по консервации, а также при обнаружении в однотипных конструкциях неодинаковые свойства материалов после техногенных катастроф (пожаров и т.п.).

При планировании реконструкционных мероприятий, предполагающих значительное увеличение нагрузок, детальное обследование несущих строительных конструкций проводится в обязательном порядке.


Реконструкция жилого дома — комплекс строительных работ и организационно- технических мероприятий, связанных с изменением основных технико-экономических показателей жилого дома (количества и площади квартир, строительного объема и общей площади дома) или его назначения и осуществляемых в целях улучшения условий проживания и приведения эксплуатационных показателей жилого дома к уровню современных требований.

Реконструкция жилого дома включает в себя перепланировку внутренних помещений, возведение надстроек и пристроек, частичную разборку здания. Реконструкция предполагает полную смену инженерного оборудования, включая наружные сети (кроме магистральных), замену изношенных и морально устаревших конструкций и инженерного оборудования – с целью улучшения эксплуатационных показателей жилого дома; улучшение архитектурной выразительности здания, а также благоустройства прилегающей территории.

Выборочное детальное обследование зданий и сооружений проводят при необходимости обследования отдельных конструкций здания — в потенциально опасных местах, когда конструкции находятся в труднодоступных местах для проведения полного обследования.

Детальное (инструментальное) обследование технического состояния здания включает:

  • работы по обмеру необходимых геометрических параметров зданий или сооружений, конструкций, их элементов и узлов;
  • инструментальное определение параметров дефектов или повреждений;
  • определение фактических характеристик материалов основных несущих конструкций и их элементов;
  • измерение параметров эксплуатационной среды, присущей технологическому процессу в здании и сооружении;
  • определение реальных эксплуатационных нагрузок и воздействий, воспринимаемых обследуемыми конструкциями с учетом влияния деформаций грунтов основания;
  • определение реальной расчетной схемы здания или сооружения и его отдельных конструкций;
  • определение расчетных усилий в несущих конструкциях, воспринимающих эксплуатационные нагрузки;
  • проверочный расчет несущей способности конструкций по результатам обследования;
  • анализ причин появления дефектов и повреждений в конструкциях.

 Целью инструментального обследования зданий является получение количественных данных о состоянии несущих и ограждающих конструкций: деформациях, прочности, трещинообразовании и влажности. Инструментальному обследованию подлежат конструкции с явно выраженными дефектами и разрушениями, обнаруженными при визуальном осмотре, либо конструкции, определяемые выборочно по условию: не менее 10% и не менее трёх штук в температурном блоке, методы инструментального обследования и используемая для этого аппаратура приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Методы инструментального обследования

Исследуемый параметр

Метод испытания или измерения

Инструменты, приборы, оборудование

1.Объёмная деформация здания

Нивелирование;

теодолитная съёмка

Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-3 и др. Теодолиты: Т-2, Т-15, ТаН и др. Фотоаппараты, стереокомпаратор

2.Прогибы и перемещения

Нивелирование

Прогибомерами: а) механического действия б) жидкостными на принципе сообщающихся сосудов

Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др.

ПМ-2, ПМ-3, ПАО-5 П-1

3.Прочность бетона

Метод пластических деформаций (ГОСТ 22690.0-88)

Ультразвуковой метод (ГОСТ 17624-87)

Метод отрыва со скалыванием (ГОСТ 226900-88)

Метод сдавливания

Молоток Физделя, молоток Кашкарова, пружинистые приборы: КМ, ПМ, ХПС и др. УКБ-2, Бетон-5, УК-14П, Бетон-12 и др. ГПНВ-5, ГПНС-4

Динамометрические клещи

4.Прочность раствора

Метод пластической деформации

Склерометр СД-2

5.Скрытые дефекты материала конструкции

Ультразвуковой метод

Радиометрический метод

Приборы: УКБ-1, УКБ-2, Бетон-12, Бетон-5, УК-14П Приборы: РПП-1, РПП-2, РП6С

6.Глубина трещин в бетоне и каменной кладке

Подсечка трещин

Ультразвуковой метод

Молоток, зубило, линейка УК-10ПМ, Бетон-12, УК-14П, Бетон-5, Бетон-8УРЦ и др.

7.Ширина раскрытия трещин

Измерение стальными щупами и пр.

С помощью отсчётного микроскопа

Щуп, линейка, штангенциркуль МИР-2

8. Влажность древесины, штукатурки, воздуха, ограждающих конструкций

Диэлектрометрической метод

Электровлагомер ЦНИИМОД-ЭВА-2

Измеритель влажности воздуха MS-98 B

Влагомер МГ4Д

Источник излучения Ra-Be, Датчик НВ-3 Счётные устройства: СЧ-3, СЧ-4, «Бамбук»

9.Плотность камня и сыпучих материалов

Радиометрический метод (ГОСТ 17623-87)

Источники излучения Сs-137, С0-60 Выносной элемент типа ИП-3 Счётные устройства (радиометры): Б-3, Б-4, Бетон-8-УРЦ

10.Воздухопроницаемость

Пневматический метод

ДСК-3-1, ИВС-2М

11. Теплозащитные качества стенового ограждения

Электрический метод

Тепловизионная съемка

Термощупы: ТМ, ЦЛЭМ, Теплометр ЛТИХП

12. Звукопроводность стен и перекрытий

Акустический метод

Генератор «белого» шума ГШН-1 Усилители: УМ-50, У-50 Шумомер Ш-60В Спектометр 2112

13. Параметры вибрации конструкции

Визуальный метод

Механический метод

Электрооптический метод

Вибромарка

Виброграф Гейгера, ручной виброграф ВР-1

Осциллографы: Н-105, Н-700, ОТ-24-51, комплект вибродатчиков

14. Осадка фундамента

Нивелирование

Нивелиры: Н-3, Н-10, НА-1 и др.

К наиболее характерным повреждениям, образующимися при эксплуатации зданий
по группе капитальности «Обыкновенные», относится увлажнение, поскольку вода вообще является основным фактором физического износа. Ограждающие конструкции в жилых домах по группе капитальности «Обыкновенные» выполнены не сплошными, поэтому в полостях облегченной кладки постоянно выпадает конденсат в процессе теплообмена.

Различают пять видов увлажнения:

  • при изготовление конструкций (строительная влага);
  • атмосферными осадками; утечками из водопроводно-канализационной сети;
  • конденсатом водяных паров воздуха;
  • капиллярным и электроосмотическим подсосом грунтовой воды.

Практика обследований показывала, что в жилых домах по группе капитальности «Обыкновенные» встречаются все пять видов увлажнения. Повышенное влагосодержание отрицательно сказывается на эксплуатационных показателях несущих и ограждающих конструкций. С увеличением влажности возрастает коэффициент теплопроводности материала, ухудшаются его теплотехнические свойства. Кроме того, при изменении влажности изменяется объём материала, а при многократном увлажнении расшатывается его структура и снижается долговечность. Неблагоприятно сказывается переувлажнение и на состоянии воздушной среды помещений, ухудшая её с гигиенической точки зрения.

Содержание строительной влаги в конструкциях в период их изготовления, как правило, не превышала следующих величин: для деревянных конструкций – 12…15%, для облегченных каменных конструкций ограждения – 8…12%. В дальнейшем при неблагоприятных условиях эксплуатации влажность материала конструкции может существенно увеличиваться.

Увлажнение атмосферными осадками происходит при повреждениях кровли, неудовлетворительном состоянии водоотводящего оборудования здания (водосточных труб, желобов, водосливов), коротких карнизах и носит преимущественно сезонный характер.

Для защиты стен от увлажнения атмосферными осадками проводятся конструктивные мероприятия, направленные на удлинение коротких карнизов, ремонт и восстановление желобов, водосточных труб и водосливов. Кроме того, поверхность стен оштукатуривается или облицовывается водостойкими материалами. Применяется также покраска стен эмалевыми и лакокрасочными составами.

Увлажнение утечками из водопроводно-канализационной сети обычно встречаются в зданиях с изношенным санитарно-техническим оборудованием при нарушении сроков проведения планово-предупредительных ремонтов (ППР). Утечки приводят к переувлажнению и быстрому разрушению кладки стен, особенно из силикатного кирпича. Места увлажнения утечками легко обнаруживаются при обследовании стен по характерным пятнам возле стояков инженерных коммуникаций и санитарно-технического.

Увлажнение ограждающих конструкций конденсатом водяных паров воздуха происходит при температуре точки росы, когда влажность воздуха у поверхности конструкции или в порах её материала оказывается выше максимальной упругости пара при данной температуре и избыток влаги переходит в жидкую фазу.

Механизм образования конденсата внутри ограждающей конструкции достаточно сложен и зависит от многих параметров: разности парциального давления паров воздуха у противоположных поверхностей конструкций, относительной влажности и температуры воздуха внутри и снаружи помещения, а также плотности материала. Степень насыщения воздуха парами воды выражается через относительную влажность воздуха φ,%, определяемую по формуле:


 где     E – максимальная упругость паров воды при данной температуре;
e – действительная упругость паров воды.

Существенная величина парциального давления позволяет воздушному потоку достаточно свободно проникать сквозь толщу наружной стены. Замечено, что чем ниже теплоизоляция наружной стены и больше относительная влажность воздуха в помещении за этой стеной, тем выше опасность ее переувлажнения водяными парами из помещения. Если же наружная поверхность стены покрыта плотным паронепроницаемым материалом, то проникающий через стену водяной пар имеет возможность конденсировать внутри стены, переувлажняя её и увеличивая теплопроводность.

Конденсационное увлажнение предотвращается путем рационального конструирования стен, основанного на выполнении требований норм и расчёте температурно-влажностного режима. Так, например, в зданиях, эксплуатируемых в условиях умеренно-влажностного и сухого климата, сопротивление наружных стен уменьшается от внутренней поверхности к наружной, при этом пароизоляция располагается на внутренней поверхности стены. Требуемое сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций определяется расчетом по методике, изложенной СНиП II-3-79*.

В подавляющем большинстве случаев конденсация влаги является единственной причиной повышения влажности ограждающих конструкций. Конденсация влаги может происходить как на поверхности ограждения, так и в его толще.

Следует отметить, что отсутствие конденсации влаги на поверхности ограждения не гарантирует ограждение от увлажнения, так как оно может происходить вследствие конденсации водяных паров в толще самого ограждения.

Увлажнение капиллярным и электроосмотическим подсосом грунтовой влаги характерно для стен, у которых отсутствует горизонтальная гидроизоляция или когда гидроизоляция расположена ниже отмостки.

Грунтовая влага, которая может проникнуть в ограждение из грунта вследствие капиллярного всасывания, обычно может подниматься до высоты 2-2,5 м от уровня земли. Для предохранения ограждения от увлажнения в нем устраиваются гидроизоляционные слои, препятствующие доступу влаги из грунта в ограждение. 

Рассматривая стены из капиллярно-пористого материала как своеобразную диафрагму, следует полагать, что грунтовая вода за счёт электроосмотических сил поднимается вверх по стене в сторону катода. Так как потенциал электрического поля стены изменяется под воздействием внешних факторов (перепада температуры, интенсивной солнечной инсоляции, влажности воздуха), то и величина электроосмотического увлажнения – переменная.

Натурные обследования влажности материалов в зависимости от требуемой точности производится различными способами. Наиболее простым и достоверным способом является извлечение из конструкции при помощи шлямбуров пробы материала, помещаемой затем в специальные бюксы. Влажная проба материала непосредственно после извлечения из конструкции взвешивается, а затем высушивается нагреванием в сушильных шкафах до постоянного веса и снова взвешивается.

Массовая (весовая) влажность — Wв, %, определяется по формуле:

,

Где Р1 и Р2 — масса (вес) пробы соответственно до и после высушивания. При известной плотности материала g, кг/м3, объемная влажность Wоб вычисляется по формуле

.

Сушка отобранных проб производится в термостатах или сушильных шкафах, где температура поддерживается на уровне 105 °С для всех материалов, за исключением органических и гипсовых, для которых температура сушки должна быть не выше 60-70 °С.

При взвешивании проб на аналитических весах навеску следует брать весом не менее 2 г, а взвешивание производить с точностью до 0,001 г; при взвешивании на технических весах все навески должны быть не менее 10 г при точности взвешивания до 0,01 г.

После извлечения из конструкций материала пробы немедленно помещают в бюксы и плотно закрывают крышкой во избежание их усушки до первого взвешивания.

В зимнее время пробы в бюксы укладывают на холоде и закрывают плотно крышкой, так как в теплом помещении на них образуется конденсат. Края крышек бюкс смазывают жиром, самоклеющей лентой или другим паронепроницаемым материалом.

Из кирпичных и шлакобетонных конструкций пробы, как правило, отбираются шлямбуром диаметром 8, 10, 12 мм, из деревянных — буром Пресслера. При слоистых конструкциях пробы следует брать из каждого слоя.

В каменных сплошных стенах места взятия проб по сечению конструкции следующие: штукатурка внутренняя, поверхность стены под штукатуркой; в толще стены — через каждые 10-12 см, поверхность стены под наружной штукатуркой; штукатурка наружная.

При наличии в конструкции стены утеплителя пробы берут и из него.

В настоящее время разработан диэлектрометрической метод определения влажности строительных материалов, изделий и конструкций. Он основан на корреляционной зависимости диэлектрической проницаемости материала от содержания влаги в нем при положительных температурах.

Измерение влажности производят при помощи электронного влагомера ВСКМ-12 или других диэлькометрических влагомеров, отвечающих требованиям ГОСТ 21718-84.

 Влагомеры МГ4 и ВСКМ-12

Для проведения измерений влажности бетона на его поверхности выбирают чистые ровные участки размером 300х300 мм, на которых не должно быть местных наплывов, вмятин и раковин глубиной более 3 мм и диаметром более 5 мм.

Число участков устанавливают из расчета один участок на 1,5 м2 поверхности обследуемой конструкции, температура поверхности которой не должна превышать 40 °С.

Подготовку к работе и измерения влагомером производят в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и в соответствии с требованиями ГОСТ 21718-84.

Результаты измерений записывают в журнал, который должен включать наименование материала, показания влагомера по результатам всех измерений, среднюю влажность материала, сопоставляя полученные данные с требованиями СНИП II-3-79* (см. табл. 2.2).

 

Таблица 2. Нормальная влажность некоторых материалов в наружных ограждающих конструкциях

№ пп.

Материал

Плотность g, кг/м3

Влажность материала, %

массовая

объемная

1. Красный кирпич в сплошных стенах

1800

1,5

2,7

2. Кирпич красный в стенах с воздушной прослойкой

1800

0,5

0,9

3. Кирпич силикатный

1900

2,5

4,8

4. Бетон тяжелый

2000

1,5

3

5. Шлакобетон

1300

3

3,9

6. Керамзитобетон

1000

6

6

7. Пенобетон в наружных стенах

700

10

7

8. Пеностекло

350

3

1,1

9. Штукатурка известково-песчаная

1600

1

1,6

10. Шпак топливный в засыпке

750

3,5

2,6

11. Минераловатные плиты

200

2

0,4

12. Дерево (сосна)

500

15

7,5

13. Фибролит цементный

350

15

5,2

14. Торфоплиты

225

20

4,5

15. Пенополистирол

25

5

0,12

Свойство ограждения или материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. При разности давлений воздуха с одной и с другой стороны ограждения через ограждение может проникать воздух в направлении от большего давления к меньшему. В зимних условиях в отапливаемых помещениях температура внутреннего воздуха существенно выше наружного воздуха, что обуславливает разность их объемных масс, в результате чего и создается разность давлений воздуха с обеих сторон ограждения. Разность давлений воздуха может возникнуть также под влиянием ветрового напора.

Если фильтрация происходит в направлении от наружного воздуха в помещение, то она называется инфильтрацией, при обратном направлении — эксфильтрацией.

С гигиенической точки зрения, ограждение должно иметь некоторую воздухопроницаемость, нормативные значения которой приводятся в табл. 3. С теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждения сооружений III группы капитальности является отрицательным явлением, так как в зимнее время инфильтрация холодного воздуха вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация неблагоприятно отражается на влажностном режиме конструкций ограждений, способствуя конденсации влаги в их полостях. По этой причине здания III группы капитальности возводились в пределах постоянной эпюры ветрового давления, чтобы исключить действие ветрового напора.

Методика расчета и требуемое нормативное сопротивление воздуха проницанию ограждающих конструкций регламентируются СНиП II-3-79*.

Современные методы экспериментального определения воздухопроницаемости материалов и конструкций основаны на том, что в результате искусственно создаваемого избыточного давления или разрежения через образец материала или конструкции, заключенного в особую обойму, проходит воздушный поток, замеряемый счетчиком; в то же время замеряется избыточное давление или разрежение, поддерживаемое в продолжении испытаний на определенном уровне.

Обследование воздухопроницаемости стыковых соединений наружных стеновых панелей производят при помощи приборов типа ИВС-3 или ДСК-3.

 

Таблица 3. Нормативная воздухопроницаемость GH ограждающих конструкций зданий и сооружений

Вид ограждающей конструкции

GH, кг/(м2×ч),

не более

1. Наружные стены, перекрытия и покрытия жилых, общественных, административных зданий и сооружений

0,5

2. Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений

1,0

3. Стыки между панелями наружных стен:
а) жилых зданий

0,5

б) производственных зданий

1,0

4. Входные двери в квартиры

2

5. Окна и балконные двери жилых, общественных и бытовых зданий, окна производственных зданий с кондиционированием воздуха

6,0

6. Окна, двери и ворота производственных зданий

8,0

7. Зенитные фонари производственных зданий

10,0

 

Теплотехнические качества ограждающих конструкций характеризуются приведенными сопротивлениями: теплопередаче – R0, м2×°С/Вт, паропроницанию — Rп, м2×ч×Па/мг, и воздухопроницанию — Rвоз, м2×ч/кг. Конструкция полов в помещениях с длительным пребыванием людей, кроме отмеченных показателей, характеризуется также показателем тепловой активности (теплоусвоения).

Основной задачей определения теплотехнических качеств ограждающих конструкций является:

  • определение температурного поля на внутренних поверхностях ограждающих конструкций, на участках теплопроводных включений, узлов примыканий внутренних и наружных стен, стыковых соединений с целью выявления зон с пониженной температурой, где возможно образование конденсата на поверхности конструкций, установление характера изменения температурного поля и выявление степени теплотехнической неоднородности конструкций;
  • определение термического сопротивления конструкций Rк, м2×°С/Вт, коэффициент теплоотдачи внутренней aв м2×°С/Вт, и наружной aн, м2×°С/Вт, поверхностей;
  • определение динамики влажностного режима конструкций в разные сезоны года, установление зоны конденсации влаги и степени влагонакопления в холодный период года, определение влажностного состояния стыковых соединений;
  • обследование воздухопроницаемости стеновых конструкций, стыковых соединений и светопрозрачных конструкций.

 

При обследованиях жилых зданий в зависимости от рассматриваемых задач производятся измерения температур газовых и жидкостных сред, сыпучих и твердых тел. Для измерений используются контактные и бесконтактные термометры. К контактным относятся жидкостные и биометаллические термометры, электрические и полупроводниковые термометры сопротивления, термопары. К бесконтактным термометрам относятся инфракрасные термометры, пиранометры, а также тепловизоры.

Жидкостные термометры (в основном ртутные и реже спиртовые) применяют для измерения газовых и жидких сред, сыпучих тел. Ртутные термометры применяют при интервалах температур от минус 35 до +600 °С. При необходимости измерения температур ниже минус 35 °С используют спиртовые термометры.

 Измерение величин тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции, позволяет определить их теплозащитные свойства. Для измерения тепловых потоков часто применяют тепломеры, основанные на принципе дополнительной стенки. Тепломеры, устроенные по этому принципу, как правило, состоят из трех пластин: двух защитных дисков с наружных сторон и средней рабочей пластины, на которой установлены термопары по двойной архимедовой спирали. Средняя пластина тепломера имеет две зоны -рабочую в центре диска и защитную кольцевую шириной не менее 1/4 части центральной рабочей зоны. В рабочей зоне смонтирована батарея термопар, соединенных последовательно. Термопары батарей расположены с обеих сторон рабочего диска. При прохождении теплового потока через тепломер на обеих сторонах рабочей пластины возникает термо-ЭДС вследствие разности температур на ее поверхностях.

 Измеритель плотности тепловых потоков ИТП-МГ4 «Поток» предназначен для измерения плотности тепловых потоков по ГОСТ 25380-82, проходящих через ограждающие конструкции, а также для определения сопротивления ограждающих конструкций.

 

Если коэффициент теплопроводности дополнительной стенки известен, то для определения теплового потока достаточно измерить разность температур на ее поверхности. Тепловой поток в этом случае определяют по формуле

,

где l — теплопроводность дополнительной стенки, Вт/(м×°С);

d — толщина стенки, м;

Dt — падение температуры на дополнительной стенке при прохождении теплового потока.

Если коэффициент теплопроводности дополнительной стенки не известен, то производят тарировку тепломера при помощи другого тепломера, характеристика которого заранее известна.

При стационарных условиях теплопередачи и сравнительно невысоких температурах величина теплового потока определяется на основе измерения термо-ЭДС при помощи потенциометра

,

где k — тарировочный коэффициент тепломера;

Е — величина измеренной ЕДС.

Тепломер, установленный на наружной поверхности ограждающей конструкции, показывает тепловой поток, отдаваемый наружной поверхностью ограждения наружному воздуху, а тепломер, установленный на внутренней поверхности ограждения, показывает тепловой поток, проходящий через внутренние поверхности ограждения.

В стационарных условиях теплопередачи, когда теплосодержание ограждающей конструкции не меняется, тепловой поток, входящий в ограждение, равен тепловому потоку, выходящему из ограждения. В нестационарных условиях теплопередачи, наблюдаемых в натурных условиях, входящий тепловой поток не равняется выходящему из-за изменения теплосодержания ограждения. Недооценка этого факта может привести к грубым ошибкам при экспериментальном определении термического сопротивления конструкции.

 

Теплозащитные качества ограждающих конструкций характеризуются приведенным сопротивлением теплопередаче R0 и термическим сопротивлением Rk. В зимних условиях их экспериментальное определение основывается на принципе стационарного режима теплопередачи, при котором тепловой поток, проходящий через любое сечение конструкции, перпендикулярное потоку, постоянен. В этом случае имеет место равенство:

,

где ;

; ; ;

q— тепловой поток, Вт/м2;

Rik — термическое сопротивление i-го слоя конструкции;

li — толщина i-го слоя,м;

li   -коэффициент теплопроводности i-го слоя, Вт/м×°С;

aв -коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, Вт/(м2×°C);

aн  -коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/(м2×°C);

Rв — сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, м2×°С/Вт;

Rн — сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждения, м2×°С/Вт;

tв -температура внутренней поверхности, °С;

tн -температура наружной поверхности, °С.

 

Измеряя величину теплового потока q1, разность температур внутреннего и наружного воздуха Dt разность температур внутренней и наружной поверхности ограждения Dt, определяем термическое сопротивление конструкции

,

где Dt = tв — tн — разность температур внутреннего и наружного воздуха, °С;

Dt = tв — tн — разность температур внутренней и наружной поверхностей ограждения, °С;

q1 замеренный тепловой поток, Вт/м2×°C;

Rс — термическое сопротивление тепломера, м2×°C/Вт.

Тепловой поток q1, замеренный тепломером, несколько отличается от действительного теплового потока q, проходящего через ограждающую конструкцию, так как тепломер является добавочным сопротивлением к исследуемому ограждению и, следовательно, замеренный тепловой поток оказывается несколько меньше действительного потока.

Величина истинного теплового потока в этом случае определяется из соотношения

.

Сопротивления теплоотдаче Rн и тепловосприятию Rв определяются по формулам

; .

Сопротивление теплопередаче конструкций

.

При экспериментальном определении величин R0 и Rk конструкции с тепловой инерцией D более 1,5 и при явно выраженном нестационарном режиме теплопередачи необходимо учитывать изменения теплосодержания ограждения в период проведения обследования.

При достаточной продолжительности натурных наблюдений (в пределах до 14 дней) влияние изменения теплосодержания ограждения сводится к минимуму, поскольку в этом случае температурная кривая наружного воздуха, как правило, охватывает несколько волн. Однако в тех случаях, когда наблюдения над тепловыми потоками ведутся непродолжительное время (1-2 дня), необходимо учитывать изменение теплосодержания ограждения.

В летних условиях среднесуточная температура внутреннего и наружного воздуха отличается незначительно и величины сквозных тепловых потоков ничтожно малы.

Для количественной оценки теплопотерь и тепловых полей при неоднородности стенового ограждения и примыкания светопрозрачных конструкций (окна, балконные двери и т.п.) очень важен выбор приборов, оптимально решающих задачу бесконтактной регистрации тепловых полей. Наиболее эффективно эту задачу позволяют решать тепловизоры, с помощью которых производится инструментальная съемка динамики теплопередачи ограждающих конструкций. Тепловизионный контроль – это тепловизионная диагностика объектов в инфракрасной области спектра с длиной волны 8-14 мкм, построение температурной карты поверхности, наблюдение динамики тепловых процессов и расчет тепловых потоков.

Тепловизионное обследование здания по группе капитальности «Обыкновенные»

На рисунке выше приведен пример регистрации температурных полей фасада здания с помощью тепловизора. Для оценки температур различных участков используется цветовая шкала, с помощью которой возможно оценить температурные параметры отдельных участков и фасадной поверхности в целом.

 Современные тепловизоры: Тепловизор Testo 880 и Тепловизор ThermaCAM P65

Известно, что одними из основных факторов, определяемых при регистрации тепловых сетей и влияющих на погрешность оценки термического сопротивления и обнаружения дефектов строительных конструкций, являются пространственная разрешающая способность и температурная погрешность регистрации, а также и временной интервал процесса проведения контроля.

С точки зрения получения реальной картины тепловых полей и источников теплопотерь целесообразно использовать приборы с более высокой разрешающей способностью.

Исследования и анализ аномальных температурных участков ограждающих конструкций показали, что пространственный шаг регистрации должен находиться в пределах 120 мм. С учетом изложенного следует применять приборы, обеспечивающие не только требуемую разрешающую способность, но и их быстродействие (см. табл. 4).

Таблица 4. Характеристики тепловизоров

Наименование прибора (тип прибора, страна-производитель)

Пространственное разрешение (пиксели), М´N

Частота кадров, Гц

Время контроля поверхности 1000 м2 (разрешение — 120 мм), с

Погрешность измерения температуры

Цена (базовый комплект), тыс. долл.

Время регистрации одного измерения, с

1 Thermacan PM 595 (тепловизор, США)

320´240

60

3

2 TVS-100 (тепловизор, Япония)

320´240

10

3

3

±2%

35,0

3 Varioscan-3022 (тепловизор, Германия)

180´120

0,8

3

10

±2°С

50,0

4 ИРТИС (тепловизор, Россия)

220´175

0,5

4

20

±2 %

19,0

5 Aurora (тепловизор-сканер, Россия)

110´60

0,6

4

100

±1°С

19,0

Для достоверной оценки теплотехнических характеристик необходимо учитывать их тепловое состояние с периодом 1-3 часа. Из этого критерия следует осуществлять выбор прибора, обеспечивающего получение реального состояния тепловых полей.

Так, время контроля поверхности стен с разрешением 120х120 мм составляет от 3 минут до одного часа с уровнем погрешности ± 2 °С.

Использование экспериментальных участков с различными материалами позволяет оптимизировать технологию работ с позиций теплотехнической однородности.

Отклонение указанных параметров от нормативных значений приводит к разной потере эксплуатационных качеств, повышению расхода тепла на обогрев помещений, изменению микроклимата квартир и другим негативным моментам.

Так, постоянное увлажнение помещений и высокие теплопотери в результате продуваемости ограждения, оседание конденсата в точках росы — приводят к частому заболеванию жильцов. Эти же параметры существенно влияют и на долговечность конструкций.

 

Теплопотери через различные части здания

 Плесень на стене, вызванная конденсацией влаги в месте плохой теплоизоляции

Тепловизионное обследование ограждающих конструкций зданий проводится по ГОСТ 26629-85 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».

 

Читать в разделе «Испытания и обследования зданий и сооружений»:

 

 

Обследования строительных конструкций: