Согласно Пособию по обследованию строительных конструкций зданий (АО «ЦНИИПРОМЗДАНИЙ»):
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.
ЧАСТЬ 2.
Определение теплозащитных качеств ограждающих конструкции.
1. Теплозащитные качества ограждающих конструкций характеризуются приведенным сопротивлением теплопередаче R0 и термическим сопротивлением Rk. Их экспериментальное определение основывается на принципе стационарного режима теплопередачи, при котором тепловой поток, проходящий через любое сечение конструкции, перпендикулярное потоку, постоянен.
2. Измеряя величину теплового потока q1, разность температур внутреннего и наружного воздуха Δt разность температур внутренней и наружной поверхности ограждения ΔT, по формуле определяем термическое сопротивление конструкции:
Rk = (ΔT / q1) - Rt х (ΔT / Δt), где:
Δt = tвн. - tнар. - разность температур внутреннего и наружного воздуха, °С;
ΔT = Tвн. - Tнар. - разность температур внутренней и наружной поверхностей ограждения, °С;
q1 - замеренный тепловой поток, Вт/м2×°C;
Rt - термическое сопротивление тепломера, м2×°C/Вт.
Тепловой поток, замеренный тепломером q1, 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.
Второй член в формуле отражает влияние термического сопротивления тепломера.
Величина истинного теплового потока в этом случае определяется из соотношения:
q = ΔT / Rk.
Сопротивления теплоотдаче Rн и тепловосприятию Rв определяются по формулам:
Rнар. = (Tнар. - tнар.) / q.
Rвн. = (tвн. - Tвн.) / q.
Сопротивление теплопередаче конструкций: R0 = (tвн. - tнар.) / q.
3. 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. С этой целью рекомендуется использовать метод, предложенный К.Ф. Фокиным.
Следует отметить, что изложенный метод определения теплозащитных качеств ограждений относится к зимним условиям. В летних условиях среднесуточная температура внутреннего и наружного воздуха отличается незначительно и величины сквозных тепловых потоков ничтожно малы.
Определение влажностного состояния ограждающих конструкций.
1. Одним из важных эксплуатационных показателей ограждающих конструкции является их влажностное состояние.
Увлажнение ограждающих конструкций приводит к ухудшению их теплозащитных качеств, созданию благоприятных условий для развития в них грибков, плесени и прочих биологических процессов, а также к снижению их долговечности.
При обследовании влажностного состояния ограждающих конструкций следует установить причины их увлажнения. В общем случае можно отметить следующие причины:
- строительная влага, которая вносится в конструкцию при ее производстве и возведении;
- грунтовая влага, которая может проникнуть в ограждение из грунта вследствие капиллярного всасывания. В стенах здания эта влага 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;
- метеорологическая влага, которая может проникнуть в конструкцию в связи с выпадением атмосферных осадков;
- эксплуатационная влага, выделение которой связано с технологическим процессом в производственных зданиях;
- гигроскопическая влага, накапливаемая в конструкции вследствие свойства гигроскопичности материала;
- конденсация влаги из воздуха, что тесно связано с теплотехническим качеством и тепловым режимом ограждающей конструкции. 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.
2. Обеспечение нормального влажностного состояния ограждающих конструкций достигается путем устройства слоя пароизоляции. Требуемое сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций определяется расчетом по методике, изложенной СП 50.13330.2012 "Тепловая защита зданий".
3. При натурных обследованиях определение 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:
Wв = 100 х (Р1 - Р2) / Р2, где:
Р1 и Р2- масса (вес) пробы соответственно до и после высушивания.
При известной плотности материала p, кг/куб.м, объемная влажность Wоб вычисляется по формуле: Wоб = (Wв х p) / 1000.
4. 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.
5. При взвешивании проб на аналитических весах навеску следует брать весом не менее 2 гр, а взвешивание производить с точностью до 0,001 гр; при взвешивании на технических весах все навески должны быть не менее 10 гр при точности взвешивания до 0,01 гр.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. Измерение влажности производят при помощи электронного влагомера ВСКМ-12 или других диэлькометрических влагомеров, отвечающих требованиям ГОСТ 21718-84 "Материалы строительные. Диэлькометрический метод измерения влажности".
11. 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 кв.м поверхности бетона. Температура поверхности бетона должна быть не более 40 °С.
Подготовку к работе и измерения влагомером производят в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и в соответствии с требованиями ГОСТ 21718-84.
12. Результаты измерений записывают в журнал, который должен содержать следующие данные:
- наименование материала;
- показания влагомера по результатам всех измерений;
- среднюю влажность материала.
13. Результаты измерений влажности сопоставляют с требованиями СП 50.13330.2012 или данными, приведенными ниже, и на этой основе производят оценку влажностного состояния ограждающих конструкций.
Нормальная влажность некоторых материалов в наружных ограждающих конструкциях:
- материал - кирпич керамический в сплошных стенах. Плотность - 1800 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 1,5 %. Объемная влажность материала - 2,7 %;
- материал - кирпич керамический в стенах с воздушной прослойкой. Плотность - 1800 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 0,5 %. Объемная влажность материала - 0,9 %;
- материал - кирпич силикатный. Плотность - 1900 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 2,5 %. Объемная влажность материала - 4,8 %;
- материал - бетон тяжелый. Плотность - 2000 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 1,5 %. Объемная влажность материала - 3,0 %;
- материал - шлакобетон. Плотность - 1300 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 3,0 %. Объемная влажность материала - 3,9 %;
- материал - керамзитобетон. Плотность - 1000 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 6,0 %. Объемная влажность материала - 6,0 %;
- материал - пенобетон в наружных стенах. Плотность - 700 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 10,0 %. Объемная влажность материала - 7,0 %;
- материал - пеностекло. Плотность - 350 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 3,0 %. Объемная влажность материала - 1,1 %;
- материал - штукатурка известково-песчаная. Плотность - 1600 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 1,0 %. Объемная влажность материала - 1,6 %;
- материал - шпак топливный в засыпке. Плотность - 750 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 3,5 %. Объемная влажность материала - 2,6 %;
- материал - минераловатные плиты. Плотность - 200 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 2,0 %. Объемная влажность материала - 0,4 %;
- материал - дерево (сосна). Плотность - 500 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 15,0 %. Объемная влажность материала - 7,5 %;
- материал - фибролит цементный. Плотность - 350 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 15,0 %. Объемная влажность материала - 5,2 %;
- материал - торфоплиты. Плотность - 225 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 20,0 %. Объемная влажность материала - 4,5 %;
- материал - пенополистирол. Плотность - 25 кг/куб.м. Массовая влажность материала - 5,0 %. Объемная влажность материала - 0,12 %.
Определение воздухопроницаемости ограждающих конструкций.
1. 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 теплотехнической точки зрения воздухопроницаемость ограждения является отрицательным явлением, так как в зимнее время инфильтрация холодного воздуха вызывает дополнительные потери тепла ограждениями и охлаждение помещений, а эксфильтрация может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме конструкций ограждений, способствуя конденсации в них влаги.
2. Методика расчета и требуемое нормативное сопротивление воздуха проницанию ограждающих конструкций регламентируются СП 50.13330.2012.
3. 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.
4. Обследование воздухопроницаемости стыковых соединений наружных стеновых панелей производят при помощи приборов типа ИВС-3 или ДСК-3. При испытаниях обойма прибора должна плотно прилегать к поверхности проверяемого участка стыка.
5. При проверке на воздухопроницаемость стыковых соединений панелей на поверхность стыка с наружной стороны устанавливают обойму длиной 1 и шириной 0,2 м, а при проверке пересечений вертикального и горизонтального стыков - обойму размером 0,50х0,5 м и герметизируют по периметру. В обойме имеются два штуцера: один для присоединения к источнику разрежения, второй - к манометру. Измеритель расхода воздуха с краном для регулировки и термометром для определения температуры отсасываемого воздуха устанавливают на воздуховоде между обоймой и источником разрежения. Обойму делают из кровельной стали. В качестве источника разрежения используют, например, бытовой пылесос. Разность создаваемых давлений в помещении и под обоймой измеряют микроманометром.
6. Испытание на воздухопроницаемость проводят при разности давлений 100, 50, 30, 10, 5 Па, начиная от больших значений. Испытания при каждой разности давлений длятся 5 минут после стабилизации давления. Время отсчитывают по секундомеру, записывают показания манометра и счетчика расхода воздуха через каждую минуту. Температуру отсасываемого воздуха измеряют в начале и по окончании испытаний.
По средним значениям расхода воздуха G, кг/м х ч, при разности давлений DP, Па, строят график зависимости G = f (DP). По графику находят коэффициент воздухопроницаемости стыка Gс, который определяется расходом воздуха в килограммах через 1 м стыка при DP = 10 Па.
Воздухопроницаемость (Gн) должна быть не более величин, указанных в таблице № 9 СП 50.13330.2012.
7. Для определения воздухопроницаемости оконного заполнения устанавливают обойму, размеры которой должны быть такими, чтобы охватить по периметру всю площадь светопроема. Разрежение под обоймой создают одним или несколькими бытовыми пылесосами. В остальном методика испытаний такая же, как при определении воздухопроницаемости стыков.
Обработка результатов измерений заключается в определении расхода воздуха через площадь окна или через 1 м сопряжения оконного блока со стеной и построении зависимости расхода воздуха от перепада давлений. Площадь окна для вычисления коэффициента воздухопроницаемости принимают равной площади оконного проема с наименьшим размером в свету.
8. Воздухопроницаемость стеновых конструкций проверяют аналогичной установкой, состоящей из рабочей обоймы размером 0,5х0,5 м с тремя штуцерами, защитной обоймы размером 1,2х1,2 м с двумя штуцерами и тремя отверстиями для вывода штуцеров рабочей обоймы. Установка комплектуется также двумя регуляторами, двумя микроманометрами и термопарами. Методика испытания такая же, как при определении воздухопроницаемости стыков.
9. Результаты испытаний сравнивают с данными таблицы № 9 СП 50.13330.2012, и на этой основе дают оценку воздухопроницаемости ограждающих конструкций.