Основы научно - исследовательской деятельности и перспективы развития теплоэнергетической отрасли

При наличии четверти полная разборка рациональна, когда теплозащита стены производится с внутренней стороны, а работы ведутся с отселением жильцов. Это связано с тем, что при вынимании окон из проемов не происходит повреждения фасадов, но создаются большие неудобства для жильцов квартир.

В связи с тем, что большинство зданий опорного жилищного фонда имеют четверти, а объемы работ, направленных на повышение теплозащитных качеств ограждающих конструкций, довольно значительны, то во многих случаях об отселении жильцов не может быть и речи. Поэтому, наиболее целесообразной является частичная разборка оконных и балконных заполнений.

При частичной замене окон особое внимание необходимо обратить на правильную герметизацию при уплотнении старых и новых элементов и  возникающих при этом соединительных швов. Для этого после установки окна монтируют внутренний наличник, который должен закрыть следы монтажа и открытые швы, чтобы придать эстетический вид окну изнутри.

С наружной стороны окно обрамляют наличником, который полностью  закрывает старую оконную коробку, при этом окно сохраняет свой первоначальный внешний вид. Этот элемент выполняет, кроме того, особую задачу, состоящую в создании плотных примыканий, препятствующих воздействию климатических факторов. Работы по установке наружного наличника ведутся одновременно с утеплением стен, после установки слива.

Однако бытует мнение, что при технологии, основанной на частичной замене оконных и балконных  заполнений, получаемые конструкции  будут иметь небольшой срок службы. Это обосновывают тем, что старое дерево поражено грибком, и поэтому очень скоро и новая часть дополнительного переплета будет повреждена. Доказано, что это мнение неверно, так как наибольшее распространение имеет оконный грибок, который развивается в заболонной части древесины (прежде всего сосны) под влиянием постоянного увлажнения. Требуемое для развития грибка поступление влаги, составляющее 30…40 %, можно исключить, благодаря правильному конструктивному решению и ведению работ, что одновременно исключает опасность дальнейшего поражения грибком старой древесины, а также новых рам.

Полная замена старых окон не такое уж дешевое дело, поэтому  в практике повышения их теплозащитных  качеств существуют мероприятия, благодаря  которым менее дорогим способом может быть достигнуто повышение  изолирующей способности эксплуатируемых окон.

К ним можно отнести  установку дополнительных съемных  переплетов, закрепляемых на существующих с помощью фиксаторов. При спаренных  переплетах третий устанавливают со стороны помещения, а при раздельных – в межстекольное пространство на внутреннем переплете. Установка третьего переплета позволяет увеличить сопротивление теплопередаче (с раздельными переплетами) от 0,42 до 0,55 м²·°С/Вт и повысить температуру внутренней поверхности окна с 6 до 8,1 °С.

Иногда в практике повышения теплозащитных качеств окон используют стеклопакеты, вставляемые вместо одинарного стекла или навешиваемые вместо внутренних створок.

Снижение теплопотерь  через остекление и улучшение  тепловой и световой обстановки можно  обеспечивать также применением  специальных стекол и светотехнических пленок. Установка пленочных теплоотражающих стекол разбивает межстекольное пространство на два воздушных зазора меньших размеров, но с суммарным термическим сопротивлением большим, чем сопротивление исходного межстекольного пространства.

При устройстве дополнительных мероприятий по повышению теплозащитных  качеств окон необходимо учесть, что  их конструктивные элементы в период эксплуатации получили определенную деформацию и разгерметизацию за счет воздействия  воздушных (ветровых) напоров, температурных воздействий и периодических увлажнений деревянных элементов. Воздушные потоки с постоянно изменяющимися углами атаки своими порывистыми ударами вызывают волновые изгибные колебания большеразмерного оконного стеклянного листа в самых разнообразных направлениях по всей его плоскости. Испытывая колебания, кромки стекла передают отрывные усилия на полки фальцев и на штапики, расположенные с наружной стороны стекла. Поскольку фальцы служат стационарными упорами для стекла, а деревянные штапики являются податливыми элементами, то они испытывают отрывные усилия, и это ослабляет крепление штапиков, разрушает наружные слои замазки и разгерметизирует фальцы. Прочность соединения штапиков в фальцах наружных створок переплетов постепенно ослабевает, между ними и стеклом образуются сквозные щели и полости, через которые в помещения проникает холодный воздух, пыль, газы и дождевая вода.

Например, при размерах окна 1,5х1,5 м общая длина щелей  и неплотностей в результате их разгерметизации  может составлять порядка 12 м. То есть инфильтрация холодного воздуха может происходить по всему периметру фальцев и по периметру окна через притворы наружных створок. В стандартных окнах размер горизонтальной полки фальца равен 15 мм, вертикальной - 7 мм, высота штапика, прижимающего с наружной стороны стекло, 10 мм. Штапики обычно устанавливают на 1…2 слоя замазки, и их кромки оказываются выше кромок калевки на переплетах не менее чем на 3…5 мм. Таким образом, дождевая вода, которая собирается и накапливается снаружи в промежутке между штапиком и стеклом на горизонтальных участках переплетов, всегда оказывается выше внутренней калевки, просачивается через щели в замазке и переливается в межстекольную полость окна. В неравнобоком профиле фальца наружных переплетов стандартных окон происходит и более активный процесс ослабления и отрыва штапиков. Такой характер разгерметиации можно представить как действие элементарного отрезка рычага стекла на штапик, передающего на него ветровое отрывное усилие: чем меньше высота вертикальной полки фальца, тем больше отрывное усилие, и наоборот.

В связи с этим в  Брестском политехническом институте  разработан метод герметизации окон при реконструкции. Суть этого способа  заключается в установке дополнительного  стандартного штапика на замазке или краске на калевках по внутреннему периметру переплетов. Дополнительный штапик увеличивает высоту полок фальцев и тем самым способствует значительному уменьшению отрывных ветровых усилий, передающихся от стекла на наружные штапики, а также обеспечивает герметизацию стекла в фальцах.

Таким образом, можно  констатировать, что все решения, стоимость реализации которых меньше или равна половине стоимости  полной модернизации окна, позволяют  значительно улучшить изолирующую  способность окон. Вместе с тем следует также учитывать, что рентабельность конструкции зависит от срока ее службы, который для новых высококачественных окон принимается равным 50 годам.

Для теплозащиты конструкций  окон имеют значение так называемые временные теплозащитные устройства. Речь идет об эффективности жалюзей, ставней, раздвижных ставней и т.п. Эти элементы не только предохраняют конструкции окон от разрушения, но и существенно уменьшают теплоотдачу через окна в ночные часы, когда окнами не пользуются.

При замене устаревшего двойного остекления в раздельных или спаренных переплетах на остекление с применением двухкамерных стеклопакетов или однокамерных стеклопакетов (шириной не менее 36 мм) с теплоотражающим покрытием и заполнением внутренней полости аргоном в одинарных деревянных или пластмассовых переплетах в стеклопакете теплоотражающее стекло устанавливают обычно третьим по счету, считая со стороны улицы, окисно-металлическим покрытием внутрь стеклопакета. Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах и в раздельных переплетах способствует снижению воздухопроницаемости и увеличению термосопротивления в 1,8-2 раза.  Хорошая герметичность всех примыканий новых конструкций окон снижает их воздухопроницаемость, что положительно влияет на энергосбережение, однако при чрезмерной герметизации может приводить к нарушению влажностного режима наружных ограждений, приводящему к выпадению конденсата на внутренней поверхности ограждений с последующим образованием плесени и других неприятных явлений. Кроме того, повышенная герметичность требует решения вопроса вентиляции помещений, которая обычно осуществляется естественным образом за счет поступления наружного воздуха через неплотности оконных заполнений. Эти особенности новых окон вынуждают предусматривать специальные вентиляционные устройства в наружных ограждениях или разрабатывать систему принудительной вентиляции.

Наиболее эффективные  комплексные методы теплоизоляции  зданий и отдельных помещений, минимизирующие теплопотери и предусматривающие  создание термической оболочки, должны учитываться уже на стадии проектирования. Однако, некоторые из технических решений, - прежде всего, позволяющих обойтись без глубокой реконструкции здания, - применимы и для улучшения теплозащиты домов, построенных по старым строительным нормам. Устройство теплоизоляции с использованием современных теплоизоляционных материалов позволяет снизить теплопотери в 2-3 раза при материальных затратах, окупающихся в течение нескольких лет.

 

3.1.3 Система  вентиляции

 

Чтобы обеспечить энергоэффективность  дома, его делают герметичным. Из-за этого естественная инфильтрация воздуха ниже, чем в обычном доме и чтобы обеспечить хорошее качество воздуха очень важно его хорошо вентилировать. Высокая теплоизоляция дома приводит к тому, что главные теплопотери связаны с вентиляцией. Создание хорошей системы вентиляции переплетается с проблемой тепло- и пароизоляции. Для создания комфортных условий нужна полная замена воздуха в помещении с определенной скоростью.

Для вентиляции дома можно  использовать естественную, принудительную системы или их комбинацию.

Естественная вентиляция

Существуют две основные схемы вентиляции: с непосредственным смешиванием (традиционное проветривание  через форточку или вентиляционное отверстие) чистого и загрязненного  воздуха (рис. 5) и вытеснительная схема (рис. 6), когда воздух фронтом перемещается от одной стены к другой.

 

Рисунок 5 – Система  естественной вентиляции с идеальным  смешиванием

 

 

 

Рисунок 6 – Вытеснительная схема вентиляции

 

Традиционная схема  смешивания не обеспечивает высокой  степени очистки воздуха, так  как свежий воздух идет узким каналом, при этом чистый и загрязненный воздух постоянно перемешиваются, и в выбрасываемом воздухе присутствует большая часть свежего воздуха.

Для создания движения воздуха  фронтом с малой скоростью  от одной стены (чистый воздух) к  другой (отработанный воздух), без перемешивания применяется вытеснительная схема. В такой системе достигается полное удаление отработанного воздуха при однократной замене. Вытеснительная схема вентиляции осуществляется при воздухопроницаемых стенах.

Воздухопроницаемость  стен обеспечивается либо специальными пористыми материалами, либо распределенной системой мелких вентиляционных отверстий равномерно распределенных по поверхности стен.

Вытеснительную схему, применяемую для дома в целом, необходимо дополнить традиционной схемой с контролируемым притоком и оттоком воздуха для кухни, ванной комнаты и туалета, причем вытяжку надо устраивать через туалет. В случае принудительной вентиляции необходимо применять сбалансированную систему.

 

Рекуперация тепла  в системе вентиляции

 

При высокой теплоизоляции дома главным источником тепловых потерь является проветривание. Поэтому на выходе вентиляционной системы, чтобы понизить потери энергии, необходимо ставить теплообменник, в котором тепло воздуха удаляемого из дома передается свежему воздуху, поступающему снаружи. Такие системы позволяют вернуть 50-70 % тепла в дом. На рисунке 7 представлен пластинчатый рекуператор тепла для системы с принудительной вентиляцией.

Главные составные части  такого устройства это пластинчатый теплообменник и вентилятор, размещенные в герметичном коробе.

На рисунке 8 представлен  роторный рекуператор тепла для  системы с принудительной вентиляцией.

Главной составной частью устройства является дисковый вентилятор-теплообменник. Это устройство проще предыдущего  и обладает на порядок меньшими габаритами, высокой эффективностью (до 80 % возврата тепла), работает при отрицательных температурах без обмерзания.

 

 

Рисунок 7 – Пластинчатый рекуператор тепла для системы с принудительной вентиляцией.

 

 

Рисунок 8 – Роторный рекуператор тепла для системы с принудительной вентиляцией

 

 

3.2 Теплозащита  тепловых сетей

 

Наиболее экономичным  видом прокладки теплопроводов  тепловых сетей является надземная  прокладка. Однако с учетом архитектурно-планировочных  требований, требований экологии в  населенных пунктах основным видом прокладки является подземная прокладка в проходных, полупроходных и непроходных каналах. Бесканальные теплопроводы, являясь более экономичными в сравнении с канальной прокладкой по капитальным затратам на их сооружение, применяются в тех случаях, когда они по теплотехнической эффективности и долговечности не уступают теплопроводам в непроходных каналах. Проектирование тепловых сетей всех способов прокладки осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 2.04.07-86* «Тепловые сети». Требования к конструкциям тепловой изоляции и нормы плотности теплового потока от теплоизолированных трубопроводов в зависимости от диаметра трубопровода, температуры теплоносителя и вида прокладки (надземная или подземная) регламентируются СНиП 2.04.14-88 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов» с изменением № 1.