автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Физико-технические и конструктивно-технологические основы термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий

На правах рукописи

Павел Владиславович

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ И КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОМОДЕРНИЗАЦИИ

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЦЕНТРАЛЬНО-ЧЕРНОЗЕМНОГО РЕГИОНА)

05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Тамбовском государственном техническом университете

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

ЕЗЕРСКИЙ Валерий Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

МАСТАЧЕНКО Владимир Николаевич

доктор технических наук, профессор СЕРЫХ Роман Леонидович

доктор технических наук, профессор ХРОМЕЦ Юрий Николаевич

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук

Защита состоится 28 декабря 2005 г в 10® часов на заседании диссертационного совета Д 212.153.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском институте коммунального хозяйства и строительства по адресу: 109029, г. Москва, Средняя Калитниковская улица, дом 30, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Московского института коммунального хозяйства и строительства.

Автореферат разослан 26 октября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор:

*

КУНЬКИН И.Ф.

Г1УУ671

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Энерго- и ресурсосбережение является генеральным направлением технической политики в России, что подтверждается выходом в 1995 году Постановления Правительства РФ «О неотложных мерах по энергосбережению», принятием в 1996 году Закона «Об энергосбережении» и в 1998 году Федеральной целевой программы «Энергосбережение России на 1998-2005 годы». В данных документах большая роль отводится экономии тепла на отопление жилых зданий, так как отрасль коммунально-бытового сектора составляет около трети общего потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов.

Проводимая в прошлые годы политика «дешевых» энергоносителей привела к строительству зданий с невысоким уровнем теплозащиггы, а отсутствие средств регулирования и учета расхода тепловой энергии, горячей и холодной воды и природного газа создавало условия для их расточительного использования.

Реализация энергосберегающих мероприятий в жилых зданиях приводит не только к экономии топливно-энергетических ресурсов, но и несет социальный и экологический эффект. Важность последнего повышается тем, что на современном этапе значимым фактором стала эволюция жизненного уровня и образа жизни населения.

Добиться снижения расхода топливно-энергетических ресурсов можно только при комплексном подходе к энергосбережению за счет совершенствования архитектурно-планировочных и конструктивных решений, а также инженерного оборудования зданий с учетом региональных климатических, технико-экономических, социальных и экологических особенностей. Одним из важных этапов энергосбережения является дополнительное утепление наружных стен существующих жилых зданий.

При дополнительном утеплении однородная конструкция стены превращается в многослойную, что повышает требования к качеству проектирования и производству работ, поскольку разнородность и значительное количество применяемых материалов усугубляет возможность ошибок, приводящих к снижению теплозащитных свойств и эксплуатационной надежности утепляемых конструкций.

В настоящее время дополнительное утепление существующих зданий осуществляется с использованием различных конструктивно-технологических решений и материалов. К сожалению эти конструктивно-технологические решения часто принимаются без должного обоснования с позиций строительной теплофизики. Недостаточное внимание уделяется оценке надежности применяемых материалов и решений при реализации дополнительного утепления наружных стен. Слабо проработаны инженерные вопросы проектирования отдельных систем дополнительного утепления. Перечисленные выше вопросы зачастую не увязываются с климатическими, материально-техническими и экономическими условиями отдельных регионов нашей страны. Недостаточно проработаны организационно-технологические аспекты реализации дополнительного утепления с учетом состояния наружных стен существующих жилых зданий. В связи с этим можно считать, что разработка физико-технических и конструктивно-технологических основ для отдельных систем дополнительного утепления жилых зданий является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является формулирование основных теоретических положений термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий, разработка теоретических основ и инженерных методов расчета конструктив-

ных параметров вентилируемых наружных ст<

'атаиионной на-

дежности, а также совершенствование организационно-технологических способов устройства дополнительного утепления наружных стен существующих жилых зданий на примере Центрально-черноземного региона.

Основные задачи работы. Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие задачи:

• сформулировать основные теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий, базирующиеся на терминологии и определениях, функционально-системном подходе к энергосбережению, критериях эффективности и оптимизации энергосберегающих мероприятий;

• проанализировать способы устройства дополнительного утепления наружных стен жилых зданий и выбрать конструктивно-технологическое решение для термомодернизации жилых зданий в условиях Центрально-черноземного региона;

• экспериментально исследовать влияние фильтрации воздуха под облицовочными панелями вентилируемых фасадов на термическое сопротивление утепленных наружных стен;

• исследовать влияние параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней;

• провести исследование температурного режима утепленных наружных стен с учетом влияния неоднородностей в виде крепежных узлов вентилируемых фасадов;

• разработать методику расчета коэффициента теплотехнической однородности наружных стен, термически ослабленных элементами крепежного каркаса;

• разработать математическую модель тепло-влагопереноса в вентилируемых ограждающих конструкциях и с её помощью провести исследование влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек на влажностный режим наружных стен;

• провести экспериментальные исследования изменений во времени тепло-физических и физико-механических свойств минераловатных плит под воздействием эксплуатационных факторов;

• провести аналитическое и экспериментальное исследования в области обеспечения прочности элементов вентилируемого фасада и разработать соответствующий инженерный подход к выбору параметров элементов вентилируемого фасада;

• выполнить многокритериальную оптимизацию параметров элементов вентилируемых фасадов с позиции обеспечения требуемой прочности, теплозащиты и влажностного режима;

• провести натурные исследования состояния наружных стен термомодернизируемых жилых зданий с оценкой отклонений наружной поверхности стен от вертикали и уточнением конструктивных решений крепежных каркасов вентилируемых фасадов;

• разработать организационно-технологические приемы и рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стен с вентилируемыми фасадами;

• произвести технико-экономическую, социальную и экологическую оценку термомодернизации наружных стен жилых зданий.

Объектом исследования являлись наружные стены термомодернизированных зданий, составляющих опорный (сохраняемый на перспективу) жилищный фонд Центрально-черноземного региона.

Предметом исследования являлась система дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с вентилируемым фасадом.

Методы исследования:

• лабораторный эксперимент по исследованию влияния движения воздуха за облицовочными панелями вентилируемых фасадов на термическое сопротивление утепленных наружных стен, проведенный на разработанной и изготовленной установке;

• лабораторный эксперимент на разработанной и изготовленной дождевальной установке по изучению влияния параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней;

• вычислительный эксперимент с использованием программных комплексов для ЭВМ «ТЕМРЕЯ-ЗЭ» и «ЕЬСиТ» по изучению температурного режима утепленных наружных стен и оценки влияния неоднородностей в виде крепежных узлов вентилируемых фасадов;

• вычислительный эксперимент с использованием программного комплекса для ЭВМ «ТАУ-УБЫТ-СОИв», разработанного автором, по исследованию влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек на влажносгный режим наружных стен;

• лабораторные эксперименты по изучению изменений во времени теплофизических и физико-механических свойств минераловаггных плит под воздействием эксплуатационных факторов;

• лабораторный и натурный эксперименты по определению влияния физико-механических характеристик материала утепляемой стены на прочность крепления элементов вентилируемого фасада;

• многокритериальная оптимизация параметров элементов вентилируемого фасада с позиции обеспечения требуемой теплозащиты и влажностного режима;

• натурный эксперимент по определению отклонений наружной поверхности стен от вертикали с уточнением конструктивных решений крепежных узлов вентилируемых фасадов.

Достоверность результатов, полученных при лабораторных, натурных и вычислительных экспериментах, обеспечивалась применением метрологически аттестованных установок, приспособлений и приборов; проведением экспериментов с достаточным количеством повторных испытаний и измерений; оценками воспроизводимости экспериментов и разбросов измеряемых величин; статистической обработкой данных; сопоставлением результатов, полученных разными методами, а также сравнением их с аналогичными результатами, полученными отечественными и зарубежными учеными.

Научная новизна работы. Разработаны теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий, включающие терминологию и определения, функциональную систему энергосбережения в жилищном секторе, критерии ее эффективности и многокритериальную оптимизацию рассматриваемой системы.

Исследованы закономерности влияния фильтрации воздуха за облицовочными панелями вентилируемого фасада под воздействием ветра на термическое сопротивление утепленных наружных стен с ветрозащитной пленкой и без нее.

Исследована водопроницаемость облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней в зависимости от влияния ветродождевых потоков и конструктивных решений вентилируемого фасада.

Выявлены значимые факторы, характеризующие геометрические и теплофизи-ческие свойства элементов вентилируемых фасадов и оказывающие существенное влияние на теплотехническую однородность утепленных наружных стен.

Разработана математическая модель влагопереноса в вентилируемых ограждающих конструкциях, с использованием которой изучены закономерности влияния параметров вентилируемой воздушной прослойки, размеров облицовочных панелей и открытых стыков между ними на влажностный режим наружных стен.

Получены новые данные об изменении во времени под воздействием эксплуатационных факторов некоторых геплофизических и физико-механических свойств ми-нераловатных плит, используемых в качестве утеплителя в вентилируемых фасадах.

Решена задача многокритериальной оптимизации параметров элементов вентилируемого фасада с позиции обеспечения требуемой прочности, теплозащиты и влажностного режима.

Получены новые данные об отклонениях от вертикали наружной поверхности стен термомодернизируемых жилых зданий.

Практическое значение работы. Установлены оптимальные параметры и конструктивные решения вентилируемых фасадов, допускающие наименьшее влияние фильтрации воздуха под облицовочными панелями на термическое сопротивление утепленных наружных стен с ветрозащитной пленкой и без нее.

Найдена оптимальная форма конфигурации и геометрические параметры торцевых граней облицовочных панелей, а также размеры вентилируемой воздушной прослойки и открытых стыков между панелями, снижающие количество влаги, попадающей на теплоизоляционный материал наружных стен с вентилируемым фасадом.

Разработаны методика расчета коэффициента теплотехнической однородности термически ослабленных элементами крепежного каркаса наружных стен и практические рекомендации по повышению теплотехнической однородности вентилируемых наружных стен.

Уточнены параметры вентилируемых воздушных прослоек, размеров облицовочных панелей и открытых стыков между ними с позиций обеспечения требуемого температурно-влажностного режима вентилируемых наружных стен.

Построена экспериментально-статистическая модель зависимости коэффициента теплопроводности минераловатных плит различной плотности от числа циклов температурно-влажностного воздействия и скорости движения обдувающего их воздуха, а также модели зависимости паропоглощения, изменения линейных размеров и потери массы минераловатных плит различной плотности от числа циклов эксплуатационных воздействий.

Разработан инженерный метод прочностных расчетов несущих и ограждающих элементов вентилируемых фасадов, позволяющий выбрать рациональные параметры не только с позиции прочности, но и теплотехнической однородности наружных стен.

Для условий Центрально-черноземного региона найдены оптимальные параметры размеров вентилируемой воздушной прослойки, открытого стыка между об-

лицовочными панелями и размеров облицовочных панелей с позиций обеспечения требуемого влажностного режима и теплозащиты вентилируемых наружных стен.

Установлены пределы регулирования элементов крепежного каркаса, использование которых при проектировании вентилируемых фасадов позволит повысить производительность монтажных работ.

Разработан новый способ крепления облицовочных панелей вентилируемого фасада к направляющим крепежного каркаса, который снижает трудоемкость монтажа панелей в 1,5...2 раза.

Разработаны рекомендации по технологии устройства дополнительного утепления наружных стен с вентилируемыми фасадами.

Для ЦЧР доказана экономическая эффективность использования вентилируемых фасадов по сравнению с другими способами утепления наружных стен, а также оценен социальный и экологический эффект от термомодернизации наружных стен жилых зданий.

Внедрение результатов работы. Материалы исследований используются при проектировании, новом строительстве и термомодернизации зданий, при совершенствовании производства теплоизоляционных материалов и изделий, а также в научных разработках различных организаций. Результаты работы способствуют повышению надежности дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов, снижению стоимости и трудоемкости выполнения работ, улучшению условий проживания людей, а также сокращению затрат на отопление зданий.

ОАО ПИ «Тамбовгражданпроект» при проектировании термомодернизации жилых зданий в Центрально-черноземном регионе использует разработанную автором методику расчета коэффициента теплотехнической однородности наружных стен, ослабленных теплопроводными включениями в виде крепежных элементов вентилируемого фасада, а также практические рекомендации по повышению теплотехнической однородности утепленных вентилируемых наружных стен.

ОАО «Тамбовхимпромстрой» при производстве работ по термомодернизации жилых зданий г. Тамбова использует результаты натурных исследований технического состояния наружных стен зданий, составляющих жилищный фонд города, и рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов.

ЗАО «ИЗОРОК» на основании результатов экспериментальных исследований изменения во времени теплофизических и физико-механических свойств минерало-ватных плит, выпускаемых данным предприятием, усовершенствовал технологию производства и разработал рекомендации по применению минераловатных плит при дополнительном утеплении наружных стен зданий.

ЗАО «АЛФРЕЙМС» использовал результаты исследования влияния конструктивных параметров вентилируемых фасадов на термическое сопротивление наружных стен при проектировании и устройстве вентилируемых фасадов таких объектов как «Административное здание МПС» в г. Москве, административное здание «Мос-комзем» в г. Москве, здание «Уральский центр управления перевозками» в г. Екатеринбурге, здание культурно-развлекательного центра в г. Нальчик, административное здание «Кубань кредит» в г. Краснодаре, «Реконструкция Первого Московского завода радиодеталей» в г. Москве и на других объектах строительства.

В Польше Варшавское Национальное Агентство Энергосбережения при проектировании термомодернизации жилых и общественных зданий использует научные данные об изменении эксплуатационных свойств минераловатных плит в условиях воздействия различных факторов, а также результаты исследования температурных полей вентилируемых наружных стен до и после их утепления.

На защиту выносятся:

• основные теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий;

• закономерности влияния фильтрации воздуха под облицовочными панелями вентилируемых фасадов на термическое сопротивление утепленных наружных стен;

• закономерности влияния параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней;

• зависимости влияния параметров крепежных узлов вентилируемых фасадов на теплотехническую однородность утепленных наружных стен;

• метод расчета коэффициента теплотехнической однородности наружных стен, термически ослабленных элементами крепежного каркаса;

• математическая модель тепло-влагопереноса в вентилируемых стеновых ограждающих конструкциях;

• закономерности влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек, размеров облицовочных панелей и открытых стыков между ними на влажностный режим вентилируемых наружных стен;

• закономерности изменения во времени теплофизических и физико-механических свойств минераловатных плит под воздействием эксплуатационных факторов;

• зависимость параметров анкерных болтов от физико-механических характеристик материала утепляемой стены;

• метод расчета параметров несущих и ограждающих элементов вентилируемого фасада с позиций обеспечения их прочности и теплотехнической однородности наружных стен;

• результаты многокритериальной оптимизации параметров элементов вентилируемых фасадов с позиции обеспечения требуемой теплозащиты и влажностного режима;

• пределы изменения регулируемых параметров крепежных элементов вентилируемых фасадов с учетом состояния термомодернизируемых наружных стен.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на III...X научно-технических конференциях Тамбовского государственного технического университета (г. Тамбов, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2001, 2003, 2004, 2005 годы); Международной научно-практической конференции «Строительство-2000» (г. Ростов, 2000 г.); Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (г. Пенза, 2002 г.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений» (г. Вологда, 2003 г.); Научно-практической конференции «Перспективы развития энергетического комплекса Тамбовщины» (г. Тамбов, 2004 г.); Научно-технических конференциях «Общие проблемы конструирования и выбора материалов в строительстве» (г. Быдгошч, РГ1, 2000, 2003 гг); XVIII Польской научно-технической конференции

«Экологическое и энергоэкономическое строительство» (г. Закопаны, РП, 2004 г.); VII Общепольской научно-технической конференции «Энергодом - 2004. Проблемы проектирования, возведения и эксплуатации зданий с низкой потребностью в энергии» (г. Краков-Закопаны, РП, 2004 г.).

Работа в законченном виде рассмотрена и рекомендована к защите на расширенном заседании кафедры «Городское строительство и автомобильные дороги» Тамбовского государственного технического университета (протокол № 15 от 2 сентября 2005г.). Основные положения диссертации отражены в 76 печатных работах, в том числе одной монографии «Повышение теплотехнической однородности утепленных наружных стен с вентилируемым фасадом» (Москва, Изд-во Научный мир, 2005 г.) и одном учебном пособии «Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий» (Москва, Изд-во АСВ, 2000 и 2002 гг.)), которое допущено Министерством образования РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 653500 «Строительство».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы из 267 названий и одного приложения. Общий объем работы изложен на 345 страницах. Основной текст диссертации, включая 47 таблиц и 95 рисунков, занимает 315 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность исследуемой проблемы; сформулированы цель и задачи работы, научная новизна и практическое значение полученных результатов, основные положения, которые выносятся на защиту; описаны объект и предмет исследования, а также основные методы исследования.

Глава I. Актуальные задачи экономии топливно-энергетических ресурсов. Рассмотрена ситуация, сложившаяся за последние двадцать лет в топливно-энергетическом комплексе России. Показано, что в сфере энергосбережения Россия располагает большим потенциалом организационного и технологического сбережения энергоресурсов, около трети которого приходится на отрасль коммунально-бытового сектора.

Неоправданно большой расход тепловой энергии, идущей на эксплуатацию зданий, привел к тому, что за последние десять лет Министерство строительства РФ, Госстрой РФ, а также правительства, администрации и комитеты архитектуры и градостроительства ряда городов и областей выпустили значительное количество документов, регламентирующих экономию энергоресурсов, идущих на эксплуатацию зданий.

Несмотря на энергосберегающую политику в строительстве, производство тепловой энергии, идущей на эксплуатацию зданий, постоянно увеличивается. Например, с января по июль 2003 года производство тепловой энергии на отопление зданий увеличилось на 55,3 млн. Гкал (6,9 %) против уровня 2002 года и составило 859,5 млн. Гкал, что на 24,5 млн. Гкал выше прогнозных показателей. Можно предположить, что увеличение потребности жилищного фонда в тепловой энергии связано с его ростом. Однако при средних по стране энергозатратах на отопление зданий 418 кВт-ч/м2 в год и ежегодном вводе нового жилья 33,8 млн. м2, построенного в соответствии с действующими нормами по теплозащите, экономия тепловой энергии от

энергосберегающих мероприятий в новом строительстве составила всего лишь около' 1 % в год. Это означает, что рост потребности жилищного фонда в тепловой энергии связан с увеличением износа зданий и ухудшением их теплозащитных свойств. Поэтому значительной экономии топливно-энергетических ресурсов, идуших на отопление зданий, можно добиться при широкомасштабном проведении теплозащитных мероприятий для зданий, составляющих опорный жилищный фонд страны.

С целью оценки зданий, составляющих опорный жилищный фонд, с точки зрения выбора энергосберегающих мероприятий, очередности проведения работ, их объемов, экономической эффективности и источников финансирования произведен анализ состояния жилищного фонда Центрально-черноземного региона и разработана его классификация. В результате выделены три группы зданий, которые по своему конструктивному решению, техническому состоянию и занимаемой доле в жилищном фонде региона являются наиболее перспективными с точки зрения проведения в них энергосберегающих мероприятий. К ним относятся здания построенные: с 1958 по 1970 гг. (типовые дома с малогабаритными квартирами); с 1971 по 1980 гг. (дома, построенные по каталогам унифицированных изделий); с 1981 по 2000 гг. (современные дома).

Показано, что наибольшего эффекта от экономии топливно-энергетических ресурсов можно добиться только при комплексном подходе к энергосбережению за счет совершенствования инженерного оборудования, архитектурно-планировочных и конструктивных решений зданий с учетом климатических, технико-экономических, социальных и экологических особенностей ЦЧР. Однако наиболее ответственным этапом энергосбережения является дополнительное утепление наружных стен указанных выше групп зданий.

Повышение теплозащитных качеств наружных стен существующих жилых зданий осуществляется с использованием различных конструктивно-технологических решений и материалов. В своем большинстве эти решения принимаются без должного обоснования с позиций теплофизики. Слабо проработаны инженерные вопросы проектирования отдельных систем дополнительного утепления. Мало внимания уделяется оценке надежности применяемых материалов и решений. Без внимания остаются вопросы адаптации конструктивно-технологических решений к климатическим, материально-техническим и экономическим условиям отдельных регионов нашей страны. Недостаточно проработаны организационно-технологические аспекты реализации дополнительного утепления с учетом состояния наружных ограждающих конструкций существующих жилых зданий.

Несмотря на вышеперечисленные слабые места, повышение теплозащитных качеств ограждающих конструкций в России ведется на протяжении последних десяти лет. За этот срок накоплен опыт утепления наружных стен существующих жилых зданий, который показал, что размещение теплоизоляционного материала с внутренней стороны утепляемой стены снижает и без того небольшую площадь помещений, а проведение работ без отселения или временного переселения жильцов порождает многочисленные конфликтные ситуации между жильцами и производителями работ.

Наружное утепление стен с защитой теплоизоляционного материала штукатурными составами является наиболее дешевым способом теплозащиты по сравнению с устройством вентилируемых фасадов, однако технология нанесения штука-

турных составов имеет ряд ограничений по температуре и влажности наружного воздуха, что делает данный способ утепления сезонным. Еще одним важным недостатком штукатурки по утеплителю является небольшой срок службы системы, вызванный быстрым появлением и развитием трещин защитно-декоративного слоя.

Сформулирована научная гипотеза работы, которая состоит в следующем. С учетом климатических, материально-технических и организационно-технологических условий наиболее эффективной для дополнительного утепления наружных стен существующих жилых зданий в Центрально-черноземном регионе может быть система с устройством вентилируемых фасадов, эксплуатационная надежность которой может быть обеспечена при учете особенностей и состояния утепляемых наружных стен, обоснованном выборе конструктивных и технологических решений элементов этой системы, а также при учете изменений во времени свойств используемых материалов.

Глава II. Теоретические основы термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий. Рассмотрена терминология, используемая в описании процессов, связанных с повышением теплозащитных свойств существующих зданий. С целью разграничения мероприятий по снижению расхода топливно-энергетических ресурсов, идущих на эксплуатацию зданий, предложены следующие термины и их определения:

• термореновация здания - комплекс ремонтно-строительных работ, направленных на восстановление теплотехнических качеств ограждающих конструкций здания, утраченных в процессе физического износа, до первоначального уровня;

• термомодернизация здания - комплекс строительных работ, направленных на приведение теплотехнических показателей всех ограждающих конструкций и инженерного оборудования к современным требованиям без изменения объемно-планировочного решения здания;

• термореконструкция здания - комплекс ремонтно-строительных работ, связанных с переустройством здания и его инженерного оборудования с целью снижения удельного расхода топливно-энергетических ресурсов на эксплуатацию здания. Термореконструкция может предполагать изменение габаритов здания, как в плане, так и по высоте.

Показано, что многообразие зданий, нуждающихся в термомодернизации, и участников проведения энергосберегающих мероприятий превратило процесс экономии топливно-энергетических ресурсов в сложный хозяйственный механизм, что наряду со сложностями финансирования порождает непростые межведомственные и внутриведомственные проблемы планирования, проектирования и управления, которые требуют системного подхода.

В связи с этим энергосбережение в жилищном секторе рассмотрено как функциональная система со своей структурой и связями между элементами системы, специфическими особенностями, вытекающими из задач, возникающих при обновлении основных фондов.

Целью функционирования данной системы является получение конечного результата - максимальной экономии топливных ресурсов при минимальных затратах средств и времени.

Структура системы энергосбережения в жилищном секторе приведена в табл. 1.

Таблица 1

Структура системы энергосбережения в жилищном секторе_

Виды подсистем Подсистемы Подсистемы П-уровня Элементы

Наружные стены

Ограждающие конструкции Оконные и балконные заполнения

Чердачные перекрытия

Перекрытия над холодными подвалами и

а X подпольями

о ■©■ Количество этажей

Я Объемно- Ширина и протяженность здания

I планировочные Периметр здания в плане

и 3 решения Размещение помещений различного назна-

и чения относительно друг друга

§ Отопление

1 СО О. Инженерное Водоснабжение

>> оборудование Вентиляц. и кондиц. воздуха

и Электроснабжение

Аэродинамика застройки

Окружающая городская Плотность застройки

среда Архитектурная или историческая ценпос-п ближайшего окружения

Инженерная инфраструктура города Инженерные сети

Тепловые пункты

Тепловые станции

Жильцы Собственники

§ § Наниматели

3 | Эксплуатирующие

Организации Проектные

Строительно-ремонтные

На функциональную систему энергосбережения в жилищном секторе оказывают воздействие системы более высокого уровня, что влияет на качественные показатели энергосбережения как системы извне. В нашем случае внешняя среда системы состоит из следующих систем: экологической, экономической, научной, органов власти различных уровней, строительной базы и топливно-энергетического комплекса. Решение сформулированной проблемы, направленной на энергосбережение в жилищном секторе с заданными требованиями к расходу топливно-энергетических ресурсов, может быть представлено схемой на рис. 1.

Функционально-системный подход к энергосбережению в жилищном секторе позволяет рассматривать данную проблему на различных уровнях системы. Однако подсистемы разных уровней имеют как общие, так и различные между собой оценочные показатели. Поэтому для анализа проекта термомодернизации из всей совокупности показателей в первую очередь следует выделить те из них, которые содержат наибольшее количество интересующей нас информации, то есть более информативные или важные.

Всестороннее изучение практики проектирования и осуществления термомодернизации жилых зданий позволило выявить три группы оценочных показателей,

достаточно полно характеризующих проектно-сметную документацию и определяющих качество проекта, эффективность его осуществления, потребительские свойства и эксплуатационные характеристики зданий после проведения энергосберегающих мероприятий. Эти группы оценочных показателей можно назвать локальными критериями оценки проектов. К ним относятся следующие критерии: технико-экономические, организационно-технологические, социально-экологические.

Рис. 1. Укрупненная схема взаимосвязей комплекса решаемых задач по энергосбережению и их воздействий на результаты энергосберегающих мероприятий

Среди технико-экономических показателей можно выделить: капиталовложения в энергосберегающие мероприятия; суммарные затраты на эксплуатацию здания в течение расчетного периода; экономию приведенных затрат, полученную в результате термомодернизации за расчетный период; срок окупаемости; удельную

тепловую характеристику знания; удельный расход тепловой энергии, идущей на отопление здания в холодный и переходный периоды года.

Основными организационно-технологическими показателями являются удельные затраты труда рабочих на 1 м2 общей площади здания при проведении энергосберегающих мероприятий и срок проведения энергосберегающих мероприятий.

К социально-экологическим показателям можно отнести: коэффициент прироста комфортабельности; массу загрязняющего вещества, выбрасываемого предприятием по производству тепловой энергии в атмосферный воздух в течение года; условную массу загрязняющих веществ, выбрасываемых в природную среду в течение года предприятием по производству тепловой энергии; экономический ущерб, наносимый природной среде предприятием ТЭК.

Рассмотрена методика оптимизации функциональной системы энергосбережения в жилищном секторе, которая базируется на декомпозиции данной системы на подсистемы, при расчете которых действие отброшенной части системы заменяется параметрами разорванных связей, и выборе наилучшей альтернативы по векторному критерию с учетом значений конечного множества оценочных показателей, характеризующих сравниваемые альтернативы.

Реализация системного подхода на уровне микропроектирования энергосбережения в жилищном секторе и оптимизация энергосберегающих мероприятий возможна только при наличии полного спектра информации о каждом из элементов подсистем, то есть большого объема исходной информации, накопление которой в настоящий момент находится в стадии становления. Однако когда такого плана информация будет накоплена, то с помощью разработанной функциональной системы и предложенной схемы решения многокритериальных задач можно будет легко находить оптимальные решения, направленные на энергосбережение в жилом здании.

С целью формирования функциональной системы и наполнения ее необходимой информацией ниже рассматриваются физико-технические и конструктивно-технологические основы термомодернизации стеновых ограждающих конструкций жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов.

Глава III. Физико-технические основы термомодернизации наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов. Раскрыты особенности дополнительного утепления наружных стен с использованием вентилируемых фасадов по сравнению с другими видами наружной термомодернизации. Анализ особенностей и исследований В.Н. Богословского, Ф В. Ушкова, К.Ф. Фокина, Р. Блюджюса, Р. Самаяаускаса в области конвективного теплообмена, К.П. Кашкарова, А.И Кудрявцева, Г.Н.Львова, М.Я. Поза, И.С. Петрова, С .А. Самарина в сфере водонепроницаемости стыков фасадных элементов, Е.Т. Артыкпаева, В.Н. Богословского, В.Г. Гагарина, Ю.А. Матросова,

A.A. Рабинерсона, Ю.А. Табунщикова, C.B. Федорова, К.Ф. Фокина, В.Р. Хлевчука, Р.Т. Шугаева в области моделирования температурных полей ограждающих конструкций численными методами, C.B. Александровского, В.Н. Богословского, P.E. Брилинга, Б.Ф. Васильева, А.П. Васьковского, O.E. Власова, В.Г. Гагарина,

B.М. Ильинского, В.И. Лукьянова, A.B. Лыкова, В.Д. Мачинского, Э.Х. Одельского, А.Г. Перехоженцева, Е.И. Тертичника, Ф В. Ушкова, К.Ф. Фокина, А.И. Фоломина, А.У. Франчука в сфере методов расчета стационарного и нестационарного влажно-стного режима ограждений, а также других ученых позволил разработать цикл ис-

следований физико-технических качеств термомодернизированных наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов.

Сконструирована и изготовлена экспериментальная установка, на которой исследована величина снижения термического сопротивления стен Д/ЭДУдд), м2- С/Вт с вентилируемым фасадом при воздействии ветра в зависимости от: ширины открытого стыка между облицовочными панелями <5 (*,) = 3(-1), 7(0), 11(+1) мм; размера вентилируемой воздушной прослойки £(Х2) - 20(-1), 50(0), 80(+1)мм; отношения числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания ЩХз) ~ 0,667(-1), 1,333(0), 2(+1); плотности минераловат-ных плит у (*4) = 65(-1); 95(0); 150(+1) кг/м3. По результатам эксперимента построены уравнения регрессии для вентилируемого фасада без ветрозащитной пленки (1) и с ветрозащитной пленкой (2):

Уш = 0,48 + 0,037*, - 0,053*2 + 0,128*, - 0.06IX, - 0,042Х22 + 0,051*32 (1) Уди = 0,259 + 0,02 IX, - 0,040*2 + 0,042*, - 0,025*2*3 + 0,056Х22. (2)

На основе полученных уравнений регрессии (1) и (2) выполнена интерпретация результатов исследования, которая в графическом виде представлена на рис. 2. а) б) в)

5 й;>.

Рис.2. Зависимоегь снижения термического сопротивления стен (АЛ* (Кдя), м2-°С/Вт) с вентилируемым фасадом без ветрозащитной пленки (а, б, в) и с ветрозащитной пленкой (г, д, ж) от:

а), г) размера 5, мм вентилируемой воздушной прослойки и ширины <5. мм открытого

стыка между облицовочными панелями (от Хг и Х\ при Хз = 0; X* = 0);

б), д) размера 5, мм вентилируемой воздушной прослойки и отношения N числа го-

ризонтальных стыков между панелями к высоте утепленной части стены здания (от Хг и Хъ при*, =0;Х4 = 0);

в), ж) плотности у, кг/м3 минераловатных плит и размера 5, мм вентилируемой воз-

душной прослойки (от Хг и X* при А", = 0; Хз = 0)

В реальных конструктивных решениях вентилируемых фасадов без ветрозащитной пленки значения рассматриваемых выше факторов наиболее часто принимаются равными: 3 = 9 мм, S- 50 мм, N= 1,333, у = 95 кг/м3. Такое сочетание уровней факторов в условиях воздействия ветра приводит к снижению термического сопротивления слоя минераловатных плит на 0,499 м2-°С/Вт, что соответствует условному уменьшению его толщины на 20 мм. Установлено, что ветрозащитная пленка в вентилируемых фасадах ослабляет снижение термического сопротивления теплоизоляционного материала от воздействия ветра в 1,2... 1,7 раза.

Разработана методика исследования, сконструирована и изготовлена дождевальная установка, позволяющая моделировать ветродождевой поток, а также производить замеры количества влаги, попадающей за облицовочные панели и на утеплитель в зависимости от различных конструктивных параметров элементов вентилируемого фасада.

На дождевальной установке исследовано совместное влияние ширины открытого стыка между облицовочными панелями, высоты фаски на торцевых гранях панелей, диаметра капли, падающей на поверхность облицовки и угла падения ветро-дождевого потока на объем влаги, попадающей в пространство между облицовочными панелями. Установлено, что через открытый стык облицовочных панелей в вентилируемую воздушную прослойку может попадать до 40 % дождевой влаги, выпадающей на поверхность фасада. Данное явление приводит к намоканию теплоизоляционного материала, поэтому на втором этапе исследования изучалось влияние параметров вентилируемого фасада на увлажнение теплоизоляционного слоя дождевой водой при наиболее неблагоприятных сочетаниях ветродождевого потока.

В исследовании рассматривалось отношение воды, попадающей на утеплитель (<7з), к воде, оставшейся снаружи облицовочных панелей (q2), выраженное в процентах G^JXjvi)= (</з/<72> ' 00%, в зависимости от: ширины открытого стыка между облицовочными панелями S (XJ - 3(-1), 7(0), 11(+1) мм; размера вентилируемой воздушной прослойки S (.Y;) = 20(-1), 50(0), 80(+1) мм; толщины облицовочных панелей а{Хг) = 5 (-1), 15 (0), 25 (+1) мм. По результатам эксперимента построена регрессионная модель: ?Л2=3,24+6,91*1-2,99^-2,54*8-2,85ЛуГ2-2,24X^+1,39*12+0,85*22+2,42Y82. (3)

На основе полученного уравнения регрессии (3) выполнена интерпретация результатов исследования, которая в графическом виде представлена на рис. 3. а)_ б) в)

3579 11 3579,1 3 i 1 Ч U

Ширина CTWKLdlMMl Шнрмшстыю. 8<мм» Ширин* сшм. А(им>

Рис. 3. Доля попадающей на утеплитель влаги (5л-2, %) в зависимости от ширины стыка между облицовочными панелями 3, мм (Х\) и размера вентилируемой воздушной прослойки 5, мм (Аз) при толщине облицовочных панелей: а) а = 5 мм (А* = -1); б)а= 15мм№ = 0); в)а = 25 мм(1, = + 1)

Проведенное исследование показало, что, варьируя параметрами вентилируемого фасада, можно добиться снижения доли влаги, попадающей не только в вентилируемую воздушную прослойку, но и на утеплитель. Однако с целью повышения эксплуатационной надежности вентилируемого фасада был продолжен поиск оптимальных геометрических параметров стыков облицовочных панелей с позиции снижения водопроницаег юсти. В результате данного поиска, базирующегося на экспериментальном исследовании, найдено конструктивное решение открытого стыка между облицовочными панелями, которое позволяет снизить водопроницаемость через открытый стык при опасных направлениях воздействия дождя и ветра в 8... 10раз по сравнению с открытым стыком, образованным облицовочными панелями с прямой торцевой гранью.

Основу вентилируемых фасадов составляет крепёжный каркас, который при помощи анкерных болтов закрепляется на несущей части стены здания. В большинстве случаев такие элементы крепежного каркаса, как анкеры, кронштейны и направляющие, выполняются из металла -- материала, обладающего большой теплопроводностью, а вся конструкция каркаса в целом проходит через теплоизолирующую часть стены. Это приводит к тому, что крепёжный каркас вносит существенные элементы теплотехнической неоднородности в конструкцию стен. Наличие неоднородных участков изменяет температурное поле стены и вызывает понижение температуры ее внутренней поверхности. Поэтому проведено исследование на ЭВМ с использованием программы «ЕЬСШ» температурного режима глухих утепленных наружных стен (рис. 4), а также стен в типовых узлах сопряжения (наружный угол, приоконный узел, узел опирания плиты перекрытия на стену) утепленных наружных кирпичных и панельных стен ЦЧР с вентилируемым фасадом. Спланирован вычислительный эксперимент с использованием планов Плакетта-Бермана и выполнена оценка значимости влияния всех факторов, характеризующих теплотехнические свойства материалов и геометрические параметры всех элементов, входящих в крепежные узлы вентилируемых фасадов, на изменение минимальной температуры внутренней поверхности стен. В результате, значимыми факторами оказались: коэффициент теплопроводности материала наружной стены (Х6*=-1(0,33); +1(0,81) Вт/(м-°С)); толщина наружной стены (Х7* = -1(0,25); +1(0.51) м); коэффициент теплопроводности материала крепежного каркаса (Х% = -1(58); +1(221) Вт/(м-С)); глубина заложения анкерного болта крепежного каркаса (Хи =-1(0,05); +1(0,15) м); расстояние между анкерами горизонтальное (Х)5 =-1(0,4); +1(1,2) м); расстояние между анкерами вертикальное (Хб ~ -1(0,5); +1(2,0) м).

Произведено исследование на ЭВМ с использованием программного комплекса «ТЕМРЕЯ-ЗЭ» влияния значимых факторов на коэффициент теплотехнической однородности г (?г). По результатам эксперимента построена модель:

Уг = 0,8083 - 0,0362Х6 + 0,0145*7* - 0,0320Х8* - 0,0098*14* + 0,0716*15* + + 0,0918*16* - 0,0097X6**,* + 0,0099Х6,Х15* + 0,0134Х6Х* + 0,01 12Х8**,6* -

- 0,0274*15**16*. (4)

Используя модель (4), разработаны графический подход к выбору некоторых параметров дополнительного утепления с использованием вентилируемого фасада (рис. 5) и справочные таблицы, а также написана программа дня ЭВМ «Расчет приведенного

сопротивления теплопередаче наружной стены здания, ослабленной теплопроводными включениями в виде крепежного каркаса вентилируемого фасада (R-VENT)».

1 - КЬэф 1 спи о п гхжодности

обанцепочной панели. 8т/(м°С) 1 - Толщина облшммючной папе;«« м

3 Р*з»»ер вентилируемой яоздушиой прослойки, и

4 • Колу теплопроводности тепло-

нзодлою иного материала Вх'(м С

5 • Тол шина теплоизоляционного

мгернм«, м

6 - Ко>ф теплопроводности несущей

вжетрухцин стены Вт/(м°С)

7 - Толщина несущей конструкции

паш, м Ч - Ко-»ф теплопроводности

крепежного каркаса, Вт'(м°С) 9 - Толщина крепежного квркаси. м [О - Размер основания кроодлеЗна, м II- Коэф гепловрокгдиости тепло»

ичочнрующсй прокладки, Нт/(м°С ) 2 - Толщина тепломдеямруюшей прокладки, ы

13 - ..Дляметр анкера м

14 - Глубина залоисення анкера, м

15 - Расстояние между анкерами, м

0,300 1,098 1,895 2,693 3,490

0.008 0,0135 0,019 0,0245 0,030

0,020 0.035 0,(^0 0,065 0,080

0,035 0,0488 0,0625 00763 0,090

0,050 0,075 0,100 0,125 0,150

0,330 0,450 0,570 0,690 0,810

0.250 0315 0,380 0,445 0,510

V 98,75 139,5 180.25 221

0 0015 000213 0,00275 0,00338 00040

,04 х 0,04 0,055 * 0,055 0,07 »0,07 0.083 х 0,083 0,10*0,10

0^05 0,0875 0,12< 0,1625 0200

0,000 0,00225 0,0045 0,00675 0 009

0,008 0.012 0 016 0.020 0,024

0,050 0,075 о.Лю 0,125 0.150

0,400 0,600 ода 1,000 IJ00

Рис. 4. Зависимость температуры внутренней поверхности наружных стен в местах устройства крепежного узла гв , °С от исследуемых факторов (1 ...15)

Проведенные исследования позволили разработать практические рекомендации по повышению теплотехнической однородности наружных стен с вентилируемым фасадом.

Влажностный режим ограждающих конструкций определяет их эксплуатационные свойства и долговечность. Проведение термомодернизации наружных стен с использованием вентилируемых фасадов превращает однослойную ограждающую конструкцию в многослойную, вентилируемую наружным воздухом. Такое решение наружных стен требует более внимательного рассмотрения влияния параметров вентилируемого фасада на влажностный режим ограждений.

а)

¡1 us

hi

S I a I

\

«75

N

Ъ.то

||1,75

6)

iia, \ V» 0%,

>4 Ь^о Ч \ N К, \ N \ X

\ А V \

\ \

06 l)i 10 1Д 1)4 0,6 U8 10 U

PBCCTWBBH. между анкетами Расао«1ак межлу шлкхмми

и

горизонтальное XJ, ы

В)

2(1 р^-

||175

И,, I1^

Г)

IV..

\

tm,

д

X

к

I 1 2.0

N11.»

I L

ТЦ5 э^о.

\ \ N N \

ч k Д N

&7G \ \ А к

Горшшгалыкн-Л

0,4 0,6 0 в 1.0 |Д ' 0,4 0,6 0,8 10 1Д Расстояние между affixpatei Расстояние мевд* зшерамн горитогшшшел^м таретовтеяьиоел^' и

Рис. 5. Коэффициент теплотехнической однородности г наружных стен из силикатного кирпича (Д=0,76 Вт/(м °С); <5=0,51 м) при глубине заложения анкера 0,12 м (а, б) и керамзитобетотных панелей (1=0,44 Вт/(м- С); ¿=0,35 м) при глубине заложения анкера 0,08 м (в, г) с вентилируемым фасадом в зависимости от расстояния между анкерами:

а), в) при использовании крепежного каркаса из стали (А=58Вт/(м-°С));

б), г) то же, из алюминия (Я=221Вт/(м-°С>)

В связи с этим составлена математическая модель влагопереноса в ограждающей конструкции при нестационарных граничных условиях и написана программа для ЭВМ «TW-VENT-CONS». Основу модели составляет модернизированный метод последовательного увлажнения, позволяющий учитывать конструктивно-технологические особенности вентилируемых фасадов и движение воздуха в воздушной прослойке, вызванное гравитационным давлением. Укрупненная блок-схема программы «TW-VENT-CONS» приведена на рис. 6.

Предварительные расчеты термомодернизированных наружных стен с устройством вентилируемых фасадов в климатических условиях ЦЧР с использованием программы «TW-VENT-CONS» показали, что в результате дополнительного утепления наружных кирпичных (510 мм) и панельных (350 мм) стен минераловагными плитами толщиной 90 мм и защитой их от атмосферных воздействий облицовочными панелями из фиброцемента (8 мм) наблюдается снижение весовой влажности в материалах утепляемых ограждающих конструкций. Все материалы термомодернизированной стены находятся в диапазоне сорбционных влажностей, а в зимний период максимальная влажность по массе находится в зоне утеплителя, граничащего с воздушной прослойкой. Процесс влагонакопления и сушки - квазистационарный по всей высоте стен независимо от параметров вентилируемой воздушной прослойки. Установлено, что количество влаги, содержащееся в термомодернезированных стенах, изменяется по их высоте, а наиболее опасным сечением является верхняя часть здания. В климатических условиях ЦЧР наружные стены термомодернизированных панельных зданий находятся в худших влажностных условиях, чем стены кирпичных зданий.

Изменение влажности вентилируемых наружных стен по высоте зависит от параметров вентилируемой воздушной прослойки, к которым можно отнести: ширину открытого стыка между облицовочными панелями S (Х{) - 3(-1), 7(0), 11(+1) мм; размер вентилируемой воздушной прослойки S (Xj) = 20(-1), 50(0), 80(+1) мм; отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания N(X3) = 0,667(-1), 1,333(0), 2(+1); размер приточного

отверстия вентилируемого фасада <5пр(Х10) = 3(-1); 41,5(0); 80(+1) мм; размер вытяжного отверстия вентилируемого фасада <5выт(Хц) = 3(-1); 41,5(0); 80(+1) мм (рис. 7).

Рис. 6. Укрупненная блок-схема программы «Т\У-УЕМТ-СОЫ8»

Влияние сочетания некоторых параметров воздушной прослойки на изменение скорости движения воздуха (а), его температуры (б) и относительной влажности (в) по высоте вентилируемой воздушной прослойки в январе приведено на рис. 8.

Ы^п/И

Исследовано изменение максимальной влажности слоя утеплителя и^, % по массе термомодернизированной стены девятиэтажного жилого панельного здания, расположенного в г. Тамбове, в зависимости от вышеперечисленных факторов.

При проведении вычислительного эксперимента был выбран итерационный численный метод с изменением на каждом шаге только одного параметра. Результаты данного эксперимента приведены на рис. 9.

Установлено, что влияние параметров вентилируемой воздушной прослойки на максимальную влажность слоя утеплителя неоднозначно, поэтому при их выборе на этапе конструирования вентилируемого фасада необходимо иметь информацию о совместном учете влияния всех факторов, характеризующих вентилируемую воздушную прослойку.

а) б)

Рис. 7. Исследуемые параметры

1 - утепленная стена;

2 - облицовочные панели

г 25,2

| 22,4

Л 19-6

| 16-8 со

14.0 11.2 8,4 5,6 2,» 0.0

-и у

1>

2,

\

/

/ / /

* 25,2

I 22,4

I 19.6 5

3 168 £0

14.0 11,2 84 5 6 2.8 0,0

2 25,2

Э О О О С? О £9

Скорость движения, м/с

оооо ооооо

Темперэтура, С

Относительная влажность, %

Рис. 8. Изменение скорости движения воздуха (а), его температуры (б) и относительной влажности (в) по высоте вентилируемой воздушной прослойки в январе при следующих ее параметрах:

1 -(5 = 3 мм, 5= 20 мм, N = 0,666, <5^,-3 мм, ¿шт = 3 мм; 2-<5 = 7мм,5=50 мм,Л? = 1,333, ¿„р-41,5 мм, = 41,5 мм; 3 - <5 = 11 мм, 80 мм, N = 2, ¿„р = 80 мм, ¿„^ = 80 мм

В связи с этим проведен пятифакторный численный эксперимент по плану второго порядка, целью которого было построение поверхности Уу,=/{ХЬ Х2, Х-„ Л', о, Хп), где - максимальная влажность слоя утеплителя и^, % по массе термомодернизированной стены девятиэтажного жилого панельного здания, расположенного в г. Тамбове.

По результатам эксперимента построена регрессионная модель, которая после оценки значимости ее коэффициентов, приобрела следующий вид:

0,757 - 0,20Щ + 0,032*3 - 0,03 Ц^з + 0,170*2 .

(5)

1 8

цо

! 1,05 1 1.0и

0<К 0,90 0,85 0 80

I Шюина сшка межц? обоиц. паис.-ипл1, мм

простоики, мм

1 I

\ !

1 2 1

\ I

1 1 Л

1

5 \

___

-\п Хх 1

35

50

65

стыков между панелями 1 к высотс стсйы здания 0,667 4 Р&мср приточного

1,000 1,331 1667 2,000

отасрегия «жг фаьиа. мм 3 5 Размер вмтяялого ипц.рстия вен! фасала.

20

40

60

80

Рис. 9. Зависимость максимальной влажности слоя утеплителя »„„х, % по массе термомодернизированной стены девятиэтажного жилого панельного здания от параметров вентилируемой воздушной прослойки

Модель (5) характеризовалась суммой квадратов остатков 5К = 0,0295; остаточной дисперсией 5госг= 0,0014; коэффициентом детерминации Л2 = 0,969 (для полной модели с 21 коэффициентом эти величины составляли 0,000969; 5гост= 0,000194; Я2 = 0,999). Графическая интерпретация данного исследования приведена на рис. 10.

Проведенное исследование показало, что снижение влажностного состояния термомодернизированной наружной стены с вентилируемым фасадом обеспечивается варьированием размерами вентилируемой воздушной прослойки и высоты облицовочных панелей. Однако оптимальных параметров вентилируемой воздушной прослойки можно добиться только при комплексном подходе к проектированию с учетом защиты теплоизоляционного материала от дождевой влаги и

воздействия ветра, а также влажностного состояния термомодернизируемых наружных стен.

1,15

Н -1,000

1Л

8 Щ

II >.0,667—1

20 35 50 65 80 Вент воздушная прослойка .9, мм

Рис. 10. Зависимость максимальной влажности слоя утеплителя -»„их, % по массе от размеров вентилируемой воздушной прослойки и отношения числа открытых стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания

Глава IV. Обеспечение эксплуатационной надежности вентилируемых наружных стен с минераловатным утеплителем. Произведен анализ исследований В.В. Болотина, Б.М. Колотилкина, А.Р. Ржаницына, А.Ф. Смирнова, Н.С.'Стрелецкого и других ученых в области вероятностной методологии расчета строительных конструкций на прочность и безотказность их эксплуатации. На основании их анализа конструкция вентилируемой стены с позиции эксплуатационной надежности представлена как сложная система, которую с точки зрения функцио-

нальной взаимосвязи ее элементов можно разделить на две подсистемы: «несущая часть стены - утеплитель»; «несущая часть стены - крепежный каркас - защитно-декоративная панель».

Первая подсистема обеспечивает температурно-влажностный режим и комфорт помещений, а также эксплуатационные показатели стены в заданных нормативных пределах; вторая - декоративно-защитные функции. Учитывая, что для защиты теплоизоляционного материала от атмосферных воздействий используют облицовочные панели из апробированных долговечных материалов, а для их крепления устанавливают высоконадежные металлические каркасы, в исследовании эксплуатационной надежности вентилируемых стен было решено остановится только на первой подсистеме.

Подсистема «несущая часть стены - утеплитель» в вентилируемом фасаде состоит из последовательно соединенных элементов, отказ которых определяется отказом слабейшего звена. Несущая часть стены практически во всех случаях проектируется невосстанавливаемой. В качестве показателя ее надежности по прочности может быть принята вероятность безотказной работы в течение заданного срока службы. В такой ситуации элементом, определяющим надежность как подсистемы, так и системы вентилируемого фасада в целом, можно рассматривать теплоизоляционный материал, в качестве которого используются минераловатные плиты.

Исследованиям долговечности теплоизоляционных материалов, использующихся в ограждающих конструкциях, посвящены работы И.В. Бессонова, Ю.Л. Боброва, К.Э. Горяйнова, Б.В. Гусева, А.Г. Дементьева, В.А. Езерского, К.П. Сигачева, В.Р. Хлевчука, и других ученых. Однако в «современных» наружных стенах давно известные теплоизоляционные материалы начинают подвергаться совершенно новому комплексу воздействий. Например, минераловатные плиты в вентилируемом фасаде в процессе эксплуатации подвержены: чередующемуся замораживанию - оттаиванию; чередующемуся увлажнению - высушиванию; длительному действию повышенных и пониженных температур; обдуваемости поверхности ми-нераловатных плит воздухом с частичной его фильтрацией через утеплитель; различного рода усилиям, возникающим вследствие постоянно действующей нагрузки (собственного веса) и переменного воздействия ветровой нагрузки.

Установлено, что главным эксплуатационным показателем минераловатных плит в составе стен вентилируемых фасадов является их способность обеспечивать теплозащитные качества в течение определенного периода времени.

На специально разработанной установке исследовано изменение коэффициента теплопроводности (А, Вт/(м °С)) образцов минераловатных плит различной плотности (у, кг/м3) в зависимости от числа циклов температурно-влажностного воздействия (и, цикл) и различных скоростей воздушного потока (V, м/с), фильтрующегося через образец (рис. 11).

Установлено, что наиболее сильное влияние на изменение Л минераловатных плит оказывает фактор V. Коэффициент теплопроводности увеличивается при увеличении скорости движения воздуха на 60 % при изменении К от 0 до 0,7 м/с и на 57 % при изменении V от 0,7 до 1,3 м/с. На втором месте по силе влияния оказался фактор п. Коэффициент теплопроводности при изменении и от 37 до 75 увеличивается на 21 %. Фактор у свое влияние проявляет только при совместном взаимодействии с факторами и и К. Установлено, что. чем больше плотность минераловатных

плит, тем слабее влияние числа циклов температурно-влажностных воздействий и скорости фильтрации воздуха в утеплителе на изменение его коэффициента теплопроводности.

с 0,70

Л 6

и

'-1,0 -0 5 0,0 +0,5 +1,0 12

50 75

Циклы, п

5 10 15 20 25

Условные годы

50 75

Циклы, л

5 10 15 20 25

Условные годы

Рис. 11. Изменение коэффициента теплопроводности Я, Вт/(м- С) в зависимости от числа циклов температурно-влажностных воздействий п, цикл и скорости потока воздуха, обдувающего минераловатные плиты V, м/с при исходной плотности образцов:

а) 74 кг/м ;

б) 156 кг/м

В минераловатных плитах с течением времени происходят процессы усадки и набухания, что связано с анизатропностью данного материала. Эти явления при использовании минераловатных плит в вентилируемых фасадах могут ухудшать теплозащитные качества термомодернизированных наружных стен. В связи с этим проведено исследование влияния колебаний температурно-влажностных факторов на изменение линейных размеров минераловатных плит плотностью 74 и 156 кг/м (рис. 12).

б)

I \ ! ! —ТТП~Г г | г г П

........* 1 1 I ■< 1 ' ■' ■ I Условные

щцу.т

гггегЯЯЯ8ЯЯЯЯКЯЗЗ?!!«8 годы ,

Рис. 12. Изменение линейных размеров А/г и Аа, % образцов минераловатных плит исходной плотностью 74 кг/м3 (а) и 156 кг/м3 (б) в зависимости от числа циклов темпера-турно-влажностного воздействия п, цикл

Установлено, что наиболее сильные деформации образцов минераловатных плит под действием температурно-влажностных факторов имели место по толщине плит. Так толщина образцов плотностью 156 кг/м увеличилась на 24 %, а при плотности 74 кг/м3 - на 43 %. Из рис. 12 видно, что изменение толщины минераловатных

плит во время их эксплуатации может происходить в два этапа: сначала имеет место набухание, потом усадка. При этом в минераловатных плитах плотностью 74 кг/м3 процесс набухания останавливается после 16 условных лет эксплуатации, а в плитах плотностью 156 кг/м3 - после 30.

Изменения линейных размеров образцов по длине и ширине в результате циклического воздействия температурно-влажностных факторов оказались практически одинаковыми и изменяются по линейной зависимости. С увеличением числа циклов наблюдается усадка образцов. Более плотные образцы слабее изменяют свои размеры. Так при плотности утеплителя 156 кг/м3 усадка образцов после 150 циклов воздействия составила 1 %, а при плотности материала 74 кг/м3 после 75 циклов - 3...4 %.

В данной главе также описываются экспериментальные исследования, в которых изучалось паропоглощение по массе (со, %), потеря массы (Ат, %) и изменение плотности (у, кг/м3) минераловатных плит в зависимости от числа циклов температурно-влажностных воздействий и исходной плотности минераловатных плит.

Проведенные исследования показали, что деструктивные процессы в минераловатных плитах происходят в несколько этапов. На первом этапе происходит разрушение связующего, т.е. замерзающая вода раздвигает минераловатные волокна и разрыхляет утеплитель. На втором этапе характерен процесс незначительной усадки плит по толщине, что связано с разрушением уже не связующего, а самих волокон.

Таким образом, полученные результаты и проведенный анализ убеждают, что в реальных условиях эксплуатации минераловатных плит в вентилируемых конструкциях стен при циклических воздействиях температурно-влажностных факторов и фильтрации воздуха теплопроводность плит плотностью 74 кг/м3 может увеличится в 2,8 раза, а плит плотностью 156 кг/м3 в 1,9 раза. Очевидно, что это может привести к существенному понижению термического сопротивления слоя утеплителя и снижению надежности подсистемы «несущая часть стены - утеплитель».

В многослойной наружной стене изменение линейных размеров минераловатных плит может снизить её теплозащитные качества в связи с образованием «мостиков холода». Это произойдет в результате того, что после 25 условных лет эксплуатации при размерах теплоизоляционных плит 1000 х 500 х 50 мм швы между соседними плитами при их плотности 74 кг/м3 могут раскрыться на 20...40 мм, а при плотности 156 кг/м3 - на 5... 10 мм.

Отрицательное воздействие на эксплуатационные показатели стен может оказывать не только усадка минераловатных плит по длине и ширине, но и набухание их по толщине. Если принять толщину теплоизоляционного слоя в наружных стенах с вентилируемым фасадом равной 100 мм, то нетрудно заметить, что после 16 условных лет эксплуатации вентилируемая воздушная прослойка стены, утепленной плитами плотностью 74 кг/м3, может уменьшиться на 43 мм. При утеплении плитами плотностью 156 кг/м3 после 28 условных лет эксплуатации эта прослойка уменьшится на 24 мм. Сокращение толщины воздушной прослойки может существенно ослабить вентиляцию и процесс удаления влаги из утеплителя.

Результаты исследования убеждают, что при конструировании ограждающих конструкций вентилируемых стен без учета возможных процессов усадки и набухания минераловатного утеплителя можно получить конструкции с существенно заниженными эксплуатационными качествами.

Установлено, что увеличение паропоглощения минераловатных плит под действием эксплуатационных факторов не оказывает значимого влияния на теплотехнические качества теплоизоляционного материала, так как увеличение коэффициента теплопроводности, вызванное повышением влажности материала, компенсируется понижением До в связи с его разрыхлением. Применительно к вентилируемым фасадам потеря массы минераловатных плит показывает не только на изменение прочностных и теплофизических свойств теплоизоляционного материала, но и на его разрушение. Например, при термомодернизации жилого девятиэтажного здания 90 серии, построенного в ЦЧР, с площадью наружных стен 1498 м2 потребуется 135 м минераловатных плит плотностью 74 кг/м3, то есть 9990 кг утеплителя. За 25 условных лет эксплуатации здания потоки воздуха, циркулирующие под облицовочными панелями вентилируемых фасадов, могут вынести в атмосферу около 1876 кг минераповатной пыли. То есть в среднем стены данного здания будут выделять в окружающую среду около 75 кг пыли в год.

Данный пример показывает, что неправильное проектирование вентилируемых фасадов может привести к ухудшению экологической обстановки рядом со зданиями и тем самым привести к росту заболеваний органов дыхания и обострению аллергических реакций.

Проведенные исследования позволили выявить основные направления в области обеспечения эксплуатационной надежности вентилируемых наружных стен с минераловатным утеплителем, которые необходимо учитывать при конструировании вентилируемых наружных стен и разработке практических рекомендаций по их устройству.

Глава V. Конструктивные решения вентилируемых фасадов жилых зданий. Рассмотрены конструктивные особенности вентилируемых фасадов и разработана классификация расчетных схем элементов подсистемы «несущая часть стены -крепежный каркас — защитно-декоративная панель» вентилируемого фасада, которая была дефрагментирована на следующие расчетные элементы: облицовочная панель, направляющая крепежного каркаса, кронштейн крепежного каркаса, распорный анкерный болт соединяющий крепежный каркас с несущей частью стены и крепежные элементы в виде кляммера, самореза, заклепки, болта и т.д.

Проведены аналитическое и экспериментальное исследования в области обеспечения прочности элементов вентилируемого фасада, в которых наиболее подробно рассмотрено обеспечение прочности крепления несущего каркаса к наружным стенам термомодернизируемых зданий с помощью анкерных болтов распорного типа. Установлено, что диаметр и глубину заложения анкерных болтов распорного типа при установке их в наружные стены жилых зданий можно определять из следующей эмпирической зависимости:

К ан = (0,29Пан2+480Ран/(уМ)°-5 - 0,53£ая, (6)

где Аза„- глубина заложения анкера, мм; Вш - диаметр анкера, мм; Яь, - расчетное сопротивление бетона растяжению, мПа; Рт - расчетная нагрузка, приходящаяся на анкерный болт, кН; уъ - коэффициент условий работы.

Разработан универсальный алгоритм выбора параметров элементов вентилируемого фасада (рис. 13), который позволяет оптимизировать параметры элементов крепежного каркаса с позиции обеспечения их требуемой прочности и теплозащиты термомодернизируемой стены.

2. Расчет толщины утеплителя,

3 Выбор крепления облицовочной панели к направляющим крепежного каркаса (-] -- >1

4. Расчет по прочности облицовочной панели * -

5 Выбор сечений направляющих крепежного каркаса и их закрепления на направляющих или кронштейнах

6. Расчет по прочности направляющей крепежного каркаса

7 Определение вылета кронштейна крепежного каркаса с учетом толщины утеплителя, параметров воздушной прослойки и рассчитанных элементов вентилируемого фасада

8 Выбор сечений кронштейна крепежного каркаса

9 Расчет по прочности кронштейна крепежного каркаса

11"""

10 Расчет по прочности диаметра резьбовой часта анкерного болта

11 Выбор диаметра распорной втулки анкерного болта и расчет по формуле (б)глубины его заложения

12 Определение коэффициента теплотехнической однородности вентилируемого фасада по зависимости (4) Пересчет толщины утеплителя (3„*) с учетом данного коэффициента

14 Определение стоимости, трудоемкости и материалоемкости одного квадратного метра конструктивного решения вентилируемого фасада

Рис. 13. Укрупненный алгоритм оптимизации параметров элементов крепежного каркаса с позиции обеспечения требуемой прочности и теплозащиты вент, наружных стен

Проведена многокритериальная оптимизация параметров вентилируемого фасада с учетом требуемой теплозащиты и влажностного состояния термомодернизи-руемых наружных стен. Оптимизировались следующие параметры вентилируемого фасада: ширина открытого стыка между облицовочными панелями <5 (Х{) ~ 3(-1),

7(0), 11(+1)мм; размер вентилируемой воздушной прослойки S(X2) = 20(-1), 50(0), 80(+1)мм; отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания N(X}) = 0,667(-1), 1,333(0), 2(+1).

В качестве откликов оптимизации вентилируемого фасада были приняты: величина снижения термического сопротивления слоя минераловатных плит при воздействии ветра ARh (Удд) м2 0С/Вг, количество влаги, попадающей на 1 м2 утеплителя Ъ {Уфу), м3; максимальная влажность слоя утеплителя (УД % по массе. Значения откликов А/?ь (Удк), <7з (УАу) и h-^ (Yw) находились с использованием соответствующих регрессионных моделей (1), (2), (3) и (5). Для оптимизации свойств использовалась обобщенная функция желательности D, предложенная Харринггоном. При этом учитывалось, что ограничения откликов оптимизации носят односторонний характер. В этом случае удобной формой преобразования отклика У в частную функцию желательности d является экспоненциальная зависимость: d = ехр [- ехр(- У*)], где У* = b0 + b¡ У.

Коэффициенты Ьа и 6, определялись для двух значений свойства У, соответствующих значениям желательности d (базовым значениям) в интервале 0,2 < d < 0.8. Таким образом были преобразованы измеренные значения откликов У в безразмерную шкалу желательности (рис. 14).

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 Удя ,-1-.-,-,-,---». ,3

6 5 4 3 2 1 0 ^'Ю

1,7 1,5 1,3 1,1 0,9 0,7 0,5 У*

Рис. 14. Функция желательности для рассматриваемых откликов Ум, У<*.у, У„

На основании частных функций желательности d рассчитывались обобщенные функции желательности И для вентилируемого фасада: без ветро-гидрозащитной пленки

Д = ехр у[ехр(- 3,7415 + 7,8647УМ )+ ехр(-1,6597 + 591,4634У<Лу)+

+ ехр(- 3,4488+ 2,7067У„ |; с ветро-гидрозащитной пленкой

02 = ехр| - |[ехр(- 3,7415+7,8647УДД )+ехр(- 3,4488+ 2,7067У„

I

Далее было просмотрено факторное пространство, и для максимальных значений О определены оптимальные значения исследуемых параметров. Оптимальная ширина открытого стыка между облицовочными панелями составила 8 (А',) = 3 мм (-1); оптимальный размер вентилируемой воздушной прослойки - 5(Х2) = 80 мм (+1); оптимальное отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания - Лг (Хт) = 0,667 (-1). Таким образом, для пятиэтажных зданий высота облицовочной панели должна приниматься оптимально 1360 мм, а для девятиэтажных зданий -1420 мм.

В связи с тем, что некоторые конструктивно-технологические решения вентилируемого фасада на практике требуют не строгого ограничения параметров, а некоторого диапазона их изменения, на основе анализа выделены области предпочтительных значений параметров, при которых общие функции желательности не отличаются от ее максимального значения, полученного при оптимальных параметрах, более чем на 10%: 5{Хх) = З...5мм (-1 ...-0,43); 5(Х2) = 64... 80мм (+0,46...+1); М(Х,) = 0,667.-0,960 (-1 ...-0,56).

По аналогии с предшествующей оптимизацией оптимизировались параметры вентилируемого фасада, в котором теплоизоляционный материал защищен ветро-гидрозащитной пленкой. В этом случае оптимальная ширина открытого стыка между облицовочными панелями составила 8 (Хх) = 3 мм (-1); оптимальный размер вентилируемой воздушной прослойки - 5 (Х2) = 59 мм (+0,303); оптимальное отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания - N (Х}) = 0,667 (-1). Области предпочтительных значений вентилируемого фасада с ветро-гидрозащитной пленкой составляют: 5(Л',) = 3...11 мм (-1...+1); 5(^2) ~ 33...80 мм (-0,57...+1); И(ХЪ) = 0,667...2 (-1...+1).

Таким образом можно констатировать, что при использовании в вентилируемых фасадах ветро-гидрозащитной пленки ширина открытого стыка между облицовочными панелями и высота панелей могут приниматься исходя из прочностных расчетов и архитектурных особенностей фасада термомодернизируемого здания. Для обеспечения требуемой теплозащиты и влажностного состояния термомодерни-зируемых наружных стен с использованием вентилируемых фасадов и ветро-гидрозащитной пленки размер вентилируемой воздушной прослойки должен быть не менее 33 мм.

Результаты проведенной оптимизации учитывались в дальнейшем при разработке практических рекомендаций по конструированию вентилируемых фасадов и проведению работ по их монтажу.

Глава VI. Организационно-технологические аспекты термомодернизации жилых зданий. Произведен анализ причин повышения трудоемкости при дополнительном утеплении наружных стен жилых зданий различного периода строительства и конструктивных систем при использовании различных конструктивных решений вентилируемых фасадов. Установлено, что повышение трудоемкости и снижение качества работ связаны с необходимостью регулирования крепежных каркасов применительно к типу термомодернизируемого здания.

С теплотехнической точки зрения при дополнительном утеплении наружных стен зданий теплоизоляционный материал должен быть закреплен вплотную к стене. В результате слой утеплителя воспроизводит неровности и отклонения стен (рис. 15). С другой стороны, при устройстве вентилируемых фасадов их облицовка

должна иметь строгие геометрические формы и располагаться вертикально, что в некоторых случаях может приводить не только к уменьшению размера вентилируемой воздушной прослойки, но и к ее закрытию, что категорически недопустимо.

Данная особенность наружных стен существующих зданий приводит к тому, что во время производства монтажных работ у большинства крепежных каркасов вентилируемых фасадов приходится использовать нетиповые дополнительные элементы, либо менять кронштейны целиком, предварительно демонтировав утеплитель и ветро-гидрозащитную пленку.

Наиболее важным регулируемым параметром вентилируемого фасада, позволяющим резервировать эксплуатационную надежность на стадии проектирования и монтажа, является расстояние между направляющей каркаса и утепляемой стеной. Это связано с тем, что сумма абсолютных значений максимальных отклонений наружных стен от вертикали может доходить до 150...200 мм. Причем значительные отклонения фасадной поверхности стен часто наблюдаются у зданий, имеющих удовлетворительное техническое состояние и являющихся объектами для термомодернизации.

Рис. 15. Схемы возможных отклонений наружной поверхности термомодернизируемых стен от вертикали:

а) идеальная; б) наклоненная наружу; в) наклоненная внутрь;

г) выпуклая; д) вогнутая; е) волнообразная

Для разработки конструктивных решений регулируемых крепежных элементов вентилируемых фасадов требовалось наличие информации о величине суммы абсолютных значений максимальных отклонений от вертикали фасадной поверхности наружных стен существующих зданий, подлежащих термомодернизации, которая крайне ограничена. В связи с этим проведено натурное исследование наружных стен большой группы жилых зданий различных строительных систем, этажности и сроков эксплуатации. С помощью дисперсионного анализа оценена значимость влияния факторов, влияющих на отклонение наружных стен от вертикали.

Установлено, что для обеспечения вертикальности облицовки вентилируемых фасадов их крепежный каркас должен иметь следующие регулируемые параметры по нормали к стене:

• от 0 до 80 мм - при утеплении панельных зданий любой этажности;

• от 0 до 140 мм - при утеплении пятиэтажных кирпичных зданий;

• от 0 до 180 мм - при утеплении девятиэтажных кирпичных зданий.

Рассмотрены конструктивные особенности крепежных каркасов вентилируемых фасадов и выведены соответствующие зависимости, учет которых на стадии проектирования позволяет подобрать размеры элементов крепежного каркаса таким образом, что процесс выравнивания элементов вентилируемого фасада в плоскости термомодернизируемой стены сокращается в несколько раз.

Разработан способ крепления облицовочных панелей к направляющим крепежного каркаса при помощи кляммеров без использования дополнительных крепежных элементов (болтов, заклепок и саморезов). Данное конструктивно-технологическое решение позволяет: снизить трудоемкость монтажа облицовочных панелей в 1,5...2 раза; уменьшить металлоемкость конструкции вентилируемого фасада в 1,2 раза; отказаться от болтов, заклепок и саморезов при креплении кляммеров к направляющим; производить крепление панелей из любого материала, различной толщины и размера; плавно регулировать местоположение панелей друг относительно друга; всесезонно проводить монтажные работы.

Раскрыты особенности организационно-технологического проектирования термомодернизации жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов, одной из главных задач которого является выбор оптимального решения технологической последовательности выполнения работ и пространственного развития потоков, степени их совмещения, а также расчетов параметров календарных планов, направленных на минимизацию продолжительности термомодернизации и создания безопасных условий для работающих на объектах с учетом влияния управляемых и управляющих факторов на организационно-технологическую надежность.

На основании накопленного опыта термомодернизации, проведенных исследований и существующей нормативной литературы по проектированию вентилируемых фасадных систем разработаны рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов.

Глава VII. Технико-экономическое, социальное и экологическое обоснование термомодернизации жилых зданий. Произведен анализ существующих методик оценки технико-экономической эффективности термомодернизации наружных стен зданий, который показал, что оценка экономического эффекта в большинстве случаев сводится к определению теплопотерь через наружные стены до и после их утепления. По разности теплопотерь находят годовую стоимость сэкономленной тепловой энергии. Зная затраты на термомодернизацию наружных стен и стоимость сэкономленной энергии на отопление, находится экономический эффект от утепления, который выражается в сроке окупаемости. Несмотря на общность подходов к определению экономической эффективности термомодернизации наружных стен, в анализируемых работах приводятся существенно различающиеся результаты экономических расчетов.

С учетом выявленных причин расхождения результатов построена экономическая модель для оценки эффективности термомодернизации наружных стен жилых зданий ЦЧР, и на примере кирпичного (серия 1-447) и панельного (серия 1-467А) зданий рассмотрено четыре варианта дополнительного утепления наружных стен.

I вариант представлял собой фасадную систему с вентилируемым воздушным зазором «Краспан» с утеплителем из минераловатных плит толщиной 0,09 м. Во II варианте утепления использовалась система «ПОЛИДОМтм» с оштукатуриванием фасада и жестким креплением минераловатных плит толщиной 0,09 м, а также

акриловой штукатурной массы с наружной стороны стены. III вариант представлял собой вентилируемый фасад системы «Краспан» с утеплителем из минераловатных плит толщиной 0,05 м, IV вариант - систему утепления «ПОЛИДОМтм», в которой использовались минераловатные плиты толщиной 0,05 м.

Толщина теплоизоляционного материала выбиралась исходя из поэлементного и потребительского подхода к утеплению жилого здания в ЦЧР и, соответственно, составляла 0,09 м и 0,05 м.

Для сопоставления результатов экономических расчетов в модели рассматривался также V вариант, который предусматривал восстановление первоначальных эксплуатационных качеств наружных стен без дополнительного утепления.

На основании опыта эксплуатации жилых зданий в ЦЧР и литературных данных для каждого расчетного варианта закладывалась своя периодичность проведения капитальных и текущих ремонтов. Принято, что срок службы между капитальными ремонтами межпанельных швов составляет 11 лет, наружных утепленных стен с вентилируемым фасадом 30 лет, а с оштукатуренным утеплителем - 15 лет. Периодичность между текущими ремонтами принималась равной 4 годам для кирпичных стен и вентилируемых фасадов, и 3 годам для панельных стен и стен с оштукатуренным утеплителем.

Результаты расчета показали, что, несмотря на одинаковые капиталовложения в термомодернизацию панельных и кирпичных наружных стен, срок окупаемости последних в 1,4...1,7 раза больше и составляет 10...17 лет для кирпичных стен и 6... 12 - для панельных. Данное обстоятельство объясняется тем, что затраты на капитальный и текущие ремонты неутепленных наружных стен для панельного здания больше, чем доя кирпичного.

Влияние на срок окупаемости потребительского и поэлементного подхода к утеплению в большей степени проявляется у конструктивно-технологического решения с оштукатуриванием утеплителя. Например, при термомодернизации наружных панельных стен (рис. 16) данным способом капиталовложения окупятся при поэлементном подходе через 8 лет, а потребительском - через 6. В случае использования для утепления панельного здания вентилируемого фасада срок окупаемости составит 12 лет, независимо от подхода к энергосбережению. Аналогичная ситуация наблюдается при утеплении кирпичных стен. В данном случае при использовании теплоизоляционного материала, оштукатуренного акриловой штукатурной массой, срок окупаемости составляет 13 лет при поэлементном подходе и 10 лет при потребительском. Вентилируемый фасад окупится через 17 лет для первого случая и через 16 лет для второго.

Необходимо отметить, что использование срока окупаемости при вариантном сравнении конструктивно-технологических решений термомодернизации наружных стен, имеющих различный срок службы, может привести к ошибке. Например, срок окупаемости системы дополнительного утепления с оштукатуриванием минераловатных плит меньше, чем срок окупаемости вентилируемых фасадов (рис. 16, а). Однако небольшая долговечность системы «несущая часть стены -теплоизоляционный материал - штукатурный слой» приводит с течением времени к необходимости производить ее капитальный ремонт, что резко ухудшает эффективность данной системы по сравнению с вентилируемым фасадом.

В связи с этим при вариантном сравнении конструктивно-технологических решений термомодернизации наружных стен с различной долговечностью необходимо пользоваться суммарными затратами (Зпр, руб./м2), дисконтированными к началу расчетного горизонта (рис. 16, б), а) Т»

5 500

б)

Vi Г* « g О —.

öS§8 8oooooo_ _„______ _ _ _ _ _

H'NDNriNINMMrirlrllNfNflMrtMNnMNMriM

rj f "Л «О f OO С О —— fN

oooooooooooooooo

M M rg n

Годы

?000

1750

1500

1250

1000

750

500

I - вариант _______

III - вариант \ \__-— — V--------

—rr—------- ~ " — Г-

....— -- -""**" п - вариант

IV - вариант _ > 1

______- __ - • вариант

О О О О О •■— '— —• —< '— ■— _ .— .— OOOOOOOOOOOOOOÖOOO П « М Ol W N W <N PI " ~ — —' — — —

«OrMliO-fIc. * «Л « Ь « Л О -' N w — «MrinflMfldNIN^M'^ri

tj^jtj«0tj000000000000000

Годы

Рис. 16. Результаты расчета экономической эффективности термомодернизации наружных стен панельного жилого здания в ЦЧР:

а) - динамика экономии приведенных затрат(Эпр, руб./м2);

б) - динамика роста суммарных затрат , руб./м2)

Анализ приведенных затрат по вариантам дополнительного утепления показал, что за 30 лет эксплуатации вентилируемых фасадов и систем с оштукатуренным утеплителем Зпр для I и III вариантов утепления на 104... 193 руб./м2 меньше, чем для II и IV.

Разница суммарных приведенных затрат в подходах к энергосбережению для систем с оштукатуренным утеплителем через 30 лет эксплуатации составит 95... 100 руб./м2, а систем с вентилируемым фасадом всего лишь - 7... 13 руб./м2.

В различных вариантах термомодернизации приведенные затраты панельного и кирпичного здания почти одинаковы. В тоже время приведенные затраты за расчетный период для неутепленной панельной стены больше, чем приведенные затраты для этой же стены, но утепленной с использованием вентилируемых фасадов (I и III варианты) или утепленной минераловатными плитами, пгпг чгртрапнымц акриловой штукатурной массой, при поэлементном подходе кэнергосбережеяиЙЧ®.Й^Щпо^д •. ... _

1 библиотека I

С-Пепрвург

ШЛ щ.

33

Приведенные затраты за 30 лет эксплуатации утепленных кирпичных стен в 1,6... 1,7 раза больше, чем Зпр тех же наружных стен, но без их утепления. Несмотря на это, капиталовложения в рассматриваемые варианты термомодернизации кирпичной стены окупаются.

Рассмотренная экономическая модель утепления наружных стен является небольшой подсистемой системы энергосберегающих мероприятий, которые должны производиться при термомодернизации жилого здания. Данная модель полностью иллюстрирует методику декомпозиции функциональной системы энергосбережения и определения экономических показателей мероприятий, необходимость выполнения которых обусловлена требованиями соответствующих нормативных и директивных документов.

Рассмотрены существующие методики оценки социального эффекта реконструкции жилых зданий. Установлено, что, несмотря на общность социальных результатов реконструкции жилых зданий и проведения энергосберегающих мероприятий, существующими методиками нельзя воспользоваться при определении социального результата термомодернизации, так как энергосберегающая политика, проводимая в стране, внесла корректировку в потребительские качества жилья, что и рассмотрено на примере санитарно-гигиенических оценочных показателей, характеризующих теплотехнические свойства наружных ограждающих конструкций.

Предложено дополнить перечень санитарно-гигиенических оценочных показателей (тепловая инерция 01раждения, температура воздуха в помещении, его относительная влажность и скорость движения), используемых при оценке социального эффекта, еще двумя показателями, характеризующими температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (ДО и внутреннюю теплоаккумулирующую способность ограждения.

Гигиенистами установлено, что изменение температуры всех поверхностей помещения на 1°С равноценно изменению температуры воздуха в этом помещении на 4...5°С, что соответствует 8... 10 «бытовым порогам». В связи с этим считается, что оптимальный температурный перепад между внутренним воздухом и поверхностью ограждения не должен превышать 1,5...2°С. В СНиП «Строительная теплотехника» издания 1986 года данный перепад допускается не более 6°С. В СНиП издания 1998 года и СНиП «Тепловая защита зданий» издания 2004 года Д/" должно быть не более 4°С, то есть в последние годы произошло изменение норм в сторону улучшения микроклимата помещения.

Проведен анализ влияния сопротивления теплопередаче наружных сген и температуры наружного воздуха за отопительный период ЦЧР на Д/ (рис. 17 и рис. 18).

Установлено, что температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружной стены за отопительный период в зданиях ЦЧР изменяется в значительных приделах. Например, в кирпичном здании со стенами толщиной 0,51 м величина Д/ в течение отопительного периода может изменяться от 1,6 до 7,3°С, что в свою очередь неблагоприятно сказывается на микроклимате помещения.

При повышении сопротивления теплопе-ратуры наружного воздуха иС) редаче наружных стен до 1,54 м2-°С/Вт, значс-

( ние Д/ соответствует требованиям СНиП «Теп-

*

Рис. 17. Зависимость Ы, °С от сопротивления теплопередаче наружных стен (Яо, м2-°С/Вт) и темпе-

ловая защита зданий» и при любой температуре наружного воздуха в природно-климатических условиях ЦЧР не превышает 4 С. Оптимальный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции достигается только при значениях Я0 больших 3,03 мгоС/Вт, то есть при поэлементном подходе к энергосбережению.

7

< б 15

&4

С

« 3

-а

а 1

I о £

октябрь ; ноябрь декабрь • январь ! февраль : март апрель

до термомодернизации А ; л ; / V

! \] \Д/ V/ \t\fS ( Г\

^ :при потребительском подходе к термомодшнДбациА^Х /

" , — , при поэлементном подходе к термомодернизации / >——

67 135 201

Отопительный период, сутки

Рис. 18. Изменение величины Д/, °С в течение отопительного периода для панельных жилых зданий ЦЧР до (До = 0,92 м2-°С/Вт) и после термомодернизалии при потре-

поэлементном подходе

бительском подходе (Л0 = 3,063 м2-°С/Вт)

(Яо = 2,11 м - С/Вт)

В среднем по ЦЧР за отопительный период оптимальный температурный перепад поддерживается 38 суток для кирпичных и 34 суток для панельных зданий, что составляет около 18 % отопительного периода. Значения ДI превышают 4°С в кирпичных зданиях на протяжении 45 суток, а в панельных только около 29 суток.

При потребительском подходе к термомодернизации, независимо от материала наружных стен, значение Д/ будет больше 2 °С всего лишь на протяжении 5 суток, что свидетельствует о резком повышении комфортабельности в помещении.

Поэлементный подход к энергосбережению приводит к тому, что на протяжении вссго отопительного периода будет поддерживаться оптимальный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения.

Таким образом, при поэлементном подходе к энергосбережению для людей любого возраста можно создать наилучшие условия психологического комфорга и физиологического оптимума, тем самым снизив вероятность заболеваний слизистой оболочки носа и горла, обострения заболеваний органов дыхания, мышечно-суставного аппарата и периферической нервной системы.

Показатель тепловой инерции характеризует всю по толщине ограждающую конструкцию, что было достаточным при оценке однослойных стен. В условиях термомодернизации ограждений большой интерес представляет т-еплоаккумулирующая способность внутренней поверхности стены, так как она может изменяться от 5881 до 36725 кДж/м2 в зависимости от места расположения дополнительного теплоизоляционного слоя и его теплофизических характеристик. Это влияет на процесс замедления и выравнивания колебаний температур внутри помещений, что в свою очередь сказывается на комфортной обстановке в квартире.

На примере одного из городов ЦЧР рассмотрено влияние результатов термомодернизации наружных стен. Установлено, что при термомодернизации наружных стен жилых зданий в г. Тамбове при поэлементном подходе к энергосбережению количество

выбросов в атмосферу диоксида азота уменьшится на 521,8 т; окиси углерода на 160,6 т; диоксида серы на 184,3 т; шпиокиси ванадия на 1,3 т и золы на 6,3 т. Влияние утепления наружных стен при потребительском подходе снижает количество выбросов в атмосферу N0^ на 408,3 т; СО на 125,3 т; 302 на 144,2 т; У205 на 1,1 т и золы на 4,9 т.

Таким образом, термомодернизация наружных стен опорного жилищного фонда г. Тамбова при поэлементном подходе к энергосбережению снижает выбросы загрязняющих веществ в атмосферу на 36 %, а при потребительском подходе - на 28 %. Это приводит к тому, что годичная плата за экологический ущерб, наносимый природе предприятиями, вырабатывающими тепловую энергию, снизится на 59519 руб./год и 46566 руб./год соответственно.

Плата за экологический ущерб, наносимый предприятиями топливно-энергетического комплекса, ложится на потребителей энергии, поэгому термомодернизапия повлечет за собой не только снижение потребления тепловой энергии, но и может рассматриваться как повод для уменьшения действующих тарифов на отопление жилых зданий.

Снижение выбросов в атмосферу загрязняющих веществ в результате термомодернизации зданий является важным фактором, влияющим на последовательность проведения энергосберегающих мероприятий в городе. Только такой подход к энергосбережению позволит достичь максимального социального эффекта и улучшить городскую среду с экологической точки зрения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

I. Сформулированы основные теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий. С целью разграничения мероприятий по экономии топливно-энергетических ресурсов, идущих на эксплуатацию зданий, предложены термины: термореновация; термомодернизация; термореконструкция и их определения. Энергосбережение в жилищном секторе рассмотрено как функциональная система со своей структурой и связями между элементами системы, специфическими особенностями, вытекающими из задач, возникающих при обновлении основных фондов. Выделен ряд наиболее информативных показателей, характеризующих эффективность энергосберегающих мероприятий. Подобран математический аппарат, позволяющий оптимизировать функциональную систему энергосбережения в жилищном секторе на всех ее уровнях.

II. На основании анализа достоинств и недостатков способов устройства дополнительного утепления наружных стен существующих жилых зданий с позиции практического опыта и использования систем дополнительного утепления, а также возможностей материально-технической базы строительства признано, что одним из наиболее эффективных конструктивно-технологических решений термомодернизации может быть вентилируемый фасад - система дополнительного утепления с вентилируемой воздушной прослойкой, которая может также использоваться в Центрально-черноземном регионе.

III. С помощью экспериментального исследования изучено влияние фильтрации воздуха под облицовочными панелями вентилируемых фасадов с ветрозащитной пленкой и без нее на термическое сопротивление утепленных наружных стен Установлено, что в вентилируемых фасадах без ветрозащиты значимыми факторами являются: отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания; плотность минераловатных плит; расстояние между теплоизоляционным материалом и тыльной поверхностью облицовочной панели; ширина открытого стыка между облицовочными панелями. При соответственном выборе этих параметров можно снизить влияние ветра па изменение термическою сопротивления утеплителя в 2,7 раза Однако даже при наилучших значениях данных параметров наблюда-

ется фильтрация наружного воздуха в минераловатных плитах. Наличие ветрозащитной пленки уменьшает влияние ветра на термическое сопротивление теплоизоляционного материала вентилируемого фасада в 1,8 раза по сравнению с аналогичной конструкцией без ветрозащиты, а такой фактор, как плотность минераловатных плит становиться незначимым.

IV. На основании экспериментального исследования установлено влияние параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней. Выявлены наилучшие параметры вентилируемой воздушной прослойки, размеры открытого стыка между панелями, толщина облицовки и конфигурация се торцевых граней с позиции снижения водопроницаемости и увлажнения утеплителя. Доказана целесообразность защиты от дождевой влаги теплоизоляционного материала в вентилируемых фасадах специальными паропроницаемыми пленками, которым свойственны не только ветро-, но и гидрозащитные функции Предложена конфш-у-рация торцевых граней облицовочных панелей, которая позволяет не только снизить водопроницаемость открытых стыков при опасных направлениях ветродождевого потока в 8... 10раз по сравнению с обычным открытым стыком облицовочных панелей, но и отказаться от использования гидрозащитных пленок.

V. В результате исследования влияния факторов, характеризующих теплотехнические свойства материалов и геометрические параметры всех элементов, входящих в крепежный узел вентилируемого фасада, на температурный режим утепленных наружных стен установлены факторы, значимо влияющие на изменение минимальной температуры внутренней поверхности наружных кирпичных и панельных стен жилых зданий в местах глухих участков, в углах стен, а также в местах опирания плит перекрытия и устройства оконных заполнений. Разработаны практические рекомендации по повышению теплотехнической однородности термомодернизируемых наружных стен жилых зданий в условиях Центрально-черноземного региона с использованием вентилируемых фасадов.

VI. На основе шестифакторного вычислительного эксперимента, выполненного на ЭВМ с использованием профаммного комплекса «TEMPER-3D», построена регрессионная модель зависимости коэффициента теплотехнической однородности от факторов, значимо характеризующих теплотехнические свойства материалов и геометрические параметры элементов крепежного узла вентилируемого фасада. Разработан графический подход к выбору некоторых параметров дополнительного утепления стен с вентилируемым фасадом и справочная таблица, позволяющая определять их коэффициент теплотехнической однородности. Разработана программа для ЭВМ «Расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены здания, ослабленной теплопроводными включениями в виде крепежного каркаса вентилируемого фасада» (R-VENT)

VII. Разработана математическая модель тепло-влагопереноса в вентилируемых ограждающих конструкциях, за основу которой принят модернизированный метод последовательного увлажнения, позволяющий учитывать конструктивно-технологические особенности вентилируемых фасадов и фильтрацию воздуха в воздушных прослойках. Для данной модели разработана программа для ЭВМ «Расчет баланса влагонакопления в вентилируемых ограждающих конструкциях зданий при нестационарных условиях» (TW-VENT-CONS), с помощью которой произведено исследование влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек на влажностный режим наружных стен. Установлено, что на максимальную влажность слоя утеплителя термомодернизированной наружной стены с вентилируемым фасадом значимое влияние оказывают размер вентилируемой воздушной прослойки и отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания.

VIII. С позиции эксплуатационной надежности конструкция термомодернизируе-мой стены с вентилируемым фасадом рассмотрена как сложная система. Выявлено, что на способность всей конструкции утепленной стены и отдельных ее элементов сохранять в течение расчетного времени работоспособность большое влияние оказывает долговечность теплоизоляционного материала, являющегося наиболее слабым эвеном данной системы. Произведены экспериментальные исследования и установлены зависимости изменений во времени основных теплофизических и физико-механических свойств ми-нераловатных плит под воздействием эксплуатационных факторов. Выявлены причины и характер деструктивных процессов, протекающих в данном теплоизоляционном материале под воздействием эксплуатационных факторов. Установлены основные аспекты, на которые необходимо обратить внимание при проектировании вентилируемых фасадов с целью повышения их эксплуатационной надежности.

IX. Проведены аналитическое и экспериментальные исследования в области обеспечения прочности элементов вентилируемого фасада. Разработана классификация расчетных схем элементов вентилируемого фасада с учетом их конструктивных особенностей. Сформулированы основные предпосылки конструктивного проектирования вентилируемых фасадов Изучены вопросы обеспечения прочности крепления несущего каркаса к наружным стенам. Разработан инженерный алгоритм выбора оптимальных параметров элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада с учетом обеспечения требуемой прочности и теплозащиты.

X. Выполнена многокритериальная оптимизация параметров вентилируемого фасада без и с ветро-гидрозащитной пленкой с позиции обеспечения теплозащиты и нормативного влажностного режима наружных утепленных стен. Установлено, что при термомодернизации стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов, облицовочные панели которых имеют прямоугольное очертание торцевых граней, а стыки между ними не защищены от дождевой влаги специальными конструктивными элементами, оптимальными и предпочтительными (в скобках) параметрами без использования ветро-гидрозащитной пленки являются следующие значения: ширина открытого стыка между облицовочными панелями á=3 (3...5) мм; размер вентилируемой воздушной прослойки S-80(64...80) мм; отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания N = 0,667 (0,667...0,960). Если в вентилируемом фасаде имеется ветро-гидрозащитная пленка, то его оптимальные и предпочтительные параметры имеют следующие значения <5=^3(3. ,11)мм;5=59(33.. 80) мм; N= 0,667 (0,667...2).

XI. На основе натурных исследований состояния наружных стен жилых зданий оценено влияние таких факторов, как период строительства, этажность и материал стен на суммарное абсолютное значение максимального вертикального отклонения наружной поверхности стен. Разработан подход к повышению технологичности систем наружного утепления с использованием вентилируемых фасадов, базирующийся на установлении диапазона регулирования элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада в зависимости от периода строительства и конструктивной системы термомодернизируемого здания.

XII. Рассмотрены особенности реализации метода автоматизированного формирования организационно-технологических моделей термомодернизации наружных стен на примере вентилируемых фасадов. Выявлены возможные варианты технологических зависимостей между работами по устройству вентилируемых фасадов в зависимости от особенностей термомодернизируемых зданий и используемых средств подмащивания, а также конструктивно-технологических параметров вентилируемых фасадов. Разработаны организационно-технологические приемы и рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стсн с использованием вентилируемых фасадов.

XIIL Произведен анализ результатов экономической оценки эффективности утепления наружных стен и выявлены причины их расхождения. Построена экономическая модель для оценки эффективности термомодернизации наружных стен, которая позволила выделить области экономической целесообразности проведения термомодернизации жилых зданий в ЦЧР. Выбраны критерии социальной и экологической оценки результатов утепления наружных стен и приведена методика их определения. Установлено, что при одинаковых капиталовложениях в термомодернизацию панельных и кирпичных наружных стен срок окупаемости последних в 1,4..Л,7 раза больше и составляет 10... 17 лет для кирпичных стен и 6 .. 12 - для панельных; приведенные затраты, дисконтированные к началу расчетного горизонта (2004 г.), за 30 лет эксплуатации для вентилируемых фасадов на 104... 193 руб./м2 меньше, чем систем с оштукатуренным утеплителем: утепление наружных стен жилых зданий опорного жилищного фонда г. Тамбова снизит выбросы в атмосферу загрязняющих веществ на 36 %.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ: А) в ведущих научных журналах и изданиях, выпускаемых в РФ и рекомендованных ВАК для отражения основных научных результатов диссертаций на соискание ученой степени доктора технических наук:

1. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П., Монастырев П.В. Индустриальные методы облицовки фасадов зданий при их утеплении // Промышленное и гражданское строительство. - 1997. - №6. - С.49-51.

2. Монастырев П.В. Нормирование теплозащиты стен зданий // Жилищпое строительство. -1998. - №7. - С.9-10.

3. Езерский В.А., Монастырев П.В. Повышение водонепроницаемости стыков облицовочных панелей // Жилищное строительство. - 1998. - №11. - С. 12-14.

4. Езерский В.А., Монастырев П.В. Оптимальное решение облицовочных панелей при устройстве теплоизоляции // Жилищное строительство. - 1999. - № 4. - С.7-8.

5. Монастырев П.В Жилищный фонд и энергосбережение // Жилищное строительство. -2000. - №5. - С.14-15.

6. Monastyrev Р V. Changes in introduction of norms in the conservation of beat for the external walls of dwelling houses in Russia // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов, 2000. Том 6. № 2. - С.282-284.

7. Sharapova I.V., Monastyrev P.V. Conditions of progressive divelopment of design firm H Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов, 2001. Том 7. № 1.-С.139-141.

8. Монастырев П.В., Монастырева М.В. Изменение архитектурного облика зданий в современных условиях // Жилищное строительство. - 2001. - №7. — С.13-15.

9. Езерский В.А., Монастырев П.В., Монастырева М.В О терминологии в описании устройств теплозащиты зданий // Жилищное строительство. - 2002. - №4. - С.24-25.

10. Monastyrev Р V., Monastyreva M.V., Reid M.V. Damage to the architectural image of the façade of a building // Вестник Тамбовского государственного технического университета. -Тамбов, 2002. Том 8. № 4. - С.649-654.

11. Езерский В.А., Монастырев П.В. Влияние вентилируемого фасада на теплозащитные качества утеплителя // Жилищное строительство. - 2003. - №3. - С.18-20.

12. Monastyrev P.V., Monastyreva M.V., Reid M.V. Main areas of energy conservation in the scr-vicing of apartment buildings // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - Тамбов, 2003. Том 9. № 2. - С.282-285.

13. Езерский В.А., Монастырев П.В. Крепежный каркас вентилируемого фасада и температурное поле наружной стены // Жилищное строительство. - 2003. - №10. - С. 15-18.

14. Езерский В.А., Монастырев П.В. Влияние крепежного каркаса на теплоизоляцию вентилируемых фасадов // Жилищное строительство. - 2004. - №7. - С.24-25.

15. Гусев Б.В., Езерский В.А., Монастырев П.В. Изменение линейных размеров минерал о-ватных плит в условиях эксплуатационных воздействий // Промышленное и гражданское строительство. - 2004. - № 8. - С.32-34.

16. Езерский В.Л., Монастырев П.В., Федоров C.B. Коэффициент теплотехнической однородности наружных стен вентилируемых фасадов // Жилищное строительство. - 2004. -№ 12.-С.8-11.

17. Гуссв Б.В , Езерский В.А., Монастырев П.В. Теплопроводность минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий // Промышленное и гражданское строительство. - 2005.1. - С.48-49.

18. Езерский В.А., Монастырев Г1.В. Вентилируемый фасад и утеплитель // Жилищное строительство. - 2005. - № 5. - С.27-29.

19. Гусев Б.В., Езерский В.А., Монастырев П.В. Потеря массы минераловатных плит в условиях эксплуатационных воздействий // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005. - № 6. - С.51.

20. Езерский В.А., Монастырев П В . Кузнецова H В. Температурный режим в узлах сопряжения вентилируемых наружных стен с оконными заполнениями. Часть 1 // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005. - № 6. - С.60-61.

21. Езерский В.А., Монастырев П.В., Кузнецова Н.В. Температурный режим в узлах сопряжения вентилируемых наружных стен с оконными заполнениями. Часть 2 // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005. - № 7. - С.80-81.

Б) в монографиях и учебных пособиях

22. Монастырев П.В. Технология устройства дополнительной теплозащиты с ген жилых зданий: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ, 2000.-160 с.

23. Монастырев П.В. Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий: Учебное пособие. Издание 2-е. - М.: Издательство АСВ, 2002.-160 с.

24. Гусев Б.В., Езерский В.А., Монастырев П.В., Кузнецова Н.В. Повышение теплотехнической однородности утепленных наружных стен с вентилируемым фасадом. - М.: Научный мир, 2005,- 184 с.

В) в других изданиях, выпускаемых на территории РФ

25. Монастырев П.В. Способ защиты утеплителя наружных стсн при реконструкции зданий: Тез. докл. Третья всесоюз. науч. конф. - Тамбов.: Тамб. гос. техн. ун-т. 1996. - С.16.

26. Афанасьев A.A., Матвеев Е.П., Монастырев П.В. Технология утепления и облицовки фасадов при реконструкции зданий // Экспресс - информация. Технология, механизация и автоматизация в строительстве. - 1997. - Вып.1. - С.7-13.

27. Монастырев П.В., Монастырева М.В. Исследование работы сдвигоустойчивых соединений в конструкциях крепления защитных слоев теплоизоляции // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ. - Тамбов, 1997. - С.288-292.

?8 Монастырей П В., Монастырева М.В , Леденев В В Пути повышения надежности зданий // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ. - Тамбов, 1997. - С.325-326.

29. Монастырев П В Вариантное проектирование дополнительной теплозащиты жилых зданий: Тез. докл. Четвертая науч. конф. - Тамбов.: Тамб. гос. техн. ун-т, 1999. -СЛ48-149.

30. Монастырев П В. Классификация жилищного фонда с точки зрения устройства дополнительной теплозащиты зданий // Труды ТГТУ: Сб. научных статей молодых ученых и студентов. -Тамбов, 1999. Вын.4.-С.148-152.

31. Иванов Д.В., Монастырев П.В., Монастырева М.В. Основные пути экономии энергии в жилых зданиях // Труды в области архитектуры и строительства: Сб. науч. ст. - Тамбов, 2000. Вып.1. -С.71-74.

32. Куликова Е.Н, Монастырев П.В. Методологические аспекты проектирования целевых строительных программ // Труды в области архитектуры и строительства: Сб. науч. ст. -Тамбов, 2000. Вып.1. - С.97-100.

33. Мишанин И.Н., Куликова E.H. Монастырев П.В., Монастырева М.В. Проблемы изучения технологий устройства стен с повышенными теплотехническими свойствами // Иннова-

циоиные технологии организации обучения инженеров-строителей: Тезисы 31 научно-методической конференции профессорско-преподавательского состава научных работников, аспирантов и студентов ПГАСА, 21-24 марта 2000 г.- Пенза, 2000.- С.35-36.

34. Монастырев П.В. Влияние средств подмащивания на организацию работ по утеплению фасадов зданий: Тез. докл. Пятая науч. конф. - Тамбов.: Тамб. гос. техн. ун-т, 2000. - С.215.

35. Монастырев П.В. Влияние размеров защитно-декоративных панелей дополнительной теплоизоляции стен зданий на трудоемкость их монтажа // Труды ТГТУ: Сб. научных статей молодых ученых и студентов. - Тамбов, 2000. Вып.5. - С.231-235.

36. Монастырев П В Использование изделий из архитектурного бетона при утеплении фасадов зданий // Труды в области архитектуры и строительства: Сб. науч. ст. - Тамбов, 2000. Вып.1.-С.120-123.

37. Монастырев II.B. Классификация элементов зданий, влияющих на разрушение архшек-турного облика фасадов: Тез. докл. Пятая науч. конф. - Тамбов.: Тамб гос. техн. ун-т, 2000. -С.215-216.

38. Монастырев П.В. Проектирование реконструкционных работ, направленных на снижение энергопотребления жилыми зданиями. // Строительство-2000: Материалы Международной научно-практической конференции - Ростов н/Д: Рост. гос. строит, ун-т, 2000.- С.55.

39 Монастырев П.В Применение системного анализа при проектировании дополнительной теплозащиты зданий // Материалы международного сборника научных трудов «Повышение качества строительных работ, материалов и проектных решений». Вып.2. - Брянск: Изд-во БГИТА, 2000.- С.264-269.

40. Воробей В.В., Макаров A.M., Монастырев IIB., Смагина О.В. Оценка состояния жилищного фонда г.Тамбова на основании анализа обращений граждан в городскую администрацию // VI научная конференция: Материалы конференции. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. С.177-178.

41. Лотц С.Н , Монастырев П.В., Монастырсва М.В. Теплотехнические требования к жилым зданиям Центрально-черноземного региона // VI научная конференция: Материалы конференции. -Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. С.183-184.

42. Лотц Н.С. Монастырев П.В. Анализ изменения нормирования теплозащиты жилых зданий Цешралъно-черноземного региона // Труды ТГТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Вып. 10. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2001. - С.86-91.

43. Езерский В.А., Монасшрсв П.В., Монастырева М.В. Инжиниринг в проектировании дополнительной теплозащиты зданий // Качество информационных услуг: Сборник научных трудов по материалам научно-практического семинара. Тамбов- Изд-во Тамб. I ос. техн. ун-та, 2002. С.46-51.

44. Езсрский В.А., Монастырев П.В., Монастырева М.В. О терминологии в устройстве дополнительной теплозащиты зданий // VII научная конференция: Пленарные доклады и тезисы стендовых докладов.Ч.1. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. С.36-37.

45. Монастырев П.В., Монастырева М.В. Влияние термомодернизации на улучшение экологической обстановки в г.Тамбове // VII научная конференция: Пленарные доклады и тезисы стендовых докладов.Ч.1. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-га, 2002. С.39-40.

46. Савинов Я.В., Монастырева М.В, Монастырев П.В., Горелов A.A. Классификация жилых зданий г.Тамбова по периодам строительства И VII научная конференция- Пленарные доклады и тезисы стендовых докладов.Ч.1. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002 С.77.

47. Монастырев П.В., Монастырева М.В., Ельчищева Т.Ф. Методика определения экологического эффекта от проведения теплозащитных мероприятий в жилых зданиях // Эффективные строительные конструкции: теория и практика. Сборник статей Международной научно-технической конференции. - Пенза, 2002. С.442-445.

48. Монастырев II.B., Воробей В.В., Макаров A.M., Смагина О.В. Анализ технического состояния жилищного фонда г.Тамбова // Труды ТГГУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Вып. 12. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. С41-46.

49. Савинов Я.В., Монастырева MB., Монастырев П.В., Горелов А.А. История формирования жилищного фонда г.Тамбова // Труды П ТУ: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Вып. 12. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. С.46-49.

50. Езерский В.А., Монастырев П.В., Монастырева М.В. Устройство крепежного узла вентилируемого фасада с позиции улучшения теплотехнических качеств наружных стен // Труды 111 У: Сборник научных статей молодых ученых и студентов. Вып. 14 Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. С14-18.

51. Езерский В.А., Монастырев П.В. Температурное поле наружных стен вентилируемых фасадов // VIII научная конференция 11 ГУ: Пленарные доклады и краткие тезисы. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. С.66-67.

52. Езерский В.А., Монастырев П.В. Термоизоляция минераловатных плит в вентилируемых наружных стенах // VIII научная конференция ПТУ: Пленарные доклады и краткие тезисы Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2003. С.67-68.

53. Езерский В.А., Монастырев П.В., Лотц С.Н. Теплозащитные качества стен вентилируемых фасадов с ветрозащитной пленкой // Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений: Материалы Международной научно-технической конференции. - Вологда: Во1ТУ, 2003. - С.67-70.

54. Монастырев П.В. Проблемы и перспективы энергосбережения в жилых зданиях Тамбовской области // Перспективы развития энергетического комплекса Тамбовщины: Материалы научно-практической конференции. - Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. C.I30-134.

55. Езерский В.А., Монастырев TLB., Лотц Н.С., Смагина О.В. Анализ отклонений положения наружных стен жилых зданий с позиции устройства вентилируемых фасадов // IX научная конференция ГП У: Пленарные доклады и краткие тезисы. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн ун-та, 2004. С.215-216.

56. Езерский В.А., Монастырев П В., Федоров С.В. Коэффициент теплотехнической однородности вентилируемых наружных стен // IX научная конференция ПТУ: Пленарные доклады и краткие тезисы. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. С.216-217.

57. Езерский В.А., Монастырев П.В., Федоров С.В. Определение коэффициента теплотехнической однородности вентилируемых наружных стен II Труды ТПУ: Сборник научных сгагей молодых ученых и студентов. Тамб. гос. техн. ун-т, Тамбов, 2004. Вып. 16. С.50-53.

58. Езерский В.А., Монастырев П В. Влияние вертикальных отклонений наружных стен на регулируемые параметры вентилируемых фасадов // Труды '11 ТУ. - 2005. - Вып. 17. - С.180-184.

59. Езерский В.А., Монастырев П.В. Подход к оценке эффективности термомодернизации наружных стен жилых зданий: Плен. док. и кратк. тезисы. X науч. конф. i l l У: - Тамбов: ПТУ, 2005. - С.135.

60. Езерский В.А., Монастырев П.В., Гузачев А.Н. Оценка баланса влагонакопления в вентилируемых ограждающих конструкциях зданий: Плен. док. и кратк. тезисы. X науч. конф. ТГТУ: - Тамбов: ТГТУ, 2005. - С.135-136.

Д) в изданиях, выпускаемых за рубежом

61. Jezierski W., Rudczyk-Malijewska Е, Sulima J Monastyrew P. Zmniejszenie wodoprzepus/czalnoSci zfycz elewacyjnych plyt do ochrony termoizolacji budynku. // Konferencja naukowo - techniczna: Budownictwo og6lne zagadnienia konstrukcyjne, materiafowe i ciepbio -wilgotnoSciowe w budownictwie. Akademia Tecbniczno-Rolnicza im. Jana i J?drzeja Sniadeckich. Bydgoszcz, 12 czerwca 2000 roku. - Bydgoszcz, 2000 - S.57-64.

62. Езерський B.A., Монастирьов П.В. Теплозахисш якосп мшераловатного утеплювача у вен-тильованих фасадах буданюв гид впливом виру // Ринок шеталящй. - 2002. - №12. - С. 11-13.

63. Jezierski W., Rudczyk-Malijewska Е., Sarosiek W. Monastyrew P. Optymalne rozwiqzanie konstrukcyjne plyt elewacyjnych przy wykonywaniu zcwn?trznej izolacji cieplnej budynk6w. // Budownictwo ogolne zagadnienia konstrukcyjnc, materialowe i cieplno - wilgotnoiciowe w budownictwie. Akademia Techniczno-Rolnicza im. - Bydgoszcz, 2003 - S. 160-166.

64. Jezierski W., Monastyrew Р., Rudczyk-Malijewska E. Wlasciwoáci cieplne pfyt wciny mineralnej w wentylowanych elewacjach budynków przy oddziaiywaniu wiatru. // Budownictwo. Zeszyt 23. - Wydawnictwo Politechniki Bialostockiej. Biafystoc. - 2003 - S.83-92.

65. Jezierski W., Monastyrew Р., Sarosiek W. Wptyw stelaía mocuj^cego w elewacjach wentylowanych na pole temperatury ácian zewn?trznych. // Budownictwo. Zeszyt 23. -Wydawnictwo Politechniki Bialostockiej. Bialystoc. - 2003 - S.93-102.

66. Езерський B.A., Монастирьов II.B. Досшдження температурного поля зовшшньоТстши у вузлах крпшення каркаса вентильованого фасаду // Ринок ¡нсталяцш. Починання. - 2003. -J67.-C.9-ll.

67. Езерський В.А., Монастирьов П.В. Доапдження температурного поля зовнииньоТспни у вузлах кртлення каркаса вентильованого фасаду // Ринок ¡нсталящй. Заинчення. - 2003. -№8.-С. 12-13.

68. Jezierski W., Monastyrew Р., Sarosiek W. Wptyw stelaza mocuj^cego w elewacjach wentylowanych na temperatura ácian zewnctrznych. // Materialy Budowlane - 2004,- №1. - S.24-25.

69. Jezierski W., Rudczyk-Malijewska E., Monastyrew P. Wptyw czynników eksploatacyjnych na przewodnoác ciepln^ plyt z welny mineralnej II Ekologiczne i energooszczijdnc budownictwo oraz micszkalnictwo wojskowe: Materialy XVIU Krajowej konfe-rencji naukowo-technicznej.-Zakopane.WAT, 2004. - S. 204-211.

70. Jezierski W., Rudczyk-Malijewska E., Monastyrew P. Analiza wplywu czynników na pole temperatur w scianach zewnctrznych z elewacjami wentylowanymi // Budownictwo energooszcz?d-ne - ENERGODOM 2004. Problemy projektowania, rea-lizacji > eksploatacji budyn-ków o niskim zapotrzebywaniu na energi?: Materialy VTI Ogólnopolskiej konferencji naukowo-technicznej.Kraków-Zakopane, 2004,- S. 95-104.

71. Jezierski W., Monastyrew Р., Rudczyk-Malijewska E. Przewodnoád cieplna plyt welny mineralnej w warunkach oddzialywañ eksploatacyjnych // Zeszyty Naukowe Politechniki Bialostockiej: Budownictwo . - № 23,2004. - S. 69-76.

72. Wspolczynnik jednorodnosci cieplnej scian zewnetrznych z elewacjami wentylowanymi / Jezierski W., Rudczyk-Malijewska E., Monastyrew Р., Guzaczew A. // Budownictwo ogolne: zagadnienia konstmkcyjne, materialowe i cieplno-wilgotnosciowe w budownictwie. -Bydgoszcz: Wydaw. Uczelniane Akademii Techniczno-Rolniczej, 2005. - S.271-276.

Ж) в патентах и официально зарегистрированных программах для ЭВМ

73. 200210097/20 RU, 7 Е 04F 13/08 Крепление защитно-декоративных облицовочных панелей с помощью кляммеров, надеваемых на направляющие / II.B. Монастырев (Тамб. гос. гехн. ун-т).-№>33382; Заявл.08.01.2002 // Изобретения Полезные модели. 2003 №29.

74. Езерский В.А., Монастырев П.В., Гузачев А.Н. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены здания, ослабленной теплопроводными включениями в виде крепежного каркаса вентилируемого фасада (R-VENT) / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2004611234. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 20 мая 2004 г.

75. Гузачев А.Н., Езерский В.А., Монастырев П.В. Моделирование и расчет парамегров темпе-ратурно-влажностного режима ограждающих конструкций зданий в нестационарных условиях (TW-CONS) / Свидетельство об официальной регистрации профаммы для ЭВМ №2004611943. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 23 августа 20041.

76. Монастырев П.В., Гузачев А.Н., Езерский В.А. Расчет баланса влагонакопления в вентилируемых ограждающих конструкциях зданий при нестационарных условиях (TW-VENT-CONS) / Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2005610237. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 30 марта 2005 г

*2 9> Ib

РНБ Русский фонд

2006-4 21154

Отпечатано ПБОЮЛ Першияой Т.В. Тамбов, Советская, 21, а/я №7. Подписано в печать 17.10.2005. Заказ № 171005-01. Печать трафаретная. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Формат 60x90/16. Тираж 100 экз.

ВВЕДЕНИЕ.

• Глава 1. АКТУАЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВНО

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ.

1.1. Топливно-энергетический комплекс России и техническая политика в области экономии энергоресурсов

1.2. Классификация и состояние жилых зданий в Центрально-черноземном регионе.

1.3. Направления энергосбережения в жилых зданиях и экономические аспекты экономии топливно-энергетических ресурсов.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОМОДЕРНИЗАЦИИ

• ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ.

2.1. Методологические аспекты энергосбережения в жилищном секторе.

2.1.1. Терминология и определения.

2.1.2. Функционально-системный подход к энергосбережению в жилищном секторе.

2.1.3. Критерии эффективности энергосберегающих мероприятий.

2.1.4. Оптимизация энергосберегающих мероприятий в жилищном секторе. ф 2.2. Способы реализации термомодернизации наружных стен жилых зданий.

2.2.1. Общие принципы повышения теплозащиты наружных стен зданий.

2.2.2. Конструктивно-технологические решения термомодернизации наружных стен жилых зданий.

2.2.3. Строительные материалы и изделия для наружного утепления стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов.

Глава 3. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕРМОМОДЕР

• НИЗАЦИИ НАРУЖНЫХ СТЕН ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ФАСАДОВ.

3.1. Влияние воздушных потоков в вентилируемых фасадах на термическое сопротивление утепленных наружных стен.

3.1.1. Особенности движения воздуха в воздушных прослойках наружных стен вентилируемых фасадов.

3.1.2. Влияние конструктивных параметров вентилируемого фасада на термическое сопротив

• ление наружных стен при воздействии ветра.

3.1.3. Термическое сопротивление вентилируемых наружных стен с ветрозащитной пленкой.

3.2. Водопроницаемость стыков облицовочных панелей и ее влияние на влажностное состояние наружных стен вентилируемых фасадов.

3.2.1. Водопроницаемость открытых стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней.

3.2.2. Увлажнение теплоизоляционного слоя дождеф вой водой через стыки облицовочных панелей

3.2.3. Оптимальные геометрические параметры стыков облицовочных панелей с позиции снижения водопроницаемости вентилируемых фасадов

3.3. Температурно-влажностный режим утепленных наружных стен вентилируемых фасадов.

3.3.1. Температурный режим наружных стен венти

• лируемых фасадов.

3.3.2. Теплотехнические качества вентилируемых наружных стен и коэффициент их теплотехнической однородности.

3.3.3. Влияние конструктивных параметров венти

• лируемого фасада на влажностный режим утепленных наружных стен.

Глава 4. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ НАРУЖНЫХ СТЕН С МИНЕРАЛОВ АТНЫМ УТЕПЛИТЕЛЕМ.

4.1. Анализ исследований по эксплуатационной надежности ограждающих конструкций.

4.2. Исследование влияния эксплуатационных факторов на теплотехнические свойства минераловатных плит

4.2.1. Изменение коэффициента теплопроводности минераловатных плит.

4.2.2. Изменение паропоглощения минераловатных плит.

4.3. Исследование влияния эксплуатационных факторов на физико-механические свойства минераловатных плит.

4.3.1. Изменение линейных размеров минераловатных плит.

4.3.2. Потеря массы и изменение плотности минераловатных плит. ф

Глава 5. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ

ФАСАДОВ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ.

5.1. Современные конструктивные решения вентилируемых фасадов.

5.1.1. Классификация расчетных схем вентилируемых фасадов.

5.1.2. Конструктивные особенности устройства вентилируемых фасадов.

5.2. Методы расчетов конструктивных параметров элементов вентилируемых фасадов.

5.2.1. Расчеты параметров элементов крепежного каркаса по прочности.

• 5.2.2. Обеспечение прочности крепления несущего каркаса к наружным стенам.

5.2.3. Обеспечение прочности крепления минераловатных плит к наружным стенам.

5.3. Оптимизация конструктивных решений вентилируемых фасадов.

5.3.1. Оптимизация параметров элементов крепежного каркаса с позиции обеспечения требуемой прочности и теплозащиты вентилируемых наружных стен.

5.3.2. Многокритериальная оптимизация параметров вентилируемого фасада с учетом требуемой теплозащиты и влажностного состояния тер-момодернизируемых наружных стен.

5.3.2.1. Вентилируемый фасад без ветро-гидрозащитной пленки.

5.3.2.2. Вентилируемый фасад с ветро-гидрозащитной пленкой.

Глава 6. ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

ТЕРМОМОДЕРНИЗАЦИИ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ. ф 6.1. Состояние наружной поверхности стен существующих жилых зданий.

6.1.1. Неровности наружной поверхности стен и их влияние на технологию утепления.

6.1.2. Натурные исследования вертикальных отклонений наружной поверхности стен в жилых зданиях.

6.1.3. Интерпретация результатов исследования с точки зрения оценки вертикальных отклонений

6.2. Особенности организационно-технологического про

• ектирования термомодернизации наружных стен жилых зданий.

6.2.1. Совершенствование технологических решений дополнительного утепления наружных стен с вентилируемыми фасадами.

6.2.2. Организационно-технологические приемы дополнительного утепления наружных стен при устройстве вентилируемых фасадов и методы организации монтажных работ.

6.2.3. Рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов.

Глава 7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ, СОЦИАЛЬНОЕ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕРМОМОДЕРНИЗАЦИИ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ.

7.1. Экономический эффект от термомодернизации наружных стен жилых зданий.

7.2. Социальный эффект от проведения энергосберегающих мероприятий в жилых зданиях.

7.3. Экологический эффект от термомодернизации наф ружных стен жилых зданий.

Актуальность работы. Энерго- и ресурсосбережение является генеральным направлением технической политики в России, что подтверждается • выходом в 1995 году Постановления Правительства РФ «О неотложных мерах по энергосбережению», принятием в 1996 году Закона «Об энергосбережении» и в 1998 году Федеральной целевой программы «Энергосбережение России на 1998-2005 годы». В данных документах большая роль отводится экономии тепла на отопление жилых зданий, так как отрасль коммунально-бытового сектора составляет около трети общего потенциала экономии топливно-энергетических ресурсов.

Проводимая в прошлые годы политика «дешевых» энергоносителей привела к строительству зданий с невысоким уровнем теплозащиты, а отсутствие средств регулирования и учета расхода тепловой энергии, горячей и холодной ф воды и природного газа создавало условия для их расточительного использования.

Реализация энергосберегающих мероприятий в жилых зданиях приводит не только к экономии топливно-энергетических ресурсов, но и несет социальный и экологический эффект. Важность последнего повышается тем, что на современном этапе значимым фактором стала эволюция жизненного уровня и образа жизни населения.

Добиться снижения расхода топливно-энергетических ресурсов можно только при комплексном подходе к энергосбережению за счет совершенствования архитектурно-планировочных и конструктивных решений, а Ф также инженерного оборудования зданий с учетом региональных климатических, технико-экономических, социальных и экологических особенностей. Одним из важных этапов энергосбережения является дополнительное утепление наружных стен существующих жилых зданий.

При дополнительном утеплении однородная конструкция стены превращается в многослойную, что повышает требования к качеству проектирования и производству работ, поскольку разнородность и значительное количество применяемых материалов усугубляет возможность ошибок, приводящих к снижению теплозащитных свойств и эксплуатационной надежности утепляемых конструкций.

В настоящее время дополнительное утепление существующих зданий осуществляется с использованием различных конструктивно-технологических

• решений и материалов. К сожалению эти конструктивно-технологические решения часто принимаются без должного обоснования с позиций строительной теплофизики. Недостаточное внимание уделяется оценке надежности применяемых материалов и решений при реализации дополнительного утепления наружных стен. Слабо проработаны инженерные вопросы проектирования отдельных систем дополнительного утепления. Перечисленные выше вопросы зачастую не увязываются с климатическими, материально-техническими и экономическими условиями отдельных регионов нашей страны. Недостаточно проработаны организационно-технологические аспекты реализации дополнительного утепления с учетом состояния наружных стен существующих ф жилых зданий. В связи с этим можно считать, что разработка физикотехнических и конструктивно-технологических основ для отдельных систем дополнительного утепления жилых зданий является актуальной задачей.

Целью диссертационной работы является формулирование основных теоретических положений термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий, разработка теоретических основ и инженерных методов расчета конструктивных параметров вентилируемых наружных стен, оценка их эксплуатационной надежности, а также совершенствование организационно-технологических способов устройства дополнительного утепления наружных стен существующих жилых зданий на примере Центрально-черноземного

Ф региона.

Основные задачи работы. Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие задачи:

• сформулировать основные теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий, базирующиеся на терминологии и определениях, функционально-системном подходе к энергосбережению, критериях эффективности и оптимизации энергосберегающих мероприятий;

• проанализировать способы устройства дополнительного утепления наружных стен жилых зданий и выбрать конструктивно-технологическое решение для термомодернизации жилых зданий в условиях Центрально-черноземного региона; экспериментально исследовать влияние фильтрации воздуха под облицовочными панелями вентилируемых фасадов на термическое сопротивление утепленных наружных стен; исследовать влияние параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней; провести исследование температурного режима утепленных наружных стен с учетом влияния неоднородностей в виде крепежных узлов вентилируемых фасадов; разработать методику расчета коэффициента теплотехнической однородности наружных стен, термически ослабленных элементами крепежного каркаса; разработать математическую модель тепло-влагопереноса в вентилируемых ограждающих конструкциях и с её помощью провести исследование влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек на влажностный режим наружных стен; провести экспериментальные исследования изменений во времени тепло-физических и физико-механических свойств минераловатных плит под воздействием эксплуатационных факторов; провести аналитическое и экспериментальное исследования в области обеспечения прочности элементов вентилируемого фасада и разработать соответствующий инженерный подход к выбору параметров элементов вентилируемого фасада; выполнить многокритериальную оптимизацию параметров элементов вентилируемых фасадов с позиции обеспечения требуемой прочности, теплозащиты и влажностного режима; провести натурные исследования состояния наружных стен термомодернизируемых жилых зданий с оценкой отклонений наружной поверхности стен от вертикали и уточнением конструктивных решений крепежных каркасов вентилируемых фасадов;

• разработать организационно-технологические приемы и рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стен с вентилируемыми фасадами;

• произвести технико-экономическую, социальную и экологическую оценку

• термомодернизации наружных стен жилых зданий.

Объектом исследования являлись наружные стены термомодернизированных зданий, составляющих опорный (сохраняемый на перспективу) жилищный фонд Центрально-черноземного региона.

Предметом исследования являлась система дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с вентилируемым фасадом.

Методы исследования:

• лабораторный эксперимент по исследованию влияния движения воздуха за облицовочными панелями вентилируемых фасадов на термическое сопротивление утепленных наружных стен, проведенный на разработанной и изготовленной установке;

• лабораторный эксперимент на разработанной и изготовленной дождевальной установке по изучению влияния параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней;

• вычислительный эксперимент с использованием программных комплексов для ЭВМ «TEMPER-3D» и «ELCUT» по изучению температурного режима утепленных наружных стен и оценки влияния неоднородностей в виде крепежных узлов вентилируемых фасадов; ф • вычислительный эксперимент с использованием программного комплекса для

ЭВМ «TW-VENT-CONS», разработанного автором, по исследованию влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек на влажностный режим наружных стен;

• лабораторные эксперименты по изучению изменений во времени теплофизических и физико-механических свойств минераловатных плит под воздействием эксплуатационных факторов;

• лабораторный и натурный эксперименты по определению влияния физико-механических характеристик материала утепляемой стены на прочность крепления элементов вентилируемого фасада;

• многокритериальная оптимизация параметров элементов вентилируемого ® фасада с позиции обеспечения требуемой теплозащиты и влажностного режима;

• натурный эксперимент по определению отклонений наружной поверхности стен от вертикали с уточнением конструктивных решений крепежных узлов вентилируемых фасадов.

Достоверность результатов, полученных при лабораторных, натурных и вычислительных экспериментах, обеспечивалась применением метрологически аттестованных установок, приспособлений и приборов; проведением экспериментов с достаточным количеством повторных испытаний и измерений; оценками воспроизводимости экспериментов и разбросов измеряемых величин;

• статистической обработкой данных; сопоставлением результатов, полученных разными методами, а также сравнением их с аналогичными результатами, полученными отечественными и зарубежными учеными.

Научная новизна работы. Разработаны теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий, включающие терминологию и определения, функциональную систему энергосбережения в жилищном секторе, критерии ее эффективности и многокритериальную оптимизацию рассматриваемой системы.

Исследованы закономерности влияния фильтрации воздуха за облицовочными панелями вентилируемого фасада под воздействием ветра на ф термическое сопротивление утепленных наружных стен с ветрозащитной пленкой и без нее.

Исследована водопроницаемость облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней в зависимости от влияния ветродождевых потоков и конструктивных решений вентилируемого фасада.

Выявлены значимые факторы, характеризующие геометрические и теплофизические свойства элементов вентилируемых фасадов и оказывающие существенное влияние на теплотехническую однородность утепленных

• наружных стен.

Разработана математическая модель влагопереноса в вентилируемых ограждающих конструкциях, с использованием которой изучены закономерности влияния параметров вентилируемой воздушной прослойки, размеров облицовочных панелей и открытых стыков между ними на влажностный режим # наружных стен.

Получены новые данные об изменении во времени под воздействием эксплуатационных факторов некоторых теплофизических и физико-механических свойств минераловатных плит, используемых в качестве утеплителя в вентилируемых фасадах.

Решена задача многокритериальной оптимизации параметров элементов вентилируемого фасада с позиции обеспечения требуемой прочности, теплозащиты и влажностного режима.

Получены новые данные об отклонениях от вертикали наружной поверхности стен термомодернизируемых жилых зданий, ф Практическое значение работы. Установлены оптимальные параметры и конструктивные решения вентилируемых фасадов, допускающие наименьшее влияние фильтрации воздуха под облицовочными панелями на термическое сопротивление утепленных наружных стен с ветрозащитной пленкой и без нее.

Найдена оптимальная форма конфигурации и геометрические параметры торцевых граней облицовочных панелей, а также размеры вентилируемой воздушной прослойки и открытых стыков между панелями, снижающие количество влаги, попадающей на теплоизоляционный материал наружных стен с вентилируемым фасадом.

Разработаны методика расчета коэффициента теплотехнической Ф однородности термически ослабленных элементами крепежного каркаса наружных стен и практические рекомендации по повышению теплотехнической однородности вентилируемых наружных стен.

Уточнены параметры вентилируемых воздушных прослоек, размеров облицовочных панелей и открытых стыков между ними с позиций обеспечения требуемого температурно-влажностного режима вентилируемых наружных стен.

Построена экспериментально-статистическая модель зависимости коэффициента теплопроводности минераловатных плит различной плотности от ф числа циклов температурно-влажностного воздействия и скорости движения обдувающего их воздуха, а также модели зависимости паропоглощения, изменения линейных размеров и потери массы минераловатных плит различной плотности от числа циклов эксплуатационных воздействий.

Разработан инженерный метод прочностных расчетов несущих и # ограждающих элементов вентилируемых фасадов, позволяющий выбрать рациональные параметры не только с позиции прочности, но и теплотехнической однородности наружных стен.

Для условий Центрально-черноземного региона найдены оптимальные параметры размеров вентилируемой воздушной прослойки, открытого стыка между облицовочными панелями и размеров облицовочных панелей с позиций обеспечения требуемого влажностного режима и теплозащиты вентилируемых наружных стен.

Установлены пределы регулирования элементов крепежного каркаса, использование которых при проектировании вентилируемых фасадов позволит ф повысить производительность монтажных работ.

Разработан новый способ крепления облицовочных панелей вентилируемого фасада к направляющим крепежного каркаса, который снижает трудоемкость монтажа панелей в 1,5.2 раза.

Разработаны рекомендации по технологии устройства дополнительного утепления наружных стен с вентилируемыми фасадами.

Для ЦЧР доказана экономическая эффективность использования вентилируемых фасадов по сравнению с другими способами утепления наружных стен, а также оценен социальный и экологический эффект от термомодернизации наружных стен жилых зданий. Ф Внедрение результатов работы. Материалы исследований используются при проектировании, новом строительстве и термомодернизации зданий, при совершенствовании производства теплоизоляционных материалов и изделий, а также в научных разработках различных организаций. Результаты работы способствуют повышению надежности дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов, снижению стоимости и трудоемкости выполнения работ, улучшению условий проживания людей, а также сокращению затрат на отопление зданий.

ОАО ПИ «Тамбовгражданпроект» при проектировании термомодернизации жилых зданий в Центрально-черноземном регионе использует разработанную автором методику расчета коэффициента теплотехнической однородности наружных стен, ослабленных теплопроводными включениями в виде крепежных элементов вентилируемого фасада, а также практические рекомендации по повышению теплотехнической однородности утепленных вентилируемых наружных стен.

ОАО «Тамбовхимпромстрой» при производстве работ по термомодернизации жилых зданий г. Тамбова использует результаты натурных исследований технического состояния наружных стен зданий, составляющих жилищный фонд города, и рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов.

ЗАО «ИЗОРОК» на основании результатов экспериментальных исследований изменения во времени теплофизических и физико-механических свойств минераловатных плит, выпускаемых данным предприятием, усовершенствовал технологию производства и разработал рекомендации по применению минераловатных плит при дополнительном утеплении наружных стен зданий.

ЗАО «АЛФРЕЙМС» использовал результаты исследования влияния конструктивных параметров вентилируемых фасадов на термическое сопротивление наружных стен при проектировании и устройстве вентилируемых фасадов таких объектов как «Административное здание МПС» в г. Москве, административное здание «Москомзем» в г. Москве, здание «Уральский центр

Ф управления перевозками» в г. Екатеринбурге, здание культурно-развлекательного центра в г. Нальчик, административное здание «Кубань кредит» в г. Краснодаре, «Реконструкция Первого Московского завода радиодеталей» в г. Москве и на других объектах строительства.

В Польше Варшавское Национальное Агентство Энергосбережения при проектировании термомодернизации жилых и общественных зданий использует научные данные об изменении эксплуатационных свойств минераловатных плит в условиях воздействия различных факторов, а также результаты исследования температурных полей вентилируемых наружных стен до и после их утепления.

На защиту выносятся: основные теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий; закономерности влияния фильтрации воздуха под облицовочными панелями вентилируемых фасадов на термическое сопротивление утепленных наружных стен; закономерности влияния параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней; зависимости влияния параметров крепежных узлов вентилируемых фасадов на теплотехническую однородность утепленных наружных стен; метод расчета коэффициента теплотехнической однородности наружных стен, термически ослабленных элементами крепежного каркаса; математическая модель тепло-влагопереноса в вентилируемых стеновых ограждающих конструкциях; закономерности влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек, размеров облицовочных панелей и открытых стыков между ними на влажностный режим вентилируемых наружных стен; закономерности изменения во времени теплофизических и физико-механических свойств минераловатных плит под воздействием эксплуатационных факторов; зависимость параметров анкерных болтов от физико-механических характеристик материала утепляемой стены; метод расчета параметров несущих и ограждающих элементов вентилируемого фасада с позиций обеспечения их прочности и теплотехнической однородности наружных стен; результаты многокритериальной оптимизации параметров элементов вентилируемых фасадов с позиции обеспечения требуемой теплозащиты и влажностного режима; пределы изменения регулируемых параметров крепежных элементов вентилируемых фасадов с учетом состояния термомодернизируемых наружных стен.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на III.X научно-технических конференциях Тамбовского государственного технического университета (г. Тамбов, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2001, 2003, 2004, 2005 годы); Международной научно® практической конференции «Строительство-2000» (г. Ростов, 2000 г.);

Международной научно-технической конференции «Эффективные строительные конструкции: теория и практика» (г. Пенза, 2002 г.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений» (г. Вологда, 2003 г.); Научно-практической конференции «Перспективы развития энергетического комплекса Тамбовщины» (г. Тамбов, 2004 г.); Научно-технических конференциях «Общие проблемы конструирования и выбора материалов в строительстве» (г. Быдгошч, РП, 2000, 2003 гг.); XVIII Польской научно-технической конференции «Экологическое и энергоэкономическое строительство» (г. Закопаны, РП, 2004 г.); ф VII Общепольской научно-технической конференции «Энергодом - 2004.

Проблемы проектирования, возведения и эксплуатации зданий с низкой потребностью в энергии» (г. Краков-Закопаны, РП, 2004 г.).

Работа в законченном виде рассмотрена и рекомендована к защите на расширенном заседании кафедры «Городское строительство и автомобильные дороги» Тамбовского государственного технического университета (протокол № 15 от 2 сентября 2005г.). Основные положения диссертации отражены в 76 печатных работах, в том числе одной монографии «Повышение теплотехнической однородности утепленных наружных стен с вентилируемым фасадом» (Москва, Изд-во Научный мир, 2005 г.) и одном учебном пособии Ф «Технология устройства дополнительной теплозащиты стен жилых зданий»

Москва, Изд-во АСВ, 2000 и 2002 гг.)), которое допущено Министерством образования РФ в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 653500 «Строительство».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов, списка литературы из 267 названий и одного приложения. Общий объем работы изложен на 345 страницах. Основной текст диссертации, # включая 47 таблиц и 95 рисунков, занимает 315 страниц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

L Сформулированы основные теоретические положения термомодернизации ограждающих конструкций жилых зданий. С целью разграничения мероприятий по экономии топливно-энергетических ресурсов, идущих на эксплуатацию зданий, предложены термины: термореновация; термомодернизация; термореконструкция и их определения. Энергосбережение в жилищном секторе рассмотрено как функциональная система со своей структурой и связями между элементами системы, специфическими особенностями, вытекающими из задач, возникающих при обновлении основных фондов. Выделен ряд наиболее информативных показателей, характеризующих эффективность энергосберегающих мероприятий. Подобран математический аппарат, позволяющий оптимизировать функциональную систему энергосбережения в жилищном секторе на всех ее уровнях.

П. На основании анализа достоинств и недостатков способов устройства дополнительного утепления наружных стен существующих жилых зданий с позиции практического опыта и использования систем дополнительного утепления, а также возможностей материально-технической базы строительства признано, что одним из наиболее эффективных конструктивно-технологических решений термомодернизации может быть вентилируемый фасад - система дополнительного утепления с вентилируемой воздушной прослойкой, которая может также использоваться в Центрально-черноземном регионе.

Ш. С помощью экспериментального исследования изучено влияние фильтрации воздуха под облицовочными панелями вентилируемых фасадов с ветрозащитной пленкой и без нее на термическое сопротивление утепленных наружных стен. Установлено, что в вентилируемых фасадах без ветрозащиты значимыми факторами являются: отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания; плотность минераловатных плит; расстояние между теплоизоляционным материалом и тыльной поверхностью облицовочной панели; ширина открытого стыка между облицовочными панелями. При соответственном выборе этих параметров можно снизить влияние ветра на изменение термического сопротивления утеплителя в 2,7 раза. Однако даже при наилучших значениях данных параметров наблюдается фильтрация наружного воздуха в минераловатных плитах. Наличие ветрозащитной пленки уменьшает влияние ветра на термическое сопротивление теплоизоляционного материала вентилируемого фасада в 1,8 раза по сравнению с аналогичной конструкцией без ветрозащиты, а такой фактор, как плотность минераловатных плит становиться незначимым.

IV. На основании экспериментального исследования установлено влияние параметров ветродождевых потоков и конструктивно-технологических решений вентилируемых фасадов на водопроницаемость стыков облицовочных панелей с различной конфигурацией торцевых граней. Выявлены наилучшие параметры вентилируемой воздушной прослойки, размеры открытого стыка между панелями, толщина облицовки и конфигурация ее торцевых граней с позиции снижения водопроницаемости и увлажнения утеплителя. Доказана целесообразность защиты от дождевой влаги теплоизоляционного материала в вентилируемых фасадах специальными паропроницаемыми пленками, которым свойственны не только ветро-, но и гидрозащитные функции. Предложена конфигурация торцевых граней облицовочных панелей, которая позволяет не только снизить водопроницаемость открытых стыков при опасных направлениях ветродождевого потока в 8. 10 раз по сравнению с обычным открытым стыком облицовочных панелей, но и отказаться от использования гидрозащитных пленок.

V. В результате исследования влияния факторов, характеризующих теплотехнические свойства материалов и геометрические параметры всех элементов, входящих в крепежный узел вентилируемого фасада, на температурный режим утепленных наружных стен установлены факторы, значимо влияющие на изменение минимальной температуры внутренней поверхности наружных кирпичных и панельных стен жилых зданий в местах глухих участков, в углах стен, а также в местах опирания плит перекрытия и устройства оконных заполнений. Разработаны практические рекомендации по повышению теплотехнической однородности термомодернизируемых наружных стен жилых зданий в условиях Центрально-черноземного региона с использованием вентилируемых фасадов.

VL На основе шестифакторного вычислительного эксперимента, выполненного на ЭВМ с использованием программного комплекса «TEMPER-3D», построена регрессионная модель зависимости коэффициента теплотехнической однородности от факторов, значимо характеризующих теплотехнические свойства материалов и геометрические параметры элементов крепежного узла вентилируемого фасада. Разработан графический подход к выбору некоторых параметров дополнительного утепления стен с вентилируемым фасадом и справочная таблица, позволяющая определять их коэффициент теплотехнической однородности. Разработана программа для ЭВМ «Расчет приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены здания, ослабленной теплопроводными включениями в виде крепежного каркаса вентилируемого фасада» (R-VENT).

УП. Разработана математическая модель тепло-влагопереноса в вентилируемых ограждающих конструкциях, за основу которой принят модернизированный метод последовательного увлажнения, позволяющий учитывать конструктивно-технологические особенности вентилируемых фасадов и фильтрацию воздуха в воздушных прослойках. Для данной модели разработана программа для ЭВМ «Расчет баланса влагонакопления в вентилируемых ограждающих конструкциях зданий при нестационарных условиях» (TW-VENT-CONS), с помощью которой произведено исследование влияния параметров вентилируемых воздушных прослоек на влажностный режим наружных стен. Установлено, что на максимальную влажность слоя утеплителя термомодернизированной наружной стены с вентилируемым фасадом значимое влияние оказывают размер вентилируемой воздушной прослойки и отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания.

V1LI. С позиции эксплуатационной надежности конструкция термомодернизируемой стены с вентилируемым фасадом рассмотрена как сложная система. Выявлено, что на способность всей конструкции утепленной стены и отдельных ее элементов сохранять в течение расчетного времени работоспособность большое влияние оказывает долговечность теплоизоляционного материала, являющегося наиболее слабым звеном данной системы. Произведены экспериментальные исследования и установлены зависимости изменений во времени основных теплофизических и физико-механических свойств минераловатных плит под воздействием эксплуатационных факторов. Выявлены причины и характер деструктивных процессов, протекающих в данном теплоизоляционном материале под воздействием эксплуатационных факторов. Установлены основные аспекты, на которые необходимо обратить внимание при проектировании вентилируемых фасадов с целью повышения их эксплуатационной надежности.

IX. Проведены аналитическое и экспериментальные исследования в области обеспечения прочности элементов вентилируемого фасада. Разработана классификация расчетных схем элементов вентилируемого фасада с учетом их конструктивных особенностей. Сформулированы основные предпосылки конструктивного проектирования вентилируемых фасадов. Изучены вопросы обеспечения прочности крепления несущего каркаса к наружным стенам. Разработан инженерный алгоритм выбора оптимальных параметров элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада с учетом обеспечения требуемой прочности и теплозащиты.

X. Выполнена многокритериальная оптимизация параметров вентилируемого фасада без и с ветро-гидрозащитной пленкой с позиции обеспечения теплозащиты и нормативного влажностного режима наружных утепленных стен. Установлено, что при термомодернизации стен жилых зданий с использованием вентилируемых фасадов, облицовочные панели которых имеют прямоугольное очертание торцевых граней, а стыки между ними не защищены от дождевой влаги специальными конструктивными элементами, оптимальными и предпочтительными (в скобках) параметрами без использования ветро-гидрозащитной пленки являются следующие значения: ширина открытого стыка между облицовочными панелями <5=3 (3.5) мм; размер вентилируемой воздушной прослойки S= 80 (64.80) мм; отношение числа горизонтальных стыков между облицовочными панелями к высоте утепленной части стены здания N= 0,667 (0,667.0,960). Если в вентилируемом фасаде имеется ветро-гидрозащитная пленка, то его оптимальные и предпочтительные параметры имеют следующие значения: <5 = 3 (З.11)мм; S = 59 (33.80) мм; АГ= 0,667 (0,667.2).

XL На основе натурных исследований состояния наружных стен жилых зданий оценено влияние таких факторов, как период строительства, этажность и материал стен на суммарное абсолютное значение максимального вертикального отклонения наружной поверхности стен. Разработан подход к повышению технологичности систем наружного утепления с использованием вентилируемых фасадов, базирующийся на установлении диапазона регулирования элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада в зависимости от периода строительства и конструктивной системы термомодернизируемого здания.

ХП. Рассмотрены особенности реализации метода автоматизированного формирования организационно-технологических моделей термомодернизации наружных стен на примере вентилируемых фасадов. Выявлены возможные варианты технологических зависимостей между работами по устройству вентилируемых фасадов в зависимости от особенностей термомодернизируемых зданий и используемых средств подмащивания, а также конструктивно-технологических параметров вентилируемых фасадов. Разработаны организационно-технологические приемы и рекомендации по устройству дополнительного утепления наружных стен с использованием вентилируемых фасадов.

ХШ. Произведен анализ результатов экономической оценки эффективности утепления наружных стен и выявлены причины их расхождения. Построена экономическая модель для оценки эффективности термомодернизации наружных стен, которая позволила выделить области экономической целесообразности проведения термомодернизации жилых зданий в ЦЧР. Выбраны критерии социальной и экологической оценки результатов утепления наружных стен и приведена методика их определения. Установлено, что при одинаковых капиталовложениях в термомодернизацию панельных и кирпичных наружных стен срок окупаемости последних в 1,4. 1,7 раза больше и составляет 10. 17 лет для кирпичных стен и 6. 12 - для панельных; приведенные затраты, дисконтированные к началу расчетного горизонта (2004 г.), за 30 лет эксплуатации для вентилируемых фасадов на 104. 193 руб./м2 меньше, чем систем с оштукатуренным утеплителем; утепление наружных стен жилых зданий опорного жилищного фонда г. Тамбова снизит выбросы в атмосферу загрязняющих веществ на 36 %.

1. Алексеев Ю.В., Топилин А.Н., Родионовская И.С., Предтеченский М.В., Комарова И.М. Реконструкция кирпичных жилых зданий 50-х 60-х годов с устройством надстроек и мансард // Известия вузов. Строительство. -2000.-№ 6-С.104-1 И.

2. Ананьев А.И., Лобов О.И., Можаев В.П., Вязовеченко П.А. Влияние различных факторов на долговечность конструкций, утепленных пенополисти-ролом // Жилищное строительство. 2003. - № 3. - С.5-10.

3. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П., Монастырев П.В. Индустриальные методы облицовки фасадов зданий при их утеплении // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 6. - С.49-51.

4. Афанасьев А.А., Матвеев Е.П., Монастырев П.В. Технология утепления и облицовки фасадов при реконструкции зданий // Экспресс информация. Технология, механизация и автоматизация в строительстве. - 1997. -Вып. 1.-С.7-13.

5. Афанасьев В.А. Поточная организация строительства. JL: Стройиздат, 1990.-303 с.

6. Батинич Р. Вентилируемые фасады зданий / Информационная система по строительству «НОУ-ХАУС». найдено 07.01.2002 в Интернет http://www.know-house.ru/avtor/batinich.html.

7. Белавин Ф.С., Петров И.С. Наружные ограждающие конструкции с экранами для жилых и общественных зданий // Обзорная информация. Проблемы больших городов. 1984. - Вып. 27.-21 с.

8. Бешелев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Статистика, 1980. - 263 с.

9. Биргер И.А., Шорр Б.Ш., Иосилевич Г.Б. Расчет на прочность деталей машин: Справочник. М.: машиностроение, 1993 - 640 с.

10. Блех Е.М. Экономические проблемы морального износа и модернизации жилых зданий. -М.: Стройиздат, 1985. 108 с.