ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6182| Title: | Оптимізація теплотехнічних показників мансардних поверхів при зведенні та проектуванні таунхаусів, на прикладі Черкаської області |
| Authors: | Грецький , Денис Володимирович Шалацький, Вадим Васильович |
| Keywords: | мансардний поверх;таунхаус;теплотехнічні показники;оптимізація тепловтрат;утеплення;енергоефективність |
| Issue Date: | Dec-2022 |
| Abstract: | Останні роки ознаменувалися багаторазовим збільшенням обсягів індивідуального житлового будівництва та різкою зміною його типологічного діапазону. Насамперед це обумовлено змінами у сфері житлового будівництва: на зміну типовому проектуванню прийшло індивідуальне. Різноманітність технологій та будматеріалів на ринку дозволило архітекторам та проектувальникам задовольнити будь-яке побажання замовника, а право власності на землю дозволило іменувати малоповерховий будинок із земельною ділянкою повноцінним малоповерховим житлом. Малоповерхове будівництво, що динамічно розвивається, постійно вимагає для себе нових конструктивних і архітектурних рішень, а ряд прийнятих в останні роки нормативно-правових документів, основними з яких є: Постанова Кабінету міністрів України від 05 лютого 1997 р. № 148 «Комплексна державна програма енергозбереження України», Енергетична стратегія України на період до 2030 року, що затверджена Поставою Кабінету міністрів України № 605-р. від 18 серпня 2017 р., правове регулювання державної політики у сфері підвищення енергозбереження здійснюється відповідно Закону України від 21 жовтня 2021 р. № 1818-ІХ «Про енергетичну ефективність», ці всі нормативно-правові документи задають напрямки в галузі енергозбереження в напрямку зведення малоповерхового будівництва. Мансардний поверх в таунхаусі є експлуатованим приміщенням, поверхом на горищному просторі, фасадом та огороджувальною конструкцією якого утворюють і виконують функції покрівлі. Застосування мансардного поверху замість повноцінного має низку переваг, як з архітектурної, так і з економічної точки зору. Однак при будівництві мансард допускається величезна кількість помилок: через спрощення проектів, неграмотність будівельників або недбале ставлення до будівництва. Енергозбереження на всіх етапах життєвого циклу будівель має вирішальне значення. Від прийнятих технічних і технологічнихенергозберігаючих рішень, закладених на ста дії архітектурно-будівельного проектування, залежать експлуатаційні показники майбутнього об'єкта нерухомості, що впливають на безпечне та комфортне місце існування людини. Таким чином, дослідження в галузі технології будівництва мансардного поверху та забезпечення його енергоефективності в кліматичних умовах нашої країни є актуальними на сьогоднішній день. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6182 |
| Appears in Collections: | 192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| ЗП Шалацький.pdf Restricted Access | 1.45 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
Тема: «ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕПЛОТЕХНІЧНИХ ПОКАЗНИКІВ МАНСАРДНИХ ПОВЕРХІВ ПРИ ЗВЕДЕННІ ТА ПРОЕКТУВАННІ ТАУНХАУСІВ, НА ПРИКЛАДІ ЧЕРКАСЬКОЇ ОБЛАСТІ» Вступ………………………………………………………………………...5 РОЗДІЛ 1. ПЕРЕВАГИ І НЕДОЛІКИ МАНСАРДНИХ ПОВЕРХ З ПОЗИЦІ ТЕПЛОЗБЕРЕЖЕННЯ. ОГЛЯД НАУКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ………..8 1.1 Основні технології та особливості влаштування мансардних поверхів……………………………………………………………………………8 1.2 Основні дефекти проектування мансард, що сприяють тепловтратам будівлі………………………………………………………………………...…..15 1.3 Енергозбереження під час проектування – ключовий фактор розвитку будівельної галузі…………………………………………………..…21 Висновки за розділом 1…………………………………………………...23 РОЗДІЛ 2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ ПО ТЕМІ МАГІСТЕРСЬКОЇ РОБОТИ………………………………………………….....24 2.1 Обґрунтування факторів тепловтрат та конструкційних недоліків при влаштуванні мансардного поверху таунхаусів в кліматичних умовах Черкаської області……………………………………………………………….24 2.1.1 Теплотехнічний розрахунок існуючої конструкції покрівлі, розрахунок на паропроникність……………………………………………...…32 2.1.2 Розрахунок кількості інфільтруючого повітря через щілини та порожнечі огороджувальної конструкції покрівлі…………………………….42 2.2 Моніторинг тепловтрат мансардного поверху. Аналіз ефективності роботи утеплювача……………………………………………………………....46 Висновки за розділом 2………………………………………………..….54 РОЗДІЛ 3. КЛАСИФІКАЦІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ І ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ НЕДОЛІКІВ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ТИПОЛОГІЇ ДЕФЕКТІВ У ВУЗЛАХ МАНСАРДНИХ ПОВЕРХІВ………………………..56 3.1 Область застосування, можливості та побудова завдання у програмному комплексі ELCUT…………………………………………….…..56 3 3.2 Дефекти у вузлах мансардного поверху. Чисельне моделювання теплового контуру у програмному комплексі ELCUT…………………………58 3.2.1 Карнизний вузол та покрівельний пиріг мансардного поверху….58 3.2.2 Перекриття мансардного поверху, коньковий вузол……………...63 3.2.3 Вузол сполучення зовнішніх стінок мансардного поверху……….67 Висновки за розділом 3……………………………………….…………..72 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ………………….………………………………74 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ…………………………..……..75 4 Вступ. Актуальність теми. Останні роки ознаменувалися багаторазовим збільшенням обсягів індивідуального житлового будівництва та різкою зміною його типологічного діапазону. Насамперед це обумовлено змінами у сфері житлового будівництва: на зміну типовому проектуванню прийшло індивідуальне. Різноманітність технологій та будматеріалів на ринку дозволило архітекторам та проектувальникам задовольнити будь-яке побажання замовника, а право власності на землю дозволило іменувати малоповерховий будинок із земельною ділянкою повноцінним малоповерховим житлом [1]. Малоповерхове будівництво, що динамічно розвивається, постійно вимагає для себе нових конструктивних і архітектурних рішень, а ряд прийнятих в останні роки нормативно-правових документів, основними з яких є: Постанова Кабінету міністрів України від 05 лютого 1997 р. № 148 «Комплексна державна програма енергозбереження України», Енергетична стратегія України на період до 2030 року, що затверджена Поставою Кабінету міністрів України № 605-р. від 18 серпня 2017 р., правове регулювання державної політики у сфері підвищення енергозбереження здійснюється відповідно Закону України від 21 жовтня 2021 р. № 1818-ІХ «Про енергетичну ефективність», ці всі нормативно-правові документи задають напрямки в галузі енергозбереження в напрямку зведення малоповерхового будівництва. Мансардний поверх в таунхаусі є експлуатованим приміщенням, поверхом на горищному просторі, фасадом та огороджувальною конструкцією якого утворюють і виконують функції покрівлі. Застосування мансардного поверху замість повноцінного має низку переваг, як з архітектурної, так і з економічної точки зору. Однак при будівництві мансард допускається величезна кількість помилок: через спрощення проектів, неграмотність будівельників або недбале ставлення до будівництва. Енергозбереження на всіх етапах життєвого циклу будівель має вирішальне значення. Від прийнятих технічних і технологічних 5 енергозберігаючих рішень, закладених на стадії архітектурно-будівельного проектування, залежать експлуатаційні показники майбутнього об'єкта нерухомості, що впливають на безпечне та комфортне місце існування людини [2]. Таким чином, дослідження в галузі технології будівництва мансардного поверху та забезпечення його енергоефективності в кліматичних умовах нашої країни є актуальними на сьогоднішній день. Мета магістерської роботи: метою даної магістерської роботи є створення оптимізація теплотехнічних показників мансардних поверхів при зведенні та проектуванні таунхаусів, на прикладі черкаської області. Об'єктом дослідження є мансардні поверхи таунхаусів, на прикладі черкаської області. Предметом дослідження є регламент теплотехнічних показників при зведенні та проектуванні мансардних поверхів таунхаусів, на прикладі черкаської області. Завдання дослідження: У дослідженні цієї роботи стоять такі завдання: 1. Провести пошук та аналіз існуючих технологій проектування мансардного поверху таунхаусів. 2. Дослідити вплив технічних параметрів на теплотехнічні характеристики вузлів мансард таунхаусів. 3. Оцінити ефективність існуючих методів проектування мансардного поверху на прикладі об'єкта - таунхауса, що експлуатується. 4. Виявити фактори руху інфільтраційних та ексфільтраційних повітряних потоків через щілини та порожнечі багатошарових конструкцій. 5. Оцінити стан роботи теплоізоляції у вузлах мансардного поверху на прикладі об'єктів, таунхаусів, що зведені в регіоні черкаської області. 6. Розробити типологію дефектів вузлів мансардного поверху таунхаусів, виявити основні конструкційні та технологічні недоліки, що впливають на теплоізоляцію будівлі. 6 Практична значимість: 1. Проведено дослідження мансардного поверху таунхаусу, під час якого було виявлено основні конструкційні та теплотехнічні недоліки його влаштування; 2. Проведено розрахунок кількості інфільтраційного повітря, що надходить через щілини та нещільності огороджувальної конструкції. У результаті розрахунку виявлено, що у 1 м2 площі дефектної огороджувальної конструкції доводиться до 20.285 кг/год. холодного потоку повітря, що надходить. Виявлені в процесі дослідження мансардного поверху дефекти можуть бути покладені в основу класифікації типології дефектів тепловтрат об'єктів нерухомості; 3. Проведено розрахунок вузлів мансарди на стаціонарне теплоперенесення у програмному комплексі Elcut professional. У ході моделювання розрахунком виявлено мости холоду та надано рекомендації щодо усунення виявленого дефекту. 7 ГЛАВА 1. ПЕРЕВАГИ І НЕДОЛІКИ МАНСАРДНИХ ПОВЕРХ З ПОЗИЦІ ТЕПЛОЗБЕРЕЖЕННЯ. ОГЛЯД НАУКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ. 1.1 Основні технології та особливості влаштування мансардних поверхів. Мансардний поверх у порівнянні зі звичайним повноцінним поверхом має ряд переваг: - Максимальне використання площі забудови; - Підвищення архітектурної виразності будівлі; - Економія матеріалів та коштів близько 30% по відношенню до повноцінного поверху [3]; - Можливість створення додаткової житлової площі у існуючих будинках або обмежених площах забудови. Ще одним безперечним плюсом влаштування мансардного поверху є те, що згідно з нормами містобудування [1], надбудова мансарди не впливає на поверховість будівлі. Таким чином, приватна садиба - таунхаус, в якій влаштований другий поверх - мансардний, є одноповерховим будинком. Основні відмінності мансардного поверху від повноцінного зведені в таблицю 1.1. Аналізуючи порівняльну таблицю, представлену вище, можна зробити висновок, що незважаючи на деякі складності пристрою та додаткові витрати, мансарда має низку переваг по відношенню до повноцінного поверху. Важливим моментом є лише те, що будівництво мансарди потребує більшої уваги до технології її влаштування [3, 4, 5]. 8 Таблиця 1.1. Відмінні властивості мансарди від повноцінного поверху. Параметр Мансарда Другий поверх Нижче. Сума економії Вищі, матеріальні витрати понад Вартість залежить від типу 30%. мансарди Тривалість робіт Нижче в порівнянні з Високий будівництвом поверху Навантаження на фундамент і Нижче Вище несучі стіни Нижчий за рахунок Обсяг повітря Вище. скошених стін Корисна площа менше за Площа рахунок «глухих» зон на Вище. стику даху зі стіною. Планування мансардного Планування поверху виконується з Безкоштовний. приміщення урахуванням наявності глухих зон. Площа ділянки Не змінюється. Не змінюється. Залежить від кількості і Краще, за рахунок похилих розташування вікон. Крім того, Освітленість вікон, інсоляція глибокий нахил вікна затримує 2/3 приміщення вище. сонячного світла. Мінімум 1:8 до площі поверхні На 25% менше, ніж Площа скління стін (залежить від місця вертикальні вікна розташування) Вище, однак, при правильному виконанні Втрати тепла всіх етапів роботи Нижче показник практично однаковий. 9 Вище, однак, при Необхідність правильному виконанні Вище. Перекриття над поверхом теплоізоляційного всіх етапів роботи повинно бути утеплено. матеріалу показник практично однаковий. Будинок з мансардним Естетика споруди поверхом виглядає більш Типовий дизайн. архітектурно виразним. Важливим завданням є не лише дотримання існуючих технологій, а й розробка нових методів та технологічних рішень, що забезпечують підвищення експлуатаційної надійності будівель, таких як зниження енергоспоживання та тепловтрат, підвищення комфортності проживання, покращення архітектурного вигляду будівлі. На сьогоднішній день класифікація існуючих технологій влаштування мансардних поверхів має такий вигляд [6, 7, 8]: 1) За конструкцією: - об'ємні блок-модулі: - бетонні (монолітні з легких бетонів); - металеві; - повнозбірна мансарда із сендвіч-панелей; - дерев'яні (найбільш використовувана); - комбіновані з металевим профілем та м'яким утеплювачем. 2) За рівнем механізації: - ручний спосіб; - з використанням підйомника; - крана; - лебідки; - конвеєрний метод (канатно-тросова система). 3) Транспортування конструкцій: - пакетна схема; 10 - контейнерна схема; - поелементно. 4) По висотності: - однорівневі; - дворівневі. 5) За несучою конструкцією: • - фермові; - балочні із розпірками. 6) За способом складання: - збирання з мокрими процесами; - збирання із сухими процесами. 7) За сезонністю використання: - утеплені мансарди; - неутеплені (використовуються рідко). Технологічні рішення під час зведення мансард досить різноманітні. Вони визначаються багатьма факторами, такими як тип будівлі, рівень робіт та фінансова складова проекту будівництва. Для приватного домобудівництва, де обсяги виконуваних робіт невеликі, а рівень механізації прагне до нуля, найбільш поширеною конструкцією виступає класична схема мансард з дерева, рідше – повнозбірна з сендвіч-панелей [9, 10]. Використання звичної технології з одного боку не вимагає додаткових знань технологічності процесу, а з іншого використання дерев'яних елементів покрівлі вимагає строгого дотримання технології та готовності до різних нюансів. Технологічні рішення влаштування мансард досить різноманітні. Вони визначаються типом будівель, рівнем конструктивних робіт, особливістю архітектурної складової покрівлі, а також іншими факторами. Існуючі технології влаштування мансардних поверхів різні і діляться на п'ять типів: I. Каркас із дерев'яних ферм на металевих шпонках із віконними блоками «Велюкс». Ручне збирання з напівферм. Утеплення мінераловатними 11 плитами. Покриття з металочерепиці по решетуванню. II. Каркас із дерево-металевих шпренгельних ферм по стійках та обв'язувальному брусу. Віконне наповнення – з блоків. Утеплення покрівлі провадиться мінераловатними плитами. Складання конструкції здійснюється ручним способом із напівферм, з здійсненням попереднього пристрою монолітного залізобетонного обв'язувального пояса. III. Переулаштування холодної покрівлі в житлову, із частковою зміною конфігурації покрівлі. Основний матеріал утеплення при цьому типі робіт - утеплення мінераловатними плитами. IV. Зведення мансардного поверху у монолітному варіанті з використанням дрібнощитової опалубки. Подача та укладання бетонної суміші здійснюється ручним, напівавтоматичним або автоматичним способом. Основний плюс цієї технології це застосування прискорених методів твердіння бетону. V. Зведення мансардного поверху в блочній опалубці, що горизонтально переміщається. Утеплення конструкцій такого типу здійснюється пінополістирольними плитами. У конструкції покрівлі використовується металева черепиця по решетуванню. Подача бетонної суміші напівавтоматичним способом. Як і в попередньому варіанті, використовуються прискорені методи твердіння бетону. Як відомо, при виборі варіантів конструктивно-технологічних рішень найбільш важливими показниками є тривалість виконання робіт та умови інтенсифікації процесів [11, 12]. Немаловажну роль також відіграє і економічна складова проекту, доступність матеріалів та простота технології, що не потребує висококваліфікованих спеціалістів на весь період робіт. З огляду на велику різноманітність проектів житлових будинків на ринку нерухомості рішення оптимального вибору варіантів проектування може бути досягнуто ґрунтуючись на наступні пункти: принцип будівництва, вид та конструкція мансарди, технологія, організація та механізація робіт з 12 його влаштування. Кожен варіант у такому разі описується безліччю різних характеристик: показники ефективності, критерії оптимальності вибору тощо [13]. Поряд із конструкційною складовою, особлива увага при влаштуванні мансардних поверхів повинна приділятися теплоізолюючому матеріалу та покрівельному покриттю мансард. Теплоізоляція мансардного поверху є одним із основних і досить складних завдань, оптимальне рішення якого досі не знайдено. На думку фахівців оптимальним вибором для утеплення конструкцій мансард, можуть бути плити з кам'яної вати щільністю 30-40 кг/м3, так як даний матеріал негорючий, паропроникний і стійкий до деформацій [14]. У [15, 16] пропонується використання більш сучасних теплоізоляційних матеріалів, ніж звичних класичних, описаних вище. Одним із таких матеріал є піноскло. Застосування даного матеріалу замість класичних мінераловатних утеплювачів при зведенні мансард дозволяє створити не тільки легкі, але і міцні, капітальні конструкції забезпечити довготривалий захист несучих конструкцій у разі виникнення пожежі. Даний теплоізоляційний матеріал може монтуватися на покрівлю без влаштування вентиляційного зазору, механічного кріплення та пароізоляції. Застосування такого рішення не можна назвати «засобом від усіх проблем», оскільки піноскло є дорогим матеріалом і для його використання в ізоляції покрівлі потрібна певні навички та додаткові трудовитрати. Також необхідно зауважити, що застосування даного матеріалу в конструкцію покрівлі без гідро- і пароізоляції не зовсім коректно, так як конструкція «теплої покрівлі» є симбіозом роботи різних будівельних матеріалів і для їхньої взаємної та тривалої роботи наявність паро та гідроізоляції в покрівлі є необхідним. Про важливість та необхідність пароізоляційної мембрани в багатошаровій конструкції покрівлі докладно сказано у [17, 18]. Істотний вплив на рівень тепловтрат та експлуатаційні характеристики в основному виділяють два основні фактори: якість та структура 13 теплоізоляційного матеріалу, а також огородження його від капілярного проникнення пари та вологи за допомогою плівки-пароізоляції. Спираючись на дослідження [19, 20], показали, що вітрозахисна плівка може, при неправильному її розташуванні в конструкції, перекривати повітряний вентиляційний прошарок. Застосування мембрани замість пароізоляційної плівки може призвести до намокання і перезволоження утеплювача багатошарової конструкції, через підвищений опір паропроникненню. Поряд з цим застосування вітро-вологозахисної плівки запобігає емісії волокна з утеплювача, дозволяє зменшити фільтрацію повітря в утеплювачі і тим самим сприяє збереженню теплозахисних властивостей захисних конструкцій, а так само забезпечує збереження утеплювача в період монтажу і захищає його від зволоження атмосферними впливами. Саме пароізоляція покликана захистити утеплювач від проникнення пари вологи [21]. У мансардних приміщеннях тепле повітря, будучи легшим за холодне, піднімається вгору, отже температура повітря під стелею вище приблизно на 2°С, ніж у середині приміщення. Крім того, вміст вологи теплого повітря зазвичай вище, ніж холодного, тому конденсат на стелі верхнього поверху мансарди може утворюватися при більш високих температурах, ніж на внутрішній поверхні зовнішніх стін [22, 23]. Класична схема мансардного поверху є багатошаровою конструкцією з розташуванням утеплювача між кроквами, рідше - ще й на поверсі. Однак існують технології монтажу покрівельних конструкцій із сендвіч-панелей. Сендвіч панелі є вже готовим конструкційним матеріалом, що складається з двох жорстких листів, найчастіше ОSB, і шару утеплювача між ними. Найбільш поширена технологія влаштування мансардних поверхів із сендвіч- панелей - це так звана технологія каркасно-дерев'яних панелей – «Хаус- Концепт». Конструкція мансардного поверху є багатошаровими панелями на основі дерев'яно-рамного каркасу, обшитого із зовнішнього і внутрішнього боку плитами ОSB. Внутрішній простір панелей заповнений базальтовим 14 утеплювачем, який забезпечує необхідний теплозахист, а гідро-пароізоляційна мембрана забезпечує захист конструкцій будинку та утеплювача від вологи [24, 25, 26]. Переваги даної технології - це висока точність виготовлення, оскільки будинок фактично виготовляється за допомогою заводського обладнання на підприємстві, а монтується безпосередньо на майданчику. Безперечним плюсом виступають так само стислі терміни виготовлення та складання, висока економічність при будівництві та експлуатації. Однак існують і недоліки, до яких можна віднести необхідність використання монтажної та підйомної техніки, вогненебезпечність матеріалів, що застосовуються. Для проектувальника, і особливо кінцевої особи, як споживача, головним питанням стоїть не тільки грамотне утеплення майбутньої конструкції, а й наступна інсоляція кімнат «другого поверху». Освітленість мансардних кімнат здійснюється з влаштуванням у конструкції покрівлі спеціальних світлових люків. Найбільш поширеними варіантами світлопрозорих конструкцій є вікна «ВЕЛЮКС» або вікна типу «ДОРМЕР» [24]. Однак влаштування світлових вікон у покрівлі викликає додаткові труднощі, ускладнює кроквяну систему і може призвести до порушення герметичності покрівлі та утворення додаткових мостів холоду [27]. 1.2 Основні дефекти проектування мансард, що сприяють тепловтратам будівлі. Вибір та поєднання елементів покрівлі є складним завданням, вирішення якого вимагає наявності певної інформації про характеристики теплоізоляційних матеріалів, їхню сумісність з іншими функціональними елементами покрівельної системи. Таким чином, ще на стадії проектування мансардного поверху можуть виникнути такі ризики: - неправильний вибір та поєднання теплоізоляційних матеріалів 15 елементів покрівлі; - недотримання рекомендацій та нормативів щодо влаштування тепло- звуко-пароізоляції покрівлі; - прорахунок у забезпеченні несучої здатності конструкції. Однак основний відсоток браку припадає на виробництво та виконання робіт. Таким чином, основні ризики, що виникають під час виконання робіт безпосередньо на будівельному майданчику, можуть мати наступний характер: - слабка кваліфікація робітників; - застосування матеріалів, які не відповідають проекту; - недотримання технологій монтажу; - слабкий чи відсутній контроль за якістю проведених робіт. Однак найчастіше ризики та проблеми виникають вже на стадії експлуатації будівлі, яка веде до рекламації. Але з великою ймовірністю виникнення проблем причетний сам експлуататор будівлі. Основні ризики, що виникають під час експлуатації мансардного поверху в наступному: - недотримання температурно-вологісних характеристик приміщення; - порушення роботи вентиляції приміщення шляхом захаращення або демонтаж вентиляційних каналів; · - внесення власних змін до конструкції без переробки проекту. Якщо розглядати класичну схему мансардного поверху приватного будинку - таунхаусу, то основними проблемними вузлами, схильними до деформацій від зовнішнього навантаження, що сприятимуть утворенню мостів холоду, будуть виступати: - карнизний вузол; - вузол примикання міжповерхового перекриття до основної стіни; - коньковий вузол; - вікна та світлові ліхтарі в тілі покрівлі. Найбільш поширений матеріал для зведення каркасу будівлі на 16 сьогоднішній день виступає цегла та її більш сучасні різновиди. Як зазначалося в таблиці 1, мансардний поверх надає об'єкту архітектурної виразності, оскільки покрівля має більш складний характер. Різноманітність варіантів мансардної покрівлі пояснюється не лише архітектурними рішеннями, а й бажанням потенційного замовника використовувати підпокрівельний простір з максимальною користю, не втрачаючи при цьому естетичної складової. Однак складніші покрівельні конструкції вимагають більшої кількості матеріалів та уваги до їх надійності, оскільки вітровий вплив на мансарду помітно більший, і це слід враховувати при проектуванні. Так само при зведенні ламаних силуетів покрівлі неминуче виникатимуть складності у забезпеченні теплоізоляції даних конструктивних вузлів, так як у підкроквяному просторі, утвореному похилими площинами даху, неминуче утворюються так звані «мертві зони», які можуть виступати додатковими осередками для утворення мостів холоду. Ще одним фактором і очевидним недоліком у проектуванні огороджувальних конструкцій у сейсмічних умовах є необхідність улаштування антисейсмічних поясів. Вкладення надмірних запасів у влаштуванні антисейсмічних поясів і сердечників призводять до того, що ці необхідні конструктивні заходи є містками холоду [22, 23]. Внаслідок чого втрачається не тільки енергоефективність будівлі, а й відбувається промерзання у даних вузлах, що призводить до утворення шкідливих грибів – плісняви, які при вдиханні людиною підвищують ризик різних захворювань. Таким чином, недопрацювання та відсутність належної уваги проектувальників до вузлів теплозахисту антисейсмічних поясів призводить об'єкт нерухомості до прискореного фізичного та морального зносу [28, 29]. Детально про проблеми тепловтрат через антисейсмічні пояси та шляхи їх вирішення за допомогою додаткового шару ізоляції описані в роботі [26]. При зведенні основних несучих стін будівлі з цегли, конструкція теплої покрівлі та вузли її сполучення з основним каркасом будівлі є найбільш уразливими для утворення дефектів, що сприяють проникненню холодних 17 потоків повітря в приміщення. Основними дефектами конструкції мансардного поверху прийнято вважати утворення щілин та нещільностей, що призводить до порушення однорідності багатошарової конструкції. Наявність і поява такого роду дефектів призводить до збільшення показників інфільтрації повітря - надходження в приміщення зовнішнього повітря через нещільність зовнішніх огорож конструкцій під дією гравітаційного та вітрового тиску [30]. Крім такого чинника як інфільтрація існує й інший показник, протилежний першому - ексфільтрація. Збільшення цих двох показників значною мірою знижують теплозахисні якості огорож, а отже, і порушують повітряно-тепловий баланс приміщення. Ексфільтрація зовнішнього повітря через огороджувальні конструкції покрівлі, в холодну пору року, здатна викликати додаткові втрати теплоти приміщеннями, а також охолодження внутрішніх поверхонь огорожі. Тому відповідно до вимог [31], опір повітропроникненню Rв має бути не меншим за необхідний опір повітропроникненню R 2 в.тр., м год Па/кг. Ще одним фактором, що впливає на втрати будинку, є підвищення вологості теплоізоляційних матеріалів, а отже це є і значним зниженням їх властивостей. Крім того, вологий режим огорож впливає і на довговічність самого утеплювача. Найбільш поширеним матеріалом для створення «теплої покрівлі» виступають мінераловатні утеплювачі та його аналоги, проте дані матеріали мають низьку повітропроникність, а внаслідок і схильність до вбирання в себе надлишок вологи з повітря в приміщенні [32]. Таким чином, процес конденсації тісно пов'язаний з теплотехнічним режимом огородження, а позбавлення конденсаційної вологи в товщі утеплювача потрібно передбачати ще на стадії проектування [22, 30]. Необхідно пам'ятати, що утворення конденсату в конструкції покрівлі з мінераловатних матеріалів - це безумовно, негативний процес, оскільки насичений вологою утеплювач практично повністю втрачає всі свої теплоізоляційні властивості і перетворюється на теплопровідний матеріал, 18 тобто виконує функцію, протилежну прямому призначенню, виступаючи мостом холоду. Цей факт описаний у численних зарубіжних наукових публікаціях [33-36]. Як зазначалося вище, процес інфільтрації повітря у приміщення є серйозною проблемою, проте сучасні норми проектування, і зокрема самі проектувальники не приділяють належної уваги таким показникам як інфільтрація та, зворотне значення, ексфільтрації. Процесу інфільтрації сприяє економайзерний ефект: різницю тиску зовнішнього повітря, що перевищує тиск внутрішнього у приміщенні. При цьому процес інфільтрації повітря в приміщенні посилюється з навітряного боку будівлі, а також у нижніх поверхах за рахунок дії гравітаційного тиску та різниці температур по висоті будівлі [14, 37]. Таким чином, інфільтрація холодного повітря на мансардному поверсі буде ще вищою. Як зазначалося вище, у процесі протиточного руху теплового потоку з опалювального приміщення крізь щілини і порожнечі, в огороджувальній конструкції виникає економайзерний ефект, при якому частина трансмісійного тепла приміщення передається зустрічному повітряному потоку. Внаслідок цього виникає великий ризик випадання точки роси в товщі утеплювача, що знижує всі теплоізолюючі властивості на нуль. Дослідження впливу вологості на теплофізичні різні будівельні матеріали були розпочаті О.У. Франчуком. Надалі, на основі результатів цих досліджень були складені таблиці теплотехнічних характеристик будівельних матеріалів [19, 38], що використовуються в нормах, що діють [31]. Теплозахисні властивості будівель та їх енергоефективність оцінюють виходячи із забезпечення енергоспоживання, що нормується, тобто оцінка енергоефективності будівель проводиться за питомим енергоспоживанням шляхом порівняння нормованого споживання і фактичного [31]: qres ≤ qreg (1) 19 де, qres, qreg – розрахункове та фактичне питоме енергоспоживання будівлі. Очевидним фактом є те, що чим менше значення qres, що задовольняє умові (1), тим вищою буде енергоефективність будівлі загалом [31, 39]. Однак фактично досягти таких показників на стадії проектування, і особливо вже на стадії експлуатації будівлі складно. Підвищити енергоефективність будівлі можна за рахунок зменшення впливу крайових зон, тобто локально неоднорідних за геометричними або теплофізичними параметрами ділянок огорож, на питомі витрати енергії [31]. Отже, удосконалення застосовуваних конструктивних рішень зовнішніх огорож призводить до зниження трансмісійних тепловтрат через зовнішнє огородження будівлі на 29%, а витрата теплової енергії на опалення приміщень на 25% [40]. В Україні у зв'язку з набранням чинності та реалізації Закону України від 21 жовтня 2021 р. № 1818-ІХ «Про енергетичну ефективність», подальша увага повинна приділяється підвищенню теплозахисних характеристик огороджувальних конструкцій. Таким чином, зараз саме енергозбереження та енергоефективність будівель продовжують залишатися ключовими темами, як серед великих забудовників, так і приватних осіб. Однак дія згаданого вище закону мало поширюється на індивідуальні будинки, таунхаузи та забудови приватного характеру, таким чином стоїть проблема не лише поінформованості, а й вмотивованості приватного сектору, рішенням якої може стати необхідна діяльність органів адміністративної влади регіональних та муніципальних установ. Також на сьогоднішній день відсутні або мало виконуються вимоги щодо екологічної експертизи при введенні нових районів малоповерхової забудови та приватного сектора. При цьому проблема тепловтрат будівлі має пряму залежність з екологічною складовою довкілля людини. 20 1.3 Енергозбереження під час проектування – ключовий фактор розвитку будівельної галузі. У сучасних умовах будівництва існують фактори вдосконалення традиційних технологій надбудови мансардного поверху, проте дослідження переважно спрямовані на застосування нових теплоізоляційних матеріалів, без урахування технологічності забезпечення теплової надійності вузлів конструкцій. Проблеми енергозбереження та енергоефективності будівель, як в нашій Державі, так і у світовій економіці є одними з найбільш актуальних, а способи вирішення цих проблем значною мірою визначатиме місце нашого суспільства в ряду економічно розвинених країн та рівень життя та житла українських громадян [41, 42 ]. Варто відзначити, що енергоефективність та енергозбереження займають міцну нішу у стійкості довкілля людини. Даний показник має максимальне значення серед параметрів оцінки якості довкілля людини в житловій сфері, таблиця 2 [43]. Варто зазначити, що дана категорія, таблиця 2, включає такі критерії оцінки енергоспоживання інженерними системами будівлі окремо і сумарну витрату первинної енергії [43]. Отже, такий підхід оцінки дозволяє провести повний аналіз як енергоспоживання будівлі, так і сумарний вплив енергозберігаючих заходів. Проблемі теплозбереження та енергоефективності проектованих та існуючих будівель присвячені роботи багатьох учених, таких як Т.А. Дацюк [44], О.М. Дмитрієва [45], Ю.Я. Кувшинова [42], Н.І. Ватіна [88], в тому числі і зарубіжних M. Tenpieric [48], Y. Cheng [49], A. Alajmi [50], C. Rode [51], G. Hauser [52]. 21 Таблиця 1.2. Категорії оцінки стійкості довкілля. Категорія Вага категорії, % Комфорт і якість зовнішнього середовища 10,8 Комфорт і екологія внутрішнього середовища 13,3 Якість архітектури та планування об'єкта 9,2 Раціональне використання води 6,1 Застосування альтернативної і відновлюваної 9,2 енергетики Якість санітарної охорони та утилізації відходів 3,9 Енергозбереження та енергоефективність 18,5 Екологія створення, експлуатації та утилізації 9,8 об'єкта Якість підготовки та управління проектами 9,2 Економічна ефективність 10 Таким чином, для забезпечення енергоефективності проектованого та (або) мансардного поверху, необхідно розробити систему теплотехнічних експертиз, для консультацій або співпраці проектувальників, яка включатиме в себе операційний контроль якості прийнятих рішень. Тільки експертний облік на кожному етапі будівництва, а не на завершальній стадії проекту, дозволить не допустити втрати вартості об'єкта за рахунок підвищення енергоефективності захисних конструкцій, і недопущення витоків тепла через найбільш уразливі місця для даного типу будівель [53]. Оцінюючи енергоефективності будівлі, слід враховувати і показник компактності будівлі, який впливає на її поверховість, конфігурація фасаду тощо [54]. Чим нижча поверховість будівлі, тим більше значення показника компактності, тому що у малоповерхових будівель відношення площі огороджувальних конструкцій до обсягу будинку суттєво зростає порівняно з багатоповерховими. Таким чином, малоповерхові будівлі, через менше значення показника компактності, є менш тепло та енергоефективними порівняно з багатоповерховими, при цьому вимагають при витраті тих самих енергоресурсів кращого теплозахисту [54]. 22 Спираючись на все вищевикладене, слід зробити висновки та рекомендації, які потрібні для розробки якісного енергоефективного проекту малоповерхового будівництва, на прикладі таунхаусів: необхідне якісне опрацювання проекту організації будівництва та створення бази дефектів вузлів конструкцій [28]. При цьому слід пам'ятати, що реконструкція об'єкта завжди обходиться дорожче і потребує великих трудових і тимчасових витрат [30]. Висновки за розділом 1 1) У ході літературного огляду та аналізу існуючих технологій улаштування мансардних поверхів, на прикладі таунхаусів, було виявлено що, незважаючи на те, що сучасний ринок переповнений різними видами теплоізолюючих матеріалів та технологій влаштування мансард, існує проблема забезпечення енергоефективності та надійності з позиції теплозбереження будівлі, як на рівні проектування так і на рівні зведення, а також вузлів його конструкцій. 23 РОЗДІЛ 2. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ ПО ТЕМІ МАГІСТЕРСЬКОЇ РОБОТИ. 2.1 Обґрунтування факторів тепловтрат та конструкційних недоліків при влаштуванні мансардного поверху таунхаусів в кліматичних умовах Черкаської області. Відповідно до норм [21] кліматичні умови центру України, за даними багаторічних метеорологічних спостережень, відносяться до помірних. Ці умови характеризуються коротким помірним літом, тривалим осінньо- весінним періодом, зимою зі значними сезонними та добовими коливаннями температури повітря. Протягом року переважають вітри південно-західного спрямування. Тому ймовірність значних тепловтрат через огороджувальні конструкції будівлі вкрай висока, отже, питання необхідності підвищення енергоефективності будівель є переважним після питання забезпечення конструкційної надійності будівлі. Для того, щоб знизити тепловтрати будівлі та підвищити її теплотехнічну надійність, необхідно провести тепломоніторинг будівлі та на підставі отриманих даних дати необхідні рекомендації щодо усунення причин [55]. При цьому для забезпечення енергоефективності проектованої та (або) вже наявної будівлі необхідна система теплотехнічних експертиз, яка полягатиме в підключенні фахівців для консультацій [28]. Для виявлення факторів тепловтрат було проведено обстеження мансардного поверху приватного будинку/таунхасу в м. Черкаси по вул. Сагайдачного. При обстеженні використана інфрачервона камера FLIR B200 призначена для вимірювання температури і надає у вигляді зображень теплове випромінювання, що випускається об'єктом, що свідчить про дефекти конструкції та проникнення холодних або теплих потоків повітря. Тепловізійна зйомка проводилася за зовнішньої температури tн = −2℃, і вологості повітря 25-30%. Температура всередині приміщення дорівнює tв = 24 +22℃, вологість повітря ~55%. Коефіцієнт випромінювання поверхні – 0,92. За результатами проведеної тепловізійної зйомки мансардного поверху виявлено такі дефекти теплового контуру будівлі: - промерзання спостерігаються у вузлах сполучення зовнішніх стін, рисунок 1, і в місцях примикання стін до перекриття першого поверху, рисунок 2. - також значні перепади температур спостерігаються у шаруватій конструкції покрівельного килиму мансарди, показано на рис 2.1. Рис.2.1 – Креслення та термограма вузла конструкції стику зовнішніх стін. Рис. 2.2 – Креслення та термограма конструкції вузла перекриття. 25 Рис. 2.3 – Креслення карнизного вузла та термограма даної ділянки. Аналізуючи результати тепловізійної зйомки мансардного поверху, можна зробити висновки, що основні мости холоду конструкції – це стики та сполучення різнорідних матеріалів. Крайові зони будівлі більшою мірою піддані додатковим тепловтратам [37], а на мансардному поверсі це значення може бути значно вищим, оскільки конструкція мансардного поверху є ділянками локально неоднорідних за геометричними та теплофізичними параметрами [5, 8, 9, 10]. На підставі вищеописаної тепловізійної зйомки ділянок мансардного поверху, було прийнято рішення зробити локальний розтин багатошарової конструкції покрівельного килиму, з метою аналізу та виявлення в ній таких дефектів як: - вологість утеплювача; - наявність грибка; - "сповзання" утеплювача; - наявність тріщин і пустот у конструкції. Розтин багатошарової конструкції проводилося в літній період із внутрішньої частини приміщення. Робота з розтину була проведена в наступній послідовності: 1) розтин фінішної обробки з ГКЛ завтовшки t=12 мм із внутрішньої частини приміщення. Розтин було зроблено шляхом виконання прямокутного 26 пропилу розмірами ~400х300 мм, рис 2.4. Рис. 2.4 – Розтин фінішного оздоблення з ГКЛ. Під час вилучення першого шару утеплювача завтовшки t=50 мм. (матеріал утеплювача – мінеральна вата на основі кварцу «Isover»), було виявлено, що утеплювач містить домішки та вкраплення у своїй товщі пилових відкладень, рис. 2.5. Пил в утеплювач потрапляє за рахунок інфільтруючих та ексфільтруючих потоків повітря під час вітру крізь щілини і порожнечі, що утворилися, [14]. Наявність зволожених ділянок та вогнищ цвілі в даному шарі, а також «сповзання» утеплювача не виявлено. 27 Рис. 2.5 – Наявність пилуватих відкладень у утеплювачі. 2) Наступний шар утеплювача в конструкції покрівлі огороджений настилом зі шпунтових дошок t=40 мм. Для того щоб дістатися до наступного шару утеплювача, в настилі з дошок було випиляно вікно розмірами ~100х150 мм. рисунок 2.6. Рис. 2.6 – Розкриття шару покрівлі зі шпунтових дошок. 28 Наступний шар утеплювача, що знаходиться за шаром з настилу шпунтових дошок є - мінераловатна плита. Цей теплоізолюючий матеріал низької якості має неоднорідну структуру щільності. Наявність зволожених ділянок та вогнищ цвілі так само не виявлено. На даному етапі було виявлено, що настил зі шпунтових дошок, в процесі експлуатації будівлі та деформацій покрівлі, дав усадку, що посприяло утворенню нерівномірних щілин та зазорів, рисунок 2.7, які могли стати причиною перенесення холоду від зовнішньої частини будівлі вглиб конструкції. Даний факт підтверджується наявністю пилових відкладень у товщі першого шару утеплювача, рисунок 2.5. Рис. 2.7 – Наявність щілин та зазорів між настилом зі шпунтових дошок 3) Наступний, перший шар утеплювача з зовнішнього боку багатошарової конструкції, являє собою напилений теплоізолюючий матеріал - піноізол. Цей теплоізолюючий матеріал, за словами власника, практично відразу після нанесення дав значні тріщини та розриви, причинами яких стало осадкою будинку та деформації конструкції. 29 Матеріал також закритий з внутрішньої сторони приміщення суцільним настилом з дошок t=32 мм, які як і настил зі шпунтових дошок, не мають щільного прилягання один до одного. Дістатися повною мірою до цього шару утеплювача неможливо було через складність даної конструкції покрівлі. Тому для того щоб перевірити стан утеплювача та виявити в ньому наявність вологості, в настилі з дошок було висвердлено отвір ~Ø30 мм. В ході розтину, підвищеної вологості, а також порушення структури утеплювача не виявлено. 4) Далі була спроба розкриття фінішної обробки з ГКЛ нижче скату покрівлі, з метою дослідження стану бруса-мауерлата і виявлення під ним щілин і пустот. Послідовність робіт аналогічна послідовності розтину покрівельного килиму. Як і у разі розтину «покрівельного килиму», першим шаром є мінеральна вата на основі кварцу «Isover», в якій також містяться пилові відкладення, як і в попередньому місці розтину, рисунок 2.8. Рис. 2.8 – Пилові відкладення у утеплювачі в області бруса-мауерлату. Зміст пилових відкладень у товщі утеплювача говорить про те, що під оздоблювальним шаром із гіпсокартонних листів відбувається рясне 30 проникнення потоків повітря. Найімовірніше проникнення повітря в утеплювач відбувається з боку покрівлі, тому що в процесі розтину було виявлено нещільне примикання стику шпунтових дошок з кладкою стіни, рис. 2.9. Рис. 2.9 – Нещільне примикання настилу покрівлі з основною стіною. (прямокутником виділено щілину між настилом та кладкою стіни). У зв'язку зі складністю влаштування фінішного шару з ГКЛ та наявністю шару штукатурки поверх кладки основної стіни до стику з покрівлею, обстежити стан бруса-мауерлату не вдалося. Однак відшарування штукатурного шару та тріщини в ньому не виявлено, що свідчить про те, що підвищеної вологості в цьому шарі немає. Проведене обстеження стану конструкції «покрівельного килиму» виявило ряд конструктивних недоліків, таких як щілини та зазори між чистовим та чорновим настилом, низька однорідність основного теплоізоляційного шару та відсутність необхідного паро- та гідробар'єру як з боку приміщення, так і вітрозахисної мембрани з боку зовнішнього контуру огороджувальної конструкції. Про необхідність та технологію влаштування пароізоляційних матеріалів у покрівлі мансардного поверху докладно висвітлено у роботах [56, 57]. 31 2.1.1 Теплотехнічний розрахунок існуючої конструкції покрівлі, розрахунок на паропроникність. Після проведеного дослідження, описаного в попередньому пункті, в першу чергу необхідно було провести теплотехнічний розрахунок для виявлення відповідності прийнятих конструктивних рішень при утепленні покрівельного килиму. Розрахунок здійснено відповідно до вимог нормативних документів [31, 39, 58]. Початкові дані: - район будівництва: м. Черкаси; - відносна вологість повітря: 76% у відповідності [21]; - тип будівлі або приміщення: житлове; - розрахункова середня температура внутрішнього повітря будівлі: tв = 23 ° С; Відповідно до таблиці 1 [21] при температурі внутрішнього повітря будівлі tint = 20 °С і відносної вологості повітря φint = 50%, вологий режим приміщення встановлюється як нормальний. Визначимо мінімальне значення необхідного опору теплопередачі ���� ������, виходячи з [31] та згідно з формулою 1: �� −�� �� в1 в2 �� ������ = (1) ∆��сг��в1 tв1 , tв2 - розрахункова температура повітря в приміщеннях, °С, що приймається згідно [31] або розраховується· згідно з додатком Д [31]; Δtcг - допустима за санітарно-гігієнічними вимогами різниця між температурою внутрішнього повітря і приведеною температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, °С; αв1 - коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкцій, Вт/(м2·К), що приймається згідно з додатком Е [31]. Визначимо мінімальне значення необхідного опору за формулою 1: 32 20−(−24) ���� ������ = =1.51 м2 К/Вт 4х7.6 Оскільки місто Черкаси відноситься до помірної зони вологості, при цьому вологий режим приміщення - нормальний, то відповідно до [31, 39] теплотехнічні характеристики матеріалів захисних конструкцій, можна запроектувати наступним чином. Схема огороджувальної конструкції представлена на рисунок 2.10. Рис. 2.10 – Склад багатошарової зовнішньої конструкції Елементи конструкції огорожі розташовані в порядку їхнього прямування від зовнішньої грані до внутрішньої, де: 1. Металочерепиця δ1=0.01 м, p=800 кг/м.куб, коефіцієнт теплопровідності λА1=0.47 Вт/(м°С), паропроникність μ1 =0.03мг/(м·год·Па); 2. Теплоізоляція «Піноізол». Даний матеріал не враховується при 33 розрахунку, оскільки має тріщини усадки з шириною розкриття до 20 мм. 3. Підшивний шар із дошок δ2=0.032 м, коефіцієнт теплопровідності λА2=0.14 Вт/(м°С), паропроникність μ2=0.06 мг/(м·год·Па); 4. Мати мінераловатні, p=75 кг/м.куб, δ3=0.05м, коефіцієнт теплопровідності λА3=0.058Вт/(м°С), паропроникність μ3=0.53мг/(м·год·Па); 5. Підшивний шар із шпунтових дошок δ4=0.04м, коефіцієнт теплопровідності λА4=0.14 Вт/(м°С), паропроникність μ4=0.06 мг/(м·год·Па); 6. Утеплювач ISOVER Стандарт δ5=0.05 м, коефіцієнт теплопровідності λА5=0.038 Вт/(м°С), паропроникність μ5=0.3 мг/(м·год·Па); 7. Фінішне оздоблення стіни гіпсоволокнистим листом δ6=0.012 м, p=800 кг/м.куб, товщина коефіцієнт теплопровідності λА6=0.19 Вт/(м°С), паропроникність μ6=0.075 мг/(м·год·Па). Умовне опір теплопередачі R ум 2 0 , м ℃/Вт. визначимо за формулою 3, відповідно до [31, 39]: де ∝������ = 8.7 Вт/(м2℃) – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджувальних конструкцій, Вт/(м2°С), що приймається за [31]. �������� = 12 Вт/(м2℃ – коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкцій для умов холодного періоду, що приймається за [31]. Наведений опір теплопередачі R пр 2 0 (м ℃/Вт.) визначимо за формулою 4 відповідно до [31]: де r = 0.97 – коефіцієнт теплотехнічної однорідності огороджувальної конструкції, що враховує вплив стиків, укосів, зовнішніх отворів, ребер, 34 гнучких зв'язків та інших теплопровідних включень Порівнявши отримане значення з даними [31], з результатом за формулою 4 R пр 0 = 2.88 ≤ R тр 0 = 3.3 м2℃/Вт., можна зробити висновок, що представлена захисна конструкція, не відповідає вимогам по теплопередачі. Раніше наголошувалося, що на мансардному поверсі тиск водяної пари на покрівельний пиріг прагне максимальних значень. Це обумовлюється тим, що до тиску пари додатково додається ще й тиск теплого повітря, яке є в опалювальному приміщенні та прагне до верхньої точки поверху - огороджувальної конструкції покрівлі [3, 31]. Саме тому необхідно зробити розрахунок на паропроникність шарів огороджувальної конструкції. При цьому важливим значенням має бути умова збільшення до зовнішньої поверхні паропроникності матеріалу. В іншому випадку, менш паропроникний матеріал накопичуватиме в собі вологу і не встигатиме її віддавати, і як відомо, вологий утеплювач втрачає свої властивості в геометричній прогресії, що в умовах утепленої покрівлі вкрай не бажано. Розрахунок паропроникності огороджувальної конструкції покрівлі здійснено відповідно до чинних норм [31]. Для визначення площини можливої конденсації визначимо для кожного шару значення комплексу ����(����.��.), за формулою 5, згідно [31]. де Rо.п. – загальний опір паропроникності огороджувальної конструкції м2·год·Па/мг визначається за [4]; 35 R ум 0 = 2.97 м2 ℃/Вт. - умовний опір теплопередачі однорідної багатошарової огороджувальної конструкції, що визначається за формулами [31]; tн.отр = −16℃ – середня температура зовнішнього повітря на період з негативними середньомісячними температурами, згідно з [31]; tв = 23℃ - розрахункова температура внутрішнього повітря будівлі; tв – парціальний тиск водяної пари внутрішнього повітря, Па, визначається за формулою 6: де, E - парціальний тиск насиченої водяної пари, Па, при температурі φв = 23℃, приймається за формулою [31], звідси eн.отр – середній парціальний тиск водяної пари зовнішнього повітря періоду місяців із негативними середньомісячними температурами, Па. для температури tн.отр = −16℃ згідно [31]; λ, µi – розрахункові коефіцієнти теплопровідності, Вт/(м·°С), та паропроникності, мг/(м·год·Па), матеріалу відповідного шару. Для кожного значення ����(����.��.) необхідно визначити [31] tм.у. і температуру на межі шарів tн і tк, визначену за [31]. Для зручності значення кожного шару зведено до таблиці 3. 36 Таблиця 2.3. Показники шарів огороджувальної конструкції. № Найменування матеріалу ����(����.��.)�� ��.��. tn tk шару 1 Металочерепиця (р=800кг/м3) 6.6 2.9 14.8 14.6 2 Сосна та ялина поперек волокон (настил з теса) 44.2 16.7 14.6 11.4 3 Мати мінераловатні (p=75 кг/м3) 943.2 29.3 11.4 0.5 Сосна та ялина поперек волокон (настил з 4 44.2 16.7 0.5 4.4 шпунтових дошок) 5 ISOVER Стандарт 814.9 26.9 4.4 22.6 6 Листи гіпсові обшивні (p=800 кг/м3) 40.7 17.8 22.6 23.5 Відповідно до [31], межа максимального зволоження знаходиться між шарами №2 та №3 тобто на поверхні шару «Мати мінераловатні» (p=75 кг/м.куб). Визначимо паропроникність R 2 n, м ∗год ∗ Па/мг., що захищає конструкції (у межах від внутрішньої поверхні до площини можливої конденсації): Опір паропроникнення R 2 n м ∗ год ∗ Па/мг., має бути не меншим за нормовані опори паропроникнення, що визначаються за формулами 7 і 8, відповідно до норм [31]. де ев – парціальний тиск водяної пари внутрішнього повітря, Па, при 37 розрахунковій температурі та відносній вологості цього повітря, що визначається за формулою 6. Е – парціальний тиск водяної пари, Па, у площині можливої конденсації за річний період експлуатації, що визначається за формулою 9: де E1, Е2, Е3 – парціальний тиск водяної пари, Па, прийняті за температурою ti, у площині можливої конденсації, що визначається при середній температурі зовнішнього повітря відповідно зимового, весняно- осіннього та літнього періодів; z1, z2, z3, - тривалість, місяців, відповідно зимового, весняно-осіннього та літнього періодів, що визначається з урахуванням наступних умов, де а) до зимового періоду відносяться місяці із середніми температурами зовнішнього повітря нижче мінус 5°С; б) до весняно-осіннього періоду відносяться місяці із середніми температурами зовнішнього повітря від мінус 5 до плюс 5°С; в) до літнього періоду відносяться місяці із середніми температурами зовнішнього повітря вище плюс 5 °С. Для визначення ti визначимо ∑R – термічний опір шару огородження в межах від внутрішньої поверхні до площини можливої конденсації: Встановимо для періодів їх тривалість zi, доби, середню температуру ti, °С, відповідно до [31] та розрахуємо відповідну температуру у площині можливої конденсації ti, °С, за [31], для кліматичних умов населеного пункту міста Черкаси. Зима: 38 Весна-осінь: Літо: Е1 = 260,8 Па; Е2 = 855.5 Па; Е3 = 1776.6 Па. Визначимо парціальний тиск водяної пари Е, Па, у площині можливої конденсації за річний період експлуатації огороджувальної конструкції для відповідних тривалостей періодів z1, z2, z3: Опір паропроникнення R 2 п.н.м ∗ год ∗ Па/мг., частини огороджувальної конструкції, розташованої між зовнішньою поверхнею та площиною можливої конденсації, визначається за [31]: Середній парціальний тиск водяної пари зовнішнього повітря ен, Па, за річний період визначається за [31, 39], звідси: За формулою 7 визначимо опір паропроникнення, що нормується, з 39 умови неприпустимості накопичення вологи за річний період експлуатації: Для розрахунку нормованого опору паропроникненню Rтр n2 з умови обмеження вологи за період із негативними середніми місячними температурами зовнішнього повітря беремо за [31, 39] тривалість цього періоду 151 діб, середню температуру цього періоду tн.отр = −16℃ Температуру t0, ℃ у площині можливої конденсації для цього періоду визначаємо [31]: t0 = 25 − (25 − (−16)) ∗ 2.64)/2.97 = −11.4℃ Парціальний тиск водяної пари Е0, у площині можливої конденсації при t0 − 11.4℃, визначають відповідно [31], звідси: Гранично допустиме збільшення розрахункового масового відношення вологи в матеріалах «Мати мінераловатні щільністю p=75 кг/м3 та «Сосна та ялина поперек волокон» (шар шпунтових дошок в огорожі), згідно з таблицею [31], мають показники рівні Δw1 =3% Δw2 =7.5% відповідно. За розрахунком, середня пружність водяної пари зовнішнього повітря періоду місяців із негативними середніми місячними температурами дорівнює eн.отр = 186 Па. Коефіцієнт визначається µ за формулою 10, відповідно до [31]. 40 Звідси: За формулою 8 визначимо R tn n2 : Таким чином, необхідна умова паропроникності не виконуються: Rn = 1.09 < R тр n1 = 1.34, Rn = 1.09 < R тр n2 = 10.36. Відповідно до отриманого результату, можна зробити висновки, що дана захисна конструкція, повністю не задовольняє вимогам [31, 39]. Отже, можливе випадання конденсату на межі шарів №2 та №3, що у свою чергу спричинить надмірне зволоження утеплювача. Однак під час робіт з обстеження стану утеплювача наявність даного факту не було виявлено, причиною тому, можливо, проведення робіт у літній період, коли теплоізолюючий матеріал встиг висохнути. Наявність вологості в теплоізолюючому шарі неприпустимо, для того, щоб домогтися сухості утеплювача необхідно дотримуватися технології при створенні покрівельного пирога. Важливо розуміти, що перезволоження утеплювача, особливо на основі волокнистих матеріалів, призводить не тільки до тепловтрат, а й до псування самого утеплювача: вата, наситившись вологою, схильна до осідання, при цьому термін її служби в такому стані значно скорочується [4, 13, 17]. 41 Таким чином, для забезпечення необхідної теплоізоляції підпокрівельного простору та недопущення утворення додаткових мостів холоду, волокнистий утеплювач повинен бути захищений зверху гідровітрозахисною плівкою, а знизу пароізоляцією [55, 59]. 2.1.2 Розрахунок кількості інфільтруючого повітря через щілини та порожнечі огороджувальної конструкції покрівлі. Обстеження стану утеплювача конструкції покрівлі мансардного поверху виявило фактори руху повітря, що інфільтрує, в товщі одного з теплоізолюючих шарів. Отже, необхідно розрахувати кількість зовнішнього повітря, що надходить у приміщення виявлення фактичної значимості даного чинника в тепловтратах будівлі. Відповідно до [8, 10], розрахунок витрати зовнішнього повітря, що надходить у приміщення в результаті інфільтрації в розрахункових умовах, залежить від багатьох факторів, включаючи об'ємно-планувальні рішення будівель, щільність вікон, дверей тощо. Завдання розрахунку витрати теплоти на інфільтрацію зводиться до визначення витрати інфільтраційного повітря через окремі огородження кожного приміщення. Однак сучасні норми проектування свідчать, що інфільтрація через стіни та покриття невелика, тому їй прийнято нехтувати [8, 10]. Проведене та описане вище дослідження стану покрівлі мансардного поверху, виявило, що за наявності щілин, що розкрилися, в огороджувальному шарі багатошарових конструкцій, на мою думку, інфільтрація холодного повітря може бути істотною. Мета даного розрахунку зводиться до того, щоб вирахувати витрату повітря, що інфільтрується, кг/год через щілини і порожнечі багатошарової конструкції мансардного поверху на один метр квадратний площі даної конструкції. Відповідно до [31], ∑Gi – витрата інфільтруючого повітря, кг/год, що проникає через огороджувальні конструкції у приміщення, визначається за 42 формулою 11: де, А1 = 0 м2 – площа світлових отворів (вікон, балконних дверей, ліхтарів); А2 = 1 м2 – площа стін (без площі світлових отворів); А3 = 0.02 м2 – площа щілин і нещільностей у зовнішніх конструкціях, що захищають; ∆Р1 – розрахункова різницю тисків на зовнішній та внутрішній поверхні огорожі на рівні підлоги першого поверху, Па; ∆Рi – те саме на розрахунковому поверсі, Па; Rinf – опір повітропроникненню зовнішніх конструкцій, що захищають, м2 год Па/кг, визначається за формулою 12: де Gh = 0.5 кг/м2 год – нормована поперечна повітропроникність огороджувальних конструкцій, відповідно до [31]; ∆Р – різниця тисків повітря на зовнішній і внутрішній поверхнях конструкцій, що захищають, Па. Визначається за формулою 13 відповідно до [31]: △ p = 0.55 ∗ 4.5 ∗ (14.99 − 11.58) + 0.03 ∗ 14.99 ∗ 6.82 = 29.23 Па. де Yext, Yint – питома вага відповідно зовнішнього та внутрішнього повітря, Н/м, визначаємо за формулою : γ = 3463/(273 + t) (14) 43 де, t – температура повітря, оС: внутрішнього (для визначення Yint) та зовнішнього повітря найбільш холодної доби, із забезпеченістю 0.98, рівна −42.0 ℃ [31, 39], (для визначення Yext ). Звідси: Розрахункова різниця тисків ∆Рi, Па, визначається за формулою 15: ∆pi = 1.5 ∗ (14.99 − 11.58) + 0.5 ∗ 1.15 ∗ 6.82 ∗ (0.8 − 0.6)0.65 − 0 = 8.6Па де H = 4.5 м - висота будівлі від рівня землі до верху карнизу; hi = 6 м - розрахункова висота від рівня землі до верху вікон або до середини стінових панелей; у разі це висота до середини покрівельної конструкції стіни будівлі. Pext = 1.515 кг/м3 – щільність зовнішнього повітря [31]; V=6.8 м/с – швидкість вітру, яка визначається холодного періоду за параметрами Б, [31, 39]; Се.п. = 0.8 – аеродинамічний коефіцієнт для навітряної сторони будівлі [31, 39]; Се.р. = −0.6 – аеродинамічний коефіцієнт для підвітленої сторони будівлі [31, 39]; К1 = 0.65 −коефіцієнт обліку зміни швидкісного тиску вітру залежно від висоти будівлі [31, 39]; Pint - умовно постійний тиск повітря в будівлі, даним параметром можна 44 знехтувати і прийняти значення, що дорівнює нулю [31, 39]. Таким чином, підставивши всі необхідні значення формулу 11, отримаємо: ∑ Gi = 0 + ∑ 1 ∗ 6 ∗ (8.60.67/29.23)0.67 + 3456∑ 0.02 ∗ 8.60.5 = 20.285 кг/год При цьому, у відповідності з [31, 39] опір повітропроникнення огороджуючих конструкцій Rinf. повинен бути не менше нормованого тиску повітропроникнення R 2 тuр (м ∗ год∗ Па)/кг, за формулою 16: R тр u = 29.23/0.5 = 58.46 (м2 ∗ год ∗ Па)/кг. Таким чином, умова опору повітропроникненню огороджувальних конструкцій не виконується: R тр u = 58.46 (м2 ∗ год ∗ Па)/кг > R 2 inf = 4.71 (м ∗ год ∗ Па)/кг., Дана огорождуюча конструкція мансарди, не задовольняє нормативним вимогам [31, 39]. Розрахунок потоків повітря на інфільтрацію показав, що на 1 м2 площі конструкції покрівлі мансардного поверху, витрата інфільтруючого повітря через щілини, що утворилися, і порожнечі може досягати 20.285 кг/год. Не дивлячись на те, що дане значення є лише усередненим параметром, тому що на рух повітря впливають багато параметрів [29, 37], а ширина розкриття щілин у конструкції неоднорідна, отримане значення занадто велике, про що свідчать результати обстеження стану покрівлі. Спираючись на проведені вище розрахунки та фактичний стан огороджувальної конструкції покрівлі, а також значення тепловізійної зйомки, можна зробити висновки, що дана конструкція покрівлі, що захищає, має низьку ефективність 45 і не відповідає вимогам з теплової надійності [31, 58]. 2.2 Моніторинг тепловтрат мансардного поверху. Аналіз ефективності роботи утеплювача. Знизити тепловтрати об'єктів нерухомості та підвищити ефективність споживання енергії можна, застосовуючи з дотриманням технології, сучасні проектні рішення щодо теплоізоляції будівель. При цьому, для забезпечення необхідної енергоефективності проектованої та (або) споруджуваної будівлі, відповідно до [31, 53], необхідна система теплотехнічних експертиз, що полягає у підключенні фахівців для консультацій як на стадії проектування, так і безпосередньо експлуатації будівлі [56]. Однак існує масова проблема серед вже існуючих об'єктів нерухомості, що експлуатуються. Саме для підвищення енергоефективності та зниження теплових втрат, а також підвищення надійності теплового захисту даних об'єктів може служити експертна думка та рекомендації, засновані на моніториці тепловтрат вихідного об'єкта нерухомості. Таким чином, ґрунтуючись на отримані результати проведеного дослідження, за тим чи іншим об'єктом, фахівець зможе дати необхідні рекомендації, які не матимуть спільний характер і будуть спрямовані на усунення конкретної проблеми. При цьому підвищити теплоізоляційні властивості будівлі при реконструкції набагато складніше, ніж у процесі будівництва, тому ще на стадії проектування та узгодження проекту необхідно приділяти належну увагу характеристикам енергоефективності будівлі [48]. Тому досвід експертів у дефектології тепловтрат, на основі аналізу дефектів при тепломоніторингу, буде вирішальним щодо зниження теплових втрат і підвищення надійності теплового захисту як проектованих, так і будівель [28]. Тепломоніторинг може мати множинні варіації [29], найбільш ефективний спосіб для вирішення поставленого завдання, на наш погляд – 46 пошук мостів холоду та витоків тепла за допомогою тепловізора з подальшим програмуванням заходів щодо модернізації вузлів конструкції у програмному комплексі Elcut. Однак найбільш точний результат може бути досягнутий, якщо враховуватимуться не тільки трансмісійні втрати тепла, але також і інфільтрація холодного повітря. Після проведеного обстеження конструкції покрівлі мансардного поверху, описаного в пункті 2.1, необхідно було виявити ефективність роботи утеплювача та знайти можливу закономірність між погодними умовами та інтенсивністю загальних тепловтрат обстежуваної ділянки будівлі. Як і в пункті 2.1, тепломоніторинг ефективності роботи утеплювача проводився на тому ж житловому об'єкті в м. Черкаси по вул. Сагайдачного. Даний експеримент з дослідження теплового контуру ділянки будівлі включає чотири етапи роботи. Перший етап – візуальний огляд обстежуваного вузла будівлі щодо виявлення дефектів, таких як тріщини і щілини, будівельний шлюб. Наступне ретельніше інструментальне дослідження за допомогою тепловізора для виявлення прихованих дефектів конструкції. Тепловізор марки Flir B200, чутливість – 0.08 °С, з роздільною здатністю 200х150 пікселів. Тепловізійна зйомка ділянки об'єкта проводилася як зсередини приміщення, так і зовні при температурі зовнішнього повітря tн = −23 ℃,± 3 ℃. Температура всередині приміщення мала постійне значення tв = +22.0 ℃., за вологості повітря ~55%. Коефіцієнт випромінювання поверхні – 0,92. Моніторинг проводився упродовж місяця. Як і у випадку першого тепловізійного обстеження, описаного в пункті 2.1, найбільш сильні витоки тепла були зафіксовані в місці стику кута зовнішніх стін, нижче за розташування бруса-мауерлата, і в конструкції «покрівельного пирога» мансардного поверху, рисунок 2.11, 2.12. 47 Рис. 2.11 – Результати тепловізійної зйомки усередині приміщення. Рис. 2.12 – Результат тепловізійної зйомки зовні приміщення. Другим етапом, ґрунтуючись на результати тепловізійної зйомки, було прийнято рішення зробити локальний розтин зовнішньої облицювальної кладки в місці найбільш помітних витоків тепла. Розкриття кладки необхідне для визначення стану утеплювача та його ефективності з допомогою тепловізійної зйомки. Розтин облицювальної кладки виявило значні дефекти в основній конструкції цегляної стіни: дефекти кладки основної стіни у вигляді відсутності місцями розчину, рисунок 2.13, неоднорідність та низька якість утеплювача, мала товщина утеплювача рисунок 2.14. 48 Рис. 2.13 – Дефекти у кладці у вигляді неоднорідності розчину та щілин. Рис. 2.14 – Неоднорідність та низька якість теплоізолюючого шару огороджувальної конструкції Після робіт з оголення теплоізолюючого шару, проводилася повторна тепловізійна зйомка, для фіксування змін теплопередачі, рисунок 2.15. Тепловізійна зйомка проводилася при температурі повітря tн = −13℃, ±3℃. Рис. 2.15 – Термограма ділянки після відкриття кладки. 49 Як видно з рисунку 2.15, у місці розтину спостерігаються значні перепади температур, що говорить про те, що нагріте в приміщенні повітря прагне через дефекти основної цегляної кладки назовні приміщення. При цьому різниця температур холодної поверхні кладки та розкритої порожнини склала 4.2°С. Після зняття показань теплоізоляційний шар з мінераловатного утеплювача був видалений, повністю оголивши при цьому цегляну кладку основної стіни. Третій етап заснований на тепловізійному моніторингу даної ділянки: проводилася фіксація показань тепловізора до та після утеплення за різних погодних умов. За температури зовнішнього повітря tн. = −22℃, ±3℃., і відсутньому вітрі показання тепловізора мали такі значення: рисунок 2.16, 2.17. Різниця температур поверхні кладки облицювальної версти та розкритої порожнини склала 7.4 ℃. Значення «холодних» показань кута всередині приміщення становили різницю на 2.5 ℃ менше, ніж початкові показники, рисунок 2.11. Рис. 2.16 – Термограма відкритої порожнини кладки без утеплювача. Рис. 2.17 – Термограма вузла усередині приміщення. За температури зовнішнього повітря tн. = −24℃, ±3℃., тепловізійна зйомка зафіксувала великі тепловтрати на ділянці, що спостерігається. При цьому значення температури оголеної кладки стіни з температурою основної 50 поверхні склали різницю +16.1 ℃. Значення внутрішньої поверхні кута становили різницю 6.1℃., в порівнянні з первісним показником. Результати тепловізійної зйомки представлені рисунки 2.18, 2.19. Рис. 2.18 – Термограма зовнішньої поверхні при tн=-30°С. Рис. 2.19 – Термограма внутрішньої поверхні вузла при tн=-30°С. Після незначного підвищення зовнішньої температури, tн. = −25℃, ±3℃., зафіксовані показання тепловізора практично не змінилися щодо показань за температури зовнішнього повітря tн. = −24℃, ±3℃. Отже, втрати тепла через розкриту порожнину і загальні втрати мансардного поверху практично вирівняли температуру всієї поверхні стін мансардного поверху. Результати тепловізійної зйомки за tн. = −25℃, ±3℃. представлені рисунки 2.20, 2.21. Рис. 2.20 – Термограма розкритої порожнини при tн=-25°С. 51 Рис. 2.21 – Термограма внутрішньої поверхні вузла при tн=-25°С. Після того, як відкрита порожнина була утеплена новим теплоізолюючим мінераловатним утеплювачем на основі кварцу «Isover», проводилася повторна тепловізійна зйомка для фіксації можливих змін. Зняття показань тепловізора після робіт з утеплення проводилося за температури зовнішнього повітря tн. = −22℃, ±3℃ та відносної вологості повітря ~63%. Після відновлення теплоізолюючого шару показання тепловізора практично залишилися на колишньому рівні. При цьому різниця температур поверхні кладки та утепленої порожнини становила 5℃, а температура поверхні кута мансарди має різницю 1.7℃ порівняно з початковими результатами. Термограми поверхонь вузла мансарди після робіт з утеплення представлені рисунки 2.22, 2.23. Рис. 2.22 – Термограма зовнішньої поверхні після утеплення при tн=- 22°С. Рис. 2.23 – Термограма внутрішньої поверхні при tн=-22°С після утеплення. Після зняття показань за різних температур зовнішнього повітря, необхідно було виявити, як зміняться показання тепловтрат при вітряній погоді. Як відомо, тепловтрати під час вітру майже завжди вищі, тому що дія вітру видує тепло з приміщення через всілякі щілини і нещільності в конструкціях, що захищають. Про це свідчать і пилові відкладення в товщі 52 утеплювача, виявлені при обстеженні покрівельного пирога мансарди, рисунок 2.5. Так само під час вітру, процесу інфільтрації сприяє зворотне її значення - ексфільтрація, так званий економайзерний ефект - різницю тиску зовнішнього повітря, приміщенні. При цьому процес «виносу тепла» з приміщення посилюватиметься з навітряного боку будівлі [17], а виявлені в процесі розтину щілини і порожнечі в основній кладці стіни, що несе, рисунок 2.13, здатні посилити ефект проникнення повітря через конструкцію, що захищає. Саме для виявлення факторів та характеру тепловтрат важливо було зняти показання тепловізора у вітряну погоду. Тепловізійна зйомка проводилася за tн. ≈ −12 ÷ 14℃ та швидкості вітру 16-18 м/с. Покази тепловізора представлені на рисунках 2.24, 2.25. Рис. 2.24 – Термограма зовнішньої поверхні вузла під час вітру. Рис. 2.25 – Термограма внутрішньої поверхні вузла під час вітру. Як видно з рисунку 2.24, під час вітру навіть більш товстий шар утеплювача ніж в основній конструкції стіни, покладений у розкриту порожнину не здатний утримати значні втрати. При цьому під час вітру рух теплового повітря відбувається практично по всій поверхні конструкції, що захищає. Дане явище говорить про низьку якість і недостатній шар утеплювача по всій площі стіни. Заключним етапом цього експерименту є аналіз результатів проведеного 53 дослідження. Проведений експеримент виявив низку конструктивних недоліків мансардного поверху з позиції енерго та теплозбереження. Тепловізійне обстеження з пошаровим розкриттям теплоізоляції виявило, що збільшення кількості шарів теплоізоляції не впливає належним чином на якість теплозахисту об'єкта нерухомості. Даний експеримент підтвердив дослідження, які виявили, що одношарове та багатошарове утеплення, що застосовується у зовнішніх огородженнях, рівнозначні за своєю ефективністю [22, 29]. Таким чином, проведене дослідження виявило нові припущення про природу тепловлагоперенесення в багатошарових конструкціях і припущення про конденсацію холодного повітря на теплій поверхні теплоізоляції. При цьому виявлені дефекти можуть бути покладені в основу класифікації дефектів мансардного поверху, ранжирування та надалі їх усунення з метою зниження тепловтрат об'єктів нерухомості [27]. Висновки за розділом 2. 1) Проведено обстеження теплої покрівлі мансардного поверху, яке виявило суттєві недоліки конструкції та технології її влаштування, що впливають на забезпечення необхідної теплоізоляції приміщення. 2) Здійснено теплотехнічний розрахунок конструкції, який підтвердив, що дана конструкція «покрівельного пирога» об'єкта, що обстежується, не задовольняє нормативним вимогам щодо теплопередачі за існуючих кліматичних умов [31, 39, 58]. При цьому розрахунок на паропроникність конструкції виявив можливе випадання точки роси в товщі теплоізолюючого шару мінераловатного утеплювача, що є неприпустимим для даного матеріалу. 3) Виконано розрахунок кількості інфільтруючого повітря через конструкцію, що захищає. В результаті розрахунку виявлено, що через щілини 54 та нещільності огороджувальної конструкції проходить значна кількість холодного повітря в приміщення, на нагрівання якого потрібні додаткові енерговитрати. При цьому умова опору повітропроникненню огороджувальної конструкції не виконується, що відповідно до [31] є низьким показником якості огороджувальної конструкції, що застосовується. 4) Експериментальним шляхом виявлено ефективність роботи утеплювача в крайовій зоні мансардного поверху, отримано характер тепловтрат, що залежить від якості укладання та кількості теплоізолюючого шару огороджувальної конструкції за різних погодних умов. 5) Для подальших досліджень багатошарової конструкції покрівельного пирога, необхідно провести розтин покрівельного покриття (металоцерепиця), для огляду стану теплоізоляції «Піноізол» та внутрішньої поверхні металоцерепиці. 55 РОЗДІЛ 3. КЛАСИФІКАЦІЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ І ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ НЕДОЛІКІВ ДЛЯ ФОРМУВАННЯ ТИПОЛОГІЇ ДЕФЕКТІВ У ВУЗЛАХ МАНСАРДНИХ ПОВЕРХІВ. Мансардний поверх має у своїй конструкції різну кількість архітектурних вузлів, вирішення влаштування яких потребує оптимального балансу конструктивної та теплотехнічної надійності. При створенні типології дефектів, крім виявлених під час обстеження мостів холоду та наочного їх подання на кресленні, з демонстрацією руху температурних потоків, необхідно змоделювати тепловий контур різних вузлів конструкції у програмному комплексі ELCUT, для виявлення та прогнозування промерзання та руху температурних полів при нижчих , нормативних, температурах зовнішнього повітря відповідно до [31, 39]. Метод моделювання один із найбільш раціональних, зручний і доступний для прогнозування поведінки конструкцій ще на стадії проектування. Перевагою цього методу є також можливість узагальнення дослідів, поширення отриманих результатів не тільки на один зразок, що моделюється, але і на цілу групу явищ, пристроїв, подібних до моделюваного зразка і відтворюваних у різних масштабах [53, 55]. Метод моделювання може бути застосований на моделях проектованих споруд для вибору оптимального проектного рішення. Це дає можливість своєчасно внести в проект корективи, що забезпечить найбільш оптимальний варіант для потенційного замовника. 3.1 Область застосування, можливості та побудова завдання у програмному комплексі ELCUT. ELCUT – програма моделювання двовимірних та тривимірних полів методом кінцевих елементів. В основі програмного комплексу лежать дві основні ідеї: дискретизація об'єкта, що досліджується, на кінцеве безліч 56 елементів і шматково-елементна апроксимація досліджуваних функцій [30, 53]. Програма дозволяє розраховувати поля електричної, магнітної, температурної природи, механічні пружні напруги та деформації, а також вирішує завдання, що описуються рівняннями Лапласа, Пуассона та дифузії в плоскопаралельній та осесиметричній розрахунковій області довільної форми. При розрахунку вузлів та проектуванні оптимального способу посилення теплотехнічних параметрів огороджувальних конструкцій мансарди, буде використаний програмний модуль для розрахунку стаціонарної та нестаціонарної теплопередачі [30]. Модуль «теплопередача» може бути використаний для аналізу та проектування теплового стану різних систем. При цьому можна обчислювати розподіл температури і процеси нагрівання і охолодження. Можливості модуля «теплопередача»: - Нелінійні чи анізотропні властивості; - Розподілені, лінійні та точкові джерела тепла; - Джерела тепла в залежності від температури; - Джерела тепла, як наслідок електричних втрат; - Завдання температур та потоків тепла на кордонах; - Граничні умови з тепловідведенням конвекцією чи випромінюванням; Результати рішення: температура, тепловий потік, градієнт температури, сумарні теплові втрати у будь-якій області тощо, [60]. При створенні геометричної моделі, конфігурація задачі визначається набором так званих підобластей, що є одно- і багатозв'язними криволінійними багатокутниками в площині моделі, що не перетинаються між собою по граням. Кожній підобласті приписується певний набір її фізичних властивостей. У пакеті використовуються терміни блок для полігональної підобласті, ребро для відрізків та дуг кіл, що утворюють межі блоків та вершина для кінців ребер та ізольованих точок. Ребра, відокремлюють розрахункову область від решти площини, складаючи зовнішню межу 57 розрахункової області. Решта ребра є внутрішніми межами об'єкта. Створення геометричної моделі у програмному комплексі та подальший її розрахунок відбувається в основному у п'ять етапів: - Побудова геометричних об'єктів або їх імпортування із периферійних CAD систем; - Завдання властивостей, джерел поля та граничних умов об'єкта; - Побудова сітки кінцевих елементів; - Розрахунок задачі; Перегляд та аналіз результатів розрахунку. Після завершення створення геометричної моделі та присвоєння їй всіх необхідних фізичних властивостей проводиться рішення задачі та отримання картини поля. Для аналізу результатів розрахунку програмний комплекс ELCUT надає розв'язання задачі у вигляді картини поля з можливістю виведення таких факторів, як: - локальні польові значення; - інтегральні величини; - графіки та таблиці у просторі; - графіки та таблиці в часі; - експорт таблиць, картинок та всього кінцево-елементного рішення до інших програм тощо. 3.2 Дефекти у вузлах мансардного поверху. Чисельне моделювання теплового контуру у програмному комплексі ELCUT. 3.2.1 Карнизний вузол та покрівельний пиріг мансардного поверху. Однією з основних проблем, що має початок ще на стадії будівництва будинку, є те, що потенційний забудовник не звертає уваги на те, що мансардний дах – це не зовсім звичайна конструкція, яка повинна виконувати не тільки функції даху, але й розташовувати до комфортного життя. в приміщенні. Щоб виконувались обидві умови, необхідно розуміти суть 58 конструкції, а також нюанси процесів її монтажу. Одним із таких нюансів є влаштування карнизного вузла будівлі. Як і на об'єкті, що розглядається, основна проблема криється в поєднанні основної стіни каркасу будівлі з брусом-мауерлатом і правильним влаштуванням кроквяних ніг даху. Найчастіше брус-мауерлат укладається по контуру будівлі, без будь-яких додаткових заходів щодо його надійного кріплення до стіни і недопущення утворення під ним щілин, в результаті усушки матеріалу або напруг, що передаються на нього, від вищележачих конструкцій покрівлі. На рисунку 3.26 показані виявлені дефекти, і ймовірне проникнення холодного повітря в товщу огороджувальної конструкції мансардного поверху об'єкта, що розглядається, через містки холоду, що виникли в результаті неправильного пристрою конструкції покрівлі і напруг в процесі експлуатації будівлі. Рис. 3.26 – Дефекти карнизного вузла. Як видно з рисунку 3.26, холодні потоки повітря проникають крізь 59 виявлені характерні дефекти, такі як щілини і зазори між брусом-мауерлатом, підшивним шаром з дюймової та шпунтованої дошки, тріщини в утеплювачі «Піноізол» і далі розширюються . При цьому через відсутність пароізоліції, тепле та вологонасичене повітря, з приміщення, потрапляючи на охолоджену поверхню, утворює конденсат тим самим зволожуючи теплоізоляційний шар. Таблиця 3.4. Результати розрахунку вузла 1: конструкція карнизного вузла теплої покрівлі. Теплотехнічні характеристики матеріалів по направленню від внутрішнього контуру. Середня Товщина шару, Найменування шару Тепловий потік, Вт. температура мм поверхні Ts,°G ГКЛ 12 39.08 20.28 «Isover стандарт» 50 18.36 9.64 Дошка шпунтова 36 11.72 8.55 Мінераловатний 50 10.98 2.03 утеплювач Дошка дюймова 25 11.44 -12.03 «Піноізол» ~150 3.32 -18.42 60 Штукатурний шар 25 30.97 -0.31 Теплотехнічні характеристики матеріалів по направленню від зовнішнього контуру. Металочерепиця 6 3.48 -36.89 «Піноізол» ~150 3.47 -34.36 Кладка лицювальна 125 14.57 -36.14 Мінераловатний 50 14.73 -30.25 утеплювач Кладка стіни 380 27.98 -15.16 Брус-мауерлат 180 1.50 -27.25 За результатами розрахунку в програмному комплексі Elcut professional, за більш низьких, нормативних, температур зовнішнього повітря відповідно до [31, 39], можна зробити висновки, що навіть без урахування наявних тріщин і порожнин у матеріалі теплоізоляції покрівлі «Піноізол», найбільша різниця температур виявлена саме у цьому шарі. Однак мостом холоду в даному вузлі виступає і розташування бруса-мауерлата, оскільки в цьому місці найбільш вузька частина огороджувальної поверхні і немає достатнього теплоізоляційного шару: за розрахунком видно, як ізотерми в цьому місці змінюють свою поведінку і починають згинатися, таблиця 3.4. гіпотеза про найбільше проникнення інфільтраційних потоків повітря через щілини під брусом-мауерлатом не виправдалася, оскільки виявлені в процесі тепломоніторингу результати довели, що переважання потоків холодного повітря йде через дефекти теплоізоляційного шару стіни, що захищає. Рекомендації щодо усунення/недопущення виявлених дефектів для вирішення виявлених конструкційних недоліків і запобігти, або зменшити, дію інфільтрації та ексфільтрації в даному вузлі, необхідне комплексне рішення з максимальним перевлаштуванням конструкції мансардної покрівлі об'єкта, що розглядається, із заміною теплоізолюючого шару «Піноізол» необхідного вентиляційного зазору. Так само необхідно усунути зазори, що утворилися між настилами з дошок або замінити дощаті настили на користь дерев’яно- плитних матеріалів, додати пароізоляційний шар між фінішною обробкою і 61 внутрішньою теплоізоляцією, для зниження ефекту ексфільтрації [61]. Для запобігання утворенню вище описаних дефектів та зниження ймовірності утворення мостів холоду, на стадії будівництва теплої покрівлі, необхідне комплексне рішення конструкції даного вузла, при цьому конструкція повинна відповідати нормам [4]. При влаштуванні бруса-мауерлата на кістяк будівлі, для його надійного закріплення з несучими стінами, слід використовувати металеві шпильки, які мають жорсткий зв'язок з армопоясом, при цьому між брусом мауерлатом і основною стіною, необхідно прокласти не тільки гідроізоляційний шар, але і теплоізоляційний. Застосування цього рішення, порівняно з традиційним обв'язуванням металевим дротом або використанням анкерних пластин, має кілька плюсів: на завершальній стадії пристрою покрівлі та навантаженням її гідроізоляційними матеріалами, наявність шпильок дозволяє притягнути брус- мауерлат, тим самим знижуючи ймовірність утворення між ним та стіною щілин. Також дане рішення забезпечує підвищену надійність конструкції, при цьому шпильки, розташовані в тілі матеріалу, виступають меншим джерелом проникнення холодного повітря, ніж дріт або анкерна пластина. Карнизний вузол мансардного поверху вимагає як якісного закріплення бруса-мауэрлата, а й грамотного закріплення кроквяних ніг даху. Як показує практика, великий відсоток будинків має помилки у вузлі спирання крокв на брус-мауерлату. При зведенні мансардного даху найбільш раціональним буде жорстке закріплення кроквяних ніг, з них запилюємо під мауерлат і зміцненням опорним бруском або шпонкою. Жорстке кріплення крокв забезпечить нерухомість системи, а відтак і зменшить деформацію всієї конструкції покрівлі. Відсутність деформацій покрівлі не тільки знизить ймовірність виникнення будь-яких щілин в огороджувальних конструкціях мансарди, але й не змінить напряму та дії навантаження на опорні стіни, що є важливим значенням при зведенні несучих стін із кам'яних матеріалів. Для комфортного перебування людей у приміщенні необхідна якісна 62 теплоізоляція мансарди та якісний пристрій «покрівельного пирога». При утепленні мансарди необхідне чітке дотримання технології «пошарової» теплоізоляції, а також необхідно використовувати пароізоляційну плівку та гідро-вітрозахисну мембрану для того, щоб виключити попадання в теплоізоляційні матеріали водяної пари зсередини приміщення та атмосферних опадів зовні. Найбільш прийнятним рішенням теплоізоляції мансарди будуть технологічні рішення провідних виробників тепло- та гідроізоляційних матеріалів, таких як «ТехноНІКОЛЬ» та «ROCKWOOL» [17 22, 32]. 3.2.2 Перекриття мансардного поверху, коньковий вузол. Конструкція даху мансардного поверху має дві найбільш поширені конфігурації: коли використовується весь підпокрівельний простір, найчастіше двосхилий дах, і коли споруджується додатковий каркас у підпокрівельному просторі для надання правильних форм приміщенню – двосхилий ламаний, або вальмовий дах [24, 26]. На рисунку 3.27 представлені схеми найбільш поширених та застосовуваних типів каркасу мансардного поверху при приватному будівництві. Рис 3.27 – Схема основних типів каркасу мансардного поверху. Принципова схема конструкції мансардного поверху об'єкта, що 63 розглядається, являє собою комбінований варіант розглянутих вище двох типів. Частина приміщення мансардного поверху є дерев'яним «зрубом» з бруса 100х180, а частина виконана у вигляді дерев'яного каркаса, стіни якого зашиті дошками з теплоізоляційним матеріалом «Піноізол» між ними. Стіни мансардного приміщення оштукатурені із зовнішнього боку глиняною штукатуркою по дранці, теплоізоляція брусової стіни відсутня. Перекриття мансардного поверху виконане по дерев'яних балках згуртованих з брусків 180х50мм, крок балок відповідає кроку кроквяних ніг у площині покрівлі. Теплоізоляція перекриття виконана з мінераловатних матеріалів Isover standart по глиняному засипанню. Креслення конструкції та результати розрахунку вузла перекриття та стику перекриття зі стіною мансарди, представлені в таблицях 3.5, 3.6. Розрахунок стаціонарного теплоперенесення в програмному комплексі Elcut professional виявив, що теплоізоляція перекриття мансарди задовольняє вимоги теплопередачі, мости холоду не виявлені. Однак, відсутність у конструкції пароізоляційного шару може несприятливо впливати на стан утеплювача з мінераловатних матеріалів. Також вразливим місцем може бути дерев'яна балка перекриття, згуртована з трьох відрізків дошок, проте товщина теплоізоляційного шару в 200-250 мм знижує ймовірність інфільтраційних потоків холодного повітря через можливі утворення щілин даної конструкції. Розрахунок стику перекриття з дерев'яною стіною мансарди, таблиця 3.6, показав, що, як і в інших випадках, стик конструкцій найбільш схильний до утворення мостів холоду. При цьому найбільш виражені показання значень низьких температур спостерігаються в місці сполучення балки перекриття та кроквяної ноги. У ході розрахунку так само виявлено, що товщини огороджувальної конструкції мансарди з дерев'яного зрубу брусом 100х180мм мало для забезпечення відповідних умов теплоізоляції приміщення, необхідний пристрій теплоізоляційних матеріалів із зовнішнього боку стіни. 64 Таблиця 3.5. Результати розрахунку вузла 2: перекриття мансардного поверху. Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від внутрішнього контуру. Середня температура Найменування шару Товщина шару, мм Тепловий потік, Вт. поверхні Ts,°G ГКЛ 12 12.04 22.03 Дощатий настил 30 6.48 8.17 Глиняна засипка 20 6.75 6.61 Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від зовнішнього контуру. Теплоізоляція Isover 200 12.34 -34.58 Глиняна засипка 20 6.50 6.52 65 Таблиця 3.6. Результати розрахунку вузла 3: стик перекриття із стіною мансардного поверху. Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від внутрішнього контуру. Товщина шару, Середня температура Найменування шару Тепловий потік, Вт. мм поверхні Ts,°G ГКЛ 12 49.82 20.03 Балка перекрыття 180 16.21 15.27 Теплоізоляція 150 11.67 0.57 «Isover» Брус сосновий 100 34.32 12.94 Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від зовнішнього контуру. Теплоізоляція 150 9.6 -36.55 «Isover» Балка перекрыття 180 15.33 -3.89 Штукатурний шар 25 33.83 -35.17 Брус сосновий 100 33.78 -33.85 66 У процесі дослідження влаштування покрівлі, так само були виявлені конструкційні недоліки у влаштуванні кроквяних ніг. Зокрема стик кроквяних ніг суміжних ухилів виконаний внахлест, на цвяхах. Дане з'єднання не може забезпечити жорсткості всієї конструкції у поперечному напрямку при дії вітрового навантаження. Шарнірне з'єднання кроквяних ніг у коньковій частині здатне викликати надмірні деформації під час дії на них тиску вітру. Такі переміщення каркаса можуть утворювати деформаційні щілини та порожнечі у місцях стику кроквяних ніг та балок перекриття, порушуючи при цьому цілісність усієї конструкції. Рекомендації щодо усунення/недопущення виявлених дефектів для забезпечення жорсткості конькового вузла та запобігання переміщенням усієї конструкції необхідно забезпечити жорстке з'єднання кроквяних ніг у коньковій частині покрівлі. Найбільш раціональним у цьому в разі рішенням буде влаштування у похилій частині покрівлі дерев'яної затяжки, яка забезпечить жорсткість покрівлі в поперечному напрямку. Для недопущення промерзання стінового огородження, виконаного з бруса 100х150мм, необхідно передбачити його теплоізоляцію з підбором товщини утеплювача згідно з розрахунками за діючими нормами [4]. 3.2.3 Вузол сполучення зовнішніх стінок мансардного поверху. При зведенні мансардного поверху, для збільшення простору та корисної площі, а також збереження необхідних умов по висоті стель, відповідно до вимог [4], існують варіанти, коли зовнішні несучі стіни піднімають над перекриттям першого поверху на пропорцію висоти до площі, що рекомендується [24, 26], цим отримуючи більш сприятливі умови перебування людей. Як правило, матеріал та конструкція таких стін повністю аналогічна матеріалу стін всієї будівлі, такий прийом є і найбільш раціональним. 67 Однак існують варіанти, коли конструкція несучих стін мансарди виконується з інших, легших матеріалів, або використовується каркасна будова. Застосування різнорідних матеріалів не завжди доцільно, оскільки різні матеріали вимагають більш ретельного сполучення, а в процесі експлуатації будівлі різнорідні матеріали матимуть різний ступінь усадки, що може призвести до деформацій конструкції. Застосування даного варіанту влаштування мансардного поверху, у свою чергу, вимагає ретельного підходу до теплоізоляції не тільки самої покрівлі, а й стін будівлі. При недостатній теплоізоляції несучих стін, саме в цьому вузлі буде підвищена концентрація холодного повітря, що проникає, а теплофізичні процеси, що виникають на межах теплових потоків, можуть призвести до порушення цілісності всієї огороджувальної конструкції. Огороджувальна конструкція стін мансардного поверху об'єкта, що розглядається, має в різних рівнях різну структуру: на рівні підлоги та сходового маршу матеріал стін – цегла, вище – брус перетином 200х200мм. Розрахунок стаціонарного теплоперенесення, виконаний на основі конструктивних даних об'єкта, що обстежується, виявив значні тепловтрати в місцях стику зовнішніх стін, а так само в місцях сполучення різнорідних матеріалів огороджувальних конструкцій, результати розрахунку представлені в таблицях 3.7, 3.8. 68 Таблиця 3.7 - Результати розрахунку вузла 3: конструкція стику зовнішніх цегляних стін мансарди. Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від внутрішнього контуру. Товщина шару, Середня температура Найменування шару Тепловий потік, Вт. мм поверхні Ts,°G ГКЛ 12 101.07 16.29 «Isover стандарт» 50 16.23 13.61 Кладка стіни 380 101.53 0.64 Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від зовнішнього контуру. Кладка лицювальна 125 15.82 -36.66 Мінераловатний 50 15.82 -30.65 утеплювач Кладка стіни 380 15.81 -25.61 69 Таблиця 3.8 - Результати розрахунку вузла 4: конструкція стику зовнішніх стінок мансарди з різнорідних матеріалів. Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від внутрішнього контуру. Товщина шару, Середня температура Найменування шару Тепловий потік, Вт. мм поверхні Ts,°G ГКЛ 12 48.95 19.75 «Isover стандарт» 50 15.44 14.33 Кладка стіни 380 15.84 -6.77 Стіновий щит з 40 33.88 10.95 дошок Піноізол 180 29.42 1.39 Теплотехнічні характеристики матеріалів у напрямку від зовнішнього контуру. Кладка лицювальна 125 12.53 -36.73 Мінераловатний 50 12.53 -35.47 утеплювач Кладка стіни 380 12.54 18.29 Штукатурний шар 25 32.48 -35.50 70 Стіновий щит з 40 31.59 -29.66 дошок Піноізол 180 28.82 -18.83 Аналізуючи результати розрахунку вузла 3, можна дійти невтішного висновку, що товщини теплоізоляції зовнішньої стіни 50 мм. недостатньо, температура поверхні несучої стіни за внутрішнім контуром склала -7.41℃, що є неприпустимим. Однак на практиці показники можуть бути ще гіршими, так як виявлені раніше дефекти теплоізоляції, рисунок 3.14, можуть сприяти виносу тепла з приміщення. Картина теплового поля вузла 4 має практично ідентичний характер показників з вузлом 3: найбільші втрати втрати виникають саме в місці стику зовнішніх стін. Промерзання стику можливе і через низьку щільність деталей конструкції, що сполучаються, так як на практиці забезпечити щільне прилягання бруса до цегляної стіни дуже важко. Однак показники температурного поля дерев'яної стіни з-за кращих характеристик матеріалів теплопровідності, вузол 4, мають позитивні показники в порівнянні зі значеннями температур поверхонь вузла 3. Рекомендації щодо усунення/недопущення виявлених дефектів. Для вирішення усунення дефектів у вузлі сполучення зовнішніх стін будівлі, необхідна комплексна система заходів, що полягає у повній переробці теплоізоляційної схеми вузла. Для зниження інфільтрації холодних потоків повітря та усунення недоліків кладки, необхідно зачеканити цементно-піщаним розчином усі щілини та пропуски у кладці несучої стіни. Для забезпечення надійної теплоізоляції необхідно підібрати утеплювач і його товщину з розрахунку, що відповідає нормам і вимогам [31]. При укладанні теплоізоляції необхідно забезпечити її надійне та герметичне прилягання до стіни, а при використанні кількох шарів, для забезпечення необхідної товщини, обов'язкове її розташування з перехлестом 71 швів без припущення утворення щілин та перепусток. Проведені дослідження довели, що за наявності зазорів між плитами утеплювача в 5 мм, істотно знижується теплозахист конструкції як при одношаровому, так і при багатошаровому утепленні [37]. Для запобігання промерзанню кута, необхідно забезпечити його теплоізоляцію з обох боків, з нахлестом теплоізолюючого матеріалу на стіну, що сполучається не менше ніж на 500 мм. Також необхідно загерметизувати стик між кладкою і стійкою з дерев'яного бруса за допомогою ущільнювальних стрічок або матеріалів, що напилюються. Оскільки приміщення мансарди на об'єкті, що розглядається, займає не весь підпокрівельний простір, то необхідно виконати умови забезпечення теплоізоляції не тільки зовнішніх стін, але і стін, розташованих з боку горищного простору. Такі заходи знизять тепловтрати через локально – неоднорідні за геометричними чи теплофізичними параметрами ділянок огорожі. Ґрунтуючись на дослідження про вплив крайових зон на загальні тепловтрати будівлі [31, 37, 39], можна дійти невтішного висновку, необхідність ретельного устрою зовнішніх огорож, зокрема їх стиків між собою і з різнорідними матеріалами. Висновки за розділом 3. 1) Виявлено основні конструкційно-теплоізоляційні недоліки влаштування мансардних поверхів на прикладі об'єкта, що експлуатується в нашій Країні. 2) Виконано розрахунок вузлів мансардного поверху на стаціонарне теплоперенесення у програмному комплексі Elcut professional, під час якого було виявлено мости холоду, отримано значення температур на межах матеріалів. 3) Дано рекомендації щодо усунення у вузлах мансарди конструкційних 72 дефектів, що впливають на загальні тепловтрати будівлі. 4) Моделювання теплового контуру будівлі проводилося у програмному комплексі Elcut Professional як розрахунку на стаціонарний теплоперенос. Однак у процесі обстеження будівлі з'ясувалося, що за певних умов значення інфільтраційних потоків холодного повітря може мати значний вплив на втрати теплової будівлі. Таким чином, для повного формування картини теплового поля вузла конструкції необхідний облік впливу інфільтраційних потоків повітря, що не передбачений програмою. 5) На основі проведеного обстеження мансардного поверху експлуатованої будівлі, виділено такі основні типи дефектів при його облаштуванні, а саме: неправильний пристрій бруса-мауерлату, відсутність його герметичності між основною стіною та конструкцією теплої покрівлі, порушення у виборі кріплення кроквяних ніг при формуванні підпокрівельного простору ; неправильне формування конструкції теплої покрівлі у вигляді недотримання технології влаштування багатошарових конструкцій; при влаштуванні каркасу мансардного поверху не приділяється належна увага його теплоізоляції та забезпечення його жорсткості. 73 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 1) Сучасні технології зведення мансард у приватному домобудуванні недосконалі та характеризуються значними дефектами на стадії будівництва. На основі аналізу літературних джерел виявлено основні технології та умови проектування енергозберігаючих будівель. 2) Проведено обстеження мансардного поверху, що експлуатується, в ході якого виявлено конструкційні недоліки, що впливають на надійність теплозахисту будівлі. Зафіксовано факти руху інфільтраційних потоків через щілини та нещільності у шарах багатошарової конструкції теплої покрівлі. Проведено розрахунок кількості інфільтраційного потоку, який виявив значні показники кількості потоку повітря на 1 м2 площі огороджувальної конструкції. 3) Розроблено методику моніторингу тепловтрат, що полягає в пошаровій тепловізійній зйомці за різних погодних умов, на основі якої зроблено висновки про низьку ефективність теплоізолюючого шару в огороджувальній конструкції мансардного поверху, об'єкта, що розглядається. 4) На основі програмного моделювання теплового контуру вузлів мансарди у розрахунковій програмі Elcut Professional виконано оцінку впливу конструктивної схеми на теплотехнічні параметри. Запропоновано рекомендації щодо посилення конструктивної схеми теплої покрівлі та усунення мостів холоду у вузлах мансардного поверху. Удосконалення конструктивних рішень огороджувальних конструкцій мансардного поверху призводить до зниження трансмісійних та конвекційних тепловтрат та витрати енергії на опалення в процесі експлуатації будівлі. Таким чином, зниження факторів втрат теплоти через мости холоду, щілини та нещільності в конструкціях, що захищають, має потенціал до енергозбереження. 74 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Проблеми та перспективи розвитку житлової забудови в умовах комплексної реконструкції міста : монографія / [Ю. І. Гайко, Т. В. Жидкова, Т. М. Апатенко та ін.; за заг. ред. Ю. І. Гайка, Т. В. Жидкової] ; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019. – 247 с. 2. Башмаков І.А. Підвищення енергоефективності у житловому секторі // Енергозбереження. 2009. № 8. С. 40-53. 3. ДБН В.2.6-220:2017 Покриття будівель і споруд. – К.: Держбуд, 2017. - 91 с. 4. ДСТУ-Н Б В.2.6-214:2016 Настанова з улаштування та експлуатації дахів будинків, будівель і споруд. .– К.: Держбуд, 2016. - 54 с. 5. Єсєєва Л. Б. Мансардні приміщення. // Збірник матеріалів ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції. Видавництво: ТОВ "Центр наукового співробітництва "Інтерактив плюс". / Чернівці. – 2017. 6. Аналіз технічного стану житлового фонду України та пропозиції щодо його оцінки / М.К. Сухонос, Т.Г. Молодченко, В.М. Прасол // Економічний вісник Донбасу. — 2014. — № 1(35). — С. 51-55. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 7. Проблеми та перспективи розвитку житлової забудови в умовах комплексної реконструкції міста : монографія / [Ю. І. Гайко, Т. В. Жидкова, Т. М. Апатенко та ін.; за заг. ред. Ю. І. Гайка, Т. В. Жидкової] ; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019. – 247 с.. 8. Сичов, С. А. Технологія влаштування мансард з уніфікованих панелей / С. А. Сичов // БудПрофіль. 2007. - № 8. - С.42-44. 9. Сичов, С. А. Вибір технології надбудови мансардного поверху/С. А. Сичов// Сучасні напрямки технології будівельного виробництва: статті, тези докл. наук.-практ. семінару / КрТУ., - 2006. - Вып. 9 - С. 28-33. 75 10. Баранчикова Є. В. Дахи, мансарди, сходи, підлога. Є. В. Баранчікова. - К.: Видавництво Еверест, 2004. — С. 224. 11. Сусліков Л.М., Студеняк І.П. Неруйнівні методи контролю: Навчальний посібник. – Ужгород: Видавництво УжНУ, 2016. - 192 с 12. Завадскас, Э-К. К. Комплексная оценка и выбор ресурсосберегающих решений в строительстве / Э-К. К. Завадскас. - Вильнюс: Москлас, 1987. - 212 с. 13. Опаріна Л.А. Облік енергоємності будівельних матеріалів у життєвому циклі будівель – шлях до сталого розвитку // Енергозбереження. – 2014. № 8. С. 66–68. 14. Передові системи термомодернізації будівель і споруд. Навч. курс «Передові системи термомодернізації будівель і споруд» з проф. «Монтажник систем утеплення будівель» : навч. посіб. / Надія Іволжатова, Тетяна Дрімко, Тарас Холеван та ін. — Київ : Видавничий дім «Гельветика», 2020. — 116 с. 15. Нестеров В.Ю. Конструктивні схеми Мансард. // Покрівельні та ізоляційні матеріали. - №6. – 2013. 16. Улаштування захисних покриттів у будівництві : навчальний посібник / В. П. Кизима, А. Г. Куковський, В. В. Яковчук та ін. – Рівне : НУВГП, 2018. – 241 с. 17. Умнякова Н. П. Ефективна теплоізоляція Rockwool: рекомендації фахівців та будівельників / Н.П. Умнякова. - К.: Rockwool, 2000. - 48с. 18. Сухе будівництво малоповерхових швидкоспоруджуваних житлових будинків : Посібник для навчальних закладів будівельного профілю І І. В. Ципріанович, О. Ю. Старченко, Д. В. Гулін, С. В. Клименко,Т. Є. Остапченко. - К. : ТОВ «Видавнича майстерня 2009», 2018. 600 с. 19. Гагарін В. Г., Козлов В. В. Про нормування тепловтрат через оболонку будівлі // Academia. Архітектура та будівництво. 2010 № 3 С. 279– 286. 20. Harris, J. Understanding Construction Stakeholders’ Experience and Attitudes toward Use of the Structurally Insulated Panels (SIPs) in New Zealand / J. 76 Harris, S. Durdyev, S. Tokbolat and others // Sustainability. – 2019. – Vol. 11 (19). – P. 1–14. 21. ДСТУ-Н Б В.1.1-27:2010 Будівельна кліматологія. . .– К.: Держбуд, 2016. - 91 с. 22. Передові системи термомодернізації будівель і споруд. Навч. курс «Передові системи термомодернізації будівель і споруд» з проф. «Монтажник систем утеплення будівель» : навч. посіб. / Надія Іволжатова, Тетяна Дрімко, Тарас Холеван та ін. — Київ : Видавничий дім «Гельветика», 2020. — 116 с. 23. Матеріалознавчі рішення при зведенні і реконструкції будівель та споруд : навч. посібник / О. В. Кондращенко, Н. Г. Морковська, С. В. Шаповал, О. В. Якименко ; Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. – Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2019. – 202 с. 24. Сичов, С. А. Технологія влаштування мансард з уніфікованих панелей / С. А. Сичов // БудПрофіль. 2007. - № 8. - С.42-44. 25. Бєлов Т. В. Вплив орієнтації стінового огородження на довговічність закладення анкера кріплення навісного фасаду // Технічне регулювання у транспортному будівництві. – 2015. № 4 (12). С.1 42-146. 26. Сычев, С. А. Анализ технологий устройства мансард без отселения жильцов / С. А. Сычев // Сб. науч. тр. LXIV науч. конф. профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов /С.-Петерб. гос. архитектур.-строит. ун-т. —[СПб.], 2007.-С. 51-55. 27. Шитиков Д. В. Изучение причин теплопотерь пластиковых окон: тезисы докл. / Д. В. Шитиков, П. В. Мордвин, О.З. Халимов // IV Международ. Научно-практич. конф. – Абакан: ХТИ-филиал СФУ, 2011. С. 68–72. 28. Халімов О.З. Халімова Н.М. До питання про типологію дефектів тепловтрат через огороджувальні конструкції індивідуальних будівель // Будівництво та реконструкція. – 2017. №3 (71). С 94–98. 29. Задорожна І.П. Основи енергоефективності: навчально-методичний посібник для ПТНЗ /І.П. Задорожна – Львів – 2011. -78 с. 77 30. Матвєєв Є.П. Реконструкція житлових будинків із надбудовою поверхів із об'ємних блоків // Житлове будівництво. - № 8. - 1999. 31. ДБН В.2.6-31:2021 Теплова ізоляція та енергоефективність будівель. – К.: МінрегіонБуд, 2021. - 91 с. 32. ДСТУ Б В.2.7-318:2016 Вата мінеральна. Технічні умови. – К.: Держбуд, 2016. - 38 с. 33. Levy, M.M., J. Cell. Plast. (1966) 2 (1), p. 37. 34. Monitoring and safety evaluation of existing concrete structures // FIB (CEB-FIP) Bulleteen. 2003. - P. 153-161. 35. Mittasch, H., Plaste Kautsch. (1969) 16 (4), p. 268. 36. Pauak, I., Mater. Constr. Paris (1973) 6, p. 31. 37. Корнієнко С.В. Оцінка впливу крайових зон огороджувальних конструкцій на теплозахист та енергоефективність будівель // Інженерно- будівельний журнал. – 2011 - №8. С. 5-12. 38. Франчук, А.У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов / А.У. Франчук. М. : Стройиздат, 1949. – 120 с. 39. ДБН В.2.6-31:2006 Конструкції будинків і споруд. Теплова ізоляція будівель. Зміна № 1. – К.: Держбуд, 2006. - 71 с. 40. Пріус М. К. Національна стратегія впровадження енергоресурсів та екологічно безпечних (зелених) технологій та виробництв у будівництво та ЖКГ / М. К. Пріус, Л. В. Коваленко // Нерухомість: економіка, управління. – 2013. – № 1-2. – С. 6–8. 41. Сментина Н. В., Фіалковська А. А. Стратегічне планування місцевого розвитку: навч. посіб. – К.: ФОП Гуляєва В.М., 2019. – 244 с.. 42. Барабаш М. С. Архітектурно-будівельне проектування об’єкта будівництва на основі моделювання його життєвого циклу [Електронний ресурс] / М. С. Барабаш // Проблеми розвитку міського середовища. – 2013. – № 9. – С. 27–34 – Режим доступу: http://er.nau.edu.ua:8080/handle/NAU/11743. 78 43. ДСТУ ISO 50047:2020 Енергозбереження. Визначення обсягів енергозбереження в організаціях (ISO 50047:2016, IDT). – К. : Енергозбереження, 2020. – 22 с. 44. Дацюк, Т.О. Інженерні аспекти енергозбереження будівель/Т.А. Дацюк//Academia. Архітектура та будівництво. – 2009. – № 5. – С. 326–328. 45. Посібник з оцінки ефективності інвестицій у енергозберігаючі заходи / О.М. Дмитрієв, І.М. Ковальов, Ю.А. Табунщиков, Н.В. Шилкін. – Полтава: АВОК-ПРЕСС, 2005. – 120 с. 46. Кувшинов, Ю.Я. Питання енергетичної та економічної ефективності панельно-променистого охолодження приміщень/Ю.Я. Кувшинов, Д.М. Зінченко, С.Г. Булкін // Academia. Архітектура та будівництво. – 2009. – № 5. – С. 398–403. 47. Reconstruction of administrative buildings of the 70's: The possibility of energy modernization / N.I. Vatin, D.V. Nemova, V. Murgul [and others] // Journal of Applied Engineering Science. – 2014. – No. 1. – pp. 37–44. 48. Tenpieric, M. An Analytical Model for Calculating Thermal Bridge Effects in High Performance Building Enclosure / M. Tenpieric, W. Van der Spoel, H. Cauberg // Journal of Building Physics. – 2008. – No. 31. – pp. 361–387. 49. Cheng, Y. Thermal comfort models: A review and numerical investigation / Y. Cheng, J. Nin, N. Gao // Building and Environment. – 2012. – Vol. 47. – pp. 13–22. 50. Alajmi, A. Energy audit of an educational building in a hot summer climate / A. Alajmi // Energy and Buildings. – 2012. – Vol. 47. – pp. 122–130. 51. Rode, C. Empirical validation of a transient computer model for combined heat and moisture transfer / C. Rode, D.M. Burch // Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Building VI, December 4–8. Clearwater Beach, FL: 1995. – pp. 283– 295. 52. Hauser G., Stiegel H. Wärmebrücken-Atlas für den Holzbau. Wiesbaden, 1992. 79 53. Халімов І.О., Халімов О.З., Селіванов В.М. Про необхідність теплотехнічного консалтингу на етапах життєвого циклу нерухомості// Нове слово в науці: перспективи розвитку. – 2015. №4. С. 180–181. 54. Енергозберігаючі технології в локомотивному господарстві: Навч. посібник / Е. Д. Тартаковський, Д. О. Аулін, Д. М. Коваленко та ін. – Харків : УкрДУЗТ, 2019. – Ч. 1. – 130 с. 55. Мультикомфортний дім Saint-Gobain ISOVER'a (концепция "Multi- Comfort House") [Електронный ресурс] // Офиціальний сайт ISOVER. – Режим доступа: https://www.isover.ua/energoefektyvnist/multykomfortnyy-dim-saint- gobain . 56. Аронов, І. 3. Огляд сучасних підходів до забезпечення якості та безпеки складних систем на основі аналізу видів, наслідків та критичності відмов / І. 3. Аронов // Надійність та контроль якості. 1996. - № 11. - С. 3-15. 57. Бобров, Ю. Л. Долговечность теплоизоляционных минераловатных материалов / Ю. Л. Бобров. - М.: Стройиздат, 1987. - 168 с. 58. ДБН В.2.2-15:2019 Житлові будинки. Основні положення. К.: Держбуд, 2019. - 51 с. 59. Шукін І.Л. Законодавство з енергозбереження у США, Європі. Шляхи рішення/І.Л. Шукін, А.В. Спиридонів / / Бюлетень будівельної техніки. - 2012. – № 2. – С. 14–18. 60. Вирішення польових задач за допомогою програми ELCUT 6.0. Завдання магнітостатики та магнітного поля змінних струмів / Сочава М.В. - Навчальний посібник. – Чернігів., 2014 38 с. 61. Нестеров В.Ю. Класифікація підпокрівельної ізоляції за правилами спілки німецьких покрівельників. // Покрівельні та ізоляційні матеріали. - №6. – 2015. 80