WO2019059876A1 - Система комплексной термомодернизации зданий или сооружений - Google Patents

Система комплексной термомодернизации зданий или сооружений Download PDF

Info

Publication number
WO2019059876A1
WO2019059876A1 PCT/UA2018/000101 UA2018000101W WO2019059876A1 WO 2019059876 A1 WO2019059876 A1 WO 2019059876A1 UA 2018000101 W UA2018000101 W UA 2018000101W WO 2019059876 A1 WO2019059876 A1 WO 2019059876A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pos
equivalent
water heating
heating system
insulation
Prior art date
Application number
PCT/UA2018/000101
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Андрей Васильевич ЕРЕМИН
Александр Евгеньевич КОЛОСОВ
Original Assignee
Андрей Васильевич ЕРЕМИН
Александр Евгеньевич КОЛОСОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Андрей Васильевич ЕРЕМИН, Александр Евгеньевич КОЛОСОВ filed Critical Андрей Васильевич ЕРЕМИН
Publication of WO2019059876A1 publication Critical patent/WO2019059876A1/ru

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/44—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the purpose
    • E04C2/52—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the purpose with special adaptations for auxiliary purposes, e.g. serving for locating conduits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/07—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/02—Hot-water central heating systems with forced circulation, e.g. by pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/12—Tube and panel arrangements for ceiling, wall, or underfloor heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the invention relates to systems that provide an integrated thermal modernization of buildings or structures by simultaneously combining technical and technological solutions for insulating the facade of a thermally modernized building or structure and replacing (reconstructing) its heating system.
  • the layer of equivalent facade insulation is a layer of insulation material with a heat transfer resistance coefficient R from 0.03 m 2 K / W to 0.05 m 2 K / W.
  • New transit pipelines new pipelines of a two-pipe central water heating system, laid in new grooves made in the existing (external) wall of a thermo-modernized building, or in new grooves made in a layer of equivalent facade insulation. Coolant circulates through new transit pipelines, from which heat is transferred from heat sources to consumers (their heating appliances).
  • the two-pipe central water heating system is a system designed to heat a group of rooms from a single heat source, which is located directly in the heated room or outside it.
  • the heat carrier of such a heating system is water, which circulates through pipelines and is cooled in heating devices, after which it returns to the heat source for reheating.
  • the system is a two-pipe, which makes it possible to carry out accounting and regulation of the amount of incoming coolant.
  • a ventilated facade is a hinged facade insulation system with an air gap, which is a structure in which the layer heat insulation material is made in the form of plates of various heat insulation materials, which, in turn, are fixed on the surface of the facade.
  • lining elements mounted on a metal substructure. Cladding is installed at a distance from the layer of insulating material, thereby creating a ventilated layer that ensures the removal of moisture from the layer of insulating material of the building structure.
  • the facade in the form of a multi-layer insulation design is a facade made in the form of a wall made of a uniform basic material that determines the strength of the wall and consists of one or more additional layers, each of which individually affects the thermal characteristics of the entire wall.
  • the "wet” facade is an external facade system for plastering. Warming is carried out with the help of heat-insulating plates, made mainly of mineral wool or foam. Reinforcement of the "wet” facade provides adhesion of insulation and decorative layer. To make the decorative surface of the wet facade, plaster and paintwork materials are used.
  • a heating device is a device for heating a room by transferring heat from a heat carrier coming from a heat source to air that is inside the heated room.
  • GOS an abbreviation of the initial letters of the words "State Building Standards.”
  • RES renewable energy sources.
  • RES include solar, wind, water (except for large hydropower plants), geothermal sources, biofuels, that is, all sources whose energy is considered a priori inexhaustible.
  • the resistance of the external building envelope to the existing external wall of the thermally upgraded building R ⁇ ., M 2 -K / W is the ratio of the temperature difference on both sides of the heat-insulating material to the heat flux passing through the heat-insulating material. Rcyiu coefficient value. It expresses the total resistance of the existing exterior wall of a thermally upgraded building.
  • the coefficient of resistance of the external building envelope (wall) R TepM , m 2 -K / W is the ratio of the temperature difference on both sides of the heat-insulating material to the heat flux passing through thermal insulation material.
  • the value of the coefficient R TepM . means the difference that must be “covered” when performing a thermal modernization of a building.
  • the minimum thickness of the equivalent facade insulation B min is the minimum required thickness of the insulation layer, which, together with the existing external wall, is characterized by a heat transfer resistance coefficient R TepM., which is higher than the value of the heat transfer resistance coefficient R min
  • Distribution of the heating system is the layout of the heating devices and the pipes connecting them. From the type of layout significantly depends on the efficiency of the heating system, its efficiency and aesthetics.
  • the main types of layout of the heating system are as follows: one-pipe and two-pipe; horizontal and vertical; dead-end and with oncoming movement of the coolant; heating with upper and lower wiring.
  • Water heating system a space heating system, which is implemented using a heat transfer fluid (water or water-based antifreeze).
  • a heat transfer fluid water or water-based antifreeze.
  • the transfer of heat into the room occurs through convective heat exchange from heating devices (radiators, convectors, registers of smooth pipes).
  • Dependent (open) connection scheme - a scheme of connecting the heating system to the heating network, in which the coolant (water) from the heating network goes directly to the heating system.
  • connection scheme - scheme of connecting the heating system to the heat network in which the coolant (superheated water or steam) coming from the heat network passes through a heat exchanger installed in the consumer’s heat point, where the secondary heat carrier is heated, later used in heating system.
  • One-pipe connection scheme - a scheme in which the heating devices of one riser are connected in series. That is, the coolant, gradually cooling, passes through the riser from the heater to the heater. The temperature difference between the heating devices at the beginning and at the end of the line is compensated by the different surface area of the heat transfer of the devices - less at the beginning and more at the end of the riser. Also, with a one-pipe connection scheme, heating devices can be bundled using a bypass or short-circuit section.
  • the riser is a pipeline connecting the elements of the system and providing a predetermined circulation of coolant in heating devices.
  • a two-pipe connection scheme is a scheme in which heating devices are connected to the riser in parallel, which allows accounting and regulation of the consumed heat, and also allows equalizing the temperature of the heat carrier at the entrance to each heating device.
  • Such systems are more material-intensive and require separate balancing of each heating device, unless the latter is individually regulated.
  • Distributive comb - a device designed to evenly distribute the temperature of the coolant in all elements of the heating system. It consists of two parts: supply and return collectors.
  • Thermostatic faucet is a specialized device that provides a uniform and smooth flow of coolant to the radiator.
  • Strobe new
  • - groove recess in concrete, brick, plaster layer or in the layer of insulation, made (intended) for laying or wiring communications (new pipelines).
  • the resistance coefficient of the external building envelope is the coefficient that determines the ratio of the temperature difference on both sides of the heat-insulating material to the amount of heat flux passing through this heat-insulating material.
  • the resistance coefficient of the external building envelope R TepM .uA is the coefficient used in Ukraine and which determines the ratio of the temperature difference on both sides of the heat-insulating material to the amount of heat flux passing through this heat-insulating material.
  • the resistance coefficient of the external building envelope, R Te p M .Eu, is the coefficient used for EU countries and which determines the ratio of the temperature difference on both sides of the heat-insulating material to the heat flux passing through this heat-insulating material.
  • the resistance coefficient of the external building envelope R Te p M .cHr is the coefficient used for the CIS countries and which determines the ratio of the temperature difference on both sides of the insulating material to the heat flux passing through this insulating material.
  • the minimum thickness of the equivalent facade insulation for Ukraine Bmin.uA ⁇ is the minimum required thickness of the insulation layer, which, together with the existing external wall, is characterized by the heat transfer resistance coefficient R Te p M .UA, which is higher than the value of the heat transfer resistance coefficient R m j n. UA-
  • cHr Minimum thickness of equivalent facade insulation for the CIS countries Bmin .
  • cHr is the minimum required thickness of the thermal insulation layer, which, together with the existing external wall, is characterized by a heat transfer resistance coefficient R Te p M.
  • cHr > which is higher than the heat transfer resistance coefficient value Rmm .
  • the minimum equivalent facade insulation thickness for the European Union B min EU is the minimum required thickness of the heat insulating layer, which, together with the existing external wall, is characterized by a heat transfer resistance coefficient R TepM .Eu > which is higher than the heat transfer resistance coefficient value R min Eu .
  • t 50 is a measure of the time at which the temperature of the coolant in the pipeline is covered, covered with a layer of equivalent pipe insulation and equivalent facade insulation with a thickness of B min - 50 mm after 16 hours with complete cessation of the movement of the coolant through the pipelines.
  • Energy efficiency of a building is a complex of technical and technological measures aimed at the efficient (rational) use of energy resources. This implies, for example, the use of less energy for the same level of energy supply of buildings or technological processes in production, as well as the achievement of economically viable efficiency of use at the current level of development of equipment and technology while observing environmental requirements.
  • Density (tightness) of a building structure is a quantity that characterizes the presence of tightness of a building structure. Due to insufficiently hermetic building structures under the action of the difference in density of the air mass or wind load heated by the heating system air can escape from the house. This, in turn, can lead to high heat losses of the building and to abundant condensation on the cold parts of the building structures. This is also the cause of most damage to building structures.
  • a well-known (one-pipe) heat supply system which is commonly used in old apartment buildings, and which contains at least one supply and return pipe risers, which are designed to be connected to underground or above-ground central heat supply pipelines, and are constantly connected to these pipelines. devices that are connected to the corresponding risers [RU N ° 12155U 1, IPC E03 C 1/04, publ. 12/16/1999].
  • the disadvantage of the above heating system of an apartment building is its lack of efficiency and limited functionality when conducting a comprehensive thermal modernization of the specified house due to the lack of optimal geometric parameters and placement of elements of the heating system relative to the facade wall. Also a disadvantage of this technical solution is the need for a complete renovation of the building with interference with the existing repairs, previously made indoors, as well as the complexity of its implementation.
  • a heat supply system for a multi-storey building including supply and return main coolant collectors, at least one pair of supply and return risers connected to main collectors, as well as apartment heating devices, and at least one access pair of supply and return is installed in each access section risers, and in any given apartment there are direct and reverse intra-apartment wiring collectors, to which all apartment heaters are attached only Anna apartments and housing installed metering unit, through which distribution inside the collectors are connected to this flat adjacent to this flat drive a pair of supply and return risers [RU JVS 105720U1, IPC E24D3 / 00, publ. 20.06.201 1, Byul. JY ° 17].
  • the disadvantage of the above system is its limited functionality, that is, the impossibility of its use in the complex thermal modernization of buildings, given the fact that there is no possibility of laying pipelines in premises with already completed repairs. Also a disadvantage of the above heat supply system of a multi-storey building is its insufficient efficiency when conducting a comprehensive thermal modernization of the said house due to the lack of optimal geometric parameters, composition and placement of elements of the heat supply system relative to the facade wall.
  • a heat supply system for an apartment building which contains at least one supply and return risers, apartment heaters connected to the respective risers, district heating pipelines, two shut-off elements designed to connect the supply and return risers to the central heating pipelines, a controller designed for automatic control of the heat supply process, two additional locking elements and at least one roofing or separately a gas heating boiler plant with a capacity not exceeding 3 MW and which contains a gas boiler, a circulation pump, an expansion tank and a control valve intended for the controller controlled gas supply to the boiler, while the output of the gas boiler through one additional shut-off element is connected to the supply the riser, the outlet of the circulating pump is connected to the inlet of the gas boiler, the inlet of the circulating pump is connected to the expansion tank and through another additional locking element with a reverse stand, and
  • the said controller is made with the possibility of automatically closing additional shut-off elements, turning off the circulating pump and opening the shut-off elements designed to connect the supply and return risers to the central heating pipelines [RU IS 1295 U1, MP E
  • the disadvantage of the above heating system of an apartment building is its lack of efficiency when conducting a comprehensive thermal modernization of the specified house due to the lack of optimal geometric parameters and placement of elements of the heating system relative to the facade wall.
  • a known method of energy supply of a building with a closed cycle of thermoregulation in the process of heating a building [RU N ° 2301944 C1, IPC F24D15 / 00, 27.06.2007, Byul. N ° 18], including the generation of heat from a low-potential source, from which heat is transferred to the circulating coolant in volumetric radiator canal systems located in the ⁇ -ply wall.
  • the generation of heat from a low-potential source is additional, and the main source of heat generation is a high-potential source installed inside the building.
  • the temperature of the heat carrier of a volumetric radiator system is regulated by the capacity of the circulation pump, depending on the set temperature inside the building and the fluctuation of the outdoor air temperature.
  • the disadvantage of this method is its limited functionality, as well as lack of efficiency due to the lack of optimal geometric parameters and placement of heating system elements relative to the facade wall when conducting a comprehensive thermal modernization of the specified building due to the lack of optimal geometric parameters and placement of heating system elements relative to the facade wall, as well as effective procedures for the implementation of thermal modernization.
  • the system and its method of thermal modifying a dwelling house which are described in the Danfoss company catalog, and which are based on a single-pipe heating system for residential premises, are selected, in accordance with the electronic link to the source
  • This thermal modernization system consists of a facade insulation system for the exterior walls of buildings and structures, made in the form of a ventilated facade, or a single or multi-layer insulation design, or in the form of a “wet” facade, while the facade is made, for example, in the form of plates or rolls, which attached at polyurethane foam or adhesive mixtures and dowels to the existing outer wall and covered with a layer of plaster on a reinforcing mesh made of high-strength and at the same time inert material, such as fiberglass, heating systems for buildings or structures as part of heat sources made, for example, in the form of autonomous boiler house, individual heat point, combined heat and power plant or renewable energy sources, central water heating system, in which it is vertically and consistently yak through shut-off control valves connected heaters, made in the form of plain tubes registers or radiators disposed in heated areas, and connected to the district heating water through the thermostatic to the wound. At the same time, the vertical system of central water heating is connected with the top or bottom of the wiring to
  • the disadvantage of the above system and the method of thermal modernization of a residential house that implements its closest analogue (prototype) is their lack of effectiveness in carrying out complex thermal modernization of a specified house due to the lack of optimal composition, optimal geometric parameters and inefficient placement of existing elements of the heat supply system relative to the facade wall, as well as complexity implementation of modernization of pipelines of the central water heating system, in particular, due to the lack of effective procedures for implementing the method.
  • the above system is difficult to apply in practice, as it requires in the process of its installation and further functioning of "rough" interference with existing repairs made inside buildings.
  • the invention is based on the technical task of optimizing the composition and mutual arrangement of the elements of the integrated thermal modernization system, as well as optimizing the design parameters and the material for performing the elemental base of the integrated thermal modernization system, by applying new technical and design solutions that provide for the introduction of new integrated thermal modernization components transit pipelines (pos. 6), optimization of the design parameters of new transit pipelines Odov (pos. 6) of a two-pipe system of central water heating, material for performing equivalent pipe insulation (pos. 5), as well as thickness and material for performing equivalent facade insulation (pos. 2), optimal placement of new transit pipelines (pos. 6) for a two-pipe system central water heating with a constructive-technological binding to the locations of existing heating devices (pos.
  • thermo-modernization of buildings or structures as part of a facade insulation system for the exterior walls of buildings and structures, which is made in the form of a ventilated facade, or a single or multi-layer thermal insulation design, or insulation is performed, for example, in the form of plates or rolls, which are attached with polyurethane foams or adhesive mixtures and dowels to the existing outer wall and covered with a layer of plaster over reinforcing mesh made of high-strength and at the same time inert material, for example, fiberglass, central water heating system in which heating devices made in the form of registers of smooth pipes or radiators located in heated premises are connected vertically and sequentially to the riser , and connected to the central water heating system through thermostatic taps, and the system also contains pipelines of a single pipe central heating system about water heating, while the vertical system of central water heating is connected to the heat source connected to the local or central heating network with a dependent or independent circuit; the new system of integrated thermo-modernization contains new transit pipelines
  • the system of central water heating of the building with vertical and horizontal wiring is made with the possibility of dead-end or following movement of the coolant from the floor distribution combs to the heating devices located in heated premises, heating devices are designed to be connected to new transit pipelines of a two-pipe central water heating system with side or bottom connection, with the vertical wiring of the two-pipe central risers of the central water heating open or hidden inside the building, including in common areas new transit pipelines of the two-pipe central water heating system are placed outside the existing walls thermo-modernized building in the new shtroba, made in the existing external wall of the thermally modernized building, or in the new strobe, made in the equivalent facade insulation on the side of its attachment to the existing external wall, which, together with all existing external walls, are covered with a layer of equivalent facade insulation, automatic balancing valves are placed on the new transit pipelines of the two-pipe central water heating system, connected to the heating devices from the floor after the automatic balancing valves, apartment heat meters are installed, while the two-pipe central water heating system racks are
  • New transit pipelines of the central water heating system are located inside the building structure, at the junction of the existing wall and the layer of equivalent facade insulation in the horizontal and / or vertical plane.
  • New transit pipelines of the two-pipe central water heating system are placed on the outside of the existing wall of the thermally modernized building in a new shtrob, made in the existing external wall of the thermally modernized building, or in new strobes made in equivalent facade insulation from its attachment to the existing external wall and is completely covered with all existing external walls of a thermally upgraded building with a layer of equivalent facade insulation.
  • New transit pipelines of the two-pipe central water heating system are made of cross-linked polyethylene under the tension ring (PUSH), with cross-linked polyethylene under the compression fitting (PRESS), polypropylene, metal-plastic under the compression fitting, metal-plastic under the fitting, which is twisted, of copper, steel, stainless steel or ferrous metal, equivalent pipe insulation of new transit pipelines of a double-pipe central water heating system made of polyethylene foam, foamed rubber stone wool, mineral wool, basalt wool, glass wool or foam shells, and the equivalent front thermal insulation is made of foam plastic (PSB, PSB-S), neopore, resol-phenol-formaldehyde foam, foam-foam, cellulose, foamed perlite, foam, foam, foam, foam, foam, foam, cellulose, foamed perlite, and nonwoven foamed polystyrene foam , foam glass, gas glass, aerated concrete, polyurethane foam, mineral wool, basalt wool, stone wool, glass wool, sawdust.
  • New strokes are made rectangular or triangular, or round, or semicircular in shape, or in the form of two sections of rectangles, or in the form of a combination of the above forms.
  • Geometric parameters of the placement of new transit pipelines of a double-pipe central water heating system, covered with a layer of equivalent pipe insulation, namely, external diameter D, wall thickness ⁇ , thickness of the equivalent pipe thermal insulation ⁇ ⁇ , route of laying new transit pipelines of the two-pipe central heating system on the outside of thermally modernized buildings are made with reference to the installation sites of existing heating devices, geometric parameters are placed I window openings, the presence of decorative elements and storm drains on the outer wall of the facade, given the temperature regime of thermally modernized buildings, including design temperatures that are used to calculate the load of the heating system in the studied region, to the material performance of the existing walls of the thermo-modernized building, their thickness and to the resistance coefficient external enclosing structure R min , as well as to a predetermined maximum temperature difference between the coolant AT in the supply and return pipes waters. Listed signs constitute the essence of the technical solution.
  • thermomodernization of a multi-storey or private low-rise building is the development and application of energy-efficient technical and technological means (methods and devices), which lead to a significant reduction in energy consumption.
  • energy-efficient technical and technological means methods and devices
  • the only way to reduce the material and financial costs of heating today and in the near future is to reduce the amount of thermal energy consumed. This can be achieved by optimizing the system of complex thermomodernization of the building. For example, in many cases, poorly insulated external walls in the apartment remain cold.
  • Heating devices of old heating systems of residential buildings do not implement this feature. Only a building that is properly insulated, as well as equipped with automatic temperature controllers for heating devices and individual metering equipment, fully ensures the maximum result in the form of a reduction in utility bills. Partial application of energy-efficient measures gives a partial result, and then only if the heating system was modernized, which was able to adequately “respond” to these technical solutions.
  • thermo-modernization includes the development and implementation of technical and technological solutions that reduce energy consumption and, ultimately, “reduce” the size of utility bills.
  • the existing and still used central heating systems are made of steel pipes that have exhausted their useful life (which is approximately 25 years). Therefore, in buildings built before the 80s of the last century, it is recommended to completely replace existing pipelines. At the same time in the most common heating systems - with the lower wiring (U-shaped) - it is recommended to change the wiring diagram of the heating system. Morally outdated heating devices - convectors and steel stamped radiators - are recommended to be replaced with more modern heating devices.
  • the basic technical solutions for the modernization of the heating system are as follows: 1) the installation of automatic thermostats on each heating device. These devices reduce heat consumption by the system. heating due to internal heat gains in the rooms, automatically maintaining the comfortable air temperature set by the resident.
  • the TV, the iron, the computer, a bulb, the sun, etc. - the regulator reacts to the heat input from them and reduces the amount of coolant in the heating device, reducing its power;
  • the one-pipe system had two significant drawbacks - it was impossible to regulate it, and it was almost impossible to calculate the amount of heat consumed by one consumer (apartment). And as long as the cost of the gigacalorie of heat was low (and more often was released to consumers significantly below its cost), there was no need to carry out technical modernization of the existing one-pipe system.
  • Table 1 Baseline data for the implementation of technical solutions for the complex thermomodernization of buildings, the main geometric parameters, the composition and material of the implementation of the constituent elements of the system.
  • thermo-modernization allows accounting and regulation of the consumed heat by each consumer.
  • R TepM. cHr The coefficient of the required resistance of the external building envelope R TepM. cHr
  • R TepM .cHr Rmin CIS - Rcym., and varies in the range (0.2 - 5.1) m 2 -K / W.
  • R TepM .cHr Rmin CIS - Rcym.
  • the minimum thickness of the layer of equivalent facade thermal insulation B min UA (pos. 2) whose resistance coefficient is greater than or equal to the value of Rrep M .UA "varies (for Ukraine) within B min.
  • U A (50 - 150) mm
  • the minimum thickness of the equivalent insulation B min EU the resistance coefficient of which is greater than or equal to the value of R TeP M.Eib varies within (50 - 250) mm. It was experimentally established that the deviation from the lower value of this optimal parameter leads to an insufficient thickness B min of equivalent facade insulation (pos. 2), and, accordingly, to a sufficiently small resistance coefficient R min . At the same time, the deviation from the upper value of the optimal parameter B min Eu results in an overestimated thickness B min of equivalent facade insulation (pos. 2) and an increased resistance coefficient R m j n . ).
  • Table 1 presents the diameters D of industrially manufactured pipelines for more accurate determination of the depth of the required shaving (pos. 9) in the existing wall (pos. 1) or in the material of equivalent facade insulation (pos. 2).
  • Ratio of diameters D of used new transit pipelines of two-pipe (pos. 6) heating system to thickness ⁇ ⁇ equivalent pipe insulation (pos. 5) and up to a depth of V g of stroching (pos. 9) allows us to divide them into several calculated cases.
  • the material for the implementation of new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system is selected depending on the hydraulic operation mode of the two-pipe central water heating system, taking into account manufacturers on the market. It was found that the claimed materials are the most effective and contribute to the achievement of the declared technical task.
  • the material of the implementation of the equivalent facade insulation (pos. 2) of the new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system vibrates depending on the values of the heat engineering characteristics and the possibility of effective use when insulating the building facades, as well as to cover the new transit pipelines (pos. 6) two-pipe central water heating system.
  • the following materials are used for equivalent pipe insulation (pos. 5): expanded polyethylene / rubber, corrugated thermal insulation.
  • equivalent pipe insulation (pos. 5) its type is determined by calculation and confirmed by experiment in each individual case.
  • the thickness ⁇ ⁇ of the equivalent pipe insulation (pos. 5) of new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe heating system varies within (4-50) mm, and increases with increasing diameter D of new transit pipelines. It was experimentally established that the deviation from the lower value of this optimal parameter ⁇ ⁇ leads to an increase in heat losses inside the building structure, and, as a result, to coolant cooling (pos. 4). At the same time, the deviation from the upper value of this optimal parameter ⁇ ⁇ leads to an increase in the depth C r of new strobes (pos. 9), which are performed in equivalent facade insulation (pos. 2) or in the existing outer wall (pos. 1), may lead to a deterioration in the carrying capacity of a thermally upgraded building.
  • the temperature difference between the coolant in the supply and return pipelines ⁇ T varies within (10 - 25) ° C. This gives the technical ability to change the temperature difference over a wide range during design work, determine the hydraulic mode of equipment operation, as well as optimize coolant flow rates (pos. 4), maintain the specified temperature, and thereby diversify the choice of heat source, increasing the efficiency of integrated thermo-modernization building.
  • the value of the parameter t 50 ranges from 8 hours to 19 hours, which is generally an unacceptable indicator, since the coolant during this time can technologically freeze.
  • new strokes (pos. 9) in the existing outer wall (pos. 1) or in the layer of equivalent facade insulation (pos. 2) can be made rectangular or triangular or arched, either in the form of two sections of rectangles, or in the form of any combination of the above forms.
  • the choice of a specific form of implementation of the new shter (pos. 9) is determined by the design features of the existing external wall (pos. 1) of the thermally modernized building at the place of its connection to heating devices (pos. 7, pos. 7 ').
  • the existing outer wall (pos. 1) include the links to the existing engineering networks (air conditioning systems, drains, low-current and power wiring, connection of lighting equipment), the structural elements of the building facade, the depth limit in g possible shtrobleniya (pos 9) in order to avoid violation of the carrying capacity of a thermally upgraded building (with insufficient width of existing walls).
  • the forms of the new strobes can be all of the above forms.
  • the choice of the form of the equipment that is used for strobing works (wall chaser, grinder for concrete, the use of mechanisms in which the cutting edge is a diamond wire) also influences the choice of the shape of the new strokes (pos. 9).
  • This value r is chosen depending on the size of the diameter D of new transit conduits (pos. 6) of the double pipe central hot water heating system, which will be routed to the new Stroebe (Pos. 9) and the thickness ⁇ ⁇ layer equivalent to pipe insulation (pos. 5) which together must fit completely in the completed strobe (pos. 9).
  • FIG. 1 - FIG. 26 where:
  • in fig. 1 shows the general scheme of the system of complex thermo-modernization of the building
  • in fig. 2 shows the location of heaters with a bottom connection (pos. 7 ') and a through connection (pos. 10) of a thermostatic valve (pos. 12) to new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system, covered with a layer of equivalent pipe insulation ( position 5), and new transit pipelines (position 6) of the two-pipe central water heating system are located in new grooves (position 9) made in the existing external wall (position 1) from its attachment to the equivalent facade insulation ( position 2); at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system, together with the existing external wall (pos. 1) are covered with an equivalent facade insulation layer (pos. 2) with a thickness of B min ;
  • in fig. 3 shows the location of heating devices with lateral connection (pos. 7) and through connection (pos. 10) of thermostatic valves (pos. 12) to new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system, covered 5), which are located in the new grooves (pos. 9), made in the existing external wall (pos. 1) from the side of its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2); at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system together with the existing external wall (pos. 1) are covered with an equivalent facade insulation layer (pos. 2) with a thickness of B min ;
  • in fig. 4 shows the location of heaters with a bottom connection (pos. 7 ') and a through connection (pos. 10) of a thermostatic valve (pos. 12) to new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system, covered with a layer of equivalent pipe insulation ( position 5); at the same time, new transit pipelines (pos. 6) two-pipe central water heating systems are located in new grooves (pos. 9), made in the equivalent facade insulation (pos. 2) from the side of its attachment to the existing external wall (pos. 1); at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system together with the existing external wall (pos. 1) are covered with an equivalent facade insulation layer (pos. 2) with a thickness of B min ;
  • FIG. 5 shows the location of heating devices with lateral connection (pos. 7) and through connection (pos. 10) of thermostatic valves (pos. 12) to new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system, covered with a layer of equivalent pipe insulation . five); at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in new grooves (pos. 9), which are made in the equivalent facade insulation (pos. 2) from its attachment to the existing external wall (pos. 1); at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system together with the existing external wall (pos. 1) are covered with an equivalent facade insulation layer (pos. 2) with a thickness of B min ;
  • in fig. 6 shows a fragment of the section of the projected external wall (pos. 1), on which are located two new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system with a diameter D, covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) ⁇ ⁇ thick; at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in new grooves (pos. 9) made in the existing outer wall (pos. 1) from its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2), and made a rectangular shape with a depth of Wg and a width of W ;
  • in fig. 7 shows a fragment of the section of the projected external wall (pos. 1), on which are located two new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system with a diameter D, covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness ⁇ ⁇ ; at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in new grooves (pos. 9) made in the existing outer wall (pos. 1) from its attachment to the equivalent front insulation (2.), and made of triangular shape with a height (depth) in z and w in width;
  • in fig. 8 shows a fragment of the section of the designed external wall (pos. 1), in which two new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system with a diameter D, covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness ⁇ ⁇ are located ; at the same time, new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in new grooves (pos. 9) made in the existing outer wall (pos. 1) from its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2), and made arch shape with a depth of Wg and a width of W ; in fig. 9 shows a fragment of the section of the existing external wall (pos. 1), in which one new transit pipeline (pos.
  • a new transit pipeline (pos. 6) of a two-pipe central water heating system is located in a new groove (pos. 9), which is made in the existing outer wall (pos. 1) from its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2), and made a rectangular shape with a depth of Wg and a width of W ;
  • FIG. 10 shows a fragment of the section of the projected external wall (pos. 1), in which one new transit pipeline (pos. 6) of a two-pipe central water heating system of diameter D is located, covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness of ⁇ ⁇ ; at the same time, a new transit pipeline (pos. 6) of a two-pipe central water heating system is located in a new groove (pos. 9), which is made in the existing outer wall (pos. 1) from its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2), triangular shape and is formed with a depth (height) in grams and the width B w;
  • in fig. 11 shows a fragment of the section of the projected external wall (pos. 1), in which one new transit pipeline (pos. 6) of a two-pipe central water heating system of diameter D is located, covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness of ⁇ ⁇ ; at the same time, a new transit pipeline (pos. 6) of a two-pipe central water heating system is located in a new groove (pos. 9), which is made in the existing the outer wall (pos. 1) from the side of its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2), and is arched in shape with a depth of Wg and a width of W ; in fig. 12 shows a fragment of the section of the designed external wall (pos.
  • new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in new grooves (pos. 9) made in the layer equivalent to the facade insulation (pos. 2) from its attachment to the existing external wall (pos. 1), and made arch shape with a depth of Wg and a width of W ;
  • in fig. 15 shows a fragment of the section of the designed external wall (pos. 1), in which one new transit pipeline (pos. 6) of a two-pipe central water heating system with a diameter D, covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness ⁇ ⁇ is located ; at the same time, the new transit pipeline (pos. 6) of the two-pipe central water heating system is located in the new groove (pos. 9) made in the layer of equivalent facade insulation (pos. 2) from its attachment to the existing external wall (pos. 1), and made a rectangular shape with a depth of Wg and a width of W ; in fig. 16 shows a fragment of the section of the designed external wall (pos. 1), in which one new transit pipeline (pos.
  • a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness of ⁇ ⁇ ;
  • the new transit pipeline (pos. 6) of the two-pipe central water heating system is located in the new groove (pos. 9) made in the layer of equivalent facade insulation (pos. 2) from its attachment to the existing external wall (pos. 1), and made a triangular shape with a depth of Wg and a width of W ;
  • in fig. 17 shows a fragment of the section of the projected external wall (pos. 1), in which one new transit pipeline (pos. 6) of a two-pipe central water heating system with a diameter D, covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness ⁇ ⁇ is located ; at the same time, the new transit pipeline (pos. 6) of the two-pipe central water heating system is located in the new groove (pos. 9) made in the layer of equivalent facade insulation (pos. 2) from its attachment to the existing external wall (pos. 1), and made arch shape with a depth of V g and a width of W sh .
  • FIG. 1 - FIG. 26 adopted the following conventions:
  • FIG. 18 shows two options (A, B) for locating new transit pipelines of a two-pipe central water heating system (pos. 6):
  • Option 1 in which new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are placed in a new shtroba (pos. 9) made in the existing external wall (pos. 1) from its attachment to the equivalent facade thermal insulation (pos. 2) (settlement cases N ° 4, M> 5, JY ° 6);
  • Option 2 in which new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are placed in a new shtroba (pos. 9), which is made in the equivalent facade insulation (pos. 2) from its attachment to the existing outer wall (pos. 1) (settlement cases jVfil, X22, jVs3);
  • the material of the existing wall is foam concrete, the wall thickness is 250 mm.
  • Characteristics of foam concrete in the dry state density - 1000 kg / m 3 ; specific heat - 0.84 kJ / (kg- ° C);); thermal conductivity coefficient - 0.29 W / (m 2 - ° ⁇ ); design thermal conductivity coefficient - 0.47 W / (m 2 - ° ⁇ ).
  • the facade insulation is equivalent - polystyrene PSB-S-25 with characteristics: density - 25 kg / m 3 ; specific heat capacity - 1.26 kJ / (kg- ° ⁇ ); thermal conductivity coefficient - 0.039 W / (m 2 o C); calculated thermal conductivity coefficient - 0.042 W / (m 2 o C).
  • Equivalent pipe insulation is foamed polyethylene, which is mounted on top of pipelines, with characteristics: density - 40 kg / m 3 ; specific heat - 1, 8 kJ / (kg- ° C); thermal conductivity coefficient - 0.37 W / (m 2 - ° ⁇ ); design thermal conductivity coefficient - 0.037 W / (m 2 - ° ⁇ ).
  • the thickness of the pipe insulation was 13 mm.
  • Glue stitch For each of the cases examined (N ° l - N ° 6), a glue line was added between the existing wall and equivalent facade insulation.
  • N ° l (Fig. 21)
  • new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in the new gate (pos. 9), which is made in the layer of equivalent facade insulation (pos. 2) attaching it to an existing outer wall (pos. 1);
  • N ° 6 (Fig. 26)
  • new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in the new grotto (pos. 9), made in the existing external wall (pos. 1) from its mounting side equivalent facade insulation (pos. 2);
  • J bl - N ° 6 made it possible to determine the optimal placement of new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system, which is the placement of new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system (pos. 9), made in the existing external walls (pos. 1) from the side of their attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2).
  • N ° 5, N ° 6, new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are placed in new grooves (pos. 9) made in the existing external wall (pos. 1) from its side fastening to the equivalent facade insulation (pos. 2), and covered with a layer of equivalent facade insulation (pos. 2) with a thickness of B min .
  • B min thickness of the equivalent facade insulation
  • Such a thickness of the layer of equivalent facade insulation prevents the destruction of new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system in intensive operation mode.
  • FIG. 21 - FIG. 26 shows the experimentally calculated distribution of the temperature field T inside the building structure, where:
  • in fig. 21 shows the distribution of the thermal field inside the building structure for the design-experimental case N ° 4, in which new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are located in a new grotto (pos. 9) made in the existing external wall (pos. 1) from the side of its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2).
  • FIG. 22 shows the distribution of the thermal field inside the building structure for the design-experimental case N ° 5, in which new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in the new grotto (pos. 9) made in the existing external wall (pos. 1) from the side of its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2).
  • in fig. 23 shows the distribution of the thermal field inside the building structure for the experimental case N ° 6, in which the new Two-pipe transit pipelines (pos. 6) of the central water heating system are located in a new shtroba (pos. 9) made in the existing external wall (pos. 1) from the side of its attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2).
  • in fig. 24 shows the distribution of the thermal field inside the building structure for the design-experimental case N ° l, in which new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are located in a new groove (pos. 9), made in equivalent facade insulation (pos. 2) from the side of its attachment to the existing external wall (pos. 1).
  • in fig. 25 shows the distribution of the thermal field inside the building structure for the design-experimental case N ° 2, in which new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are located in a new grotto (pos. 9), made in equivalent facade insulation (pos. 2) from the side of its attachment to the existing external wall (pos. 1).
  • FIG. 26 shows the distribution of the thermal field inside the building structure for the experimental case ⁇ ° 3, in which new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are located in a new grotto (pos. 9), made in the equivalent facade insulation (pos. 2) from the side of its attachment to the existing external wall (pos. 1).
  • the coincidence of some of the following symbols for the various node elements shown in FIG. 1 - FIG. 26 means that similar structural elements (or their individual / component parts) are used and described in these figures, which are made with the same size of the element base (length, height, diameter) and are identical in form.
  • the system and the method of complex thermal modernization of buildings or structures that implements it are designed and implemented (implemented) as part of the facade insulation system for the exterior walls of buildings and structures, as well as the central water heating system for buildings and structures.
  • thermo-modernization of a building begins with an analysis of its technical condition, including the collection of technical parameters characterizing: the geotechnical conditions of the site on which the thermo-modernized building is located; chemical composition of groundwater; structures and structures protecting buildings (structures) from dangerous geological processes; blind areas and elements of improvement; foundations and foundations; inputs and issues of engineering networks; underground bearing, enclosing and waterproofing structures; the state of the air environment in the building (structure) and around it (temperature, humidity, air exchange, chemical composition of air); above ground bearing and enclosing structures; roofing and roofing; anticorrosive protection of structures, floors, exterior and interior; heat engineering, plumbing and ventilation systems and equipment; insulating coatings; other elements of buildings (structures) and their systems, the design and construction of which is regulated by the GOS.
  • an energy audit of the thermally upgraded building is carried out, for example, by using thermal imaging, showing leaks in the building structure, and, as a result, increased heat losses from the heated premises of the thermally upgraded building.
  • an analysis of the health and technical condition of the existing heating system of the building is carried out on the basis of the corresponding measured technical parameters (which is also described in detail as it is not the subject of the invention).
  • the extreme temperature drop of the heat carrier (pos. 4) is investigated in case of its supply in new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe heating system, which often occurs due to force majeure in the form of a breakdown supplying pump or interruptions in power supply, with a variable thickness of the layer equivalent to the facade insulation B min . (pos. 6).
  • the new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are made of cross-linked polyethylene under the tension ring (PUSH), or of cross-linked polyethylene under compression fitting (PRESS), or of polypropylene, or of metal under a compression fitting, or of metal under a fitting that is twisted, or of copper, or of steel, or stainless steel, or of ferrous metal.
  • PUSH tension ring
  • PRESS cross-linked polyethylene under compression fitting
  • polypropylene or of metal under a compression fitting, or of metal under a fitting that is twisted, or of copper, or of steel, or stainless steel, or of ferrous metal.
  • New transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness of 3 tons , which varies from (6 to 50) mm.
  • Equivalent pipe insulation (pos. 5) of new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system is made of polyethylene foam, or foamed rubber, or stone wool, or mineral wool, or basalt wool, or glass wool, or foam shell.
  • the geometrical parameters and parameters of the mutual arrangement of new transit pipelines namely, external diameter D, wall thickness ⁇ , thickness of the layer of equivalent pipe insulation ⁇ ⁇ (pos. 5), location of new transit pipelines central system water heating on the outside of a thermally upgraded building is determined and carried out with reference to the placement of heating devices (pos. 7, 7 '), to the geometrical parameters of window openings, the presence of decorative elements and drainage drains on the external wall of the facade, material to perform termomoderniziruemogo building walls, their thickness, and with the coefficient of resistance external cladding R min central pipe system leading about heating, the possibility of dead-end movement of the coolant (pos. 4) from the floor distribution combs (pos.
  • heating devices (pos. 7, 7 ') located in heated premises, and configured to be connected to new transit pipelines (pos. 6) a two-pipe central water heating system with lateral connection, as well as to a predetermined maximum temperature difference of the heat carrier AT in the supply and return of new transit pipelines (pos. 6) a two-pipe central water heating system.
  • the routes of laying new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are performed taking into account the technical possibility of shtobleniya (pos. 9) in the existing external walls (pos. 1) from the side of their attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2) without disturbing bearing capacity of the building.
  • new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are placed in new grooves (pos. 9) made on the existing outer wall (pos. 1) from the facade or in the recesses made in the layer of equivalent facade insulation with side attachment to an existing outer wall (pos. 1).
  • new strokes (pos. 9) are performed in the layer of equivalent facade insulation (pos. 2).
  • the optimal routes for laying new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are also determined, with reference to the placement of existing heating devices (pos. 7, 7 '), as well as the locations of distribution combs (pos. 8) .
  • installation of a central water heating system is carried out. Determine the places in which they make a certain shape (either in the wall or in a layer of equivalent facade insulation), into which new transit pipelines are placed.
  • new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are connected by a through connection (pos. 10) through an existing external wall (pos. 1) to thermostatic taps (pos. 12 ) connected to heating devices (pos. 7, 7 ').
  • Automatic balancing valves are placed on new transit pipelines (pos. 6) of the central water heating system, which are connected to heating devices (pos. 7, 7 ') for each heated room from the floor distribution combs (pos. 8), and after automatic balancing valves install apartment heat meters.
  • the vertical wiring of the two-pipe risers of the central water heating system is performed openly or hidden inside the building, including in public places.
  • Racks of a two-pipe central water heating system are connected from heat sources to distribution combs with upper or lower wiring to a metering station or an individual substation that is connected to a local or central heat network in a dependent or independent circuit.
  • New transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness of ⁇ ⁇ , which varies within (6 - 50) mm.
  • Equivalent pipe insulation (pos. 5) of new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system is made of polyethylene foam or foam rubber, or stone wool, or mineral wool, or basalt wool, or glass wool, or foam shell.
  • the facade insulation is made of foam (PSB, PSB-S), or of neopor, or rezolnophenolformaldehyde foam, or penoizol, or cellulose, or from expanded perlite, or from expanded vermiculite, or foam polystyrene from extruded polystyrene foam, or foam glass, or gas glass, or gas concrete, or polyurethane foam, or mineral wool, or basalt wool, or stone wool, or glass wool, or sawdust.
  • foam PSB, PSB-S
  • neopor or rezolnophenolformaldehyde foam, or penoizol
  • cellulose or from expanded perlite, or from expanded vermiculite
  • foam polystyrene from extruded polystyrene foam or foam glass, or gas glass, or gas concrete, or polyurethane foam, or mineral wool, or basalt wool, or stone wool, or glass wool, or sawdust.
  • the system of equivalent facade insulation (pos. 2) of the existing external walls (pos. 1) of buildings or structures is carried out in the form of a ventilated facade, or a single or multi-layer insulation structure, or in the form of a wet facade.
  • insulation is performed, for example, in the form of plates or rolls, which are attached with polyurethane foams or adhesive mixtures and dowels to the existing outer wall, and are covered with a layer of plaster along a reinforcing mesh made of high-strength and at the same time inert material, such as fiberglass.
  • the limiting temperature drop of the heat carrier (pos. 4) is investigated with time in the event of a stop heat carrier (pos. 4) in the new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system with a variable thickness of the layer of equivalent facade thermal insulation B min .
  • K C Lag 1 > (m 2 -K) / W.
  • the Ne2 variant in which the new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are placed in a new groove (pos. 9), which is made in the equivalent facade insulation (pos. 2) from its attachment to the existing external wall (pos. 1) thermo-modernized building.
  • variants N ° 1 and N ° 2 were investigated with a variation in the layer thickness equivalent to facade insulation (pos. 2) B min thermo-modernized building. Studies have confirmed the value of B min - 100 mm.
  • laying routes are determined in which new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are placed in new grooves (pos. 9 ) made in the existing external walls (pos. 1) from the side of their attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2), and laying routes in which the new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are placed in new grooves ( pos. 9), issue filled with an equivalent facade insulation (pos. 2) on the side of its attachment to an existing external wall (pos. 1).
  • the routes of laying new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system are performed taking into account the technical possibility of shtobleniya (pos. 9) in the existing external walls (pos. 1) from the side of their attachment to the equivalent facade insulation (pos. 2) without disturbing bearing capacity of the building.
  • the grooves (pos. 9) perform a rectangular shape in the form of a one-sided rectangle.
  • the laying of new transit pipelines (pos. 6) of the two-pipe central water heating system is carried out in the routes, namely in the new grooves (pos. 9), designed like in the existing external wall (pos. 1) from its attachment to the equivalent facade thermal insulation (pos. 2), as well as in the equivalent facade thermal insulation (pos. 2) from its attachment to the existing external wall (pos. 1).
  • New transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system are covered with a layer of equivalent pipe insulation (pos. 5) with a thickness of ⁇ ⁇ , which varies within 13 mm.
  • Equivalent pipe insulation (pos. 5) of new transit pipelines (pos. 6) of a two-pipe central water heating system is made of polyethylene foam.
  • the facade insulation system for the exterior walls of buildings or structures is performed in the form of a “wet facade” using the base material of the PSB-S-25 foam insulation material and mineral wool in the form of fire cuts around the windows and on the facade.
  • the insulation of the facade of a thermally upgraded building is carried out in the form of plates, which are attached with adhesive mixtures and dowels to the existing external wall (pos. 1), and then covered with a layer of plaster with reinforcing mesh, which is made of high-strength and simultaneously inert material in the form of fiberglass.
  • new transit pipelines are mainly placed in new grooves (pos. 9) to reduce the effect of thermal expansion and the need to preserve the thickness of equivalent facade insulation, or (if it is impossible or inappropriate to perform a recess) without having a recess by attaching it to an external wall sides of the facade;

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Domestic Plumbing Installations (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)

Abstract

Система комплексной термомодернизации зданий или сооружений в составе системы фасадного утепления наружных стен зданий и сооружений выполнена в виде вентилируемого фасада, или одно- или многослойной конструкции теплоизоляции, или в виде «мокрого» фасада и системы центрального водяного отопления. Причем система комплексной термомодернизации содержит новые транзитные трубопроводы системы центрального водяного отопления, которые смонтированы по двухтрубной схеме подключения и размещены с внешней стороны существующей стены термомодернизируемого здания в новых штробах, выполненных с внешней стороны и в существующей внешней стене термомодернизируемого здания, или в новых штробах, выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны ее крепления к существующей наружной стене.

Description

СИСТЕМА КОМПЛЕКСНОЙ ТЕРМОМОДЕРНИЗАЦИИ ЗДАНИЙ ИЛИ СООРУЖЕНИЙ
Область техники
Изобретение относится к системам, которые обеспечивают комплексную термомодернизацию зданий или сооружений путем одновременного объединения технических и технологических решений по утеплению фасада термомодернизируемого здания или сооружения и замены (реконструкции) его системы отопления.
Детерминации
Ниже в описании приняты следующие детерминации.
Комплексная термомодернизация - комплекс технических и технологических мероприятий, направленный на утепление модернизуемого здания (сооружения) с одновременным совершенствованием используемой системы отопления этого здания (сооружения).
Слой эквивалентной фасадной теплоизоляции - слой теплоизоляционного материала, обладающего коэффициентом сопротивления теплопередаче R от 0,03 м2 К/Вт до 0,05 м2 К/Вт.
Новые транзитные трубопроводы - новые трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления, прокладываемые в новых штробах, выполненных в существующей (внешней) стене термомодернизируемого здания, или в новых штробах, выполненных в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции. По новым транзитным трубопроводам циркулирует теплоноситель, от которого передается тепло от источников тепла к потребителям (их отопительным приборам).
Двухтрубная система центрального водяного отопления - система, предназначенная для отопления группы помещений от единственного источника тепла, который размещается непосредственно в отапливаемом помещении или за его пределами. Теплоносителем такой системы отопления является вода, которая циркулирует по трубопроводам и охлаждается в отопительных приборах, после чего возвращается к источнику тепла для повторного нагрева. По методу присоединения отопительных приборов система является двухтрубной, что дает возможность осуществлять учет и регулирование количества поступающего теплоносителя.
Вентилируемый фасад - это навесные фасадные системы утепления с воздушным зазором, которые представляют собой конструкцию, в которой слой теплоизоляционного материала выполнен в форме плит из различных теплоизоляционных материалов, которые, в свою очередь, закрепляются на поверхности фасада. Для защиты утеплителя от атмосферных воздействий служат облицовочные элементы (облицовка), устанавливаемые на металлическую подконструкцию. Облицовка устанавливается на расстоянии от слоя теплоизоляционного материала, благодаря чему создается вентилируемый слой, обеспечивающий удаление влаги из слоя теплоизоляционного материала строительной конструкции.
Фасад в виде многослойной конструкции утеплителя - фасад, выполненный в виде стены, изготовленной из однородного основного материала, который определяет прочность стены, и состоит из одного или более дополнительных слоев, каждый из которых в отдельности влияет на теплофизические характеристики всей стены.
«Мокрый» фасад - это внешняя фасадная система утепления под штукатурку. Утепление осуществляется с помощью теплоизоляционных плит, выполненных в основном из минеральной ваты или пенопласта. Армирование «мокрого» фасада обеспечивает сцепление утеплителя и декоративного слоя. Для выполнения декоративной поверхности «мокрого» фасада используется штукатурка и лакокрасочные средства.
Отопительный прибор - устройство для обогрева помещения путем передачи теплоты от теплоносителя, поступающего от источника тепла, воздуху, который находится внутри отапливаемого помещения.
ГСН - сокращение от начальных букв слов «Государственные Строительные Нормы».
ВИЭ - возобновляемые источники энергии. К ВИЭ относят солнце, ветер, воду (кроме крупных ГЭС), геотермальные источники, биотопливо, то есть все источники, энергия которых априори считается неисчерпаемой.
Сопротивление внешней ограждающей конструкции существующей внешней стены термомодернизируемого здания R^., м2-К/Вт - это отношение разности температур по обе стороны теплоизоляционного материала к величине теплового потока, проходящего через теплоизоляционный материал. Значение коэффициента Rcyiu. выражает общее сопротивление существующей внешней стены термомодернизируемого здания.
Коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции (стены) RTepM , м2-К/Вт - это отношение разности температур по обе стороны теплоизоляционного материала к величине теплового потока, проходящего через теплоизоляционный материал. Значение коэффициента RTepM. означает разницу, которую необходимо «покрыть» при выполнении термомодернизации здания.
Минимальная толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin - минимально необходимая толщина теплоизоляционного слоя, которая совместно с существующей внешней стеной характеризуется коэффициентом сопротивления теплопередачи RTepM., который выше, чем значение коэффициента сопротивления теплопередачи Rmin
Разводка системы отопления - это схема расположения нагревательных приборов и соединяющих их труб. От вида разводки существенно зависит эффективность работы отопительной системы, ее экономичность и эстетичность. Основные виды разводки системы отопления следующие: однотрубные и двухтрубные; горизонтальные и вертикальные; тупиковые и со встречным движением теплоносителя; отопление с верхней и нижней разводкой.
Система водяного отопления - система отопления помещений, которая реализуется с помощью жидкого теплоносителя (воды или антифриза на водной основе). Передача тепла в помещение происходит за счет конвективного теплообмена от отопительных приборов (радиаторов, конвекторов, регистров из гладких труб).
Зависимая (открытая) схема подключения - схема присоединения системы отопления к тепловой сети, при которой теплоноситель (вода) из тепловой сети поступает непосредственно в систему отопления.
Независимая (закрытая) схема подключения - схема присоединения системы отопления к тепловой сети, при которой теплоноситель (перегретая вода или пар), поступающий из тепловой сети, проходит через теплообменник, установленный в тепловом пункте потребителя, где происходит нагрев вторичного теплоносителя, используемого в дальнейшем в системе отопления.
Однотрубная схема подключения - схема, при которой отопительные приборы одного стояка подключены последовательно. То есть теплоноситель, постепенно охлаждаясь, проходит через стояк из отопительного прибора в отопительный прибор. Разница температур отопительных приборов в начале и в конце магистрали компенсируется разной площадью поверхности теплоотдачи приборов - меньше в начале и больше в конце стояка. Также при однотрубной схеме подключения может быть предусмотрена обвязка отопительных приборов с использованием байпаса, или короткозамыкающего участка. Стояк - это трубопровод, соединяющий элементы системы и обеспечивающий заданную циркуляцию теплоносителя в отопительных приборах.
Двухтрубная схема подключения - схема, при которой отопительные приборы подключены к стояку параллельно, что позволяет осуществлять учет и регулирование потребляемого тепла, а также позволяет выравнивать температуру теплоносителя на входе в каждый отопительный прибор. Такие системы более материалоемки и требуют отдельной балансировки каждого отопительного прибора, если не предусмотрено индивидуальное регулирование последнего.
Распределительная гребенка - это устройство, предназначенное для равномерного распределения температуры теплоносителя по всем элементам системы отопления. Он состоит из двух частей: подающего и обратного коллекторов.
Балансировочный клапан - трубопроводная арматура, которая позволяет настроить показатели системы согласно проведенным техническим расчетам.
Термостатический кран - это специализированное устройство, обеспечивающее равномерную и плавную подачу теплоносителя к радиатору.
Штроба (новая) - канавка (углубление) в бетоне, кирпиче, штукатурном слое или в слое теплоизоляции, выполненная (предназначенная) для прокладки или проводки коммуникаций (новых трубопроводов).
Коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции - это коэффициент, который определяет отношение разности температур по обе стороны теплоизоляционного материала к величине теплового потока, проходящего через этот теплоизоляционный материал.
Коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции RTepM.uA - это коэффициент, используемый в Украине, и который определяет отношение разности температур по обе стороны теплоизоляционного материала к величине теплового потока, проходящего через этот теплоизоляционный материал.
Коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции RTepM.Eu - это коэффициент, который используется для стран ЕС, и который определяет отношение разности температур по обе стороны теплоизоляционного материала к величине теплового потока, проходящего через этот теплоизоляционный материал.
Коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции RTepM.cHr - это коэффициент, используемый для стран СНГ, и который определяет отношение разности температур по обе стороны теплоизоляционного материала к величине теплового потока, проходящего через этот теплоизоляционный материал. Минимальная толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции для Украины Bmin.uA ~ минимально необходимая толщина теплоизоляционного слоя, которая совместно с существующей внешней стеной характеризуется коэффициентом сопротивления теплопередачи RTepM.UA, котрорый выше, чем значение коэффициента сопротивления теплопередачи Rmjn.uA-
Минимальная толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции для стран СНГ Bmin.cHr - минимально необходимая толщина теплоизоляционного слоя, которая совместно с существующей внешней стеной характеризуется коэффициентом сопротивления теплопередачи RTepM.cHr> который выше, чем значение коэффициента сопротивления теплопередачи Rmm.cHr-
Минимальная толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции для стран Европейского Союза Bmin EU - минимально необходимая толщина теплоизоляционного слоя, которая совместно с существующей внешней стеной характеризуется коэффициентом сопротивления теплопередачи RTepM.Eu> который выше, чем значение коэффициента сопротивления теплопередачи Rmin Еи.
Обозначение t50 - показатель времени, при котором измеряется температура теплоносителя в трубопроводе, покрытом слоем эквивалентной трубной теплоизоляции и эквивалентной фасадной теплоизоляции толщиной Bmin — 50 мм через 16 часов при полном прекращении движения теплоносителя по трубопроводам.
Обозначение t10o - показатель времени, при котором измеряется температура теплоносителя в трубопроводе, покрытом слоем эквивалентной трубной теплоизоляции и эквивалентной фасадной теплоизоляции толщиной Bmin = 100 мм через 16 часов при полном прекращении движения теплоносителя по трубопроводам.
Энергоэффективность здания (сооружения) - комплекс технических и технологических мероприятий, направленных на эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов. Это предполагает, например, использование меньшего количества энергии для того же уровня энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве, а также достижение экономически оправданной эффективности использования при существующем уровне развития техники и технологии при соблюдении требований к охране окружающей среды.
Плотность (герметичность) строительной конструкции - величина, характеризующая наличие герметичности строительной конструкции. Из-за недостаточно герметичных строительных конструкций под действием разности плотности воздушной массы или ветровой нагрузки нагретый системой отопления воздух может выходить из дома наружу. Это, в свою очередь, может привести к высоким тепловым потерям здания и к обильному выпадению конденсата на холодных участках конструкций здания. Это также является причиной возникновения большей части повреждений строительных конструкций здания.
Предшествующий уровень техники
Известна (однотрубная) система теплоснабжения, которая повсеместно применяется в старых многоквартирных домах, и которая содержит как минимум один подающий и обратный стояки трубопровода, которые выполнены с возможностью подключения к подземным или наземным трубопроводам центрального теплоснабжения, и постоянно подключены к этим трубопроводам, и квартирные отопительные приборы, которые подключеные к соответствующим стоякам [RU N° 12155U 1 , МПК Е03 С 1 /04, опубл. 16.12.1999] .
Недостатком вышеуказанной системы теплоснабжения многоквартирного дома является недостаточная ее эффективность и ограниченная функциональность при проведении комплексной термомодернизации указанного дома из-за отсутствия оптимальных геометрических параметров и размещения элементов системы теплоснабжения относительно фасадной стены. Также недостатком указанного технического решения является необходимость проведения полной реконструкции здания с вмешательством в существующие ремонты, предварительно сделанные внутри помещений, а также сложность ее реализации.
Известна система теплоснабжения многоэтажного дома, включающая подающий и обратный магистральные коллекторы теплоносителя, по крайней мере одну пару подающего и обратного стояков, соединенных с магистральными коллекторами, а также квартирные отопительные приборы, при этом в каждой подъездной секции установлена как минимум одна подъездная пара подающего и обратного стояков, а в любой данной квартире установлены прямой и обратный коллекторы внутриквартирной разводки, к которым присоединены все квартирные отопительные приборы только данной квартиры, а также установлен квартирный узел учета, с помощью которого коллекторы внутриквартирной разводки данной квартиры соединены с прилегающей к данной квартиры подъездной парой подающего и обратного стояков [RU JVS 105720U1 , МПК E24D3/00, опубл. 20.06.201 1 , Бюл. JY° 17].
Недостатком вышеуказанной системы является ее ограниченная функциональность, то есть невозможность ее применения при комплексной термомодернизации зданий с учетом того, что нет возможности прокладки трубопроводов внутри помещений с уже выполненным ремонтом. Также недостатком вышеуказанной системы теплоснабжения многоэтажного дома является недостаточная ее эффективность при проведении комплексной термомодернизации указанного дома из-за отсутствия оптимальных геометрических параметров, состава и размещения элементов системы теплоснабжения относительно фасадной стены.
Известна система теплоснабжения многоквартирного дома, которая содержит как минимум один подающий и обратный стояки, квартирные отопительные приборы, подключенные к соответствующим стоякам, трубопроводы центрального теплоснабжения, два запорных элемента, предназначенных для подключения подающего и обратного стояков к трубопроводам центрального теплоснабжения, контроллер, предназначенный для автоматического управления процессом теплоснабжения, два дополнительных запорных элемента и как минимум одну кровельную или отдельно стоящую газовую отопительную котельную установку, мощность которой не превышает 3 МВт, и которая содержит газовый котел, циркуляционный насос, расширительный бак и регулирующий клапан, предназначенный для управляемой контроллером подачи газа в котел, при этом выход газового котла через один дополнительный запорный элемент подключен к подающему стояку, выход циркуляционного насоса соединен с входом газового котла, вход циркуляционного насоса соединен с расширительным баком и через другой дополнительный запорный элемент с обратной стойкой, а упомянутый котроллер выполнен с возможностью автоматического закрывания дополнительных запорных элементов, отключения циркуляционного насоса и открывания запорных элементов, предназначенных для подключения подающего и обратного стояков к трубопроводам центрального теплоснабжения [RU IS 1295 U1, МП E24D3/02, опубл. 27.03.2015, Бюл. JV° 9].
Недостатком вышеуказанной системы теплоснабжения многоквартирного дома является недостаточная ее эффективность при проведении комплексной термомодернизации указанного дома из-за отсутствия оптимальных геометрических параметров и размещения элементов системы теплоснабжения относительно фасадной стены.
Известен способ энергообеспечения здания с замкнутым циклом терморегуляции в процессе отопления здания [RU N°2301944 С1, МПК F24D15 / 00, 27.06.2007, Бюл. N°18], включающий получение тепла от низкопотенциального источника, от которого передают тепло циркулирующему теплоносителю в объемные радиаторные системы каналов, расположенные в η-слойной стене. Кроме этого предусмотрено, что получение тепла от низкопотенциального источника является дополнительным, а основным источником получения тепла является высокопотенциальный источник, установленный внутри здания. Для этого температуру теплоносителя объемной радиаторной системы регулируют производительностью циркуляционного насоса в зависимости от заданной температуры внутри здания и колебания температур наружного воздуха.
Недостатком известного способа является его ограниченная функциональность, а также недостаточная эффективность из-за отсутствия оптимальных геометрических параметров и размещения элементов системы теплоснабжения относительно фасадной стены при проведении комплексной термомодернизации указанного здания вследствие отсутствия оптимальных геометрических параметров и размещения элементов системы теплоснабжения относительно фасадной стены, а также эффективных процедур реализации термомодернизации.
Как аналог выбрана система и реалюующий ее способ термомод низации жилого дома, которые описаны в каталоге фирмы Данфосс, и которые и основаны на однотрубной системе отопления жилых помещений, в соответствии с электронной ссылкой на источник
Figure imgf000010_0001
Недостатком вышеуказанной системы и реализующего ее способа термомодернизации жилого дома является недостаточная их эффективность при проведении комплексной термомодернизации указанного дома в результате невозможности регулирования и реконструкции системы и ее отдельных элементов, невозможности учета количества потребленного тепла одним потребителем, отсутствия спектра используемых эффективных материалов, из которого изготовлены трубопроводы, а также их геометрических параметров.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) выбрана система и реализующий ее способ термомодернизации жилого дома, которые описаны в каталоге фирмы Данфосс, и которые основаны на двухтрубной системе отопления жилых помещений [http://teplydim.com.ua/static/storage/filesfiles /Danfoss_manual_Thermal_Moderniz_2014_Rus.pdf]. Указанная система термомодернизации состоит из системы фасадного утепления наружных стен зданий и сооружений, выполненной в виде вентилируемого фасада, или одно- или многослойной конструкции утеплителя, или в виде «мокрого» фасада, при этом фасад выполнен, например, в форме плит или рулонов, которые прикреплены при помощи полиуретановых пен или клеевых смесей и дюбелей к существующей наружной стене и покрыты слоем штукатурки по армирующей сетке, изготовленной из высокопрочного и одновременно инертного материала, например, стекловолокна, системы отопления помещений зданий или сооружений в составе источников тепла, выполненных, например, в виде автономной котельной, индивидуального теплового пункта, теплоэлектроцентрали или возобновляемых источников энергии, системы центрального водяного отопления, в которой вертикально и последовательно по стояку через запорно-регулирующую арматуру подключены отопительные приборы, выполненные в виде регистров из гладких труб или радиаторов, расположенных в отапливаемых помещениях, и подключенных к системе центрального водяного отопления через термостатические к раны. При этом вертикальная система центрального водяного отопления подключена с верхней или нижней разводкой к источнику тепла, который подключен к местной или центральной тепловой сети по зависимой или независимой схеме.
В свою очередь, в процессе реализации процедур вышеуказанного способа термомодернизации жилого дома в соответствии с электронной ссылкой |bttp://teplydim.rom.ua/^^
осуществляют анализ технического состояния термомодернизируемого здания на основании совокупности предварительно собранных технических параметров, после этого осуществляют энергетический аудит термомодернизируемого здания, например, путем использования тепловизионного обследования, выявляя места негерметичности строительной конструкции, и, как следствие, повышенные, по сравнению с нормативными показателями, тепловые потери из отапливаемых помещений термомодернизируемого здания наружу, а также значение температуры строительной конструкции, далее осуществляют проектирование отдельных элементов и всей системы комплексной термомодернизации зданий или сооружений в составе системы фасадного утепления наружных стен зданий и сооружений, системы центрального водяного отопления помещений зданий и сооружений, при этом при проектировании устанавливают оптимальные параметры и эффективные материалы выполнения конструктивных элементов системы с учетом проектного или заранее заданного температурного режима эксплуатации термомодернизируемого здания, включая расчетные температуры, которые используются для расчета нагрузки системы центрального водяного отопления в исследуемом регионе, а также теплотехнического параметра состояния, материала и толщины стен термомодернизируемого реконструируемого здания, далее устанавливают конструктивно технологическую взаимосвязь между отдельными элементами системы и осуществляют компоновку всей системы комплексной термомодернизации зданий или сооружений в целом, после чего осуществляют комплексную термомодернизацию зданий или сооружений путем осуществления монтажа на существующем здании элементов системы комплексной термомодернизации с определенными на предыдущем этапе проектирования оптимальными параметрами и эффективными материалами выполнения составляющих конструктивных элементов системы.
Недостатком вышеуказанной системы и реализующего ее способа термомодернизации жилого дома наиболее близкого аналога (прототипа) является недостаточная их эффективность при проведении комплексной термомодернизации указанного дома из-за отсутствия оптимального состава, оптимальных геометрических параметров и неэффективного размещения существующих элементов системы теплоснабжения относительно фасадной стены, а также сложность реализации модернизации трубопроводов системы центрального водяного отопления, в частности, из-за отсутствия эффективних процедур реализации способа. Кроме того, вышеуказанная система трудно применима на практике, так как требует в процессе ее монтажа и дальнейшего функционирования «грубого» вмешательства в уже существующие ремонты, выполненные внутри зданий.
В основу изобретения поставлена техническая задача оптимизации состава и взаимного расположения элементов системы комплексной термомодернизации, а также оптимизации конструктивных параметров и материала выполнения элементной базы системы комплексной термомодернизации, путем применения новых технических и конструктивных решений, предусматривающих введение в состав системы комплексной термомодернизации новых элементов в виде новых транзитных трубопроводов (поз. 6), оптимизацию конструктивных параметров новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, материала выполнения эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5), а также толщины и материала выполнения эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), оптимальное размещение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления с конструктивно-технологической привязкой к местам размещения существующих отопительных приборов (поз. 7, 7') в зависимости от геометрических параметров размещения существующих оконных проемов (поз. 11), наличия декоративных элементов и ливнестоков на внешней стене фасада, от заданного температурного режима эксплуатации, материала выполнения и толщины существующих внешних стен (поз. 1) термомодернизируемого здания, а также их теплотехнических параметров, что позволит повысить энергоэффективность системы комплексной термомодернизации и улучшит функционирование предложенной системы центрального водяного отопления, входящей в состав системы комплексной термомодернизации, а также обеспечит возможность регулирования и учета потребления тепла потребителями с учетом эксплуатационных факторов поддержания заранее заданного температурного режима внутри отапливаемых помещений, а также обеспечит возможность глушения существующих труб системы центрального водяного отопления и несложную замену отопительных приборов (поз. 7, V) в случае технической необходимости, причем без потери работоспособности предложенной системы центрального водяного отопления, что позволит улучшить гидравлический режим движения теплоносителя (поз. 4) и возможность применения как высоко-, так и низкотемпературного теплоносителя (поз. 4), обеспечит предотвращение замерзания теплоносителя (поз. 4) даже при полном прекращении движения теплоносителя (поз. 4) в течение заданного времени, повысит эффективность использования тепловой энергии в предложенной системе центрального водяного отопления помещений и снизит расходы тепловой энергии на поддержание в жилом помещении оптимальных температурных условий для жизни, и, в конечном итоге, будет способствовать повышению эффективности функционирования системы комплексной термомодернизации при несложности ее конструктивного выполнения и функционирования без нарушения существующего ремонта в помещениях, причем практически во всех климатических зонах, где возникает необходимость в комплексной термомодернизации, особенно жилищного фонда, преимущественно периода постройки до 90-х годов минувшего века.
Раскрытие изобретения
Указанная техническая задача достигается тем, что в системе комплексной термомодернизации зданий или сооружений в составе системы фасадного утепления наружных стен зданий и сооружений, которая выполнена в виде вентилируемого фасада, или одно- или многослойной конструкции теплоизоляции, или в виде «мокрого» фасада, при этом утепление выполнено, например, в форме плит или рулонов, которые прикреплены с помощью полиуретановых пен или клеевых смесей и дюбелей к существующей наружной стене и покрыты слоем штукатурки по армирующей сетке, изготовленной из высокопрочного и одновременно инертного материала, например, стекловолокна, системы центрального водяного отопления, в которой вертикально и последовательно по стояку через запорно-регулирующую арматуру подключены отопительные приборы, выполненные в виде регистров из гладких труб или радиаторов, расположенных в отапливаемых помещениях, и подключенных к системе центрального водяного отопления через термостатические краны, причем система также содержит трубопроводы однотрубной системы центрального водяного отопления, при этом вертикальная система центрального водяного отопления подключена с верхней или нижней розводкой к источнику тепла, который подключен к местной или центральной тепловой сети по зависимой или независимой схеме, новым является то, что, система комплексной термомодернизации содержит новые транзитные трубопроводы системы центрального водяного отопления, которые смонтированы по двухтрубных схеме подключения, размещены с внешней стороны существующей стены термомодернизируемого здания в новых штробах, выполненных с внешней стороны и в существующей внешней стене термомодернизируемого здания, или в новых штробах, выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны ее крепления к существующей наружной стене, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления покрыты слоем эквивалентной трубной теплоизоляции, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления с слоем эквивалентной трубной теплоизоляции вместе со всеми внешними стенами термомодернизируемого здания полностью покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции, при этом внешний диаметр новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления D изменяется в пределах (10 - 90) мм, толщина стенки δ новых транзитных трубопроводов двухтрубной систем и центрального водяного отопления изменяется в пределах (0,5 - 30) мм, толщина слоя эквивалентной трубной теплоизоляции новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления δτ изменяется в пределах (3 - 25) мм, а толщина слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin изменяется в пределах (50 - 250) мм.
Система центрального водяного отопления здания с вертикальной и горизонтальной разводкой выполнена с возможностью тупикового или попутного движения теплоносителя от этажных распределительных гребенок до отопительных приборов, расположенных в отапливаемых помещениях, отопительные приборы выполнены с возможностью подключения к новым транзитным трубопроводам двухтрубной системы центрального водяного отопления с боковым или нижним подключением, причем вертикальная разводка стояков двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнена открыто или скрыто внутри здания, в том числе в местах общего пользования, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления размещаются с внешней стороны существующей стены термомодернизируемого здания в новой штробе, выполненной в существующей внешней стене термомодернизируемого здания, или в новой штробе, выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны ее крепления к существующей внешней стене, которая вместе со всеми существующими внешними стенами покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции, автоматические балансировочные клапаны размещены на новых транзитных трубопроводах двухтрубной системы центрального водяного отопления, подключенных к отопительным приборам от этажных распределительных гребенок, а после автоматических балансировочных клапанов установлены поквартирные счетчики тепла, при этом стойки двухтрубной системы центрального водяного отопления подключены с верхней или нижней разводкой к общедомовому узлу учета или индивидуальному тепловому пункту, подключенного к местной или центральной тепловой сети по зависимой или независимой схеме, в местах размещения отопительных приборов новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления присоединены сквозным подключением через внешнюю стену к ктермостатическим кранам, которые присоединены к отопительным приборам.
Новые транзитные трубопроводы системы центрального водяного отопления размещены внутри строительной конструкции, на стыке существующей стены и слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции в горизонтальной и/или в вертикальной плоскости.
Новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены с внешней стороны существующей стены термомодернизируемого здания в новой штробе, выполненной в существующей внешней стене термомодернизируемого здания, или в новых штробах, выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны ее крепления к существующей наружной стене и полностью покрыты со всеми существующими внешними стенами термомодернизируемого здания слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции.
Новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены из поперечно сшитого полиэтилена под натяжное кольцо (PUSH), с поперечно сшитого полиэтилена под обжимной фитинг (PRESS), полипропилена, металлопластика под обжимной фитинг, металлопластика под фитинг, который скручивается, из меди, стали, из нержавеющей стали или черного металла, эквивалентная трубная изоляция новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнена из вспененного полиэтилена, вспененного каучука, каменной ваты, минеральной ваты, базальтовой ваты, стекловаты или пенопластовой скорлупы, а эквивалентная фасадная теплоизоляция выполнена из пенопласта (ПСБ, ПСБ-С), неопора, резольнофенолформальдегидного пенопласта, пеноизола, целлюлозы, вспененного перлита, вспененного вермикулита, пенополистирола, экструдированного пенополистирола, пеностекла, газостекла, газобетона, пенополиуретана, минеральной ваты, базальтовой ваты, каменной ваты, стекловаты, древесных опилок.
Новые штробы выполнены прямоугольной или треугольной или круглой, или полукруглой формы, либо в виде двух участков прямоугольников, или в виде комбинации вышеуказанных форм.
Геометрические параметры размещения новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления, покрытых слоем эквивалентной трубной теплоизоляции, а именно внешний диаметр D, толщина стенки δ, толщина слоя эквивалентной трубной теплоизоляции δτ, трассы прокладки новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления на внешней стороне термомодернизируемого здания выполнены с привязкой к местам установки существующих отопительных приборов, геометрических параметров размещения оконных проемов, наличию декоративных элементов и ливнестоков на внешней стене фасада, заданному температурному режиму эксплуатации термомодернизируемого здания, включая расчетные температуры, которые используются для расчета нагрузки системы отопления в исследуемом регионе, к материалу выполнения существующих стен термомодернизируемого здания, их толщины и к коэффициенту сопротивления внешней ограждающей конструкции Rmin, а также к заранее заданной максимальной разности температур теплоносителя AT в подающем и обратном трубопроводах. Перечисленные признаки составляют суть технического решения.
Наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков технического решения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем.
На современном этапе развития общества наиболее энергоемким сектором большинства промышленно развитых государств являются системы обеспечения комфортной жизнедеятельности человека. Одной из основных задач стало создание условий их эффективной работы в стационарном и переменном эксплуатационных режимах. Данный подход заставляет рассматривать здание в комплексе и во взаимосвязи с окружением, то есть проводить системный анализ. По заключению Всемирной энергетической комиссии «....современнные здания обладают огромными резервами повышения их тепловой эффективности, но исследователи недостаточно изучили особенности теплового режима, а проектировщики не научились оптимизировать теплоту и массу ограждающих конструкций» [Пырков В. В. Гидравлическое регулирование систем отопления и охлаждения: теория и практика. - К.: «Таю справи», 2010. - С. 5].
Стоимость (в денежном эквиваленте) услуг отопления и горячего водоснабжения стала «тяжелой ношей» для бюджета большинства семей. Большие коммунальные платежи за эти услуги являются результатом чрезмерного потребления энергии (как тепловой, так и электрической). Причина - существующие здания были построены без должного внимания к экономии энергии, поскольку когда-то эта энергия была относительно дешевой. Сегодня же ее стоимость высока и дальнейший рост ее стоимости неизбежен.
Сущность комплексной термомодернизации многоэтажной или частной малоэтажной постройки заключается в разработке и применении энергоэффективных технических и технологических средств (способов и устройств), которые приводят к значительному сокращению энергопотребления. В результате при неизбежном повышении стоимости энергоносителей оплата за коммунальные услуги уменьшается, а их качество улучшается.
Реализуют комплексную термомодернизацию путем дополнительного утепления здания с обязательным модернизацией системы отопления. Утепление дома без модернизации системы отопления часто не дает положительного результата в экономии энергии и нередко приводит даже к отрицательному результату - увеличению энергопотребления. С одной стороны, комплексная термомодернизация требует больших финансовых и материальных затрат. Но, при полном выявлении всех проблем здания и выборе правильного метода их устранения, комплексная термомодернизация приводит к итоговому уменьшению оплаты за коммунальные услуги, и эта экономия впоследствии перекрывает начальные финансовые затраты на комплексную термомодернизацию.
Главной причиной значительного теплопотребления при отоплении зданий, как указано выше, являются чрезмерные теплопотери через наружные ограждающие конструкции здания. Подавляющее большинство существующих зданий изначально имеют низкие показатели тепловой изоляции строительных конструкций, что приводит к значительным потерям теплоты через них. Теплозащитные требования (соответствующие им коэффициенты) в старых (до 1991г.) строительных нормах, предъявляемых к стенам, чердачным перекрытиям и т.д., были в несколько раз ниже современных требований (соответствующих им коэффициентов). Поэтому через строительные конструкции старых зданий теплоты теряется в несколько раз больше, чем в современных зданиях.
Другой не менее важной причиной высокого теплопотребления является низкая энергоэффективность старых систем отопления. Они сначала были запроектированы с избыточным (в несколько раз) теплопотреблением. Морально и технически устаревшие тепловые пункты, гидравлически рассогласование системы теплоснабжения в результате несанкционированного вмешательства пользователей (самостоятельная замена радиаторов, трубопроводов и т.д.), засоренные трубопроводы, отсутствующая их теплоизоляция в неотапливаемых подвалах - это далеко не полный перечень недостатков старых систем отопления. С такими системами, даже утеплив дом, невозможно экономить энергию и создать комфортные условия для проживания.
Единственным методом сокращения материальных и финансовых затрат на отопление сегодня и в ближайшем будущем является уменьшение количества потребляемой тепловой энергии. Этого можно достичь, оптимизировав систему комплексной термомодернизации здания. Так, например, в многочисленных случаях плохо изолированные внешние стены в квартире остаются холодными.
Большое потребление тепловой энергии в некоторой степени также вызвано отсутствием его учета у каждого потребителя (квартиры/пользователя), что не стимулирует индивидуальное экономное использование тепла. Индивидуальный учет теплопотребления, в свою очередь, требует предоставления пользователю возможности индивидуального регулирования работы каждого отопительного прибора (применения автоматических терморегуляторов на радиаторах), то есть возможности влияния на уменьшение потребления тепловой энергии.
Отопительные приборы старых систем отопления жилых домов такую возможность функционально не реализуют. Только здание, теплоизолированное должным образом, а также оборудованное автоматическими терморегуляторами отопительных приборов и средствами индивидуального учета, в полной мере обеспечивает максимальный результат в виде снижения коммунальных платежей. Частичное применение энергоэффективных мероприятий дает частичный результат, и то только в том случае, если модернизирована система отопления, которая смогла адекватно «отреагировать» на эти технические решения.
Таким образом, комплексная термомодернизация включает разработку и реализацию технических и технологических решений, которые снижают энергопотребление и, в конечном итоге, «уменьшают» размер коммунальных платежей.
Особенно необходимо выделить необходимость технической модернизации системы отопления, что обусловлено следующими факторами. Многоквартирные жилые дома и общественные здания в подавляющем большинстве оснащены системами центрального водяного отопления - однотрубными, с нижней или верхней разводкой и с элеватором, расположенным в тепловом пункте. Наиболее часто эти здания присоединены к теплосети. Причем существующие системы отопления старых (до 1991 года постройки) зданий имеют ряд конструктивных недостатков, которые изначально не позволяют экономить тепловую энергию и обеспечивать тепловой комфорт в помещениях в течение всего отопительного периода.
Существующие и до сих пор используемые системы центрального отопления изготовлены из стальных труб, исчерпавших свой срок эксплуатации (что составляет примерно 25 лет). Поэтому в зданиях, построенных до 80-х годов прошлого века, рекомендуется полная замена существующих трубопроводов. При этом в наиболее распространенных системах отопления - с нижней разводкой (П-образных) - рекомендуется поменять схему разводки системы отопления. Морально устаревшие отопительные приборы - конвекторы и стальные штампованные радиаторы - рекомендуется заменить на более современные отопительные приборы.
Базовые технические решения по модернизации системы отопления следующие: 1) установление автоматических терморегуляторов на каждом отопительном приборе. Эти устройства уменьшают потребление тепловой энергии системой отопления за счет внутренних теплопритоков в помещения, автоматически поддерживая установленную жителем комфортную температуру воздуха. Включен телевизор, утюг, компьютер, лампочка, пригрело солнце и т.д. - регулятор реагирует на поступление теплоты от них и уменьшает количество теплоносителя в отопительном приборе, снижая его мощность;
2) установка автоматических балансировочных клапанов на стояках с ограничением температуры уходящего теплоносителя. Некоторые жители самостоятельно меняют изначально установленные отопительные приборы, что полностью разбалансирует систему отопления: в одних квартирах становится чрезмерно тепло, а в других - холодно. Автоматические балансировочные клапаны исправляют эту ситуацию, равномерно распределяя теплоноситель по всем стоякам системы. Ограничение температуры уходящего теплоносителя в этих клапанов позволяет не «выбрасывать» теплоту в неотапливаемые подвалы и не перегревать здание, особенно весной;
3) замена элеватора в тепловом пункте здания на насос и регулятор теплового потока из-за погодных условий с регулятором перепада давления. Такая замена обеспечивает потребление из теплосети ровно столько тепловой энергии, сколько необходимо при конкретной температуре наружного воздуха.
В то же время на практике выполнить реконструкцию системы отопления с заменой труб и радиаторов оказывается довольно сложно. Это обусловлено тем, что трубопроводы системы отопления обычно прокладывают открыто со стороны обслуживаемого помещения (рядом с его внутренними стенами), или скрыто в толщине наружных стен, так как это самые простые методы монтажа трубопроводов системы отопления (теплоснабжения).
Впоследствии декоративный ремонт внутри помещения может неоднократно измениться. Однако при этом трубы системы теплоснабжения остаются в том же месте, где и были изначально (то есть внутри стен при втором методе прокладки). Именно поэтому практически невозможно (без существенного нарушения существующего ремонта владельцев квартир) в этом случае выполнить замену трубопроводов системы отопления.
Львиная доля зданий, построенных до 1991г., строилась по принципу использования максимально дешевых ресурсов. Поэтому и регулировать температуру в помещениях, а также проводить измерения того, кто и сколько потребил тепла, не было необходимости. Для такого принципа оптимально подходила однотрубная система отопления, так, что немаловажно - труб нужно было в два раза меньше, а значит, и стоила такая система в разы меньше.
Но однотрубная система обладала двумя существенными недостатками - ее невозможно было регулировать, и практически невозможно посчитать количество потребленного тепла одним потребителем (квартирой). И до тех пор, пока стоимость гигакалории тепла была низкой (и чаще отпускалась потребителям существенно ниже ее себестоимости), не было необходимости проводить техническую модернизацию существующей однотрубной системы.
Как показали проведенные исследования, для более точного учета потребленного тепла и регулирования системы отопления необходимо использовать двухтрубную систему отопления. Однако при такой модернизации (переход с однотрубной на двухтрубную систему отопления) возникает серьезная проблема, связанная с нарушением существующего (сделанного) ремонта внутри квартир (помещений), которые на момент проведения термомодернизации были приватизированы жильцами и получили статус частной собственности.
Данное техническое решение предлагает вариант решения этой проблемы в соответствии с задекларированной технической задачей. При этом только совокупность вышеуказанных и взаимосвязанных заявленных существенных отличий приводит к достижению задекларированной технической задачи.
Совокупность заявленных существенных отличий в виде оптимальных размеров, геометрической формы, материалов выполнения, состав и взаимосвязи элементов системы комплексной термомодернизации (новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5), эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 4), формы выполнения новых штроб (поз. 9) и других элементов системы, входящие в формулу) была установлена как экспериментальным, так и экспериментально-расчетным путем (см. табл. 1).
Таблица 1. Исходные данные для проведения технических решений по комплексной термомодернизации зданий, основные геометрические параметры, состав и материал выполнения составляющих конструктивных элементов системы.
Figure imgf000022_0001
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000024_0001
Figure imgf000025_0001
Figure imgf000026_0001
Figure imgf000027_0001
В табл.1 в колонках N°N°2-13, которые одновременно являются номерами примеров (соответственно ΝοΝ° 1-11) реализации разработанного технического решения, приведены основные параметры и материал выполнения конструктивных элементов системы, установленные экспериментальным и экспериментально- расчетным путем.
Было установлено, что отклонение от заявленных оптимальных размеров и эффективных материалов выполнения приводит к ухудшению параметров элементов системы комплексной термомодернизации (высоким тепловым потерям, нарушению несущей способности существующих стен) термомодернизируемого здания, высокому гидравлическому сопротивлению в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, возможности замерзания теплоносителя (поз. 4), негативному влиянию термического расширения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления на целостность слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) (примеры реализации Ν° 1 , Ne 12 в табл.1 ).
Например, экспериментально было установлено, что уменьшение толщины Bmin слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) меньше оптимального значения приводит к уменьшению коэффициента min. При Bmin = 50 мм коэффициент Rmin = 1 ,32 (м2-К)/Вт, а при Bmin - 150 мм коэффициент Rmin = 3,65 (м2-К)/Вт, что в свою очередь, увеличивает в 2,7 раза тепловые потери термомодернизируемого здания и новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления. Это, в свою очередь, приводит к снижению температуры теплоносителя (поз. 4), который поступает к потребителям. А отсутствие движения теплоносителя (поз. 4) в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) может привести к его замерзанию и к нарушению целостности новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления.
В то же время увеличение толщины Bmin эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) более оптимального значения для первой и второй температурной зоны Украины приводит к повышению коэффициента сопротивления Rmin сверх минимально необходимых значений коэффициента сопротивления Rmin.uA> установленных согласно ГСН для различных температурных зон Украины, что не является нарушением ГСН. Однако применение эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin более 150 мм повышает стоимость материалов и монтажных работ не пропорционально увеличению коэффициента сопротивления Rmin. Также экспериментально было установлено, что уменьшение диаметров D новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и расчетной разности температур ΔΤ между подающими и обратными новыми транзитными трубопроводами (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления приводит к увеличению скорости движения теплоносителя (поз. 4). Как следствие, происходит повышение гидравлического сопротивления в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы отопления термомодернизируемого здания. Это, в свою очередь, приводит к необходимости использования насосов с повышенными мощностными характеристиками, а также увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты, необходимые для стабильной работы двухтрубной системы центрального водяного отопления.
В то же время увеличение диаметров D и расчетной разности температур ΔΤ между подающим и обратным новыми транзитными трубопроводами (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления приводит к уменьшению скорости движения теплоносителя (поз. 4), что может привести к увеличению глубины Вг штробы (поз. 9), то есть может негативно отразиться на несущей способности термомодернизируемого здания.
Замена существующей (однотрубной) системы трубопроводов на новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления с оптимальными параметрами и радиаторов системы отопления (поз. 7, поз. 7') дает возможность осуществлять при проектировании двухтрубной системы центрального водяного отопления выбор между высоко- и низкотемпературным источником тепла. Это, в свою очередь, расширяет возможности применения различных источников тепла, таких, как тепловые насосы и возобновляемые источники энергии, то есть диверсифицировать используемые источники тепла.
Также применение двухтрубной системы отопления в составе заявляемой системы комплексной термомодернизации позволяет осуществлять учет и регулирование потребленного тепла каждым из потребителей.
Было установлено, что уменьшение толщины δτ эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) приводит к повышению тепловых потерь в существующую строительную конструкцию (стену термомодернизируемого здания) и, соответственно, к уменьшению температуры теплоносителя (поз. 4), который поступает к потребителям. В то же время увеличение толщины δτ эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) приводит к увеличению необходимой глубины Вг выполнения штробы (поз. 9), что может негативно отразиться на несущей способности существующей стены (поз. 1) термомодернизируемого здания.
Размещение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), которые выполняются в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), создает риски того, что при термическом расширении новых транзитных трубопроводов (поз. 6) происходит удлинение прямых участков новых транзитных трубопроводов (поз. 6), и, как следствие, повышается напряжение внутри строительной конструкции. Это может привести к потере герметичности слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) и, как следствие, к ухудшению теплотехнических характеристик термомодернизируемого здания.
Размещение же новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующей внешней стене (поз. 1), позволяет перераспределять нагрузки, возникающие от термического удлинения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, на существующую строительную конструкцию. Это, в свою очередь, позволяет повысить энергоэффективность и плотность строительной конструкции, а также избежать нарушения целостности слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) термомодернизируемого здания.
Из табл.1 также видно, что в примерах Ν°2 - N°l l одновременно выполняется следующий комплекс условий: обеспечиваются технические процедуры по эффективной модернизации системы центрального водяного отопления без существенного вмешательства во внутренний ремонт здания, обеспечивается возможность регулирования и учета потребления тепла, повышается тепловая эффективность системы отопления, достигается диверсификация используемых источников тепла, сохраняется несущая способность здания, сохраняется целостность эквивалентной фасадной теплоизоляции, повышается герметичность строительной конструкции и происходит повышение энергоэффективности термомодернизируемого здания, то есть повышается эффективность функционирования системы в соответствии с задекларированной задачи технического решения.
В то же время в примерах l и N°12 вышеуказанный комплекс условий одновременно не выполняется, что и определяет пределы оптимального диапазона заявленных параметров, состава, геометрии и материала выполнения составляющих конструктивных элементов системы.
Что касается заявленных оптимальных параметров и материала выполнения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, их эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) и эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) в зависимости от параметров используемого теплоносителя (поз. 4) и климатического региона, необходимо отметить следующее.
Коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции существующей внешней стены (поз. 1) термомодернизируемого здания Rcyni., согласно разработанного технического решения, изменяется в пределах Rcyni = (0,75 - 5,5) Μ2·Κ/ΒΤ. Было установлено, что отклонение от нижнего значения этого оптимального параметра приводит к снижению эффективности системы комплексной термомодернизации зданий, так как существующие внешние стены (поз. 1) зданий с более низким коэффициентом сопротивления теплопроводности Rmin, чем 0,75 м2-К/Вт, целесообразнее полностью заменить, чем выполнять их термомодернизацию. В то же время отклонение от верхнего значения оптимального параметра R^ приводит к снижению эффективности системы комплексной термомодернизации зданий, так как существующие стены (поз. 1) зданий уже обладают минимально необходимым коэффициентом теплопроводности mjn.uA Для конкретно указанного региона, и поэтому не требуют дополнительного утепления.
Коэффициент необходимого сопротивления внешней ограждающей конструкции R .uA Для комплексной термомодернизации здания, согласно разработанного технического решения, рассчитывается так:
Figure imgf000031_0001
Rmin UA - и изменяется в пределах R .uA = (0,5 - 2,8) м2 К/Вт. Применяя вышеуказанное выражение, получают диапазон значений от 0,5 м2 К/Вт до 2,8 м2 К/Вт, обуславливающих минимально необходимые значения коэффициента R^ UA.
Коэффициент сопротивления теплопроводности Rmin.uA применяется в Украине и зависит от применяемой температурной зоны согласно ГСН В.2.6-31 :2016 [http://dbn.at.Ua/dbri/DBN_V.2.6-31-2016_Teplova_izolyatsiya_budively.pdf]. Так, для первой температурной зоны коэффициент Rmi„.uA = 3,3 м2-К/Вт, для второй температурной зоны коэффициент Rmin.uA = 2,8 м2 КУВт. В табл. 1 указаны значения Rmin.UA Дл первой и второй зоны через знак дроби "/". Коэффициент необходимого сопротивления внешней ограждающей конструкции для стран ЕС RTepM.Eu Для комплексной термомодернизации здания рассчитывается по следующей формуле: RTepM.Eu = Rmin EU - Ксущ., и изменяется в пределах RTepM.Eu = (0>2 - 5,1) м2 К/Вт. Применяя выше указанное выражение, получают диапазон значений от 0,2 м2 КУВт до 5,1 м2-К/Вт, обуславливающих минимально необходимые значения коэффициента Rmjn.Eu-
Коэффициент необходимого сопротивления внешней ограждающей конструкции Rmin.Eu зависит от климатических условий разных стран. Так, для теплых стран (Италия, Венгрия и т.д.) коэффициент Rmin.Eu — 2,0 м2-К/Вт, для холодных стран (Норвегия, Швеция, Финляндия) коэффициент Rmin.Eu = 5,9 м2 КУВт. В табл. 1 указаны значения Rmin.Eu через знак дроби "/".
Коэффициент необходимого сопротивления внешней ограждающей конструкции RTepM.cHr Для комплексной термомодернизации здания рассчитывается так: RTepM.cHr = Rmin снг - Rcym.,, и изменяется в пределах (0,2 - 5,1) м2-К/Вт. Применяя вышеуказанную формулу, получают диапазон значений RTepM.cHr от 0,2 м2-К/Вт до 5,1 м2-К/Вт, обуславливающих минимально необходимые значения коэффициента Rmin.CHr-
Коэффициент необходимого сопротивления внешней ограждающей конструкции Rmin.cHn который применяется в странах СНГ, зависит от климатических условий различных стран и/или регионов. Так, для теплых регионов, таких как Краснодарский Край РФ, коэффициент Rmjn.cHr = 2,0 м К/Вт, для холодных регионов, таких как Крайний Север, коэффициент Rmjn.cHr = 5,9 м2 К/Вт. В табл. 1 указаны значения Rmjn.cHr и их производные через знак дроби "/".
Согласно разработанного технического решения, минимальная толщина слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin UA (поз. 2), коэффициент сопротивления которой больше или равен значению RrepM.UA» изменяется (для Украины) в пределах Bmin.uA = (50 - 150) мм.
Было экспериментально установлено, что отклонение от нижнего значения этого оптимального параметра Bmin UA приводит к недостаточной толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin (поз. 2), возможности замерзания (достижение Т = 0 °С) теплоносителя (поз. 4) и, соответственно, получению достаточно малого коэффициента сопротивления Rmin. В то же время отклонение от верхнего значения оптимального параметра Bmin UA приводит к получению повышенной толщины эквивалентного фасадного утеплителя Bmin (поз. 2) и чрезмерно большому значению коэффициента сопротивления Rmjn., что приводит к перерасходу материала эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2).
Согласно разработанного технического решения, минимальная толщина эквивалентного утеплителя Bmin EU, коэффициент сопротивления которой больше или равна значению RTePM.Eib изменяется в пределах (50 - 250) мм. Было экспериментально установлено, что отклонение от нижнего значения этого оптимального параметра приводит к недостаточной толщине Bmin эквивалентного фасадного утеплителя (поз. 2), и соответственно, к получению достаточно малого коэффициента сопротивления Rmin. В то же время отклонение от верхнего значения оптимального параметра Bmin Еи приводит к получению завышенной толщины Bmin эквивалентного фасадного утеплителя (поз. 2) и повышенного коэффициента сопротивления Rmjn., что приводит к перерасходу материала эквивалентного фасадного утеплителя (поз. 2).
Внешний диаметр D новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, согласно разработанного технического решения, выполнен в следующих интервальных размерах D = (7 - 1 14) мм и с толщиной стенки соответственно δ = (0,7 - 22,1 ) мм. Было установлено, что отклонение от нижних значений этих оптимальных параметров (диаметров D новых транзитных трубопроводов (поз. 6)) приводит к увеличению скорости движения теплоносителя (поз. 4), что при постоянном его расходе вызывает высокие потери давления в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления.
В то же время отклонение от верхнего значения этого оптимального параметра приводит к уменьшению скорости движения теплоносителя (поз. 4), что может привести к чрезмерному охлаждению теплоносителя (поз. 4), увеличению глубины новых штроб (поз. 9), которые выполняют в эквивалентном фасадной утеплители (поз. 2) или в существующей стене (поз. 1). Это также приводит к снижению эффективности системы комплексной термомодернизации в целом.
Дополнительно в табл.1 представлены диаметры D промышленно выпускаемых трубопроводов для более точного определения глубины необходимого штробления (поз. 9) в существующей стене (поз. 1) или в материале эквивалентного фасадного утеплителя (поз. 2). Соотношение диаметров D применяемых новых транзитных трубопроводов двухтрубной (поз. 6) системы отопления до толщины δτ эквивалентной трубной изоляции (поз. 5) и до глубины Вг выполняемого штробления (поз. 9) позволяет разделить их на несколько расчетных случаев.
В табл. 1 в колонках для значений диаметров трубопроводов D для различных материалов указаны значения «внешний диаметр» х «толщина», после чего указаны значения практически всех типоразмеров, применяемых в наше время. А для значений диаметров новых транзитных трубопроводов D (поз. 6), которые указаны в виде диапазона, границы диапазонов обозначают минимальные и максимальные величины значений.
Согласно разработанного технического решения, материал выполнения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выбирается в зависимости от гидравлического режима работы двухтрубной системы центрального водяного отопления с учетом представленных на рынке производителей. Было установлено, что заявленные материалы являются наиболее эффективными и способствуют достижению задекларированной технической задачи.
Материал выполнения эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления вибирают зависимости от значений теплотехнических характеристик и возможности эффективного применения при утеплении фасадов здания, а также для покрытия новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления. Для эквивалентной трубной изоляции (поз. 5) применяются следующие материалы: вспененный полиэтилен/каучук, гофрированная теплоизоляция. Для эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) ее тип определяется расчетом и подтверждается экспериментом в каждом отдельном случае.
Было экспериментально установлено, что указанные в формуле материалы эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления являются наиболее эффективными и способствуют достижению задекларированной технической задачи. В табл. 1 через знак дроби "/" указаны возможные материалы, составляющие слой эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5).
Согласно разработанного технического решения, толщина слоя δτ эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы отопления изменяется в пределах (4 - 50) мм, и увеличивается по мере увеличения диаметра D новых транзитных трубопроводов. Было экспериментально установлено, что отклонение от нижнего значения этого оптимального параметра δτ приводит к увеличению тепловых потерь внутри строительной конструкции, и, как следствие, к охлаждению теплоносителя (поз. 4). В то же время отклонение от верхнего значения этого оптимального параметра δτ приводит к увеличению глубины Вг новых штроб (поз. 9), которые выполняются в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) или в существующей внешней стене (поз. 1), что может привести к ухудшению несущей способности термомодернизируемого здания.
Отклонение от предельных значений границ указанного диапазона δτ приводит к снижению эффективности системы комплексной термомодернизации, несмотря на увеличение тепловых потерь внутри строительной конструкции, а также перерасходу материалов эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5).
Согласно разработанного технического решения, разница температур теплоносителя в подающем и обратном трубопроводах Δ Т изменяется в пределах (10 - 25) °С. Это дает техническую возможность изменять разницу температур в широком диапазоне при выполнении проектных работ, и определять гидравлический режим работы оборудования, а также оптимизировать расходы теплоносителя (поз. 4), поддерживать заданный температурный режим, и тем самым диверсифицировать выбор источника тепла, повышая эффективность комплексной термомодернизации здания.
Количество времени t50, необходимое для охлаждения температуры теплоносителя (поз. 4) от расчетной температуры Т = + 80° С до Т = 0 °С при заранее заданной толщине Bmin эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 50 мм, определяется расчетно-экспериментальным путем из анализа экспериментально полученного графика, показанного на фиг. 19.
Так, было установлено, что в зависимости от диаметра D новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления пропорционально изменяется время охлаждения теплоносителя (поз. 4) при полном прекращении его движения по новым транзитным трубопроводам (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления. Однако через некоторое время происходит замерзание теплоносителя (поз. 4). Это означает, что толщина Bmin = 50 мм эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) не может быть применима в системах отопления, в которых возможна полная остановка движения теплоносителя (поз. 4).
Значение параметра t50 колеблется от 8 ч до 19 ч, что в общем является неприемлемым показателем, так как теплоноситель за это время может технологически замерзнуть. В то же время увеличение толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) до Bmin = 100 мм приводит к 100% -й защите от замерзания новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления даже при полной остановке движения теплоносителя (поз. 4).
Что касается формы выполнения новых штроб (поз. 9), то новые штробы (поз. 9) в существующей внешней стене (поз. 1) или в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) могут быть выполнены прямоугольной или треугольной или арочной формы, либо в виде двух участков прямоугольников, или в виде любой комбинации вышеуказанных форм.
Выбор конкретной формы выполнения новых штроб (поз. 9) определяется конструктивными особенностями существующей внешней стены (поз. 1) термомодернизируемого здания в месте ее присоединения к отопительным приборам (поз. 7, поз. 7'). К вышеуказанным конструктивным особенностям в существующей внешней стене (поз. 1) относят наличие связей с существующими инженерными сетями (системы кондиционирования, стоки, слаботочную и силовую разводку, подключение осветительного оборудования), конструктивные элементы фасада здания, ограничения по глубине Вг возможного штробления (поз. 9) во избежание нарушения несущей способности термомодернизируемого здания (при недостаточной ширине существующих стен).
Формы выполняемых новых штроб (поз. 9) могут быть всех выше перечисленных форм. В то же на выбор формы новой штробы (поз. 9) дополнительно влияет выбор оборудования, которым осуществляют штробильные работы (штроборез, шлифовальная машина по бетону, применение механизмов, в которых режущей кромкой является алмазный трос).
Обозначения в табл. 1 «в штробе, выполненной в существующей стене/(штробе, выполненной в эквивалентном фасадном утеплителе» обозначает прокладку новых транзитных трубопроводов (поз. 6) или в новой штробе (поз. 9), или непосредственно в существующей внешней стене (поз. 1), или в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2). Формы выполнения новых штроб (поз. 9) указаны в табл.1 через знак дроби "/", а именно она может быть «прямоугольная/треугольная/ арочная» .
Согласно разработанного технического решения, максимальная глубина Вг новой штробы (поз. 9) в существующей внешней стене (поз. 1) изменяется в пределах Br = (25 - 155) мм. Эта величина Вг выбирается в зависимости от размеров диаметров D новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, которые будут прокладываться в новой штробе (поз. 9), и толщины δτ слоя эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5), которые совместно должны полностью поместиться в выполненной новой штробе (поз. 9).
Краткое описание чертежей
Разработанное техническое решение объясняется фиг. 1 - фиг. 26, где:
на фиг. 1 показана общая схема системы комплексной термомодернизации здания; на фиг. 2 показано расположение отопительных приборов с нижним подключением (поз. 7') и сквозным подключением (поз. 10) термостатического крана (поз. 12) к новым транзитным трубопроводам (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, покрытых слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5), причем новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующей внешней стене (поз. 1 ) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2); при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, совместно с существующей внешней стеной (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin;
на фиг. 3 показано расположение отопительных приборов с боковым подключением (поз. 7) и сквозным подключением (поз. 10) термостатических кранов (поз. 12) к новым транзитным трубопроводам (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, покрытых слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5), которые располагаются в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2); при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления совместно с существующей внешней стеной (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin;
на фиг. 4 показано расположение отопительных приборов с нижним подключением (поз. 7') и сквозным подключением (поз. 10) термостатического крана (поз. 12) к новым транзитным трубопроводам (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, покрытых слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5); при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1); при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления совместно с существующей внешней стеной (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin;
на фиг. 5 показано расположение отопительных приборов с боковым подключением (поз. 7) и сквозным подключением (поз. 10) термостатических кранов (поз. 12) к новым транзитным трубопроводам (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, покрытых слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5); при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), которые выполнены в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1); при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления совместно с существующей внешней стеной (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin;
на фиг. 6 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), на котором расположены два новых транзитных трубопровода (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытые слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), сделанных в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и выполненных прямоугольной формы с глубиной Вг и шириной Вш;
на фиг. 7 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), на котором расположены два новых транзитных трубопровода (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытые слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), сделанных в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и выполненных треугольной формы с высотой (глубиной) Вг и шириной Вш;
на фиг. 8 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположены два новых транзитных трубопровода (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытые слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), сделанных в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и выполненных арочной формы с глубиной Вг и шириной Вш; на фиг. 9 показан фрагмент разреза существующей внешней стены (поз. 1), в котором расположен один новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытый слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагается в новой штробе (поз. 9), которая сделана в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и выполнена прямоугольной формы с глубиной Вг и шириной Вш;
на фиг. 10 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположен один новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытый слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагается в новой штробе (поз. 9), которая сделана в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и выполнена треугольной формы с глубиной (высотой) Вг и шириной Вш;
на фиг. 11 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположен один новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытый слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагается в новой штробе (поз. 9), которая сделана в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и выполнена арочной формы с глубиной Вг и шириной Вш; на фиг. 12 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположены два новых транзитных трубопровода (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытые слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), сделанных в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1), и выполненных прямоугольной формы с глубиной Вг и шириной Вш; на фиг. 13 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположены два новых транзитных трубопровода (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытые слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной ότ; при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), сделанных в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1), и выполненных треугольной формы с глубиной Вг и шириной Вш; на фиг. 14 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположены два новых транзитных трубопровода (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытые слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной Зт; при этом новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагаются в новых штробах (поз. 9), сделанных в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1), и выполненных арочной формы с глубиной Вг и шириной Вш;
на фиг. 15 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположен один новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытый слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагается в новой штробе (поз. 9), сделанной в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1), и выполненной прямоугольной формы с глубиной Вг и шириной Вш; на фиг. 16 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположен один новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытый слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагается в новой штробе (поз. 9), сделанной в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1), и выполненной треугольной формы с глубиной Вг и шириной Вш;
на фиг. 17 показан фрагмент разреза проектируемой внешней стены (поз. 1), в котором расположен один новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления диаметром D, покрытый слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ; при этом новый транзитный трубопровод (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления располагается в новой штробе (поз. 9), сделанной в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1), и выполненной арочной формы с глубиной Вг и шириной Вш.
На фиг. 1 - фиг. 26 приняты следующие условные обозначения:
на фиг. 1 на общей схеме системы комплексной термомодернизации здания римскими цифрами II - XVII обозначены соответствующие указанным римским цифрам арабские номера фигур JsreJVTs2 - 17, расположенные отдельно, и охарактеризованные выше;
1 - существующая стена термомодернизируемого здания; 2 - слой эквивалентной фасадной теплоизоляции; 3 - клеевой слой, предназначенный для крепления эквивалентной фасадной теплоизоляции существующей наружной стены; 4 - теплоноситель (жидкий) ; 5 - слой эквивалентного трубного утеплителя; 6 - новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления; 7 - отопительный прибор с боковым подключением; Т - отопительный прибор с нижним подключением; 8 - распределительная поэтажная гребенка; 9 - новая штроба, сделанная в существующей стене или эквивалентной фасадной теплоизоляции; 10 - сквозное отверстие в существующей стене; 11 - окна или свегопрозрачные конструкции; 12 - радиаторная арматура; 13 - внешний защитный слой, предохраняющий эквивалентную фасадную теплоизоляцию от осадков и/или ультрафиолетового излучения; Т1 - подающий трубопровод системы отопления; Т2 - обратный трубопровод системы отопления.
ИСПРАВЛЕННЫЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 91 ) На фиг. 18 показаны два варианта (А, В) размещения новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления (поз. 6):
1- й вариант (А), при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) (расчетные случаи N°4, М>5, JY°6);
2- й вариант (В), при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены в новой штробе (поз. 9), которая выполнена в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1) (расчетные случаи jVfil, X22, jVs3);
При этом на фиг. 18 приняты следующие условные обозначения (легенда):
—Лг-~ расчетно-экспериментальный случай N°l , при котором толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 50 мм, а новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1);
-"·— расчетно-экспериментальный случай N°2, при котором толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin - 100 мм, а новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1);
— ·--- расчетно-экспериментальный случай N°3, при котором толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 150 мм, а новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1);
— *— расчетно-экспериментальный случай N°4, при котором толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 50 мм, а новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2);
*-*— расчетно-экспериментальный случай N°5, при котором толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 100 мм, а новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2);
· : расчетно-экспериментальный случай Ne6, при котором толщина эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 150 мм, а новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2).
Обоснование сущности изобретения
Для обоснования задекларированных существенных отличий технического решения, указанных в формуле, в процессе исследования нижеуказанных расчетно- экспериментальных случаев (N°l - N26) использовались следующие параметры и характеристики, а также условия эксплуатации.
Температура окружающей среды (наружная температура) составляла Т = - 22 °С; температура теплоносителя (поз. 4) составляла Т = + 80 °С.
Применяемые материалы. Материал существующей стены - пенобетон, толщина стены - 250 мм. Характеристики пенобетона в сухом состоянии: плотность - 1000 кг/м3; удельная теплоемкость - 0,84 кДж/(кг-°С);); коэффициент теплопроводности - 0,29 Вт/(м2-°С); расчетный коэффициент теплопроводности - 0,47 Вт/(м2-°С).
Эквивалентна фасадная теплоизоляция - пенопласт ПСБ-С-25 с характеристиками: плотность - 25 кг/м3; удельная теплоемкость - 1,26 кДж/(кг-°С); коэффициент теплопроводности - 0,039 Вт/(м2 оС); расчетный коэффициент теплопроводности - 0,042 Вт/(м2 оС).
Материал трубопроводов - полипропилен с характеристиками: плотность - 900 кг/м3; удельная теплоемкость - 1,93 кДж/(кг °С); коэффициент теплопроводности -
0,22 Вт/(м-°С); расчетный коэффициент теплопроводности - 0,22 Вт/(м2-°С). Диаметр трубопроводов составлял 20 мм, толщина стенки - 2,8 мм.
Эквивалентна трубная изоляция - вспененный полиэтилен, который монтируется поверх трубопроводов, с характеристиками: плотность - 40 кг/м3; удельная теплоемкость - 1 ,8 кДж/(кг-°С); коэффициент теплопроводности - 0,37 Вт/(м2-°С); расчетный коэффициент теплопроводности - 0,037 Вт/(м2-°С). Толщина утеплителя трубопроводов составляла 13 мм.
Клеевый шов. Для каждого из рассмотренных случаев (N°l - N°6) был добавлен клеевой шов между существующей стеной и эквивалентной фасадной теплоизоляцией. Свойства клеевого шва следующие: плотность р = 1800 кг/м3; удельная теплоемкость с — 0,84 кДж/(кг °С); коэффициент теплопроводности для условий «Б» λ (Б): 0,93 Вт/(м2 оС).
В расчетно-экспериментальном случае N°l (фиг. 21) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), которая выполнена в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1); температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) при толщине Bmin = 50 мм равна Т = + 41,7 °С.
В расчетно-экспериментальном случае N° 4 (фиг. 24) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2); температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) при толщине Bmin = 50 мм равна Т = - 3,5 °С.
Для расчетно-экспериментальных случаев l и N°4 при одинаковой толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 50 мм существенно уменьшаются тепловые потери в окружающее пространство, так как температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) в случае N°l равна ΔΤ = +41 ,7 °С, а в случае N°4 равна Т = - 3,5 °С, что составляет абсолютное различие в ΔΤ = 45,2 °С между двумя расчетно-экспериментальными случаями N°l и N°4. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению тепловых потерь в окружающее пространство, которое прямо пропорционально влияет на охлаждение теплоносителя (поз. 4) и тепловые потери при расчетной температуре наружного воздуха, которая составляет Т = - 22 °С.
Из вышеописанного также следует, что расположение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующих внешних стенах (поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), расчетно- экспериментальный случай N°l (фиг. 21), существенно (на 92%) уменьшает тепловые потери по сравнению с расчетно-экспериментальным случаем N° 4 (фиг. 24) при размещении новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стены (поз. 1).
В расчетно-экспериментальном случае N«2 (фиг. 22) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), которая выполнена в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1); температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) при толщине Bmin = 100 мм равна Т = +24,7 °С.
В расчетно-экспериментальном случае N°5 (фиг. 25) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2); температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) при толщине Bmin = 100 мм равна Т = -10,2 °С.
Для расчетно-экспериментальных случаев N°2 и N°5 при одинаковой толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 100 мм существенно уменьшаются тепловые потери в окружающее пространство, так как температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) в случае N°2 равна Т = +24,7 °С, а в случае N°5 равна Т = -10,2 °С, что составляет абсолютную разницу в ΔΤ = 34,9 °С между двумя расчетно-экспериментальными случаями N°2 и N°5. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению тепловых потерь в окружающее пространство, что прямо пропорционально влияет на охлаждение теплоносителя (поз. 4) и тепловые потери при расчетной температуре наружного воздуха, которая составляет Т = - 22 °С.
Из вышеописанного также следует, что расположение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующих внешних стенах (поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), расчетно- экспериментальный случай N°2 (фиг. 23), существенно (на 70%) уменьшает тепловые потери по сравнению с расчетно-экспериментальным случаем N°5 (фиг. 25) при размещении новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1).
В расчетно-экспериментальном случае N°3 (фиг. 23) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), которая выполнена в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1); температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) при толщине Bmin = 150 мм равна Т = + 16 °С.
В расчетно-экспериментальном случае N°6 (фиг. 26) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2); температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) при толщине Bmin = 150 мм равна Т = - 13,4 °С.
Для расчетно-экспериментальных случаев N°3 и N°6 при одинаковой толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 150 мм существенно уменьшаются тепловые потери в окружающее пространство, так как температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) в случае N°3 равна Т = + 16 °С, а в случае б равна Т = - 13,4 °С, что составляет абсолютную разность в ΔΤ = 29,4 °С между двумя расчетно-экспериментальными случаями N°3 и N°6.
Это, в свою очередь, приводит к уменьшению тепловых потерь в окружающее пространство, что прямо пропорционально влияет на охлаждение теплоносителя (поз. 4) и тепловые потери при расчетной температуре наружного воздуха, которая составляет Т = - 22 °С.
Из вышеописанного также следует, что расположение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующих внешних стенах (поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), расчетно- экспериментальный случай N°3 (фиг. 24), существенно (на 54%) уменьшает тепловые потери по сравнению с расчетно-экспериментальным случаем N° 6 (фиг. 26) размещения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления новых штробах (поз. 9), выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1).
Рассматривая вышеперечисленные расчетно-экспериментальные случаи jVeJVol - JSfo6, взяли за основу тот факт, что размещение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующих внешних стенах ( поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), позволяет существенно (в среднем на 74%) снизить тепловые потери от новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления по сравнению с размещением этих новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1).
Таким образом, расчетно-экспериментальные случаи J bl - N°6 позволили определить оптимальное размещение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, которым является размещение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующих внешних стенах (поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2).
При отсутствии технологической возможности для размещения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в новых штробах (поз. 9), которые выполняются в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции, минимальная толщина эквивалентного утеплителя Bmin (поз. 2) должна составлять не менее 150 мм. Это обусловлено тем, что при толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), которая составляет 150 мм, температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) равна Т = + 16 °С, что является приемлемым значением для допустимых тепловых потерь новых транзитных трубопроводов (поз. 6), которые применяются для внешней прокладки.
При толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), которая составляет менее 150 мм, температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) повышается до Т = + 40 °С, что является неприемлемым значением для допустимых тепловых потерь новых транзитных трубопроводов (поз. 6), которые применяются для внешней прокладки.
В расчетно-экспериментальных случаях N24, N°5, N°6 новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещаются в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и покрытых слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin. С увеличением толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin. (поз. 2) от 50 мм до 150 мм происходит снижение температуры на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) с Т = - 3,5 °С до Т = - 13,4 °С. Это также обусловливает оптимальный диапазон толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), составляющий (50 - 150) мм (для Украины).
Также экспериментально-расчетным путем исследовали распределение температурного поля Т внутри строительной конструкции термомодернизируемого здания, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) термомодернизируемого здания.
Было установлено, что при увеличении толщины слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin (поз. 2) также происходит увеличение средней температуры внутри строительной конструкции. Например, при увеличении толщины слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin с 50 мм до 100 мм происходит увеличение средней температуры внутри строительной конструкции с Т— 40 °С до Т = 42 °С, что наблюдается на фиг. 18.
А при увеличении толщины слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз.
2) Bmin с 50 мм до 150 мм происходит увеличение средней температуры внутри строительной конструкции с Т = 40 °С до Т = 44 °С. Это также способствует дополнительному осушению строительной конструкции, косвенно повышает эффективность системы комплексной термомодернизации, и, в свою очередь, приводит к улучшению теплотехнических характеристик термомодернизируемого здания.
В расчетно-экспериментальных случаях Ne4, 5, N°6 новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещаются в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и покрытых слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin. Для вышеописанных случаев JV , N°5, б был выполнен расчет времени, необходимого для достижения теплоносителем (поз. 4) температуры Т = 0 °С при полном прекращении движения теплоносителя (поз. 4), например, в случае поломки насоса или временных перебоев с электроснабжением.
При этом рассматривались три значения толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2): Bmin = 50 мм, Bmin = 100 мм, Bmin = 150 мм. При Bmin = 50 мм через 16 ч происходит охлаждение теплоносителя (поз. 4) с Т = + 80 °С до Т = 0 °С (рис. 19), что может привести к нарушению целостности новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления.
При Bmin = 100 мм через 16 ч происходит охлаждение теплоносителя (поз. 4) с температуры Т = + 80 °С до Т = + 8 °С (рис. 20), а через 23 часов температура теплоносителя (поз. 4) стабилизируется на уровне Т = + 5 °С и сохраняется такой в течение 48 часов. Расчеты для толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 150 мм не проводились, так как при толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 100 мм даже через 48 часов не происходит замерзание теплоносителя (поз. 4). Это свидетельствует о том, что и при толщине эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 150 мм замерзания теплоносителя происходить также не будет.
Исходя из вышеприведенного анализа, экспериментально было установлено, что минимальная толщина Bmin слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) должна составлять Bmin = 100 мм для исследуемого температурного режима и условий эксплуатации (температурной зоны), а также для характеристик используемых материалов, геометрии трубопроводов и эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2). Такая толщина слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) предотвращает разрушение новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в режиме интенсивной эксплуатации.
Из выполненных выше расчетно-экспериментальных случаев следует, что оптимальным размещением новых транзитных трубопроводов (поз. 6) является их расположение в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующей внешней стене (поз. 1), и покрытых в дальнейшем слоем эквивалентной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 100 мм. Также разработанное техническое решение способствует улучшению гидравлического режима движения теплоносителя (поз. 4) и возможности применения как высоко-, так и низкотемпературного теплоносителя (поз. 4). Это обусловлено тем, что современные источники тепла имеют максимальный КПД при работе в низкотемпературном режиме.
На фиг. 19 показано изменение температуры теплоносителя (поз. 4), который протекает в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, со временем t50 = 16 ч при полном прекращении его движения и толщине эквивалентного слоя фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 50 мм.
На фиг. 20 показано изменение температуры теплоносителя (поз. 4), который протекает в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, со временем t100 = 16 ч при полном прекращении его движения и толщине эквивалентного слоя фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 100 MM.
В расчетно-экспериментальных случаях N°l - N°6 на фиг.18 размещения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления такое. В расчетно-экспериментальном случае N°l (фиг. 21 ) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены диаметром DH = 20 мм и расположены в новой штробе прямоугольной формы (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 50 мм.
В расчетно-экспериментальном случае 2 (фиг. 22) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены диаметром DH = 20 мм и расположены в новой штробе прямоугольной формы (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 100 мм. В расчетно-экспериментальном случае N°3 (фиг. 23) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены диаметром DH = 20 мм и расположены в новой штробе прямоугольной формы (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 150 мм.
В расчетно-экспериментальном случае Ν°4 (фиг. 24) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены диаметром DH = 20 мм и расположены в новой штробе прямоугольной формы (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1), а также покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 50 мм.
В расчетно-экспериментальном случае N°5 (фиг. 25) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены диаметром DH = 20 мм, расположены в новой штробе прямоугольной формы (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1), а также покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 100 мм. В расчетно- экспериментальном случае N°6 (фиг. 26) новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены диаметром DH = 20 мм и расположены в новой штробе прямоугольной формы (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1), а также покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Вт;п— 150 мм.
На фиг. 21 - фиг. 26 показано полученное экспериментально-расчетным путем распределение температурного поля Т внутри строительной конструкции, где:
на фиг. 21 показано распределение теплового поля внутри строительной конструкции для расчетно-экспериментального случая N°4, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2). Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая внешняя стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 50 мм, а температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) равна Т = - 3,5 °С;
на фиг. 22 показано распределение теплового поля внутри строительной конструкции для расчетно-экспериментального случая N°5, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2). Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая внешняя стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 100 мм, а температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) равна Т= - 10,2 °С;
на фиг. 23 показано распределение теплового поля внутри строительной конструкции для расчетно-экспериментального случая N°6, при котором новые транзитные трубопроводы двухтрубной (поз. 6) системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2). Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая внешняя стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 150 мм, а температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) равна Т= - 13,4 °С;
на фиг. 24 показано распределение теплового поля внутри строительной конструкции для расчетно-экспериментального случая N°l, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1). Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая внешняя стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Brain = 50 мм, а температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) равна Т= + 40 °С;
на фиг. 25 показано распределение теплового поля внутри строительной конструкции для расчетно-экспериментального случая N°2, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1). Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной = 100 мм, а температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) равна Т= + 24,7 °С;
на фиг. 26 показано распределение теплового поля внутри строительной конструкции для расчетно-экспериментального случая Ν°3, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1). Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая внешняя стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin = 150 мм, а температура на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) равна Т = + 16 °С. Совпадение некоторых следующих условных обозначений для различных узловых элементов, показанных на фиг. 1 - фиг. 26 означает, что на этих фигурах использованы и описываются подобные конструктивные элементы (или их отдельные/составные части), которые выполнены с одинаковым размером элементной базы (длиной, высотой, диаметром) и одинаковы по форме выполнения.
Проектирование и монтаж, а также последующее использование системы (на базе элементов системы) комплексной термомодернизации осуществляют так.
Систему и реализующий её способ комплексной термомодернизации зданий или сооружений проектируют и выполняют (реализуют) в составе системы фасадного утепления наружных стен зданий и сооружений, а также системы центрального водяного отопления помещений зданий и сооружений.
Осуществление комплексной термомодернизации здания начинают с анализа его технического состояния, включая сбор технических параметров, характеризующих: инженерно-геологические условия площадки, на которой размещено термомодернизуемое здание; химический состав грунтовых вод; конструкции и сооружения, защищающие здания (сооружения) от опасных геологических процессов; отмостки и элементы благоустройства; основания и фундаменты; вводы и выпуски инженерных сетей; подземные несущие, ограждающие и гидроизоляционные конструкции; состояние воздушной среды в здании (сооружении) и вокруг него (температура, влажность, воздухообмен, химический состав воздуха); надземные несущие и ограждающие конструкции; покрытия и кровли; антикоррозийная защита конструкций, полов, внешняя и внутренняя отделка; теплотехнические, сантехнические и вентиляционные системы и оборудование; изоляционные покрытия; другие элементы зданий (сооружений) и их систем, проектирование и устройство которых регламентируется ГСН.
Процедура сбора, характеристика и методика определения технических параметров, характеризующих техническое состояние термомодернизируемого здания, здесь не рассматривается, так как не является предметом изобретения.
После этого проводят энергетический аудит термомодернизируемого здания, например, путем использования тепловизионного обследования, проявляя места негерметичности строительной конструкции, и, как следствие, повышенные тепловые потери из отапливаемых помещений термомодернизируемого здания. После этого осуществляют анализ исправности и технического состояния существующей системы отопления здания на основании соответствующих измеренных технических параметров (что также подробно описывается, так как не является предметом изобретения).
Далее выполняют проектирование отдельных элементов системы, установление взаимосвязи между ними и компоновку всей комплексной системы термомодернизации в целом. При этом учитывают коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции существующей внешней стены (поз. 1) термомодернизируемого здания и минимально допустимый для исследуемой температурной зоны коэффициент сопротивления внешней ограждающей
КОНСТРУКЦИИ RTepM.UA- Далее определяют оптимальные параметры и материал выполнения конструктивных элементов системы путем проведения исследований, результаты которых показаны на фигурах Ν°18 - N°26. В частности, для оптимизации границ толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) исследуют два варианта размещения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления: вариант l, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2); вариант N°2, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены в новой штробе (поз. 9), которая выполнена в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1) термомодернизируемого здания. При этом варианты JVel и Ns2 исследуются при вариации толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin термомодернизируемого здания.
Также предварительно экспериментально-расчетным путем исследуют распределение температурного поля внутри строительной конструкции, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления расположены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) термомодернизируемого здания.
При исследовании тепловой задачи предполагают, что новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая внешняя стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) с переменной толщиной Bmin. При этом также варьируется температура T на поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) от минимального до максимального значения, определяемого в соответствии с ГСН.
Также для прогнозирования работоспособности системы водяного отопления при комплексной термомодернизации исследуют предельное падение температуры теплоносителя (поз. 4) в случае прекращения его подачи в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы отопления, что нередко происходит вследствие наступления форс-мажорных обстоятельств в виде поломки снабжающего насоса или перебоев с электроснабжением, при переменной толщине слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin. (поз. 6).
Вышеуказанные исследования позволяют определить эффективный диапазон оптимальных параметров и материал выполнения конструктивных элементов системы комплексной термомодернизации. При этом в зависимости от исходных условий эксплуатации новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют с наружным диаметром D, который изменяется в пределах (7 - 1 14) мм, и с толщиной стенки δ, которая изменяется в пределах (0,7 - 22,1) мм.
Что касается материала выполнения конструктивных элементов системы, то новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют из поперечно сшитого полиэтилена под натяжное кольцо (PUSH), либо из поперечно сшитого полиэтилена под обжимной фитинг (PRESS), или из полипропилена, или из металлопластика под обжимной фитинг, или из металлопластика под фитинг, который скручивается, или из меди, или из стали, или из нержавеющей стали, или из черного металла.
Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления покрывают слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной Зт, которая изменяется в пределах (6 - 50) мм. Эквивалентную трубную теплоизоляцию (поз. 5) новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют из вспененного полиэтилена, или из вспененного каучука, или из каменной ваты, или из минеральной ваты, или из базальтовой ваты, или из стекловаты, или пенопластовой скорлупы.
При этом геометрические параметры и параметры взаимного расположения новых транзитных трубопроводов (поз. 6), а именно внешний диаметр D, толщину стенки δ, толщину слоя эквивалентной трубной теплоизоляции δτ (поз. 5), места размещения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) центральной системы водяного отопления на внешней стороне термомодернизируемого здания определяют и выполняют с привязкой к местам размещения отопительных приборов (поз. 7, 7 '), к геометрическим параметрам размещения оконных проемов, наличию декоративных элементов и ливнестоков на внешней стене фасада, заданного температурного режима эксплуатации термомодернизируемого здания, к материалу выполнения стен термомодернизируемого здания, их толщины, и с коэффициентом сопротивления внешней ограждающей конструкции Rmin двухтрубной системы центрального водяного отопления, возможности тупикового движения теплоносителя (поз. 4) от этажных распределительных гребенок (поз. 8) до отопительных приборов (поз. 7, 7'), расположенных в отапливаемых помещениях, и выполненных с возможностью присоединения к новым транзитным трубопроводам (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления с боковым подключением, а также к заранее заданной максимальной разности температур теплоносителя AT в подающем и обратном новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления.
Трассы прокладки новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют с учетом технической возможности штробления (поз. 9) в существующих внешних стенах (поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) без нарушения несущей способности здания.
Как вариант, новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещают в новых штробах (поз. 9), выполненных на существующей наружной стене (поз. 1) со стороны фасада или в углублениях, выполненных в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны крепления к существующей внешней стене (поз. 1). Для этого предварительно в слое эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) в определенных местах расположения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют новые штробы (поз. 9).
В результате выполнения вышеуказанных процедур также определяют оптимальные трассы прокладки новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления с привязкой к размещению существующих отопительных приборов (поз. 7, 7'), а также места размещения распределительных гребенок (поз. 8). После этого осуществляют монтаж системы центрального водяного отопления. Определяют места, в которых делают штробление определенной формы (или в стене, или в слое эквивалентной фасадной изоляции), в которые в дальнейшем размещают новые транзитные трубопроводы. В местах размещения отопительных приборов (поз. 7, 7') новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления присоединяют сквозным подключением (поз. 10) через существующую внешнюю стену (поз. 1) к термостатическим кранам (поз. 12), присоединенным к отопительным приборам (поз. 7, 7').
Автоматические балансировочные клапаны размещают на новых транзитных трубопроводах (поз. 6) системы центрального водяного отопления, которые подключают к отопительным приборам (поз. 7, 7') для каждого отапливаемого помещения от этажных распределительных гребенок (поз. 8), а после автоматических балансировочных клапанов устанавливают поквартирные счетчики тепла.
Причем вертикальную разводку стояков двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют открыто или скрыто внутри здания, в том числе в местах общего пользования. Стойки двухтрубной системы центрального водяного отопления подключаются от источников тепла к распределительным гребенкам с верхней или нижней разводкой к узлу учета или индивидуального теплового пункта, который подключают к местной или центральной тепловой сети по зависимой или независимой схеме.
Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления покрывают слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной δτ, которая изменяется в пределах (6 - 50) мм. Эквивалентную трубную теплоизоляцию (поз. 5) новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют из вспененного полиэтилена или из вспененного каучука, или из каменной ваты, или из минеральной ваты, или из базальтовой ваты, или из стекловаты, или пенопластовой скорлупы.
После этого осуществляют гидравлические испытания новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, что позволяет определить места возможных утечек и устранить негерметичность новых транзитных трубопроводов (поз. 6) системы центрального водяного отопления.
После завершения гидравлических испытаний новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления вместе с существующими внешними стенами (поз. 1) термомодернизируемого здания покрывают слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной Bmin , которая (для Украины) изменяется в пределах (50 - 150) мм.
В свою очередь, фасадный утеплитель (эквивалентную фасадную теплоизоляцию) выполняют из пенопласта (ПСБ, ПСБ-С), или из неопора, или резольнофенолформальдегидного пенопласта, или пеноизола, или из целлюлозы или из вспученного перлита, или из вспученного вермикулита, или из пенополистирола или из экструдированного пенополистирола, или из пеностекла, или газостекла, или из газобетона, или пенополиуретана, или из минеральной ваты, или из базальтовой ваты, или каменной ваты, или стекловаты, или из древесных опилок.
Систему эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) существующих внешних стен (поз. 1) зданий или сооружений выполняют в виде вентилируемого фасада, или одно- или многослойной конструкции утеплителя, или в виде мокрого фасада. При этом утепление выполняют, например, в форме плит или рулонов, которые прикреплены с помощью полиуретановых пен или клеевых смесей и дюбелей к существующей внешней стене, и покрыты слоем штукатурки по армирующей сетке, изготовленной из высокопрочного и одновременно инертного материала, например, стекловолокна.
Лучший вариант осуществления изобретения
После проведения анализа технического состояния термомодернизируемого здания, включая проведение энергетического аудита здания и анализа исправности и технического состояния существующей системы отопления здания, выполняют проектирование отдельных элементов и затем всей системы комплексной термомодернизации в целом.
В частности, при исследовании распределения температурного поля внутри строительной конструкции, то есть при рассмотрении тепловой задачи предполагают, что новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и существующая внешняя стена (поз. 1) покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) с переменной толщиной Bmin., результатом чего является изменение температуры Т на (внешний) поверхности эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) от минимального до максимального значения, определяемого в соответствии с ГСН.
Также для прогнозирования работоспособности проектируемой системы отопления при комплексной термомодернизации исследуют предельное падение температуры теплоносителя (поз. 4) со временем в случае прекращения движения теплоносителя (поз. 4) в новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления при переменной толщине слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin.
Было установлено, что в примере N°4 табл. 1 (г. Киев, расчетная температура - 22 °С) время для достижения температуры теплоносителя (поз. 4) значение 0 °С при толщине слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin — 50 мм, составляет t50 - 16 ч, а при толщине слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin = 100 мм замерзания теплоносителя (поз. 4) не происходит.
Вышеуказанные исследования позволили определить оптимальные параметры и материал выполнения конструктивных элементов системы комплексной термомодернизации здания, которые приведены ниже, путем проведения исследований, показанных на фигурах N°18 - N°26, а также с учетом значений, указанных в табл.1 (в данном случае это пример N°4).
Как теплотехнический параметр выбрали коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции существующей внешней стены (поз. 1) термомодернизируемого здания (поз. 1), который составляет
КСущ = 1> (м2-К)/Вт. Коэффициент сопротивления внешней ограждающей конструкции (стены) RTepM UA = 1,6/2,1 (м2-К)/Вт (соответственно для первой/второй температурных зон Украины), что определяет толщину Bmin эквивалентной фасадной теплоизоляции. Расчетная разность температур теплоносителя (поз. 4) в подающем и обратном новых транзитных трубопроводах (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления в данном примере составляет А Т = 20 ° С.
Для оптимизации толщины слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin также исследовали два варианта размещения новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления:
вариант N°l, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены в новой штробе (поз. 9), выполненной в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2);
вариант Ne2, при котором новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены в новой штробе (поз. 9), которая выполнена в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1) термомодернизируемого здания. При этом варианты N° 1 и N°2 исследовали при вариации толщины слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) Bmin термомодернизируемого здания. Проведенные исследования подтвердили значение Bmin - 100 мм.
В данном примере N°4 материал новых транзитных трубопроводов (поз. 6) - полипропилен; внешний диаметр новых транзитных трубопроводов (поз. 6) D = 20 мм; толщина стенки новых транзитных трубопроводов (поз. 6) δ = 2,8 мм; толщина слоя трубной эквивалентной теплоизоляции (поз. 5) новых транзитных трубопроводов (поз. 6) δτ = 13 мм.
После определения мест размещения отопительных приборов (поз. 7, 7'), распределительных гребенок (поз. 8), определяют трассы прокладки, в которых новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещают в новых штробах (поз. 9), выполненных в существующих внешних стенах (поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), и трассы прокладки, в которых новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления размещают в новых штробах (поз. 9), выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1).
Трассы прокладки новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют с учетом технической возможности штробления (поз. 9) в существующих внешних стенах (поз. 1) со стороны их крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) без нарушения несущей способности здания.
Штробы (поз. 9) выполняют прямоугольной формы в виде одного разностороннего прямоугольника.
Таким образом, прокладку новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют в трассах, а именно в новых штробах (поз. 9), выполненных как в существующей внешней стене (поз. 1) со стороны ее крепления к эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), так и в эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) со стороны ее крепления к существующей внешней стене (поз. 1).
После этого осуществляют монтаж системы отопления. После прокладки новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления монтируют отопительные приборы (поз. 7, 7') внутри помещений. После этого осуществляют гидравлические испытания новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, что позволяет определить возможные утечки новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления и устранить негерметичность системы отопления.
Новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления покрывают слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5) толщиной ότ, которая изменяется в пределах 13 мм. Эквивалентную трубную теплоизоляцию (поз. 5) новых транзитных трубопроводов (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления выполняют из вспененного полиэтилена.
После успешного завершения гидравлических испытаний новые транзитные трубопроводы (поз. 6) двухтрубной системы центрального водяного отопления, которые покрытые слоем эквивалентной трубной теплоизоляции (поз. 5), вместе с существующими внешними стенами (поз. 1) термомодернизируемого здания покрывают слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) толщиной = 100 мм.
В данном примере систему фасадного утепления наружных стен зданий или сооружений выполняют в виде «мокрого фасада» с применением основного материала утеплителя пенопласта ПСБ-С-25 и минеральной ваты в виде пожарных разсечек вокруг окон и на фасаде. При этом утепление фасада термомодернизируемого здания выполняют в форме плит, которые прикрепляют с помощью клеевых смесей и дюбелей к существующей внешней стене (поз. 1), и затем покрывают слоем штукатурки с армирующей сеткой, которая изготовлена из высокопрочного и одновременно инертного материала в виде стекловолокна.
Промышленная применимость
К преимуществам заявляемой системы комплексной термомодернизации зданий или сооружений относятся:
- возможность монтажа и эксплуатации системы практически во всех климатических зонах;
- учитывая незначительный вес применения эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2), техническое решение не требует усиления несущих конструкций термомодернизируемого здания;
- крепление эквивалентной фасадной теплоизоляции (поз. 2) и новых транзитных трубопроводов (поз. 6) осуществляется с помощью клеевых смесей и «зонтичных креплений»; - достигается постоянный микроклимат внутри помещений, что обеспечивает комфортные условия проживания (возможность регулирования температур в помещении) ;
- возможность монтажа элементов системы в любое время года за счет отсутствия «мокрых процессов» при утеплении стен по варианту «вентилируемого фасада»;
- новые транзитные трубопроводы (поз. 6) преимущественно размещаются в новых штробах (поз. 9) для уменьшения влияния теплового расширения и необходимости сохранения толщины эквивалентной фасадной теплоизоляции, или (при невозможности или нецелесообразности выполнения углубления) без наличия углубления путем крепления на внешнюю стену со стороны фасада;
- возможность поквартирного учета и регулирования потребленного тепла;
- в настоящее время на территории стран СНГ, включая Украину, около 80% жилого фонда требует комплексной термомодернизации, что свидетельствует о больших перспективах применения данного технического решения.

Claims

Формула изобретения
1. Система комплексной термомодернизации зданий или сооружений в составе системы фасадного утепления наружных стен зданий и сооружений, которая выполнена в виде вентилируемого фасада, или одно- или многослойной конструкции теплоизоляции, или в виде «мокрого» фасада, при этом утепление выполнено, например, в форме плит или рулонов, которые прикреплены с помощью полиуретановых пен или клеевых смесей и дюбелей к существующей наружной стене и покрыты слоем штукатурки по армирующей сетке, изготовленной из высокопрочного и одновременно инертного материала, например, стекловолокна, системы центрального водяного отопления, в которой вертикально и последовательно по стояку через запорно-регулирующую арматуру подключены отопительные приборы, выполненные в виде регистров из гладких труб или радиаторов, расположенных в отапливаемых помещениях, и подключенных к системе центрального водяного отопления через термостатические краны, причем система также содержит трубопроводы однотрубной системы центрального водяного отопления, при этом вертикальная система центрального водяного отопления подключена с верхней или нижней розводкой к источнику тепла, который подключен к местной или центральной тепловой сети по зависимой или независимой схеме, отличающаяся тем, что, система комплексной термомодернизации содержит новые транзитные трубопроводы системы центрального водяного отопления, которые смонтированы по двухтрубных схеме подключения, размещены с внешней стороны существующей стены термомодернизируемого здания в новых штробах, выполненных с внешней стороны и в существующей внешней стене термомодернизируемого здания, или в новых штробах, выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны ее крепления к существующей наружной стене, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления покрыты слоем эквивалентной трубной теплоизоляции, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления с слоем эквивалентной трубной теплоизоляции вместе со всеми внешними стенами термомодернизируемого здания полностью покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции, при этом внешний диаметр новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления D изменяется в пределах (10 - 90) мм, толщина стенки S новых транзитных трубопроводов двухтрубной систем и центрального водяного отопления изменяется в пределах (0,5 - 30) мм, толщина слоя эквивалентной трубной теплоизоляции новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления δτ изменяется в пределах (3 - 25) мм, а толщина слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции Bmin изменяется в пределах (50 - 250) мм.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что система центрального водяного отопления здания с вертикальной и горизонтальной разводкой выполнена с возможностью тупикового или попутного движения теплоносителя от этажных распределительных гребенок до отопительных приборов, расположенных в отапливаемых помещениях, отопительные приборы выполнены с возможностью подключения к новым транзитным трубопроводам двухтрубной системы центрального водяного отопления с боковым или нижним подключением, причем вертикальная разводка стояков двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнена открыто или скрыто внутри здания, в том числе в местах общего пользования, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления размещаются с внешней стороны существующей стены термомодернизируемого здания в новой штробе, выполненной в существующей внешней стене термомодернизируемого здания, или в новой штробе, выполненной в эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны ее крепления к существующей внешней стене, которая вместе со всеми существующими внешними стенами покрыты слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции, автоматические балансировочные клапаны размещены на новых транзитных трубопроводах двухтрубной системы центрального водяного отопления, подключенных к отопительным приборам от этажных распределительных гребенок, а после автоматических балансировочных клапанов установлены поквартирные счетчики тепла, при этом стойки двухтрубной системы центрального водяного отопления подключены с верхней или нижней разводкой к общедомовому узлу учета или индивидуальному тепловому пункту, подключенного к местной или центральной тепловой сети по зависимой или независимой схеме, в местах размещения отопительных приборов новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления присоединены сквозным подключением через внешнюю стену к ктермостатическим кранам, которые присоединены к отопительным приборам.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что, новые транзитные трубопроводы системы центрального водяного отопления размещены внутри строительной конструкции, на стыке существующей стены и слоя эквивалентной фасадной теплоизоляции в горизонтальной и/или в вертикальной плоскости.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления размещены с внешней стороны существующей стены термомодернизируемого здания в новой штробе, выполненной в существующей внешней стене термомодернизируемого здания, или в новых штробах, выполненных в эквивалентной фасадной теплоизоляции со стороны ее крепления к существующей наружной стене и полностью покрыты со всеми существующими внешними стенами термомодернизируемого здания слоем эквивалентной фасадной теплоизоляции.
5. Система по п.1, отличающаяся тем, что, новые транзитные трубопроводы двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнены из поперечно сшитого полиэтилена под натяжное кольцо (PUSH), с поперечно сшитого полиэтилена под обжимной фитинг (PRESS), полипропилена, металлопластика под обжимной фитинг, металлопластика под фитинг, который скручивается, из меди, стали, из нержавеющей стали или черного металла, эквивалентная трубная изоляция новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления выполнена из вспененного полиэтилена, вспененного каучука, каменной ваты, минеральной ваты, базальтовой ваты, стекловаты или пенопластовой скорлупы, а эквивалентная фасадная теплоизоляция выполнена из пенопласта (ПСБ, ПСБ-С), неопора, резольнофенолформальдегидного пенопласта, пеноизола, целлюлозы, вспененного перлита, вспененного вермикулита, пенополистирола, экструдированного пенополистирола, пеностекла, газостекла, газобетона, пенополиуретана, минеральной ваты, базальтовой ваты, каменной ваты, стекловаты, древесных опилок.
6. Система по п.4, отличающаяся тем, что, новые штробы выполнены прямоугольной или треугольной или круглой, или полукруглой формы, либо в виде двух участков прямоугольников, или в виде комбинации вышеуказанных форм.
7. Система по п.1, отличающаяся тем, что, геометрические параметры размещения новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления, покрытых слоем эквивалентной трубной теплоизоляции, а именно внешний диаметр D, толщина стенки <5, толщина слоя эквивалентной трубной теплоизоляции δτ, трассы прокладки новых транзитных трубопроводов двухтрубной системы центрального водяного отопления на внешней стороне термомодернизируемого здания выполнены с привязкой к местам установки существующих отопительных приборов, геометрических параметров размещения оконных проемов, наличию декоративных элементов и ливнестоков на внешней стене фасада, заданному температурному режиму эксплуатации термомодернизируемого здания, включая расчетные температуры, которые используются для расчета нагрузки системы отопления в исследуемом регионе, к материалу выполнения существующих стен термомодернизируемого здания, их толщины и к коэффициенту сопротивления внешней ограждающей конструкции Rmin, а также к заранее заданной максимальной разности температур теплоносителя AT в подающем и обратном трубопроводах.
PCT/UA2018/000101 2017-09-25 2018-09-20 Система комплексной термомодернизации зданий или сооружений WO2019059876A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201709331A UA115858C2 (uk) 2017-09-25 2017-09-25 Система комплексної термомодернізації будівель і споруд за єрьоміним
UAA201709331 2017-09-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019059876A1 true WO2019059876A1 (ru) 2019-03-28

Family

ID=60955814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2018/000101 WO2019059876A1 (ru) 2017-09-25 2018-09-20 Система комплексной термомодернизации зданий или сооружений

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA115858C2 (ru)
WO (1) WO2019059876A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111859514A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 西安建筑科技大学 一种多工况运行下围护结构热工性能的优化方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2039819A (en) * 1978-11-17 1980-08-20 Nilsa Jacques Moulding Prefabricated Wall or Roof Panels
WO1993009306A1 (de) * 1991-10-29 1993-05-13 Herbert Prignitz Dämmaterial als platte oder rollbahn für neue und sanierungsbedürftige bauwerke
DE4031483C2 (de) * 1989-12-20 1996-07-25 Hatto Jansen Wandelement für Gebäude
DE19740074A1 (de) * 1997-07-28 1999-03-11 Michael Tuerk Wärmeisolierkörper zur Wärmeisolierung einer Gebäudeaußenwand
UA11514U (ru) * 2005-07-29 2005-12-15
EP2080955A2 (de) * 2008-01-15 2009-07-22 Christian Werenka Verfahren zum nachträglichen Einbau eines aussenliegenden Wandspeicher-Heizungssystem
RU129532U1 (ru) * 2013-03-20 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛИТОКол" Система фасадная теплоизоляционная композиционная

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2039819A (en) * 1978-11-17 1980-08-20 Nilsa Jacques Moulding Prefabricated Wall or Roof Panels
DE4031483C2 (de) * 1989-12-20 1996-07-25 Hatto Jansen Wandelement für Gebäude
WO1993009306A1 (de) * 1991-10-29 1993-05-13 Herbert Prignitz Dämmaterial als platte oder rollbahn für neue und sanierungsbedürftige bauwerke
DE19740074A1 (de) * 1997-07-28 1999-03-11 Michael Tuerk Wärmeisolierkörper zur Wärmeisolierung einer Gebäudeaußenwand
UA11514U (ru) * 2005-07-29 2005-12-15
EP2080955A2 (de) * 2008-01-15 2009-07-22 Christian Werenka Verfahren zum nachträglichen Einbau eines aussenliegenden Wandspeicher-Heizungssystem
RU129532U1 (ru) * 2013-03-20 2013-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ЛИТОКол" Система фасадная теплоизоляционная композиционная

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Nastanova z vikonannya termomodernizatsy zhitlovikh budinkiv", NATSIONALNY STANDART UKRAINY V.3.2, 10 January 2015 (2015-01-10), Kiev- Ukrainy *
D. V. ZAITSEV ET AL.: "Analysis of key approaches to the thermal modernization of buildings and the methods of their use", SERIES : POWER AND HEAT ENGINEERING PROCESSES AND EQUIPMENT. - KHARKIV NTU ''KHPI''., 2015, pages 156 - 160 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111859514A (zh) * 2020-07-30 2020-10-30 西安建筑科技大学 一种多工况运行下围护结构热工性能的优化方法及系统
CN111859514B (zh) * 2020-07-30 2024-01-30 西安建筑科技大学 一种多工况运行下围护结构热工性能的优化方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
UA115858C2 (uk) 2017-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Paiho et al. An energetic analysis of a multifunctional façade system for energy efficient retrofitting of residential buildings in cold climates of Finland and Russia
Xu et al. Active pipe-embedded structures in buildings for utilizing low-grade energy sources: a review
WO2019059877A1 (ru) Способ комплексной термомодернизации зданий или сооружений
Thalfeldt et al. Exhaust air heat pump connection schemes and balanced heat recovery ventilation effect on district heat energy use and return temperature
Meister et al. Experimental and modelled performance of a building-scale solar thermal system with seasonal storage water tank
Gugul et al. Techno-economical analysis of building envelope and renewable energy technology retrofits to single family homes
Samira et al. Multi-disciplinary energy auditing of educational buildings in Azerbaijan: case study at a university campus
Häkkinen et al. Methods and concepts for sustainable renovation of buildings
McMahon et al. Practical considerations in the deployment of ground source heat pumps in older properties—A case study
Kostenko et al. Geothermal heat pump in the passive house concept
Lundqvist et al. The importance of adjusting the heating system after an energy-retrofit of buildings in a sub-Arctic climate
Battaglia et al. Dynamic modelling of geothermal heat pump system coupled with positive-energy building
WO2019059876A1 (ru) Система комплексной термомодернизации зданий или сооружений
Im et al. Demonstration and performance monitoring of foundation heat exchangers (FHX) in ultra-high energy efficient research homes
Rumeo Evaluating the Field Performance of a Thermally-Retrofitted Historic Masonry Home Using a Nested Thermal Envelope Design
Sparn et al. Greenbuilt retrofit test house final report
Wittchen et al. Energy and indoor climate measurements in Denmark’s first energy neutral block of flats
Christian et al. Energy Efficiency, SIPS, Geothermal, and Solar PV Used in Near Zero-Energy House.
Chen et al. High-efficiency heating and cooling technology with embedded pipes in buildings and underground structures: A review
Cronhjort et al. Holistic retrofit and follow-up through monitoring: Case Virkakatu, Oulu, Finland
Kuzmenko et al. Geothermal energy use for the additional heat supply of a residential building
Bartosz Comprehensive Energy Diagnostics Carried Out In a Residential Building–A Case Study
Christian et al. Building a 40% Energy Saving House in the Mixed-Humid Climate
Aldrich Wisdom Way Solar Village: Design, Construction, and Analysis of a Low Energy Community
Dean et al. Design and evaluation of a net zero energy low-income residential housing development in Lafayette, Colorado

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18858207

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18858207

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1