- •Реконструкция жилых зданий Часть I Технологии восстановления эксплуатационной надежности жилых зданий
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение
- •Глава 1 объемно-планировочные и конструктивные решения реконструируемых жилых зданий
- •§ 1.1. Роль реконструкции зданий в решении социально-экономических и градостроительных задач
- •Жилищный фонд Российской Федерации, размещенный в 4-, 5-этажных домах первых массовых серий
- •§ 1.2. Градостроительные аспекты реконструкции жилой застройки
- •§ 1.3. Характеристика жилищного фонда старой постройки
- •Классификация основных схем планировочной компоновки жилых капитальных зданий старой постройки
- •Конструктивные схемы капитальных жилых зданий старой постройки
- •§ 1.4. Объемно-планировочные и конструктивные решения домов первых массовых серий
- •Общая площадь квартир (м2) по нормам проектирования
- •§ 1.5. Жизненный цикл зданий
- •§ 1.6. Моделирование процесса физического износа зданий
- •§ 1.7. Условия продления жизненного цикла зданий
- •§ 1.8. Основные положения по реконструкции жилых зданий различных периодов постройки
- •Глава 2 инженерные методы диагностики технического состояния конструктивных элементов зданий
- •§ 2.1. Общие положения
- •Классификация повреждений конструктивных элементов зданий
- •§ 2.2. Физический и моральный износ зданий
- •Оценка степени физического износа по материалам визуального и инструментального обследования
- •§ 2.3. Методы обследования состояния зданий и конструкций
- •§ 2.4. Инструментальные средства контроля технического состояния зданий
- •Характеристики тепловизоров
- •§ 2.5. Определение деформаций зданий
- •Значение предельно допустимых прогибов
- •§ 2.6. Дефектоскопия конструкций
- •Повреждения и дефекты фундаментов и грунтов основания
- •Число точек зондирования для различных зданий
- •Значения коэффициента к снижения несущей способности кладки в зависимости от характера повреждений
- •§ 2.7. Дефекты крупнопанельных зданий
- •Классификация дефектов панельных зданий первых массовых серий
- •Допустимая глубина разрушения бетона за 50 лет эксплуатации
- •§ 2.8. Статистические методы оценки состояния конструктивных элементов зданий
- •Значение показателя достоверности
- •Глава 3 методы реконструкции жилых зданий
- •§ 3.1. Общие принципы реконструкции жилых зданий
- •Методы реконструкции зданий
- •§ 3.2. Архитектурно-планировочные приемы при реконструкции жилых зданий ранней постройки
- •§ 3.3. Конструктивно-технологические решения при реконструкции жилых зданий старой постройки
- •§ 3.4. Методы реконструкции малоэтажных жилых зданий первых массовых серий
- •§ 3.5. Конструктивно-технологические решения при реконструкции зданий первых массовых серий
- •Уровень реконструктивных работ жилых зданий первых типовых серий
- •Глава 4 математические методы оценки надежности и долговечности реконструируемых зданий
- •§ 4.1. Физическая модель надежности реконструируемых зданий
- •§ 4.2. Основные понятия теории надежности
- •§ 4.3. Основная математическая модель для изучения надежности зданий
- •§ 4.4. Методы оценки надежности зданий с помощью математических моделей
- •§ 4.5. Асимптотические методы в оценке надежности сложных систем
- •§ 4.6. Оценка среднего времени до возникновения отказа
- •§ 4.7. Иерархические модели надежности
- •Методики оценки функции надежности p(t) реконструированных зданий
- •§ 4.8. Пример оценки надежности реконструируемого здания
- •Глава 5 основные положения технологии и организации реконструкции зданий
- •§ 5.1. Общая часть
- •§ 5.2. Технологические режимы
- •§ 5.3. Параметры технологических процессов при реконструкции зданий
- •§ 5.4. Подготовительные работы
- •§ 5.5. Механизация строительных процессов
- •§ 5.6. Технологическое проектирование
- •§ 5.7. Проектирование технологических процессов реконструкции зданий
- •§ 5.8. Календарные планы и сетевые графики
- •§ 5.9. Организационно-технологическая надежность строительного производства
- •Глава 6 технология производства работ по повышению и восстановлению несущей и эксплуатационной способности конструктивных элементов зданий
- •Расчетное сопротивление грунтов по нормам 1932 - 1983 гг.
- •§ 6.1. Технологии укрепления оснований
- •§ 6.1.1. Силикатизация грунтов
- •Радиусы закрепления грунтов в зависимости от коэффициента фильтрации
- •Технология и организация производства работ
- •Механизмы, оборудование и приспособления для проведения инъекционных работ
- •Значения коэффициента насыщения грунта раствором
- •§ 6.1.2. Закрепление грунтов цементацией
- •§ 6.1.3. Электрохимическое закрепление грунтов
- •§ 6.1.4. Восстановление оснований фундаментов с карстовыми образованиями
- •§ 6.1.5. Струйная технология закрепления грунтов оснований фундаментов
- •Прочность грунтоцементных образований
- •§ 6.2. Технологии восстановления и усиления фундаментов
- •§ 6.2.1. Технология усиления ленточных фундаментов монолитными железобетонными обоймами
- •§ 6.2.2. Восстановление несущей способности ленточных фундаментов методом торкретирования
- •§ 6.2.3. Усиление фундаментов сваями
- •§ 6.2.4. Усиление фундаментов буроинъекционными сваями с электроимпульсным уплотнением бетона и грунтов
- •§ 6.2.5. Усиление фундаментов сваями в раскатанных скважинах
- •Производство работ
- •§ 6.2.6. Усиление фундаментов многосекционными сваями, погружаемыми методом вдавливания
- •§ 6.3. Усиление фундаментов с устройством монолитных плит
- •§ 6.4. Восстановление водонепроницаемости и гидроизоляции элементов зданий
- •§ 6.4.1. Вибрационная технология устройства жесткой гидроизоляции
- •§ 6.4.2. Восстановление гидроизоляции инъецированием кремнийорганических соединений
- •§ 6.4.3. Восстановление наружной вертикальной гидроизоляции стен фундаментов
- •§ 6.4.4. Технология повышения водонепроницаемости заглубленных конструкций зданий и сооружений путем создания кристаллизационного барьера
- •§ 6.5. Технология усиления кирпичных стен, столбов, простенков
- •§ 6.6. Технология усиления железобетонных колонн, балок и перекрытий
- •Усиление конструкций композитными материалами из углеродных волокон
- •Глава 7 индустриальные технологии замены перекрытий
- •§ 7.1. Конструктивно-технологические решения замены междуэтажных перекрытий
- •График производства работ при устройстве монолитного перекрытия по профнастилу
- •§ 7.2. Технология замены перекрытий из мелкоштучных бетонных и железобетонных элементов
- •§ 7.3. Технология замены перекрытий из крупноразмерных плит
- •§ 7.4. Возведение сборно-монолитных перекрытий в несъемной опалубке
- •§ 7.5. Технология возведения монолитных перекрытий
- •§ 7.6. Эффективность конструктивно-технологических решений по замене перекрытий
- •Трудозатраты на устройство междуэтажных перекрытий при реконструкции жилых зданий
- •Область эффективного применения различных конструктивных схем перекрытий
- •График производства работ по устройству сборно-монолитных перекрытий
- •Глава 8 повышение эксплуатационной надежности реконструируемых зданий
- •§ 8.1. Эксплуатационные характеристики ограждающих конструкций
- •§ 8.2. Повышение энергоэффективности ограждающих конструкций
- •§ 8.3. Характеристики теплоизоляционных материалов
- •§ 8.4. Технологии утепления фасадов зданий с изоляцией штукатурными покрытиями
- •§ 8.5. Теплоизоляция стен с устройством вентилируемых фасадов
- •Физико-механические характеристики облицовочных плит
- •§ 8.6. Технологии устройства вентилируемых фасадов
- •Характеристика средств подмащивания
- •График производства работ по теплозащите стен пятиэтажного 80-квартирного жилого дома серии 1-464
- •§ 8.7. Оценка эксплуатационной надежности и долговечности утепленных фасадных поверхностей
- •§ 8.8. Управляемые технологии энергопотребления жилых зданий
- •Список литературы
§ 8.8. Управляемые технологии энергопотребления жилых зданий
Пути снижения энергозатрат на эксплуатационные нужды достаточно разнообразны. Кроме технологий повышения теплотехнических характеристик жилых зданий следует выделить метод модернизации систем отопления, вентиляции, горячего и холодного водоснабжения, а также электроэнергии. Нерегулируемые системы, используемые до настоящего времени, приводят к значительным расходам тепла, горячей и холодной воды. В то же время отсутствует возможность управления температурно-влажностным режимом помещений квартир, что приводит к резкому снижению комфортности проживания, вызывает сезонные вспышки заболеваний в результате понижения или повышения температуры воздуха квартир.
При комплексной реконструкции квартала или микрорайона застройки повышается нагрузка на тепло-, электро-, водо- и канализационные сети за счет увеличения плотности застройки и числа проживающих. Это обстоятельство требует детальных расчетов и исследований экономической целесообразности прокладки сетей, использования автономных источников энергоснабжения и других нетрадиционных решений.
Автономные системы теплоснабжения снижают расход топлива на 20-50 %. Это достигается за счет сокращения потерь при транспортировке, использования управляемых режимов теплоснабжения, а также в результате рационального применения более совершенных отопительных систем и теплогенераторов.
Использование верхней и нижней разводок в эксплуатируемых зданиях приводит к неоднородному распределению тепловой энергии по этажам и значительным колебаниям тепло-влажностного режима помещений. Это обстоятельство существенно снижает комфортность проживания и приводит к дополнительным потерям и затратам за счет наращивания отопительных приборов или создания принудительной вентиляции. Поэтому при реконструкции зданий оснащение теплосистемами с горизонтальным поквартирным распределением теплоносителя от стояков позволяет осуществить индивидуальное регулирование теплового режима квартир и поквартирный учет потребляемой тепловой энергии. Регулирование теплового режима производится путем установки терморегуляторов.
Теплоснабжение реконструируемых зданий может осуществляться:
- от существующих городских теплосетей при условии их удовлетворительного технического состояния и возможности обеспечения теплом с учетом надстраиваемой части здания с устройством ИТП в здании;
- от городских тепловых сетей через реконструируемую ЦТП, перекладкой подводящих тепловых сетей к зданию с учетом увеличения тепловой нагрузки на отопление и горячее водоснабжение и устройством ИТП в здании.
При реконструкции жилых домов производится капитальный ремонт существующей системы отопления с полной заменой трубопроводов, арматуры, нагревательных приборов. Проектируется новая система отопления - единая для существующей и надстраиваемой частей здания.
Система отопления принимается однотрубная или двухтрубная с разводкой магистральных трубопроводов по техническому подполью.
Параметры теплоносителя системы отопления составляют: 95-70 °С - для двухтрубных систем; 105-70 °С - для однотрубных систем.
В качестве нагревательных приборов могут применяться чугунные или стальные радиаторы, конвекторы типа «Универсал», которые оборудуются терморегуляторами фирмы «Дан-фосс». Термостаты, утилизируя свободное тепло от воздействия солнечной энергии, работы электрических приборов, тепло от людей и т.п., обеспечивают большую экономию тепла. Термостаты максимально используют это тепло и поддерживают постоянную температуру, которая регулируется самим потребителем. Полученная экономия может достигать 15 %.
Наибольший эффект экономии тепловой энергии достигается при автоматизированной системе управления режимом теплоснабжения.
Для автоматизации коммерческого учета количества теплоты применяется теплосчетчик ТЭМ-05М (производится НПФ «ТЭМ-Сервис», г.Москва).
На подающем теплопроводе системы отопления, а также на подающем и обратном трубопроводах системы горячего водоснабжения (ГВС) устанавливаются первичные преобразователи расхода.
На подающем и обратном трубопроводах систем отопления, а также на подающем системы ХВС и ГВС устанавливаются преобразователи температуры.
Показания преобразователей расхода и температуры регистрируются и обрабатываются микропроцессорным устройством ИВБ. Оно устанавливается в шкафу учета тепла, где кроме этого размещаются интерфейсная розетка и адаптер.
Система автоматического управления режимом теплоснабжения включает: регулятор давления, погодный конденсатор, наружные и внутренние датчики температуры, термостатический и автоматический компенсационные клапаны, радиаторные термостаты и др. Это оборудование позволяет в автоматическом режиме поддерживать заданный температурный режим. В случае значительного (выше расчетного) понижения температуры наружного воздуха предусматривается использование электрических подогревателей теплоносителя.
Авторегулирование отопительной нагрузки основано на программном обеспечении системы. Регулируемыми параметрами являются температура обратной воды из системы отопления с учетом возможных теплопотерь здания и температура помещений, обеспечивающие комфортные условия проживания. Энергоэффективность в сфере потребления обусловливается информационными потоками, характером и направленностью управляющих воздействий в системе теплоснабжения. Для систем централизованного отопления управление микроклиматом здания и отдельных помещений может быть осуществлено путем реализации принципиальной схемы, приведенной на рис. 8.19. В связи с этим регулирование теплоотдачи нагревательного прибора с термостатом является функцией индивидуального потребителя с экономической заинтересованностью в виде платы за энергоресурсы.
Рис. 8.19. Принципиальная схема управления микроклиматом при центральном теплоснабжении => - управление; -----► - передача информации; ® - тепломассоперенос; НО - наружные ограждения; ЕВ - система естественной вентиляции; НП - нагревательный прибор; СЦО - система центрального отопления; ГВ - система горячего водоснабжения; ТП - тепловой пункт; ЦТИ - центральный теплоисточник; БЭ - бытовые источники энергии; П - программа управления; АУУ - автоматическое управляющее устройство
Автоматизированные системы управления подачи тепловой энергии наиболее эффективны при создании локальных газовых котельных, монтируемых на крышах или вблизи зданий и обслуживающих группу жилых домов или квартал. Возможно использование комбинированных систем теплоснабжения от магистральных и локальных сетей.
Перспективным с точки зрения энергозатрат и создания комфортных условий пребывания в помещениях является использование напольных отопительных систем. Они разделяются на системы с теплопроводами из полимерных труб, греющих кабелей и плоских графито-пластиковых нагревательных элементов. Расположение отопительных систем в покрытии пола или подготовке под полы обеспечивает плотность теплоотдачи с 1 м2 50-55 Вт/(м2×°С), что соответствует температуре пола 24-26 °С.
При использовании обычного теплоносителя принимаются полимерные трубы диаметром 15-25 мм, имеющие расчетный срок эксплуатации около 100 лет и выдерживающие температуру 120 °С.
Техническое решение напольного отопления представляет собой змеевидные контуры, подключаемые к стояку отопительной системы с терморегулятором. Равномерное распределение теплового потока позволяет улучшить комфортность помещений, а отказ от навесных отопительных радиаторов не только расширяет свободное пространство помещений, но и снижает нагрузки на элементы здания.
Для компенсации зон нисходящего с наружных стен и окон холодного воздуха предусматривается более частое расположение труб по периметру, что позволяет получать указанные зоны с температурой поверхности пола 28-32 °С.
Технология производства работ предусматривает укладку труб непосредственно в подготовку под полы. Для этой цели используются специальные шаблоны, которые обеспечивают заданный шаг труб, радиус поворота и геометрическую неизменяемость положения при укладке смесей.
Первоначально размещают направляющие шаблоны с шагом, обеспечивающим минимальный прогиб полимерных труб. Своими концами они крепятся к перекрытию с помощью крепежных систем. Затем укладываются полимерные трубы с обязательным креплением к направляющим с помощью прижимных фиксаторов. Концевые элементы труб с помощью соединительных муфт поднимаются к стоякам теплоснабжения. Там же располагаются терморегуляторы. Высота их установки принимается на уровне плинтуса пола.
Наиболее эффективна технология устройства стяжки с использованием пенобетона, бентонита и других типов саморазравнивающихся смесей. Подача и укладка смесей с помощью растворонасосов снижают в 8-10 раз трудозатраты и обеспечивают горизонтальную поверхность, не требующую дальнейшей обработки. Затем на полученные поверхности укладывается чистый пол из различных материалов: ковролина, керамической плитки или паркета. При малых объемах работ, как например, устройство теплого пола ванной комнаты или кухни, процесс укладки поверхностного слоя может осуществляться вручную с приготовлением раствора из сухих смесей в непосредственной близости к помещениям.
При реконструкции зданий нашли применение напольные отопительные системы с использованием греющих электрических кабелей. Отечественной промышленностью выпускаются кабели с удельной мощностью 16-32 Вт/пм. В качестве нагревательной жилы используют нихром, сталь, медь. Допустимая температура в кабеле достигает 150 °С. Рабочая температура на жиле составляет 70-80 °С. Изоляция кабеля стойка к воздействию воды, 20 %-му соляному раствору, 30 %-му раствору щелочи. Греющие провода и кабели могут использоваться при температуре окружающей среды от минус 60 до плюс 50 °С.
В зависимости от площади помещений и требуемой температуры греющие кабели и нагревательные провода выполняются в виде секционных комплектов.
Система обогрева располагается в толщине цементно-песчаной подготовки толщиной 3-5 см, снабжается термодатчиком и термостатом. Подключение производится к сети жилого помещения напряжением 110-220 В. Наиболее эффективным является расположение греющих кабелей в цементно-песчаной подготовке пола. В этом случае материал, обладая высокой теплоемкостью, может длительное время отдавать тепло при отключенной подаче энергии. Поэтому возможна цикличная подача тепла во время суток, когда стоимость и потребление электроэнергии минимальны. При использовании в качестве пола деревянного покрытия греющий кабель располагается на расстоянии 3-5 см от его внутренней поверхности в промежутках между ними. Теплотехнический эффект в данном варианте менее эффективен, так как из-за воздушной прослойки и низкой теплопроводности дерева период нагрева значительно увеличивается. При этом требуется более высокая удельная мощность.
Технология производства работ заключается в раскладке кабельной системы на поверхности перекрытия, фиксации геометрического положения с помощью направляющих, установке термодатчиков и терморегуляторов.
По мере выполнения монтажных работ осуществляется пооперационный контроль, включающий сохранение проектного шага расположения кабеля, горизонтальность размещения по высоте, фиксацию мест установки термодатчиков и проверку функционирования системы в целом.
Для обеспечения требуемого шага расположения кабеля используются металлические или полимерные направляющие с фиксаторами. С помощью фиксаторов осуществляют крепление и вывод системы термодатчиков.
После подготовки системы осуществляют укладку цементно-песчаной стяжки или настилку деревянного пола.
Греющие кабельные системы возможно располагать также под штукатурной поверхностью стен или фиксировать на стенах с экранированием плоскими элементами. Они могут использоваться для отогрева тротуаров, пандусов гаражей и в других случаях.
Одним из эффективных средств создания греющих полов, потолков и стен являются стеклопластиковые графитовые нагреватели. Они представляют собой графитовую ткань, запрессованную в стеклопластиковую оболочку с концевыми выводами для коммутации.
Размеры панелей составляют от 10´70 мм до 800´1200 мм при толщине 0,8-2,5 мм. Возможно использование как постоянного, так и переменного тока. Температура рабочей поверхности может достигать 100 °С. Коэффициент теплоотдачи составляет 0,96-0,99. Системы обладают низким коэффициентом тепловой инерции, что позволяет через 30-40 с после включения получать заданный тепловой поток.
Стеклопластиковые греющие панели имеют высокий уровень энергобезопасности и долговечности. Они одинаково хорошо выполняют свои функции при непрерывной и цикличной работе, сохраняют работоспособность при наличии сквозных отверстий. Это качество существенно упрощает процесс их монтажа, так как позволяет использовать различные крепежные средства в зависимости от материала основания.
Основным преимуществом электрических систем отопления является то, что излучаемый тепловой поток имеет большую площадь и малую тепловую инерцию. Так, для греющих полов период стационарного режима снижается до 30-45 мин, а плоских нагревательных систем - 10-15 мин. При этом излучаемое тепло не сжигает кислород и не создает воздушных потоков, поднимающих пылевые частицы. Это обстоятельство существенно улучшает экологическую ситуацию, благоприятно воздействуя на психику человека.
Следует отметить высокую надежность и долговечность отопительных систем, а также низкие трудозатраты и стоимость при их устройстве. По сравнению с традиционными решениями достигается снижение затрат до 30 %. Однако наиболее ощутимым фактором является эксплуатационная надежность таких систем. По данным финских экспертов, срок эксплуатации таких систем может достигать 100 лет.