IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

В настоящее время все чаще и чаще государство, журналисты, простые граждане обращаются к проблеме жилищно-коммунального хозяйства, а именно реконструкции и сносу жилья советской постройки. Однозначно двух и трех этажные дома подлежат сносу и расселению, а вот с пятиэтажками все намного сложнее.  У них довольно разные года постройки, различное техническое состояние и разные конструктивные решения. В свое статья я хочу поднять проблему реконструкции именно пятиэтажных домов, рассмотреть различные решения проблем энергосбережения в этих домах, проблем теплоснабжения,  эксплуатации и ремонта.

Крупнопанельные пятиэтажные дома массовых серий, прозванные в народе "хрущевками", возводились в нашей стране с 1959 по 1985 год. За это время было сдано в эксплуатацию около 290 млн. м. кв. общей площади (не менее 10% жилого фонда), что позволило в значительной степени снизить остроту "жилищного вопроса". К сожалению, по прошествии нескольких десятилетий, стало ясно, что крупнопанельное домостроение того периода не отвечает требованиям, предъявляемым в настоящее время к жилым зданиям массовых серий.

ГП "Институт НИПТИС им. Атаева С.С." за период 1988-2005 гг. выполнены исследования и анализ технического состояния строительных конструкций порядка 100 жилых домов, построенных в 60-70е гг. прошлого столетия. Наряду с изучением прочностных свойств конструкций анализировались теплотехнические характеристики ограждающих конструкций и систем вентиляции.Установлено, что, несмотря на длительный период эксплуатации (30-40 лет), основная масса зданий находится в удовлетворительном состоянии. Многие из них обладают достаточным ресурсом и с экономической точки зрения их целесообразно сохранять.

Однако обследования показали, что состояние отдельных частей зданий неудовлетворительное: коррозия арматуры и металлических опорных элементов в несущих конструкциях панельных зданий, разрушение бетонных скорлуп трехслойных панелей, утеплителя внутри панелей. Постоянно подвергающиеся атмосферным воздействиям балконы и козырьки, окна, двери, покрытия рулонных кровель, а также полы достигли недопустимого физического износа (80-100 %) и нуждаются в полной замене.

Особенно много недостатков имеют крупнопанельные дома с недостаточной гидро­ и теплоизоляцией наружных стен, приводящей к их промерзаниям и протечкам стыков, плохой звукоизоляцией внутренних конструкций и пр.

Наибольшему физическому износу подверглись здания серии 1-335 с неполным каркасом - несущими наружными двухслойными ребристыми железобетонными стеновыми панелями. В этих зданиях значительный физический износ, достигающий 50 % и более, имеют наружные стеновые панели, балконные плиты и козырьки - произошли карбонизация и разрушение защитного слоя бетона, коррозия арматуры, наблюдаются протечки стыков. Имеет место разрушение утепляющего слоя стеновых панелей из пенобетона плотностью 600 кг/м3 и отслоение его от наружного несущего слоя. Это связано с несовершенством конструктивных решений, конструкций и узлов, а также недостатками их изготовления: недоработано водоотведение от наружных стен - отсутствие карниза вдоль всего здания (вместо него парапет); отсутствие сливов; невысокая по прочности и морозостойкости марка бетона; протечки плоской кровли и т.п.

На долговечность крупнопанельных зданий серий 1-335, 1-464, М111-90 в значительной мере влияет несовершенство конструкции стыков панелей: недостаточная гибкость связей в стыках,не герметичность заполнения мастикой и т.д. Это вызывает протечки, коррозию закладных деталей, продувание помещений,а, следовательно, неудовлетворительный температурновлажностный режим. Стыки находятся в неудовлетворительном состоянии и нуждаются в ремонте и заделке, это основная проблема зданий данной серии.

Здания серии 1-434 оказались наименее подвержены физическому износу и по результатам анализа полученных при обследованиях данных и конструктивного решения являются наиболее удобными в перепланировке и при реконструкции. Именно дома такой серии хорошо подходят для надстройки мансарды и дополнительных этажей.

В процессе обследований выявлены характерные дефекты конструкций, общие для всех серий зданий:

1. В балконных плитах из-за отсутствия гидроизоляции пола и систематического увлажнения дождевыми и талыми водами имеются участки с коррозией и размораживанием бетона, высолы и сталактиты на нижней поверхности, прорастания лишайников. Бетонные плиты во многих случаях разрушены на всю высоту сечения. Закладные детали в таких местах и нижние участки стоек ограждения, а также защитные покрытия свесов плит, выполненные из кровельной стали, подверглись коррозийному износу и требуют полной замены.
2. Несмотря на то, что рулонные плоские кровли повсеместно подвергались текущим ремонтам (по старому гидроизоляционному ковру укладывался новый), наблюдаются следы протечек, размораживание стенок будок выхода на кровлю и плит покрытия, протечки в местах примыкания.
3. Столярные изделия блоков оконных и дверных проемов за время эксплуатации имеют загнивания. Усушка древесины привела к образованию щелей и соответственно к дополнительным потерям теплоты. В результате разгерметизации подоконных стыков имеют место протечки. Техническое состояние столярных изделий оценивается как неудовлетворительное. С учетом повышенных теплотехнических требований к заполнению световых проемов при капитальном ремонте и реконструкции следует предусматривать полную замену этих изделий.
4. Инженерное оборудование (канализация, водопровод, электропроводка) исчерпало свой ресурс и нуждается в полной замене согласно современным требованиям безопасности и энергосбережения.

Реконструкция жилищного фонда, о чем свидетельствует мировая практика, и подтверждают большинство исследователей, является наиболее рациональным способом его использования и решения жилищной проблемы при ограниченных финансовых ресурсах государства. Она позволяет придать физически изношенным и морально деградировавшим жилым домам современные потребительские качества, продлить их жизненный цикл, снизить эксплуатационные затраты, построить новое жилье на застроенной территории, существенно улучшить архитектурный облик и среду обитания в массивах индустриальной жилой застройки.

Обозначим  основные и наиболее рациональные пути реконструкции с пониженным энергопотреблением.

• увеличение термического сопротивления ограждающих конструкций здания (наружных стен, покрытий, перекрытий над неотапливаемыми подвалами) до технически возможного максимального уровня;
• повышение до максимального технически возможного уровня термического сопротивления светопрозрачных ограждающих конструкций
• создание системы вентиляции для подачи свежего воздуха, удаления отработанного воздуха, распределения теплоты в помещении и организация регенерации теплоты вентиляционного воздуха.

Сочетание указанных выше факторов обеспечивает минимальное энергопотребление здания, при этом определяющими факторами повышения энергоэффективности здания являются увеличение термического сопротивления его конструктивных элементов. Остановимся отдельно на каждом предложении.

Многие современные компании, производящие теплоизоляцию (ISOVER, ISOROC) разработали ряд теплоизоляционных изделийдля реализации предлагаемой концепции и обеспечения эффективной теплоизоляции зданийна основе стекловолокна, со специальными свойствами, отвечающими их функциональному назначению.На отечественном рынке представлены мягкие теплоизоляционные плиты, применяемые в конструкциях скатных крыш, каркасных конструкциях, системах вентфасадов (см. рис. 1, 2).

Рис.1. - Состав наружной ограждающей конструкции:

1 несущая стена; 2 несущая (подоблицовочная) конструкция; 3 теплоизоляция; 4 крепежные элементы; 5 гидро-, ветрозащитный слой; 6 облицовочный материал

Рис. 2. - Пример реконструкции пятиэтажного здания с использованием вентилируемого фасада

Жесткие теплоизоляционные плиты применяются в двухслойных конструкциях плоских покрытий с рулонной кровлей. Есть плиты, предназначенные для наружного слоя в конструкциях вентфасадов. Основными характеристиками этого ассортимента продукции являются экологическая безопасность, высокие теплоизоляционные, звукоизоляционные и противопожарные свойства, негорючесть и долговечность.В соответствии с предлагаемой концепцией, повышение теплотехнической эффективности здания достигается за счет увеличения толщины теплоизоляционного слоя, снижения воздухопроницаемости (повышения воздухоплотности) конструкций.

В пятиэтажных зданиях большое количество теплоты теряется  через оконные проемы и балконы. Установка пластиковых энергосберегающих окон существенно снизит теплопотери, позволит при составлении энергетического паспорта правильно учесть количество теплоты проходящих через оконные проемы и балконы от солнечной радиации. Но с другой стороны, установка пластиковых окон снизит поступление инфильтрируемого воздуха.

Еще одним инновационным проектом в реконструкции пятиэтажного жилого фонда является мансардное строительство (рис. 3).  Надстройка дополнительных этажей поможет решить проблему ветхих чердачных перекрытий и текущей крыши. Данное предложение позволяет произвести ремонт за счет инвестора или строительной компании, камнем преткновения может стать необходимость принятия решения большинством жильцов дома.

Рис. 3. - Наглядное применение мансардного строительства на примере пятиэтажного здания старой застройки

Помимо всего перечисленного в домах необходимо произвести балансировку систем отопления. За время эксплуатации во многих квартирах были заменены радиаторы отопления, участки стояков и соединяющие трубы. В одном случае элементы металлические, в другом пластиковые или биметаллические. Все это ведет к изменению количества теплоты, поступаемого в жилое помещение: одни помещения перегреваются, а другие, наоборот, не получают необходимого количества теплоты. Правильная регулировка системы, учет всех приборов позволит обеспечить комфортную температуру в помещении и снизить количество потребляемой теплоты зданием.

Замена окон на пластиковые, прокладка новой теплоизоляции и иные способы реконструкции приводят к уменьшению поступленияинфильтрируемого воздуха в помещение. Это ведет к нарушению санитарных норм обмена воздуха в помещениях. В результате в воздухе помещения снижается содержание кислорода, а содержание углекислого газа и радона, наоборот, повышается. Одновременно растет влажность. Это приводит к появлению плесени и других вредных микроорганизмов и бактерий. Попытки решить проблему путем частичного приоткрывания окон (т.н. «режим зимнего проветривания») или путем встраивания в раму окон щелевых проветривателей лишь частично решают проблему, но при этом лишают окна их основного преимущества - энергосбережения, т.к. открывают непосредственный доступ наружному воздуху в помещение. Поэтому наряду с другими изменениями обязательным является реконструкция системы вентиляции.

Изначальная естественная система вентиляции не будет обеспечивать достаточный воздухообмен помещения.Поэтому при реконструкции необходимо предусмотреть дополнительную возможность поступления воздуха в помещение. Одним из самых дешевых и рациональных решения - является установка клапанов инфильтрации воздуха (КИВ) (рис. 4).

Рис. 4. - Клапан инфильтрации воздуха

КИВ является самостоятельным приточным вентиляционным устройством и не предназначен для установки в оконные конструкции. Это позволяет устанавливать клапан практически на любых объектах, не затрагивая конструкцию окон и не влияя на теплотехнические, звукоизоляционные и другие характеристики оконных конструкций. Установка клапана осуществляется с использованием установки алмазного бурения. 
По сравнению с проветривателями и клапанами, устанавливаемыми в окна КИВ имеет ряд преимуществ: 

• не нарушает конструкции стеклопакета;
• не усложняет установку окон и не увеличивает их стоимость; может устанавливаться в любое время, даже после ремонта; Возможна поэтапная установка; не ухудшает внешний вид окна; не загромождает ветопрозрачные поверхности; может располагаться в любом месте наружной стены; клапан КИВ можно устанавливать в помещениях вообще не имеющих окон.

Устройство КИВ представлено на рисунке 5. Клапан представляет собой пластиковую трубу наружным диаметром 133 мм и длинной до 1 м (подрезается в зависимости от толщины стены). Труба вставляется в наружную стену здания и с уличной стороны закрывается литой алюминиевой решеткой с сеткой. В трубе располагается теплошумоизоляция. Внутри помещения ставится специальный оголовок из белого пластика с фильтром и заслонкой позволяющей регулировать поток воздуха. Заслонку можно открывать и закрывать при помощи рукоятки на оголовке или специального шнура, если клапан расположен высоко.При работе приточных клапанов КИВ в зимний период на них не образуется конденсат благодаря специальной конструкции и наличию хорошей теплоизоляции в элементахклапана.

Рис. 5. - Составная схема клапана инфильтрации воздуха: 1-регулировочная ручка, 2- крышка оголовка, 3- фильтр G3 (EU3), 3- часть оголовка с заслонкой, 5- уплотнительное кольцо, 6- тепло-шумоизоляция, 7-труда в 133 мм длиной до  1 м, 8-  наружная решетка с сеткой

Выводы

Можно сказать, что КИВ представляет собой вариант модернизированной форточки. Наружная решетка с сеткой задерживает листву, тополиный пух, насекомых. Теплошумоизоляция предотвращает "расползание" холода в толще стены и снижает уличный шум. Заслонка в оголовке клапана регулирует количество поступающего воздуха.

Еще одним решением является инновационная разработка устройства для децентрализованной энергосберегающей приточно-вытяжной вентиляции. ВоздухотеплообменникТеФо (название дано по первым буквам слов «теплая форточка») представляет собой высокоэффективный децентрализованный рекуператор теплоты вентиляционного воздуха (теплоутилизатор).

Рекуператор теплотыТеФо обеспечивает проветривание помещений при одновременном сохранении энергосберегающего эффекта современных окон. ТеФо содержит пучок труб из «пищевой» нержавеющей стали, установленный в корпусе с патрубками, в которых размещены два вентилятора. Один вентилятор обеспечивает движение приточного воздуха по трубной полости пучка труб, другой обеспечивает движение вытяжного воздуха по межтрубной полости пучка. В процессе движения двух потоков воздуха между ними происходит теплообмен через стенки труб пучка. В результате наружный воздух попадает в помещение частично нагретый (а летом наоборот - частично охлажденный) за счет теплоты, отобранного от потока удаляемого из помещения воздуха, причем потоки поступающего в помещение и удаляемого воздуха между собой не контактируют.

Тефо имеет 4 базовых типоразмера, рассчитанных на тепловую обработку потоков воздуха при вентилировании помещений в количестве 28 , 33 , 83 и 115 . ТеФо имеет исключительно высокий, необычный для рекуперативных теплоутилизаторов, показатель энергосбережения - степень возврата теплоты не менее 70%, при этом собственное энергопотребление на расчетном режиме составляет не более 2-4% от количества возвращаемой тепловой энергии.

Реконструкция зданий старой застройки - одна из важнейших проблем современного жилищно-коммунального хозяйства. Создать идеальный и универсальный проект практически невозможно вследствие довольно разного технического состояния сооружений, различных районов строительства. Немаловажно учитывать экономическую целесообразность проекта:  выделить наиболее рациональные и выгодные варианты реконструкции и ремонта и в зависимости от каждого конкретного здания подобрать наиболее подходящее решение. С каждым годом проблема становится наиболее актуальной и требует незамедлительного изучения.

Библиографический список

1. http://www.inno.ru/ Конкурс русских инноваций.
2. http://www.eneq.ru/ Инженерное оборудование.
3. Чудинов Д.М. Разработка новых интеллектуальных светопрозрачных ограждающих конструкций зданий/Чудинов Д.М. Сотникова К.Н., Щербаков К.С., Черноухова Ю.А.// Инженерные системы и сооружения. - 2010. - №1. - С. 93-97.
4. Кузнецова Л.В. Энергосберегающая эксплуатация сооружений при эффективной пассивной защите строительных конструкций/ Кузнецова Л.В., Сотникова О.А.// Безопасность жизнедеятельности. - 2009. - №10. - С. 9-11.
5. Кобелев Н.С.Тепловлажностный режим вентилируемой воздушной прослойки/ Кобелев Н.С. Алябьева Т.В., Кобелев В.Н. Мелькумов В.Н. //Известия Курского государственного технического университета. - 2010. - №1. - С. 73-77.

Код для цитирования: Скопировать