IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В настоящее время в России идет активное восстановление, строительство и реконструкция православных храмов и сооружений, которые отнесены к памятникам архитектуры и историко-культурного наследия России. Существовавшие в старых храмах инженерные системы практически полностью разрушились в связи с целенаправленным уничтожением или отсутствием квалифицированной эксплуатации. Одной из задач становится создание и поддержание требуемых параметров микроклимата в подклетах православных храмов. Подклет - это нижний этаж каменного или деревянного жилого дома или храма, обычно имеющей служебно-хозяйственное назначение. Наряду с задачами поддержания требуемых параметров микроклимата и теплофизические аспекты, применяемые при восстановлении, реконструкции и новом строительстве православных храмов. К основным факторам, оказывающим влияние на параметры микроклимата в помещениях соборов и церквей, относятся температура наружного воздуха, температура массива грунта (глубина его сезонного промерзания), термическое сопротивление ограждающих конструкций и их гидроизоляция, количество прихожан в храме, число зажженных свечей, наличие систем поддержания параметров микроклимата. Все эти факторы в совокупности формируют температурно-влажностный режим внутри помещений, который необходимо поддерживать на требуемом уровне.

Для защиты зданий и памятников древней архитектуры от воздействия воды (попадающей в поры материала, которая увеличивает его теплопроводность и приводит к возникновению объемных напряжений при замерзании, что способствует разрушению материала), а также для более быстрого осушения ограждающих конструкций, подвергшихся интенсивному воздействию влаги и водяного пара, предназначены тепловые вентиляторы.

В результате осушения влага из толщи фильтруется на поверхность ограждения и испаряется в объем воздуха помещения, из которого ее удаляют системами вентиляции за счет регулируемого организованного воздухообмена.

В ходе работы обобщаются теоретические и экспериментальные исследования влияния воздушного режима на процесс осушения ограждающих конструкций подклетов, что приводит к снижению мощности систем отопления и вентиляции.

Нашей целью является осушение заглубленных наружных ограждающих конструкций до нормативной влажности регулируемым воздухообменом, в помещениях подклета храма. А также анализ методов осушения и вентиляции толстостенных конструкций подклетов храмов показал, что до настоящего времени они не имеют теоретического и экспериментального обоснования.

Существует и максимальное значение температуры, превышение которой влечет за собой растрескивание конструкции стены. Экспериментальные данные показывают, что разрушение конструкции произойдет при величине температуры поверхности стенки более 40⁰С.

Решить задачу отопления храма и исключить выпадение конденсата на внутренних поверхностях можно путем приведения наружных ограждающих конструкций в состояние равновесной влажности с окружающим воздухом.

Исключить переувлажнение и конденсатообразование на стенах можно также повышением температуры внутреннего воздуха за счет мощности системы отопления. Такое решение не всегда может быть осуществлено в силу объективных экономических или технологических причин. Поэтому часто необходимо решить проблему выпадения конденсата и уменьшения теплопотерь инженерными системами и конструктивными мерами, имеющими минимум капитальных и эксплуатационных затрат.

Одной из таких мер является высушивание наружных ограждающих конструкций храма с помощью осушения внутренней поверхности тепловым потоком при реконструкции.

После осушки общие потери теплоты зданием уменьшаются за счет изменения влажности строительной конструкции.

Это позволяет в совокупности с другими мероприятиями обеспечить оптимальные условия для находящихся в нем людей, продуктов, церковной утвари и фресок, что способствует долгой функциональной надежности сооружения.

Основными мероприятиями для предотвращения конденсации водяных паров на незаглубленных и заглубленных поверхностях наружных ограждений подклетов (цокольных или подвальных помещений) храмов являются: осушка переувлажненных конструкций до равновесной влажности, дополнительное утепление наружных ограждений, конструирование систем отопления и вентиляции, а при наличии оконных проемов – установка дополнительного ряда оконных рам (двойное или тройное остекление) с подачей теплого воздуха от нагревательных приборов к окнам с помощью декоративных направляющих экранов.

Православные храмы круглогодичного действия в регионах с расчетной температурой наружного воздуха t_н ≤ -25°С имеют в основном однослойную конструкцию стен подклетов из глиняного обыкновенного кирпича толщиной в пределах δ_с = 0,9÷1,54 м.

В большинстве храмов не только Нижегородской, Владимирской, Пермской и Ивановской областей заглубленные конструкции восстанавливаемых и реконструируемых храмов находятся в переувлажненном состоянии.

Температурное поле наружной стены вблизи оконных проемов изменяется. Это изменение тем значительнее, чем толще стена и чем меньше расстояние между оконными переплетами. При этом температура внутренней поверхности стены несколько повышается по мере приближения к углу проема, а на откосах проема резко понижается.

В зонах с отрицательными значениями температуры в толще конструкции стен и откосов оконных проемов подклетов происходит замерзание конденсата и влаги, что приводит к разрушению структуры материала и снижению его прочностных характеристик.

Переувлажнение ограждающих конструкций вызывают дополнительные теплопотери через зоны регулярных (сезонных) температурных колебаний. Однако при расчетах отопления эти дополнительные теплопотери не учитываются, что приводит к понижению значения температуры в помещениях подклетов ниже точки росы и конденсации водяных паров на внутренних поверхностях наружных стен и пола в храмах. Теплопотери через ограждающие конструкции подклетов храмов оказываются больше на 10÷20% от расчетных.

В ходе экспериментальных исследований, проведённого в храме Нижнего Новгорода (св. Александра Невского), были получены положительные результаты по снижению теплопотерь подклетов. Величины снижения теплопотерь ∆Q через ограждающие конструкции подклетов до их осушки Q_под1 и после Q_под2, а также в результате проведения защитных мероприятий и наличия инженерных систем приведены в таблице 6 для стен толщиной δ_с = 1,04÷1,81 м и температурах внутреннего воздуха t_в = 12÷16°С, наружного воздуха t_н = -31÷-32°С.

Литература:

1. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ НА ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС В ПРАВОСЛАВНОМ ХРАМЕ. Кочев А.Г., Соколов М.М., Кочева Е.А., Москаева А.С. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. ВЕЛИКИЕ РЕКИ' 2016. Труды научного конгресса: в 3-х томах. 2016. Издательство: Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (Нижний Новгород)

2. ОСОБЕННОСТИ МИКРОКЛИМАТА В ПОДКЛЕТАХ ПРАВОСЛАВНЫХ ХРАМОВ. Кочев А.Г., Соколов М.М., Кочева Е.А., Москаева А.С. В сборнике: Великие реки' 2016 Труды научного конгресса: в 3-х томах. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. 2016. С. 226-228.

3. ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ПРАВОСЛАВНЫХ ХРАМОВ НА ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ЗДАНИЙ. Кочев А.Г., Соколов М.М., Кочева Е.А., Кочева Е.А. В сборнике: Великие реки' 2015 Труды конгресса 17-го Международного научно-промышленного форума: в 3-х томах. Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. 2015. С. 199-202.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАДАЧ ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРАВОСЛАВНЫХ ХРАМОВ. Кочев А.Г., Москаева А.С., Кочева Е.А., Мартынов А.А. Современные наукоемкие технологии. 2015. № 8. С. 36-40.

Код для цитирования: Скопировать