- о темперировании зданий 5 *** www.arwela.info

другие практические советы

Темперирование наружных стен зданий

Защита построек и здоровья путем правильного отопления

Часть: 1 2 3 4 5

Часть пятая

Автор: Konrad Fischer

Перевод: Andreas Laukart

То, что за соответствующий гонорар планирования по HOAI (Предписание о гонораре архитекторов и инженеров в Германии) можно получить соответствующее до самой последней детали и бережно относящееся к историческому фонду проектирование технического оборудования, видно на примере большого исторического проекта "Дворец Файтсхёххайм" (заключительный отчет на русском смотри здесь).

Также к этой теме статья в PDF-формате (1,7 mb): " Analysing indoor Climate in Building Heritage in Slovenia " написанная Марьяной Шиянек Заврл, ZRMK, Technological Building and Civil Enginering Institute, г. Любляна, Словакия. Там рассказывается, о гигантских эффектах конденсации в исторических внутренних стенах замка и церкви, которые регистрируются как следствие летнего воздуха и концертного пользования. Так же, пожалуй, имеются измерительные технические доказательства к консерваторскому эффекту (но без рассмотрения потребления энергии – а почему же?) от установленного темперирования стен, к сожалению, снова под штукатуркой с учетом вторжения в субстанцию и снижения эффективности. Совершенно заслуживающая внимания статья, фор all, which yet a little бит Schoolenglish understandoвать can;-)

Как при музейном использовании, так и в жилом и общественном пользовании стало ясно, на что следует особенно обращать внимание:

  • Иногда принимающиеся в расчет области трасс у плинтуса пола уже нарушены, здесь должно проводиться целенаправленное исследование их состояния. При этом должно уделяться особое внимание живописи цоколя, каменных обрамлений дверей и окон.
  • Малозатратным, с минимальным вмешательством в историческую материю и с избежанием дополнительных нагрузок в швах пайки (за счет ограничения движения при перемене температур) является открытое прокладывание трубок. Оно достигает после покраски более 80%-ного повышения теплоотдачи медных труб. Переход тепловой энергии на позади лежащую стену значительно выше, чем при прямом контакте замурованных труб.
  • Скрытая прокладка трасс зачастую более приемлема с эстетической точки зрения и лучше подходит для самостоятельного застройщика. Она создает меньшие температуры поверхностей в районе трубопровода и вместе с тем меньшее запыление прилежащей стены, так как конвекция и сопровождающий ее Коанда-эффект будут значительно снижены или исключены вовсе. Хотя температуры поверхностей помещения при заштукатуренной прокладке ниже, чем при открытой прокладке, зато доля нагретой до 40 °C теплоизлучающей поверхности стены увеличивается до 10 см (средняя рабочая температура примерно 60 °C). Это составляет отдачу мощности примерно 100W / м. Интересными являются также возможности отопления электрическим кабелем или "мраморными нагревательными плитами".
  • Осторожно перед слишком глубоко проложенными трассами. Передача тепла во внутрь помещения может быть ограничена за счет его поглощения. Внутренняя поверхность стены не будет достаточно нагреваться, не смотря на большой расход энергии.
  • Медная труба – это естественно подходящий материал. В противоположность пластмассовым трубам он не склонен к загрязнению илом, обусловленному диффузией. Процесс старения вполне обозреваем.
  • Не исключены нарушения проходной циркуляции в трубах из-за различных загрязнений. Помимо прочего они возникают во время монтажа из-за строительной грязи или остатков пайки. Некоторое время после ввода в эксплуатацию нужно все еще считаться с соответствующим обслуживанием фильтра в циркуляции отопления, выявлением нарушений (в таких проблемных местах как например соединения батарей или термостатов), а также обслуживание загрязненных регуляторов течения.
  • Нагрузки растяжения швов трубок (как правило, выполненные холодной пайкой) нельзя полностью избегать. Поэтому для уменьшения длительных нагрузок рекомендуется применение "мягких" известковых строительных растворов при оштукатуренном способе прокладки труб. При проведении трасс через стены, может быть правильным одно из следующих решений: бурение, сухая, набитая или замурованная соответствующими материалами прокладка и закрытие декоративными накладками.
  • Утечка воды являются типичным недостатком водоносных систем. Рекомендуется проверка трасс отопления в особо восприимчивых / закрытых областях:
  • 1. Проверка под давлением воздуха (около 10bar).
  • 2. Проверка горячей водой (при максимальной рабочей температуре), для устранения утечек обусловленных температурным расширением.
  • 3. Проверка холодной водой для определения малых утечек, которые могли испаряться при проверке горячей водой.
    • K oбещаниям прессованных соединений трубок относительно продолжительной стабильности нужно относиться критически. Достаточного опыта для высокоценных памятников еще не существует – и здесь встречаются ошибки обработки и длительная нагрузка на материал. Страховые агенты сообщают о невероятных происшествиях и связанных с ними убытках. Низкотемпературная пайка рекомендовала себя на практике.
Под не отопляемым полом нужно учитывать "тепловую линзу Клопфера", для правильного распределения мощности. Она образуется при не отапливаемом и прилегающем к грунту полу (без подвала), с убывающим профилем тепла в направлении угла наружной стены. Теплоизоляционные пакеты под таким полом бессмысленны, более важно повышение температуры в области угла наружной стены. Кроме того, теплое чувство в ногах возникает не из-за теплоизоляции под полом, а из-за теплопроводности настила пола. Только его коэффициент теплопроводности (k-Wert / U-Wert) имеют значение, и ничего другого! Так же изоляция стен, препятствующая теплопроводности не обязательна, так как:

Конфигурация и расчет отопления темперированием

С опытом различных проектов, вырученных из практики значений, применяемых формул, с учетом краевых и конструктивных условий стал возможным надежный расчет требуемого количества тепла и оптимальная конфигурация отопительной системы. При этом должна приниматься во внимание способность накопления тепла строительной конструкцией, а так же  извлечение пользы от внешнего и внутреннего излучения с учетом фактических условий стен, кровли и окон. Преимущество отопления теплоизлучением для радикального сокращения потерь энергии через окна нужно применять к основе расчета. И не мешало бы знать нормы (TGL) старой, доброй ГДР, в которых в отличие от DIN (германского промышленного стандарта) существовали таблицы со значениями плотности теплоизлучения.

Специальный учет возможных (и на самом деле технически необходимых) изменений в методах расчета ведет к реальной оценке требуемой теплоэнергии. Как следствие этого – лучшие технические и экономические результаты при выборе производителя энергии и прочего оборудования. Даже электрически обогреваемые внутренние стекла с почти невидимым слоем металлоксида в качестве проводника тепла в окнах с двойными рамами могут использоваться, чтобы покрыть или дополнить потребность в тепле. Желаемое нормой "переоснащение" за счет кошелька заказчика быть не должно. Требуйте от Вашего инженера, использовать методы расчета для определения требуемых размеров и мощности отопления с учетом теплоизлучения.

В старом доме важную роль играет также обращение с наличным составом. В зависимости от того, какую из имеющейся техники я перенимаю и как благоразумно использую преимущества старой массивной постройки, я могу экономить средства при модернизации. Даже если старая техника составляет часть гонорара. Так может выглядеть один из концептов экономически выгодного для заказчика (кстати, обязанность инженера!) использования (особенно в больших и непостоянно используемых объектах) наличной и дополнительно оснащенной техники:

1. Обеспечение главной потребности тепла за счет нового отопления тепловым излучением с соответствующей объекту конструкцией.
2. Обеспечение дополнительной потребности (например, в период сильных морозов) с использованием имеющегося и соответственно требованию, технически приспособленного отопления.

Темперирование может (соответственно расположено и при необходимости скомбинировано с наличествующими системами) покрыть любое требование тепла.

Однако нужно остерегаться слепого оптимизма и представления безграничных преимуществ действующих везде и всегда. Слишком сложны и различны влияния различных видов техники и конструктивных условий особенно в исторических постройках.

В 1999-2000 году в доме моих родителей (построен в 1962 году, три этажа, наружные стены 36,5 см глиняный кирпич со щелевидными вертикальными пустотами, большое количество окон, верхний этаж: 4 см теплоизоляция (абсолютно бесполезна!) и 1 см гипсокартон) было установлено темперированное отопление. В первые два года расход энергии (вместе с использованием горячей воды в ванной и душевых) снизился с 18,5 до 14,5 литров топлива на 1 кв.м. И это без каких либо мероприятий дополнительного утепления!
Одной из причин введения нового "Указа об экономии энергии" является, по словам профессора (и члена Бундэстага) Вайцэкера, средний расход старых домов до 200 литров на 1 кв.м. О чем это говорит?

После 6 недель работы темперированного отопления было достигнуто следующее состояние: температура поверхностей помещений (стены, пол, потолок) около 22-23 °C, внутренняя поверхность окон около 20-21 °C, рабочая температура отопления около 60 °C, обратная температура около 42 °C, температура воздуха на улице -10 °C, температура воздуха в помещении 16-17 °C, относительная влажность 50% и уютное чувство (даже у моей жены, которая более чувствительна к холоду). Ежедневные измерения подтверждают эту тенденцию.

Вывод: отопление темперированием в самом деле функционирует, что очень успокаивает меня как плановика. К тому же без того, что мерзлячка жена и дети жалуются на недостаток комфорта и уюта (дополнение от 12/2002: вершиной комфорта послужило дополнение нашей жилой прихожей "Айзеншинковской" печью (Eisenschink-Holzofen). Теперь можно отключать плоскую теплоизлучающую батарею, и печь собственный хлеб). Уже при нескольких градусов выше 0°C и прямом солнечном свете, могут отключаться дополнительные теплоизлучающие батареи. Хватает тепла от двух тонких трубок в области плинтуса.

Для того, кто охотно хотел бы увидеть подобное – смотри помещенные выше изображения. Предпочитаемая мной конструкция: похожее на нормальное отопление, только вместо обычных батарей – плоские теплоизлучающие батареи, трубопровод из покрашенных медных трубок, размеры, количество и диаметр трубок – согласно расчетам, укладка трубок – в открытом виде, непосредственно над плинтусом, крепление с помощью двойного хомута.

Так как фактическое потребление энергии сильно зависит от использования воды, индивидуального поведения пользователя, геометрии и положения здания, а также строительного метода, не должны делаться однозначные выводы или поспешные прогнозы. Это касается, впрочем, и для других строительных методов. Нехватка мощности встречается и при темперированном отоплении – это причина применения слишком "упрощенного" выполнения, слишком глубоко проложенные под штукатурку трубы, или преувеличенное ожидание эффекта. Этим причинам можно противостоять дополнительно проложенными трассами (напр. 1 м от пола), плоскими теплоизлучающими батареями, открытой прокладкой трубок, увеличением диаметра трубок, дополнительным снабжением внутренних стен, по потребности даже применение отдельных радиаторов там, где применение прямого излучения невозможно. Повышение рабочей температуры может так же послужить компенсацией тепла.

Как всегда инженерно-технический опыт должен дополнять теоретически возможные, но практически не достаточные методы расчета. Это показывают не только опыт и результаты работы моего проектно-конструкторского бюро, но и у других коллег, которые с давних пор занимаются этой техникой. Центральной фигурой в технике темперированного отопления является по-прежнему Хэннинг Гроссешмидт в Баварском ведомстве по охране исторических памятников архитектуры. Его знания, касающиеся темперирования, его статьи, исследования и анализ литературы, его способность заставить собеседника задуматься, способность воодушевления и обоснованная критика сегодняшней строительной физики распространяются среди инженеров и пользователей и способствуют дальнейшему прогрессу.

Отопление излучением и конструкция окна

То, что при отоплении излучением самые "простые" окна уже являются достаточными, чтобы почти полностью отражать тепло излучения назад в помещение, является фундаментальным знанием физики. Сильно рекламируемый разврат газонаполненных окон, дорогих конструкций рам (3.., 4.., 5... камер! кто больше?) и стекол являются при темперировании абсолютно излишними!

Профессор Клаус Майер пишет об этом в своей книге:

"Техника излучения

Имеются 3 вида передачи энергии: теплопроводность, тепловым течением (конвекция) и тепловым излучением.
Об излучении нужно читать у Чизилски [Cziesielski, E.; Daniels, K.; Truemper, H.: Ruhrgas Handbuch - Haustechnische Planung. Hrsg. Ruhrgas AG, Karl Kraemer Verlag Stuttgart 1985]:

" Транспорт тепла излучением принципиально отличается от процессов теплопроводности или конвекции. Различие состоит в том, что транспорт энергии излучением не привязан к среде и следовательно ее температуре, через которую он происходит.
Этот феномен может наглядно сравнить с солнечным излучением, походящим на Землю через космическое пространство с температурой около 3°K (-270°C). Следовательно, температура "облучателя" является существенной величиной, которая влияет на отдаваемый поток энергии при тепловом излучении."
Дальше там говорится:

"Важен факт, что газы как O2 , N2 , H2, сухой воздух и благородные газы являются практически диатермными (пропускающие тепловые лучи). Таким образом, можно подвести итог, что не считая нескольких исключений, двухатомные газы не излучают энергию".


Это значит: В отопительной технике электромагнитное излучение (квантовая механика) и конвекция (термодинамика) должны строго разделяться [сравни: Meier, C.: Humane Waerme. Strahlungswаеrme als energiesparende Heiztechnik. bausubstanz 1999, H. 3, стр. 40].

Электрический ток, свет, рентгеновские лучи, а также лучистое тепло в виде обогревателя с физической точки зрения принципиально отличаются от теплопроводности или конвекции. Законы для описания электромагнитного излучения являются составной частью квантовой механики.

Закон излучения Планка и из него выведенный закон Штефана и Больцмана требуют для определения энергии излучения абсолютную температуру, в то время как термодинамика (теплопроводность и конвекция) рассчитывается на основе разниц температур. В этом отношении теплопроводность и конвекция не могут смешиваться при расчете теплового излучения, то есть лучистой передачи тепла. Однако это широко практикуется в нормах отопительной техники и также в DIN (германский промышленный стандарт) и нормах и распоряжениях VDI (Союза немецких инженеров).

Таким образом, не имеется "общей" основы при расчете требуемой энергии и это ведет к не верным результатам. Личистое отопление на основе таких расчетов ставится в невыгодное положение, а энергетическое значение конструктивного темперирования (темперирования наружных стен) не распознается.

Стекло и электромагнитное излучение

график2
Проницаемость оконного стекла в зависимости от определенной волны излучения
(Графика: профессор, доктор инж. наук Клаус Майер)

"Закон природы электромагнитного излучения свидетельствует, что тепловое излучение обогревателей [в важной области длин волн свыше 2,7 микрон] нормальное оконное стекло не проницает. (...)

Это значит: отношение к коэффициенту теплопроводности (k-Wert в Германии, R-value в США) должно быть переосмыслено также для окон.

Двойные и тройные стекла, "начинки" благородными газами и металлические покрытия для "сокращения убытков трансмиссии тепла" (термодинамика) вообще не нужны, если в здании используется отопление лучистым теплом (квантовая механика), так как энергия (огонь камина, изразцовая печь, темперированная стена, теплоизлучающие батареи) остается в помещении, а не улетучивается при следующем проветривании

Сосредоточенность на "уменьшении" значения коэффициента теплопроводности окон является в этом отношении ... односторонним образом действия и относится только к конвекционному виду отопления. При отоплении лучистым теплом действуют другие физические законы. Из принципиальных физиологических и экологических соображений нужно отдать предпочтение отоплению на принципе лучевого излучения. Ограничиваться на исключительно конвекционном отоплении в сегодняшней отопительной технике просто безответственно.

Все эти экономически-технические и гигиенические преимущества отопления теплоизлучением нужно учитывать при практическом анализе эффективности ("затраты / польза"). В подробностях он приводит следующее:

Трагедия теплоизлучения
"Отопительная техника не может физически правильно определять теплоизлучение. Она упорно настаивает на существующей методике классического учения о теплоте для "обычного" (конвекционного) отопления и пытается подгонять к нему тепловое излучение. Теплоизлучение же является электромагнитной волной и поэтому не может приравниваться к теплопроводности и конвекции. Этим совершается большая методическая ошибка. Тем не менее, этот общий недостаток систематически пытаются скрыть, это видно из документации."
Это по словам профессора, доктора инж. наук Клауса Майера.
Дальнейшая информация в немецкой версии этой страницы.


Дополнительное оснащение и переоборудование старого отопления.

В существующих постройках с обычным центральным отоплением оно вовсе не все должно выкидываться, чтобы пользоваться удобствами и преимуществами темперирования. Радикальное обновление и уничтожение финансов остается приоритетом неверных заказчику плановиков. При обычном выполнении трубопроводная сеть и отопительные котлы имеют довольно-таки долгие сроки пользования, так как вода в отопительных системах является малокоррозионной средой. Существующее центральное отопление может с помощью относительно небольших затрат переоборудоваться в систему темперирования. Пара дополнительных линий отопления проложенных непосредственно на стены, для лучшего темперирования наружных стен, небольшие изменения используемых для дополнительного нагрева батарей – вот и готово темперированное отопление. При этом старые чугунные батареи с высокой степенью теплоизлучения особенно выгодны, а у новых батарей (радиаторы и конвекторы) можно легко увеличить их излучающую способность. Жаль только, что объем работы для инженеров, при этом радикально уменьшается.

Отопительный метод и действие излучения

Профессор, доктор инж. наук Клаус Майер так высказывается к вопросу правильного отопительного метода и квалифицированной оценке лучевого действия (выписка из письменной консультации):

"...И теперь к физике излучения: бесспорным было и остается, что коротковолновое солнечное излучение (примерно от 0,3 до 2,5 мкм) проходит через окна. При рассмотрении вопроса "о накоплении энергии" обращается внимание только на это – а где же остается проникшее через окно тепло?

В этом случае, здесь идет речь о длинноволновом излучении (тепловое излучение), которое лежит, например при температурах поверхностей от 20 до 30°C между 3 и 40 мкм. И теперь читаем в книге "Руководство по планированию домашней техники" (авторы:  Cziesielski, E.; Daniels, K.; Truemper, H.) на странице 41 текст, который отбросит дальнейшую дискуссию о коэффициентах теплопроводности (k-Wert, R-value) окон:
"Важным является факт, что стекло практически полностью непроницаемо для длин волн ниже 0,3 мкм и выше 2,7 мкм. Ультрафиолетовое излучение не входит (отсутствие загара за оконным стеклом), а длинноволновое инфракрасное (тепловое излучение) не выходит через окно помещения.
Окна создают "парниковый эффект": Если солнечное излучение проникает в помещение и поглощается различными поверхностями, переходя в тепловое излучение, оно не может выходить наружу."
Изображение 2.3-13 на стр. 41 показывает графически характеристику электромагнитного излучения. Это высказывание, которое сделал не я, требует переориентации. Постыдным является то, что "официальная строительная физика" не берет этого вообще на заметку, однако за большие деньги сертифицирует "окна с уменьшенной теплопроводностью" (институт доктора Файста).

Если они утверждают, что основная часть дополнительных расходов [для "пассивного дома"] в размере 30.000 ДМ являются окна, то это отличный пример того, как покупатель двойных и тройных стекол с начинками благородных газов и спецпокрытиях в значительной степени обводится вокруг пальца. Отопление теплоизлучением в сочетании с нормальным стеклом – это единственный рекомендуемый конструктивный вариант, для экономии энергии и расходов. Но полная информация еще никогда не была целью зависимой от индустрии "официальной строительной физики".

В этой связи следует упомянуть "воздушное отопление". Не ясно, почему именно воздух, в котором человек нуждается для выдыхания, используется теперь также для "транспорта" тепла, тем более что ощущение температуры складывается из температуры воздуха и температуры поверхностей, окружающих помещение.

Решающим преимуществом систем лучевого отопления является:

более низкие температуры воздуха, более высокие температуры поверхностей. При необходимом для гигиены проветривании, обменивается воздух, обладающий меньшим запасом энергии, то есть экономится энергия. Так же избегается образование конденсата.

Решающим недостатком воздушного отопления является:

более высокие температуры воздуха, более низкие температуры поверхностей. При обмене богатого энергией воздуха – теряется много энергии. Конденсат, который может вести к образованию плесневого грибка, может возникнуть только при воздушном отоплении.
Больше всего солнечного света (= бесплатная солнечная энергия) проходит, конечно, через тонкое оконное стекло. Хуже через двойное и еще хуже через тройное стекло, или тем более через специально покрытые стекла – обязательная составная часть враждебной человеку архитектуре из стекла и стали.

Из всегда актуального случая: высушивание сооружения после убытков наводнения и прочих убытков увлажнения

Если сооружение было затоплено наводнением или залито после аварии водопровода, применяется сначала воздушный метод высушивания, который избавляет помещение от излишней влажности воздуха путем конденсации. Но он имеет свои границы при дальнейшем притоке теплого влажного воздуха (например летом) и только косвенно действует на влажность в конструктивных элементах. Поэтому после мнимого осушения грозит поражение плесенью на по-прежнему пропитанных стенах, полах и потолках. И это до тех пор, пока они достаточно глубоко и основательно не будут высушены. Особенно неприятно, если это касается не пострадавшие или свежо отремонтированные поверхности.

Поэтому для предназначенных конструкций пола и стен техника предлагает сушилки горячим воздухом, которые осуществляют эффективное высушивание также внутри конструкций. Это пригодно, тем не менее, только для конструкций с доступными слоями и естественной вентиляцией.

В качестве длительно эффективного мероприятия является описанное выше темперирование наружных поверхностей сооружений. Она уже часто показала свою пригодность в подобных случаях (например, хранилище соли в Регенсбурге). Если требуется только интенсивное высушивание, можно обходиться мобильными установками на газовой основе. В более тяжелых случаях можно использовать (в зависимости от условий  наличной отопительной системы) электрические мраморные обогреватели (существующие также в мобильном варианте) или снабженные горячей водой отопительные линии. Соответствующие "За" и "Против" описываются выше.

В заключение дополнительная информация (на нем.)

Опытным сторонником темперирования является также Манфред Хооф из Миндена. Читайте на его сайте, о его опыте с темперированием: ...О темперировании по "Гроссэшмидту"

Информация коллег о темперировании:

Городская мельница Бабэнхаузен: информация о системе темперирования
Bauteiltemperieranlage Brücke von Remagen.de - темперирование моста Ремаген (Германия)
Eura-Ingenieure.de

Альфред Айзеншинк sancal.de показывает производимое им отопление плинтусов, которое работает также на принципе снабжения внешних поверхностей здания теплом и относится к отоплению теплоизлучением.
Австрийский производитель отопительных плинтусов: Eisenburgers D.I.E. heizleisten.com

Обсуждения и дискуссии:
Bau.Net - Forum: Fussbodenheizungen / Wandheizungen
Plaudereien aus dem Naehkaestchen eines eh. Heizkesselherstellers
BAU.DE Heizleisten / Sockelheizleisten > 1: Erfahrung Sockelheizleisten

Технически хорошо подобранная информация к отопительной технике:
Отопительная техника и зависимость от погодных условий - Definitionen fuer Wetter und Heiztechnik: Wetterdaten, Statistik, Begriffsdefinitionen der Heiztechnik, Messdatenerfassung - на немецком или на английском (aus http://www.beitzke.de/)
Energiesparen durch den richtigen Heizbetrieb! www.heizungsbetrieb.de
Vollbrennwerttechnik fuer Oel und Gas
Haustechnikdialog - Brennwert - Das Forum

Сведения о международном проекте к технике климатизации – исследовательский проект EUREKA-EU-PREVENT 1995-98 – внутренний климат в замках и музеях, основные вопросы "естественная вентиляция" и "темперирование в сравнении с обычной отопительной техникой" на домашней странице немецкой галереи Регенсбурга.

Климат зданий в музеях (Climate in Museums) – материал, преподаваемый в Венском университете Прикладного искусства (Dipl.-Rest. C. Waller) – так же частично противоречивая коллекция информации и фактов

вебстраници Конрада Фишера:
Отраслевой семинар по теме "Техника здания и отопление темперированием"
Планирование домашней техники в наличных постройках – Схематический обзор проблем
Страница по экономии энергии с дальнейшими разъяснениями
Консультации в планировании и строительстве, также с предложениями для планирования, стоимости и выполнения темперирования
О стройматериалах – с многочисленными советами для лучшего строительства
Постройки старины и охрана исторических памятников архитектуры


Часть: 1 2 3 4 5

arwela - Стартовая