Гидроизоляция кровли
На этапе создания проекта здания нужно учесть множество нюансов, один из которых — система гидроизоляции. Она не только защищает от атмосферных осадков, но и продлевает срок службы кровли в целом. Если отнестись к этому вопросу без должного внимания, можно столкнуться с серьезными проблемами, например, полной заменой кровли и ремонтом внутренних помещений.
Зачем нужна гидроизоляция
Гидроизоляционная система выполняет ряд важных функций. Вот некоторые из них:
- Защищает кровлю от проникновения осадков через зазоры и крепежные отверстия.
- Защищает внутреннее пространство от скапливания конденсата, который образуется при смене температуры.
- Предотвращает образование плесени на деревянных перекрытиях.
- Защищает от намокания утеплитель, который при попадании влаги теряет свои свойства.
Благодаря всем этим функциям, кровля дольше сохраняет и свой первоначальный вид, и характеристики.
Как выбрать подходящий материал
Гидроизоляционная система должна соответствовать ряду требований. Список выглядит так:
- Водонепроницаемость. Важно, чтобы материал легко справлялся с давлением воды 10 Па на протяжении минимум 10 минут.
- Прочность на разрыв. Здесь речь идет о способности выдерживать порывы ветра и механические повреждения весь срок эксплуатации.
- Эластичность. Это свойство позволяет материалу не разрываться под давлением большого количества воды.
- Небольшой вес. Гидроизоляция ни в коем случае не должна утяжелять конструкцию крыши.
- Продолжительный срок эксплуатации. Крыша в среднем служит около 15 лет. А это значит, что выбранный материал должен «жить» минимум столько же.
Также гидроизоляционный материал должен обладать воздухопроницаемостью, предупреждающей образование парникового эффекта и конденсата. Но это необязательное требование. Все зависит от типа кровли и материала, из которого ее сделали.
Виды гидроизоляции для плоских крыш
Чаще всего кровли такого типа встречаются в многоквартирных домах и различных хозпостройках. Гидроизоляция для них бывает 3 видов.
Первый — наплавляемая. Материал укладывается внахлест, а стыки потом расплавляют, используя специальные горелки. Это вид гидроизоляции отличается дешевизной и повышенной трудоемкостью.
Раньше в процессе использовали рубероид и пергамин. Сейчас их заменили полимерные и битумозные материалы, известные невысокой ценой и легкостью. Также часто применяется еврорубероид, изготовленный не на основе картона, как обычный рубероид, а из синтетических тканей с напылением из минеральной крошки.
Второй вид — распыляемая гидроизоляция. Сюда же можно отнести наливные материалы. Их главное преимущество — способность создавать прочную неразрывную мембрану с отличными эксплуатационными свойствами.
Один из примеров — жидкая резина. Это битумно-полимерная масса, которая после застывания образует эластичный и водонепроницаемый слой толщиной около 3 мм. Наносится она методом распыления, благодаря чему удается быстро и качественно обрабатывать большие поверхности, не обращая внимание на выступающие части, например, вентиляции или антенны.
Распыляемые материалы имеют один существенный недостаток — для их использования понадобится специальное оборудование.
Последний вид гидроизоляции — обмазочная. Подразумевает использование битумно-резиновых, битумно-полимерных и просто полимерных составов, которые бывают горячими и холодными. Нанесение первых лучше доверить специалистам. Вторые же можно использовать самостоятельно. В процессе работы понадобится всего лишь шпатель, валик и кисточка. Если есть необходимость, рабочую поверхность можно укрепить с помощью стекловолокна.
Виды гидроизоляции для скатных кровель
Здесь выбор материала во многом зависит от типа кровли. Чаще всего это пленочные и мембранные системы гидроизоляции. Но, например, в случае с мягкой черепицей дополнительно понадобится подкладочный ковер.
Итак, на первом месте находится рулонная гидроизоляция. Это наиболее подходящий вариант для мягкой кровли. Бывает самоклеящаяся и без клеевой основы. Последнюю закрепляют, используя гвозди или саморезы. Стыки при этом промазывают битумной мастикой.
Второй вид гидроизоляции для скатных кровель — мембранная. Мембраны представляют собой один из самых современных материалов. Его главная особенность — способность пропускать пар, идущий изнутри помещения, и одновременно защищать от атмосферных осадков.
Из преимуществ мембранных систем можно выделить продолжительный срок службы (примерно 30 лет), небольшой вес, простоту в монтаже.
И, наконец, третий вид — пленочная гидроизоляция. Материал бывает классическим, без дополнительных свойств, а бывает, например, армированным тканью или сеткой. Некоторые виды пленки обладают повышенной морозостойкостью, не слипаются и даже пропускают конденсат.
«Умная» мембранная гидроизоляция
Особенность и основное преимущество таких материалов заключается в том, что они объединяют в себе водонепроницаемость и воздухопроницаемость. То есть, они защищают от попадания влаги извне и в то же время пропускают наружу водяной пар изнутри. Получается, что система «дышит».
Умные мембраны бывают нескольких видов:
- Перфорированные. В большинстве своем это ткани и пленки, в которых пар из помещения выходит через специальные отверстия. Чаще всего их используют при строительстве холодных кровель. В утепленных их установка возможна только при оборудовании двухсторонней вентиляции, иначе ставший изморосью пар закупорит отверстия и не даст выходить пару.
- Универсальные. Имеют антиконденсатные свойства. Одна из их поверхностей полностью гладкая, а другая шероховатая. Первую устанавливают к возможной протечке, а вторую к выходящим из помещения парам. Такие мембраны используют вместе с еврошифером и металочерепицей.
- Многослойные. Имеют 1, 2 или 3 слоя Последние считаются самыми практичными. Они на 100% защищают от влаги и ветра, хорошо пропускают пар и воздух. Кроме того, материал обладает повышенной прочностью и эластичностью, благодаря чему легко справляется с механическими нагрузками.
- Диффузные. По-другому называются дышащими. На их поверхности расположены сотни небольших отверстий, через которые выходит пар и конденсат. Укладывать этот материал нужно так, чтобы отверстия постоянно были открытыми, иначе он утратит свою функциональность.
Также существуют объемные мембраны. Они имеют трехмерную структуру, благодаря чему кровля получает дополнительную защиту от коррозии. Такая гидроизоляция способствует постоянному проветриванию, а также снижает шум, воспроизводимый сильным дождем или градом.
Декоративная гидроизоляция
Здесь речь идет о «живой» кровле или газоне на крыше. Она может быть и настоящая, и пластиковая. В первом случае гидроизоляция сложнее. Она выглядит так:
- 2 слоя рулонного материала с оборудованием водосборной конструкции;
- дренажный слой из керамзита или полимерной дренирующей гидроизоляции;
- слой геотекстиля;
- каркас из сетки для предотвращения сползания грунта;
- грунт с травой.
Во втором все гораздо проще. Поверх 2 слоев рубероида укладывается дренаж, а сверху пластиковая трава. Как и обычный газон, ее нужно подрезать и подровнять. Между собой листы соединяются с помощью ленты и специального двухкомпонентного клея.
Пошаговая инструкция
Оборудование гидроизоляции плоских и скатных крыш имеет некоторые отличия. В большинстве своем они определяются особенностями конструкции.
Плоские крыши
Для примера можно рассмотреть наплавляемую гидроизоляцию. Процесс начинается с подготовки, от которой зависит не только качество конструкции в целом, но и срок ее службы.
Рабочая поверхность должна быть гладкой и ровной (на сколько это возможно). Желательно, чтобы на ней не было трещин и неровностей, углублений, в которых может собираться вода и пыль. Также следует полностью снять старое покрытие и весь строительный мусор.
В тех местах, где плоская крыша соединяется со стенами, нужно построить бортики, высота и ширина которых 10 на 10 см, а угол наклона 45 градусов. Для этой цели подойдет раствор из цемента, песка и воды.
Дальнейшие действия выглядят так:
- Пройтись по поверхности грунтовкой (битумный праймер). Особенно тщательно обработать углы и стыки. Если на кровле есть какие-то вертикальные участки, нанести средство на ту высоту, на которую будет заведен гидроизоляционный материал.
- Раскатать рулон, чтобы проверить правильность его размещения.
- Зафиксировать один край, используя горелку.
- Той же горелкой хорошо нагреть и сам материал, и рабочую поверхность, и край ленты, который будет идти внахлест на следующий участок.
- Пройтись валиком по направлению от середины к краям.
- Проверить, насколько прочно материал соединился с поверхностью. Если есть какие-то отслоения, поддеть их шпателем, нагреть и снова прижать валиком.
Размер нахлест обычно указывает производитель материала, но он должен быть не меньше 8 см. Размер торцевого нахлеста при этом 15 см. Второй слой гидроизоляционного материала нужно укладывать параллельно первому так, чтобы швы не совпадали.
Процесс будет проще, если использовать материал, имеющий клейкую основу. При укладке не понадобится горелка. Но в этом случае сцепление с поверхностью будет гораздо хуже.
Работы рекомендуется проводить в сухую погоду. Важно, чтобы влажность бетона не превышала 4%.
Скатные крыши
В случае с кровлями такого типа можно рассмотреть монтаж мембранной гидроизоляции. Процесс состоит из нескольких этапов:
- Закрепить капельник, который будет препятствовать попаданию влаги на саму мембрану.
- Наклеить на капельник сначала каучуковую ленту, а после двусторонний скотч, на который будет крепиться гидроизоляция.
- Приклеить первую полосу материала. Дополнительно зафиксировать ее строительным степлером («пройтись» по стропилам). Важно, чтобы мембрана выступала над стеной не более, чем на 15 см.
- Сверху на каждое стропило набить рейку. Они образуют обрешетку, которая обеспечит хорошую вентиляцию и защитит конструкцию от образования конденсата.
Таким же образом укладывается вторая полоса. При этом следует делать нахлест размером минимум 10 см, соединяя мембраны между собой скотчем.
Полезные советы
Для того, чтобы гидроизоляционная система и кровля в целом прослужили дольше, стоит прислушаться к ряду простых, но действенных рекомендаций:
- Отказаться от выполнения работ, если температура воздуха меньше +5 градусов или, например, идет дождь. Единственное исключение — укладка гидроизола, материала, который сохраняет свойства и характеристики даже при низких температурах.
- На рабочей поверхности не должно быть острых углов и выступов, который могут порвать используемый материал.
- Чтобы понять, достаточно ли нагрелся материал, нужно обратить внимание на ту его поверхность, на которой есть тисненый рисунок. Как только нагревание достигнет нужной температуры, он пропадет.
- Специалисты рекомендуют укладывать ленты гидроизоляции по направлению снизу-вверх.
- Если гидроизоляция многослойная, важно не забывать о нахлесте. Причем, чем больше слоев, тем большим он должен быть (порой достигает полуметра).
- Чтобы материал как можно дольше сохранял свои свойства и функциональность под воздействием солнечных лучей, его нужно покрыть специальным составом, обеспечивающим защиту от ультрафиолета.
- В случаях, когда использовались не сплошные полосы, а отдельные куски, стыки между ними нужно дополнительно обработать герметиками.
Еще один совет касается текущего обслуживания гидроизоляции. Рекомендуется своевременно убирать снег, грязь, воду, контролировать состояние стыков, а также изоляционного материала. Не забывать время от времени обновлять защиту от ультрафиолета.
Распространенные ошибки
На первый взгляд кажется, что процесс оборудования гидроизоляции предельно прост. Однако на самом в нем есть некоторые нюансы, незнание которых сильно сказывается на качестве работы. Вот некоторые из них:
Неправильное размещение пленки. Практически у всех изоляционных материалов есть изна
- изнаночная и лицевая сторона. Если укладывать их наизнанку, результат будет прямо противоположным: пленка станет намокать, а утеплитель не высохнет. Во избежание этой проблемы производитель маркирует лицевую сторону логотипом компании, ее названием или каким-то определенным цветом.
- Отсутствие контррейки. Она нужна для того, чтобы сформировать вентиляционный зазор между кровельным и изоляционным материалом. Если проигнорировать этот момент, конденсат будет выводиться не наружу, а внутрь. Из-за этого возрастает риск гниения деревянных элементов и появления коррозии на металлических.
- Неправильно расположенный гидробарьер. Конденсат должен выводиться в водосток. Для этого нужно либо прервать контррейку и выпустить отрезок гидроизоляции за обрешетку, либо вывести ее в специальный желоб.
- Перехлест пленки в области конька. В такой ситуации отсутствует циркуляция воздуха в подкровельном пространстве. Водяные пары оседают внутри конструкции, провоцируя гниение деталей, появление грибка и плесени. Чтобы предупредить такие последствия, пленку в коньке нужно разрывать.
Еще одна ошибка связана с игнорированием такого параметра как ультрафиолетовая стабильность. Это период, на протяжении которого гидроизоляционные материалы не теряют свои свойства и характеристики под воздействием солнечных лучей. По его окончании на поверхности появляются трещинки, из-за чего она становится влагопроницаемой. Поначалу такие повреждения не видны, но со временем они расходятся и увеличиваются в размерах. Результат — гидроизоляционная система теряет свои функции.
Итого, гидроизоляция кровли — один из важнейших этапов строительства. Во многом именно от него зависит качество постройки и ее долговечность. Поэтому лучше не экономить, а в соответствии со всеми заявленными требованиями оборудовать хорошую систему, которая будет эффективно справляться с поставленными перед ней задачами.
Задачи управления промышленными объектами через создание цифрового двойника предприятия
Модернизация производства — это комплексное, частичное или полное обновление систем или оснащения на предприятии. Данный процесс влечет за собой целый ряд мероприятий, среди которых большую часть занимает тщательный анализ и сбор информации.
В данной статье предлагается затронуть тему цифровых двойников[1] предприятий и их реализацию в виде набора цифровых информационных моделей.
В последние годы эта тема становится все более востребованной и острой. Среди причин такого повышенного интереса можно отметить:
- объявление национальной программы «Цифровая экономика Российской Федерации»;
- выполнение задач цифровизации строительной отрасли (раздел «Цифровизация строительной отрасли» в проекте «Стратегии развития строительной отрасли до 2030 года»[2]);
- рост применения технологий информационного моделирования;
- появление на рынке труда молодых специалистов, владеющих инструментом.
Все чаще владельцы предприятий и представители государственных структур обращают внимание на новые технологии применительно к своим задачам, в том числе и при решении вопросов модернизации. Ни для кого не секрет, что основная масса предприятий построена в прошлом веке и не соответствует современным требованиям. И, следовательно, чтобы вывести оных в список лидеров мирового технологического процесса и наилучших доступных технологий, необходима их модернизация. Это задача стратегического уровня. Политическая и экономическая обстановка, связанная с санкциями, пандемией и рядом других причин, только обострила эту необходимость.
Что же может позволить решить задачу цифровизации строительной отрасли в промышленном кластере? И почему именно о нем стоит говорить?
В России, на первый взгляд, есть все предпосылки для резкого роста и развития новых подходов к управлению через создание цифровых двойников: на правительственном уровне приняты или принимаются необходимые решения, говорящие об особом статусе задач цифровизации в строительной отрасли; в проектных организациях строительной отрасли полным ходом идет освоение технологий информационного моделирования; высшие учебные заведения меняют свои программы с учетом государственного заказа и общемировыми тенденциями; инвесторы и заказчики наконец-то научились не только выговаривать, но и понимать основной смысл и назначение технологий информационного моделирования (BIM-технологий). И надо отметить, что Россия быстро наверстывает разрыв в этом направлении.
Основные усилия по внедрению технологий информационного моделирования сейчас направлены на рынок жилищного строительства и госзаказ объектов социальной направленности. Однако даже рынок жилищного строительства не выдает ожидаемых результатов, если говорить о полном жизненном цикле объектов капитального строительства. И связано это в первую очередь с разрывом интересов игроков — инвестор (заказчик), как правило, не участвует в дальнейшей эксплуатации произведенной продукции, будь то жилые дома, школы, поликлиники или административные здания. И, как следствие, управляющие компании или комитеты городских структур, которым в дальнейшем предстоит эксплуатация этих объектов, имеют или мизерное представление о BIM и собственной вовлеченности в процесс цифровизации, или не имеют его вовсе.
И все-таки нельзя утверждать, что цифровые двойники в жилищном комплексе на территории России отсутствуют. Такие примеры есть, и связаны они только с крупными частными застройщиками, осваивающими территорию Москвы. Например, PSN Group (ТОП-5 девелопер Москвы по результатам 2016 года) была внедрена Единая система мониторинга, управления и аналитики для сети жилых комплексов (используются модели зданий), которая находится в промышленной эксплуатации, но по-прежнему постоянно развивается: происходит подключение новых жилых комплексов, разрабатываются новые модули, связанные с предикативным анализом работы оборудования, формируются планы развития[3]. Это скорее исключительный случай.
Другое дело — промышленные объекты. Любое предприятие проходит полный жизненный цикл от появления идеи до демонтажа, сохраняя интерес своего заказчика — управленца. И вот тут-то можно и должно в полной мере почувствовать преимущества применения технологий информационного моделирования в качестве создания цифрового двойника промышленного объекта.
Современный мир предлагает для решения таких задач множество технологий, концепций и инструментов: PLM/PDM, BigData (Большие данные), IIoT[4] (Промышленный интернет вещей), Cloud Computing (Облачные вычисления), GIS (Геоинформационные системы), BIM/openBIM и другие. Все это может быть востребовано при решении множества задач управления объектами предприятия, одной из которых является модернизация. Например, создание цифрового двойника путем формирования цифровых информационных моделей производственных цехов поможет собрать данные о состоянии оборудования, об основных и оборотных средствах, а также о производственных процессах и проанализировать их с помощью специализированных систем.
Модернизация предприятия без снижения объемов производства и, тем более, без его остановки — это задача, которая под силу современным технологиям. Кто-то может возразить, что такие задачи решались и прежде. Решались, но сейчас главный фактор — это время.
Несколько лет назад шли постоянные обсуждения отсутствия стандартов по технологиям информационного моделирования, а сейчас уже речь идет о более глубокой их проработке и применимости к особенностям российского рынка.
Если еще десять лет назад разворачивались целые баталии на тему отсутствия интеграции при применении программного обеспечения разных вендоров, то сейчас и этот вопрос начинает уходить в прошлое. Разработчики программного обеспечения становятся более открытыми друг другу, понимая, что не могут покрыть весь спектр решаемых в строительной отрасли задач. В качестве стандарта обмена и управления данными об объектах строительства в Российской Федерации принят формат IFC (Industry Foundation Classes — формат данных с открытой спецификацией)[5].
Так что же препятствует появлению цифрового двойника предприятия и его участия в вопросах модернизации и, возможно, в дальнейшем в задачах управления активами?
Ответ простой — желание заказчика, его умение идти к поставленной цели и добиваться ее, так как этот процесс невозможно решить в укороченные сроки.
В 2019 году Роснефть запустила в опытно-промышленную эксплуатацию цифровой двойник своего месторождения в Башкирии — проект «Цифровое месторождение»[6], выстраивая тем самым интегральную цепочку нового типа, включающую в себя «цифровое месторождение», «цифровой завод» и «цифровую АЗС». Разработка и запуск проекта «Цифровое месторождение» осуществляется в рамках стратегии «Роснефть-2022», предусматривающей переход на качественно новый уровень управления бизнес-процессами, повышение надежности и экономичности производства, сокращение потерь. Хоть в приведенном примере есть упоминание о «цифровом заводе», но все же выполненная работа относится к управлению производственными процессами, а не промышленными объектами недвижимости.
А вот другой пример. Как сообщается на сайте компании «Газпром нефть»[7] от 27 октября 2020 года, «Газпром нефть» получила патент на собственную цифровую разработку — Систему управления инженерными данными (СУПРИД). Система формирует электронные модели производственных установок — цифровые двойники, включающие в себя инженерно-техническую документацию и 3D-модель объектов. Сейчас СУПРИД охватывает Московский и Омский НПЗ «Газпром нефти», позволяя на 20% сократить временные затраты на выполнение регламентных мероприятий по эксплуатации, ремонту и обслуживанию. Экономический эффект от внедрения системы на нефтеперерабатывающих заводах компании оценивается более чем в 700 млн рублей в год.
Итак, видно, что процесс создания цифровых двойников предприятий уже начал свое движение по территории России, и хочется верить в появление новой технологии, которая с каждым годом будет все более востребованной и совершенной. Однако, прикоснувшись к цифровым двойникам в жизни, понимаем, что пока это или попытка перевести привычный процесс проектирования на новый уровень, или подтягивание моделей зданий без информационной части к своим системам автоматизации, или же моделирование без учета всех последующих задач использования цифровых информационных моделей: эксплуатация, модернизация, управление активами и так далее.
В массе случаев появляющихся на свет цифровых двойников видно, что отсутствует главное — требования заказчика, которые зафиксированы в виде документов и будут неукоснительно выполняться исполнителями; что зачастую исполнители живут интересами, очерченными рамками своих договоров и получением вознаграждения за свой труд, без желания понять, что за каждым этапом жизненного цикла объекта до момента его ликвидации идет следующий этап со своими задачами, использующими результаты предыдущего этапа, и что несогласованный переход от одного этапа к другому может привести к большим финансовым издержкам. А ведь технологии информационного моделирования предназначены для наименее рискового прохождения объекта капитального строительства по всему жизненному циклу. Но для этого надо просто правильно организовать работу. Это значит, что впереди предстоит много интересной работы.
Компания ООО «Бюро ЕСГ» — это системный интегратор, который принимает активное участие в проработке правильного подхода к созданию цифровых двойников промышленных объектов. Нашими клиентами являются крупные промышленные компании в нефтегазовой, сталелитейной, судостроительной и других отраслях. «Бюро ЕСГ» имеет многолетний опыт по внедрению технологий информационного моделирования, применению технологий лазерного сканирования, созданию систем управления инженерными/проектными данными, использованию геоинформационных систем и их интеграции с цифровыми информационными моделями. Наша компания предоставляет полный комплекс услуг по разработке технологии создания цифрового двойника предприятия с учетом его последующего использования.
За последние годы специалистами ООО «Бюро ЕСГ»[8] выполнены и продолжают выполняться работы по созданию цифровых двойников как на основе лазерного сканирования, так и с использованием проектной, рабочей и исполнительной документации. ООО «Бюро ЕСГ» принимает активное участие при разработке требований заказчиков к цифровым информационным моделям в различных отраслях промышленности[9], в том числе для ПАО «Газпром нефть», а также в разработке методик создания цифровых информационных моделей с применением программного обеспечения разных разработчиков.
ООО «Бюро ЕСГ» принимает участие в пилотных проектах по разработке импортозамещающих систем управления инженерными данными и их интеграции с цифровым двойником предприятия. Группой специалистов ООО «Бюро ЕСГ» по геоинформационным системам реализован ряд проектов по созданию электронного генплана, а также интеграции BIM и 3D-ГИС.
[1] Цифровой двойник (англ. Digital Twin) — цифровая копия физического объекта или процесса, помогающая оптимизировать эффективность бизнеса. Концепция «цифрового двойника» является частью четвертой промышленной революции и призвана помочь предприятиям быстрее обнаруживать физические проблемы, точнее предсказывать их результаты и производить более качественные продукты. Википедия.
[2] https://nopriz.ru/upload/iblock/892/TSifrovizatsiya-stroitelnoy-otrasli-dlya-Strategii.pdf
[3] Информация получена с интернет-ресурса https://hmps-business.ru/portfolio/sistema-monitoringa-upravleniya-i-analitiki-dlya-psn-group.html
[4] Промы́шленный интерне́т веще́й (англ. Industrial Internet of Things, IIoT) — это система объединенных компьютерных сетей и подключенных к ним промышленных (производственных) объектов со встроенными датчиками и программным обеспечением для сбора и обмена данными с возможностью удаленного контроля и управления в автоматизированном режиме, без участия человека. Применение Интернета вещей в промышленности создает новые возможности для развития производства и решает ряд важнейших задач: повышение производительности оборудования, снижение материальных и энергетических затрат, повышение качества, оптимизация и улучшение условий труда сотрудников компании, рост рентабельности производства и конкурентоспособности на мировом рынке. Википедия.
[5] ГОСТ Р 10.0.02-2019/ИСО 16739-1:2018 Система стандартов информационного моделирования зданий и сооружений. Отраслевые базовые классы (IFC) для обмена и управления данными об объектах строительства.
[6] Более полную информацию можно получить на сайте Роснефть (https://www.rosneft.ru/press/news/item/195043/).
[7] «Газпром нефть» защитила патентом собственную систему управления инженерными данными
[8] Более подробно об опыте компании ООО «Бюро ЕСГ» и предоставляемых услугах можно узнать на сайте http://esg.spb.ru
[9] Автор статьи в период работы в СПб ГАУ ЦГЭ (Центр государственной экспертизы Санкт-Петербурга) сформулировала требования к цифровым информационным моделям, представляемым для проведения экспертизы в Санкт-Петербурге (https://www.spbexp.ru/docs/podgotovka-informatsionnykh-modeley-bim/), которые уже успешно применяются и продолжают развиваться.
Приборы отопления
Россия - страна, раскинувшаяся от субтропических широт до вечной мерзлоты заполярья. Основная часть территории лежит в природных зонах, где требуется постоянное или периодическое отопление. Отопление - это принудительный обогрев здания, с целью поддержания комфортной температуры и компенсации теплопотерь, которые неизбежно присутствуют в любом гражданском строении.
Отопление помещений осуществляется в результате теплообмена. В свою очередь, теплообмен в помещении между внутренней средой и теплоносителем возможен двумя путями:
- Конвекцией – перенос тепла в результате циркуляции неравномерно нагретых жидкости или газа.
- Лучистой энергией. Нагревание тел волнами электромагнитной энергии в инфракрасном диапазоне.
Обособленно друг от друга типы теплопередачи сложно встретить. Они всегда комбинируются между собой. Но по преобладающему принципу отопительные приборы принято называть конвекторами и излучателями или радиаторами.
Классификация отопительных приборов
В отечественной практике сформировалась следующая классификация отопителей:
- По принципу теплоотдачи. В зависимости от физического принципа теплоотдачи отопительные приборы делятся на две большие группы:
- Радиаторы.
- Конвекторы.
- По конструктиву исполнения.
Радиаторы выпускают секционные, трубчатые, панельные и блочные.
Конвекторы- с предусмотренным кожухом и без кожуха.
- По размеру.
Высота. Низкие. Имеют размер от 200 до 400мм.; средние- 400-650; высокие- от 650 до 900мм.; плинтусные- существуют размером 200мм и меньше.
Глубина или ширина. Малая до 120мм; Средняя от 120мм до 200мм; Большая- 200мм и более.
- По материалу изготовления. Радиаторы производят из:
- чугуна
- алюминия
- стали
- комбинированные- биметаллические
Конвекторы делают из:
- стали
- алюминия
- меди
Значительно реже отопительные приборы изготавливаются из органических материалов, имеющих высокую теплопроводность и коэффициент теплоотдачи.
- По способу изготовления. Изготавливают приборы отопления литым, штампованным, сварным, комбинированным способом.
- По вариантам монтажа. Выделяют напольные, настенные приборы, и монтируемые в интерьерные конструкции.
Все конвекторы и радиаторы выпускаются со встроенной регулировкой теплового потока или без таковой.
Различия между конвектором и радиатором
Несмотря на общие задачи, конвекторы и радиаторы имеют существенные отличия.
Способ теплоотдачи принципиально разный. Рабочий конвектор разогревает воздух, который находится в непосредственной близости. Нагретые слои воздуха увеличиваются в объеме и теряют плотность, поэтому становятся легче более холодных слоев. Теплый воздух стремиться к потолку. Внизу, у конвектора образуется зона разрежения, куда засасывается холодный воздух, который снова разогревается и устремляется к потолку. И так постоянно, до выравнивания температуры конвектора и температуры в помещении в любой точке. Ускорить и усилить конвективные потоки помогает кожух, который выполняет роль вытяжного канала.
Радиатор - это отопительный прибор, который осуществляет перенос тепла помимо конвекции, излучением тепловых волн. Как это происходит? Теплоноситель, благодаря процессу теплопередачи, разогревает поверхность радиатора, а точнее передает энергию частицам вещества радиатора. Молекулы в разогретом материале радиатора начинают колебаться интенсивнее и высвобождать энергию в невидимом длинноволновом диапазоне. Распространяясь в помещении, электромагнитные волны поглощаются окружающими предметами с последующим выделением теплоты. Таким предметы, находящиеся вокруг сами становятся излучателями тепла.
Другое отличие - это конструкция. Конвектор выглядит, как труба, на которую насажены многочисленные тонкие пластины. Конвектор должен иметь максимально возможную площадь соприкосновения с воздухом. Радиатор, при равных габаритах, имеет меньшую площадь. Устройство конвектора отличается от радиатора присутствием кожуха. В радиаторе кожух не предусмотрен, так как это значительно снизит степень эффективности прогрева помещения.
Радиаторы более термоинертны. То есть тепловому прибору требуется больше времени для разогрева, так как он обладает повышенной теплоемкостью по сравнению с конвектором. Но и остывать радиатор будет дольше. В определенных ситуациях это может быть как плюсом, так и минусом.
Конвекторы окрашивают в разные цвета. Радиаторы традиционно встречаются в белом исполнении, что может потребовать коррекции в дизайнерском интерьере. Белый цвет применим по соображениям его респектабельности и универсальности, но, по законам физики, наибольшей теплоотдачей будет обладать поверхность черного цвета.
Преимущества и недостатки отопительных приборов
Радиатор отличает в лучшую сторону надежность, долговечность, невысокая цена. Термоинерция играет в плюс, когда происходят перебои с отоплением. Но когда нужно отрегулировать температуру на комфортный уровень этот показатель доставляет неудобства.
Очевидным минусом радиаторов служит высокая температура разогрева поверхности. Она приближена к температуре теплоносителя в системе. В системе центрального теплоснабжения температура может достигать 800C и более. Есть угроза получения ожогов. Избежать этого можно, установив защитный корпус или защитный экран. Но в этом случае падает мощность отопителя.
К достоинствам конвекторов можно отнести небольшую массу, возможность скрытой установки и монтажа в сложных местах, например, под панорамными окнами. Невысокую температуру поверхности конвекторных пластин, в районе 500С, что не приведет к ожогам. Конвекторы быстрее и полнее прогревают помещение.
Существенным минусом конвекторов выступает то, что в результате циркуляции конвекционных потоков в окружающий воздух поднимается пыль.
Нецелесообразно применять конвекторы в помещениях с высокими потолками.
Требования безопасности к отопительным приборам
Поверхность конвекторов и радиаторов не должна иметь острых краев и быть травмобезопасной.
В случае, если технологически предусмотрено нагревание поверхности отопительного прибора до температуры превышающей 750С, то должны устанавливаться защитные экраны
Для окраски приборов отопления необходимо применять порошковые, лакокрасочные материалы, которые не выделяют в процессе эксплуатации вредных и токсичных веществ.
Использование батарей централизованного отопления для организации заземления или токопроводящих работ запрещено.
Не допускается производить выпуск воздушной смеси из алюминиевого прибора в процессе эксплуатации при наличии поблизости открытого огня.
От чего зависит выбор отопительных приборов
Приборы отопления должны соответствовать конкретным проектным требованиям эксплуатации. Запрещено применять отопительные приборы, у которых показатели по температуре теплоносителя и давлению ниже, чем требуемых условий по эксплуатации сети.
Утилизацию радиаторов и конвекторов требуется осуществлять в соответствии с нормативной документацией завода- изготовителя.
Для правильного выбора приборов для отопления жилища или производственного помещения стоит опираться на ряд критериев, которые помогут сориентироваться в многообразии.
- Экономические. Любая система отопительных приборов в помещении должна выдерживать соотношение цены и эффективности эксплуатации, минимизировать траты на монтаж и обслуживание.
- Санитарно-гигиенические. Отопительные приборы должны соответствовать санитарно-гигиеническим нормам, поддерживать температуру и влажность воздуха, установленную в СанПиН в зависимости от назначения помещения. Не должны препятствовать проведению обеспыливания и служить источником загрязнения окружающего пространства.
- Стилистико-архитектурные. Большое внимание уделяется стилистической направленности изделий. Отопители должны гармонично вписываться в пространство и не занимать много места.
- Монтажные. Установка отопительных приборов не должна вызывать трудностей и привлекать сложного инструмента и высокооплачиваемого персонала. Приборы отопления должны быть универсальны по крепежу, иметь прочные и надежные способы крепления.
- Эксплуатационные. Современная теплотехническая продукция должна соответствовать параметрам теплоснабжающей сети. Иметь регулировку теплоотдачи для поддержания комфортных условий в помещении.
- Теплотехнические. Отопительные приборы должны обладать максимальным коэффициентом полезного действия для максимального использования энергии теплоносителя.
Как выбрать отопительный прибор
В первую очередь, это зависит от системы отопления. Они бывают централизованные и автономные. В централизованных системах давление теплоносителя выше, чем в автономных и составляет 9-10 бар, а при опрессовке системы давление поднимают до 12. Существует вероятность гидроудара из-за неравномерной работы гидро насосов на станции теплоснабжения . Вода в системе централизованного отопления имеет повышенную химическую активность в виде растворимых и нерастворимых солей. Автономные системы отличаются пониженным давлением и меньшей жесткостью воды, по сравнению с централизованными. В автономных системах в качестве теплоносителя может применяться антифриз. Эти моменты стоит учитывать при выборе продукции для отопления квартиры, офиса или производства.
Удачно вписываются в указанные требования для систем централизованного отопления чугунные секционные батареи и биметаллические секционные приборы. Секционные приборы имеют возможность дооснащаться необходимым количеством элементов, что делает их универсальными.
Чугунные секционные батареи. Самые недорогие на сегодняшний день отопительные приборы. Имеют отличный запас прочности и долговечности. Радиаторы из чугуна служат до 50 лет. Продукция из чугуна стойка к гидроударам и коррозийным процессам. На рынке отопительной продукции можно встретить чугунные батареи художественного литья, тем самым можно подчеркнуть дизайнерский стиль интерьера. Однозначно не позволяет сделать выбор в пользу чугунины то, что материал тяжелый и имеет непрезентабельный вид. Если не брать во внимание художественное литье. У чугуна высокая теплоемкость, поэтому требуется время, чтобы его разогреть, но в то же время батарея долго остывает. Это минус, когда требуется оперативно отрегулировать температурный режим.
Биметаллические секционные приборы. Приборы из биметалла лишены недостатков чугуна, и имеют свои преимущества: рассчитаны на высокое давление в сети; имеют современный внешний вид. Но дороже чугуна по стоимости. Биметаллические изделия представляют собой стальной сердечник в виде труб, облитый алюминием по форме готовой батареи. Такая конструкция создавалась для того, чтобы исключить контакт алюминия с теплоносителем, так как вода в системе теплоснабжения довольно реактивна по отношению к алюминию.
Алюминиевые изделия. Отопительные батареи из алюминия обладают отличным коэффициентом теплоотдачи, имеют высокий КПД. Из недостатков можно выделить высокую стоимость и данный тип приборов не предназначен для сетей с высоким давлением теплового агента. Вдобавок алюминий не стоек к воздействию агрессивных сред. Поэтому алюминиевые тепловые приборы целесообразно использовать в частном теплоснабжении, где рабочее давление не превышает 8 атмосфер и теплоагент в составе несет минимум солей.
У секционных приборов, независимо от материала изготовления, есть общий недостаток. Они не предназначены для работы с антифризом. Со временем антифриз уменьшает уплотнительную способность межсекционной прокладки и появляется течь.
Панельные отопители. Делаются из стали. Штампуются два листа, симметричных между собой относительно продольной плоскости и свариваются. Таким образом получается плоский отопительный элемент, внутри которого есть каналы для циркуляции теплоагента. Далее отдельные элементы связываются между собой трубами в единую батарею. Полученная прямоугольная панель закрывается декоративным кожухом, но может обходиться без него. Без защитного экрана эффективность прибора выше, но страдает привлекательность. Стальные отопительные панельные приборы имеют хорошую теплоотдачу, современный вид. Можно устанавливать и в частном домостроении и интегрировать в централизованную магистраль.
Трубчатые отопительные приборы. Похожи на секционные отопители по форме. Выглядят как радиаторы из изогнутых вертикальных трубок, соединенных сверху и снизу трубчатым коллектором. Очень вариативны по размерам: от 0,3 метра до 3 метров. Устанавливаются в жилых и производственных помещениях, независимо от системы теплоснабжения.
Конвекторы. Производят из стали, меди и алюминия. Наиболее физически эффективны медные конвекторы. Изготавливаются конвекторы из центральной трубы диаметром до 3см, с нанизанными на нее пластинами. Между пластинами происходит прогрев воздуха. Конвекторы бывают настенной и скрытой установки. На настенные конвекторы одевается специальный кожух, который обеспечивает эффект тяги воздушным массам. Конвекторы скрытой установки могут монтироваться в пол и располагаться под панорамными окнами. Тепловые приборы на основе конвекции существуют естественной и принудительной циркуляции. Искусственная циркуляция достигается применением вентилятора в системе. Конвекторы имеют хороший коэффициент полезного действия, но имеют трудности в очистке от пыли.
Сколько тепловых приборов нужно в помещении
В помещении, согласно технологии установки тепловых приборов, требуется монтаж отопителя под каждым окном. Так как основная цель отопительных приборов компенсировать теплопотери, то и мощность приборов основывается на суммировании коэффициентов тепловых потерь. По усредненным теплотехническим расчетам, при высоте потолка в 2,7 м. 1м3 жилища в панельном доме требует 40Вт тепловой энергии, а кирпичный 35 Вт. Исходя из этого можно посчитать общую мощность обогревателей. На конечный результат будут играть факторы: отношение площади остекленной поверхности к площади стен; площадь наружных стен в помещении и степень утепленности, теплопотери потолка и пола, тип стеклопакета, амплитуда колебаний температур. В частном доме учитываются коэффициенты теплопотерь крыши и фундамента. Каждому фактору присвоен коэффициент, который можно найти в таблицах по теплотехническим расчетам.
Итог тепловой системы приборов
В результате подбора приборов по личным и техническим критериям должна получится система, которая отвечает эксплуатационным пунктам:
Отопительная система должна быть надежной и безопасной, не сильно затратной, простой в обслуживании.
Управление температурным режимом продублировано: автоматика- ручное.
Последовательность действий по управлению приборами должно быть простым и логичным.
Должна быть исключена вероятность нанесения ущерба системе по незнанию пользователя.
В частном жилье меры по предотвращению разморозки отопительной системы обязательны.
Отопительная система должна быть собрана из качественных материалов, согласно теплотехническому расчету, законов физики и здравого смысла.