Теплоизоляция в строительстве
Современный рынок изобилует теплоизоляционными материалами. Может быть сложно определиться с подходящим для конкретной ситуации. Необходимо разобраться с особенностями каждого из вариантов, чтобы понять, на чем остановиться.
Типы теплоизоляции
Теплоизоляционные материалы делятся на несколько типов в зависимости от сырья. То есть они бывают органическими и неорганическими. Также их можно поделить на отражающую и не отражающую. Первая позволяет избежать потери тепла за счет отражения излучения. У вторых же низкая проводимость материалов, за счет чего и удается достичь необходимого эффекта.
В строительстве чаще всего используют неорганические разновидности. Это минеральные утеплители в виде плит либо рулонов, стекловата и так далее. Для их получения проводят обработку базальтовых или силикатных расплавов. Основное преимущество — невосприимчивость к огню, стойкость к различным химическим и биологическим воздействием. Недостаток — слишком большое поглощение влаги, необходимо совмещать эти материалы с пароизоляционными. Также высока вероятность усадки.
К органическим утеплителям относят всевозможные пенопласты. Материал не горит, имеет небольшой вес и ячеистую структуру. Часто использует для работы с домами. Эксплуатировать его можно разными способами: экструзией, формовкой, литьей или заливкой. С помощью пенопластов можно утеплять трубо- и нефтепроводы, что тоже повышает его популярность.
Свойства материалов, на которые надо обращать внимание
Теплоизоляционные материалы обладают определенными свойствами, на которые следует ориентироваться на покупке. Выглядят они следующим образом:
- Теплопроводность. Основная характеристика. Материал должен обеспечивать должное сопротивление передаче тепла при небольшой толщине несущей конструкции. Чем ниже этот показатель, тем лучше.
- Горючесть. Это свойство рассматривается с точки зрения безопасности. Если изоляция восприимчиво к огню и выделяет во время пожара опасные химические вещества, следует отказаться от покупки или использовать материал с оговорками.
- Паропроницаемость. Это свойство материала «дышать», то есть пропускать пар. Если на материал попадает вода, все его свойства сильно ухудшаются. Естественно, после этого он перестанет нормально выполнять свои функции.
- Плотность. Показывает, какие нагрузки будет выдерживать здание от изоляции. Показатель не должен превышать 185-200 кг/м3.
- Водостойкость. Это важное качество, особенно если дом находится в дождливом регионе. Утеплитель, устойчивый к влаге, не взаимодействует с ней на химическом уровне, отлично сохраняя свои изначальные свойства.
- Гидрофобность. Под данным термином понимают способность изоляции отталкивать воду. Она не должна ее впитывать, особенно если материал состоит из волокон.
- Экологичность. Так как люди проводят очень много времени дома, важно, чтобы изоляция не выделяла никаких токсинов.
Если одна из характеристик не соответствует норме, лучше всего отказаться от покупки такого материала. Он, скорее всего, не будет исправно выполнять свои задачи.
Какие могут быть теплопотери
Тепловые потери бывают разными. В зависимости от них стоит подбирать материал для работы. Можно выделить такие варианты:
- При вентиляции. Основная потеря тепла происходит именно через нее. Причем справиться с этой проблемой непросто. Можно, к примеру, прикрывать каналы вытяжки и закрывать совсем при уходе из помещения. Также рекомендуется обустройство искусственных систем вентиляции.
- Тепловое излучение. Практически вся оставшаяся доля потерь уходит на него. По этой причине для изоляции лучше всего использовать отражающие материалы — естественно, там, где это возможно. В окна следует вставить К-стекло.
- Теплообмен. Это самопроизвольный процесс, с которым ничего нельзя сделать. Нивелировать проблему можно, подбирая изоляцию по теплопроводности.
Хорошо подобранные материалы помогут сохранить дом в тепле даже холодными зимами. Очень важно внимательно изучить характеристики перед покупкой.
Виды и свойства конкретных материалов
Стоит подробнее рассмотреть самые популярные материалы, выступающие в роли утеплителей. У каждого из них свои специфические свойства, отличающие его от других вариантов.
Пенопласт
Самый популярный материал, используемый преимущественно для утепления стен. Имеет невысокую цену, за счет чего пользуется большой популярностью. Отлично справляется со своими задачами, хорошо себя показывая как в жилых, так и промышленных строениях. Особо можно выделить такие характеристики:
- Минимальная цена. С помощью пенопласта получится провести бюджетный ремонт. Расход материала очень небольшой.
- Легкость монтажа. При работе с пенопластом не нужно будет изготавливать обрешетки или направляющие. Достаточно просто приклеить его к стене.
- Универсальное назначение. Материал можно использовать для утепления пола, фасада, стен, перекрытий, кровли и потолка.
- Закрытая структура ячеек гарантирует то, что пенопласт не впитает много воды. Это важно для подвалов и помещений, контактирующих с влагой в целом.
- Дополнительный приятный момент — шумоизоляция.
- Материал устойчив к воздействию спиртов, щелочных и солевых растворов. Кроме того, на нем редко формируется грибок или плесень. Но при этом надо помнить, что грызуны пенопласт очень любят.
- Экологическая безопасность. Материал не выделяет опасных элементов.
Пенопласт действительно эффективно справляется с холодом. Его можно закладывать даже в полые кирпичные стены. Допустимая температура эксплуатации — от -60 до +80 градусов.
Пеноплекс
Пеноплекс — это вспененный полистирол, который можно назвать ответвлением пенопласта, но при этом по свойствам он несколько лучше. Структура у него мелкоячеистая, благодаря чему он более прочный. Основные свойства пеноплекса следующие:
- Повышенная прочность. Даже при больших нагрузках плита сохранит свою форму. При этом ее можно легко нарезать специальными строительными ножами.
- Экологичность. Материал устойчив к образованию грибка или плесени, грызуны на него внимания не обращают. Правда, некоторые виды органических растворителей могут на него воздействовать негативно.
- Низкая паропорницаемость. Из-за нее необходимо четко соблюдать технологию установки. В противном случае в комнате будет парниковый эффект.
- Срок эксплуатации. Минимальный — 50 лет, но часто дольше.
- Коэффициент теплопроводности у материала низкий, то есть он отлично справляется со своими задачами.
- Назначение пеноплекса — универсальное. Им можно утеплять фасады, фундаменты, крыши, сауны.
В работе с пеноплексом важно соблюдать технологию. В таком случае он прослужит долго.
Стекловата
Один из самых известных материалов, который со временем претерпел некоторые изменения. Хотя, по сути, он остался тем же. Песок вместе со стеклянным вторсырьем вытягивается в волокна небольшой толщины, которые связывают в пучки и прессуют. Готовое изделие немного напоминает войлок, поставляется оно в рулонах. Подходит для вертикальных и горизонтальных поверхностей. Характеристики у него такие:
- Хрупкость. Это весомый недостаток. Чтобы стекловата не разлетелась на волокна, маты и полотна тщательно прошивают. Но при работе мелкие частицы в любом случае будут лететь во все стороны. Так что человек должке быть хорошо экипирован.
- Теплопроводность материала низкая, но все же это не сильная сторона стекловаты. Она уступает большинству материалов в этом плане.
- Стоимость не слишком высокая, за счет чего ее часто используют во время бюджетных ремонтов.
- Транспортировать и эксплуатировать материал достаточно удобно. Комплект утеплителя можно привезти домой за раз. Резать его легко.
- Безопасность. Навредить здоровью стекловата может лишь во время монтажа. Но при правильной эксплуатации никаких проблем не будет.
- Грызуны этот материал не любят. Кроме того, стекловата не горит.
Удобнее всего использовать ее для работы с полами или перекрытиями. Некоторые специалисты отделывают ей стены. Основной недостаток — это большое количество пыли.
Шлаковата
Производится утеплитель из доменного шлака. По сути, это отходы, в результате чего затраты на изготовление минимальны. Стоимость шлаковаты доступная. Она эффективно задерживает тепло в помещении, но обладает рядом недостатков, вытекающих из ее свойств:
- Материал не любит воду. Он не подходит для подвалов, ванных комнат и так далее. Еще он окисляет металлические детали и конструкции, если будет длительно с ними контактировать.
- Шлаковата очень колкая, поэтому при установке нужно использовать защиту.
Если сравнивать шлаковату и стекловату, то вторая, несомненно, лучше. Но и у этого материала тоже найдется свое применение.
Минеральная теплоизоляция
Минеральная вата тоже пользуется большой популярностью. Она имеет такие свойства:
- Волокна по размеру сопоставимы с таковыми у шлаковаты, но при монтаже они не вызывают никакого дискомфорта. В применении материал абсолютно безопасен.
- Коэффициент теплопроводности — один из лучших. В составе нет опасных для организма человека веществ, за счет чего минеральная вата очень востребована.
- Выдерживает воздействие высоких и низких температур в течение длительного времени.
- Утеплять этим материалом можно абсолютно любые здания, в том числе и те, что строятся с нуля. Нарушений циркуляции воздуха не наблюдается, то есть позволяется применять вату в комнатах с проблемной вентиляцией.
- Некоторые неудобства могут состоять в необходимости возведения фальшстены. Без нее этот утеплитель просто не ляжет. Хотя на самом деле технология очень простая.
- Материал экологически чистый и подходит для деревянных домов. При этом ему нельзя мокнуть.
- Рекомендуемая толщина изоляции — от 10 до 20 сантиметров в зависимости от погоды в регионе.
Еще можно отметить, что минеральная вата отлично поглощает звук. Единственный ее недостаток — высокая цена.
Эковата
Этот утеплитель производят на основе макулатуры и того, что остается от производства бумаги и картона. Также в состав добавляют антисептики и антипрен. Основа материала — целлюлоза, которая легко загорается, о чем стоит вспомнить.
Основной недостаток эковаты — постепенное уменьшение в объемах. Она оседает, утрачивая до 20% от изначального уровня. Поэтому использовать ее нужно в больших количествах. При этом утеплитель прекрасно впитывает влагу, что тоже не очень хорошо.
Для монтажа утеплителя требуется специализированное оборудование. Лучше всего нанимать квалифицированных сотрудников. Еще некоторое время придется отвести на сушку — от двух до трех дней.
При монтаже нужно убедиться, что рядом нет никаких источников открытого огня, и что материал не соприкасается с тем, что спровоцирует его тление.
Может показаться, что у эковаты слишком много недостатков, и от нее разумнее отказаться, но у нее есть и положительные стороны. В первую очередь можно выделить экономичность — и это при том, что использовать утеплитель необходимо с избытком. Кроме того, он безопасен для здоровья и не выделяет никаких токсинов. Теплопотери благодаря ему сокращаются к минимуму, а стоимость эковаты невысока.
Пенополиуретан
Полиэфир с добавлением воды и реагентов формирует весьма неплохой утеплитель, обладающий такими характеристиками:
- Низкий коэффициент теплопроводности. Материал подойдет для регионов с суровыми зимами.
- Для нанесения используется метод распыление. Покрытие получается равномерным, мостики холода отсутствуют.
- Пена имеет небольшой вес, потому не давит на конструкцию. Крепежей для монтажа никаких не понадобится.
- Сроки службы пенополиуретана продолжительные. Материал не боится воздействия жары и холодов, осадков, не гниет.
- Безопасен и не вредит человеку и окружающей среды.
- Не воздействует на металлические элементы конструкции, наоборот — защищает от коррозии.
Пенополиуретаном утепляют стены, полы и потолки. Он подходит для стекла, дерева, бетона и прочих поверхностей. Самое главное — защищать его от воздействия прямых солнечных лучей.
Рефлекторные теплоизоляционные материалы
Эта группа материалов работает по принципу отражателей. Вначале поглощают тепло, а затем его выделяют обратно — до 97%. Никаких примесей в составах изделий нет, наносят их поверх вспененного полиэтилена.
Несмотря на то, что материал очень тонкий, его характеристики впечатляют. Небольшой слой сравним с изоляторами толщиной до 10-27 сантиметров. Дополнительно обеспечивается эффект тепло-, звуко- и пароизоляции.
Что учитывать при теплоизоляции полов
При теплоизоляции полов нужно помнить, что именно от их температуры зависит то, насколько человеку будет комфортно в помещении. Выбранный материал должен быть небольшого веса и устойчивым к воде. Также следует смотреть на теплопроводность и сроки эксплуатации. Чаще всего для работы с полами используют минеральную вату, пенопласт, пенополиуретан и некоторые другие материалы. Важно убедиться, что они крепкие и не деформируются при сжатии.
Изоляция стен
В домах оптимально проводить фасадное утепление. Это непростая система, состоящая из нескольких компонентов, все части должны быть подобраны с умом. Недопустимы так называемые мостики холода, плиты должны плотно прилегать друг к другу и заполняли весь предназначенный им объем. Если слоев утеплителя будет несколько, материалы должны внахлест перекрывать швы.
Изоляция кровли
Через кровлю идет потеря до 20% от всего тепла. По этой причине работать с ней очень важно. Изоляция должна быть негорючей, пропускать водяные пары, но при этом нельзя, чтобы она скапливала влагу из атмосферы. Отдельно стоит сказать, что для плоских кровель действуют жесткие требования, так как все элементы конструкции должны иметь высокое качество. Желательно, чтобы они справлялись с высокими нагрузками.
Важно учитывать суточные перепады температуры, чтобы исключить образование трещин, возможные механические повреждения и действие солнца.
Изоляция подвала
Подвалы часто используются как склады, мастерские и так далее. Утепление поможет нормально там работать. Желательно заложить его еще на этапе постройки фундамента по системе «грунт, гидроизоляция, теплоизоляция, фундамнет». В противном случае будет очень сложно и дорого добиться нужной температуры в помещении.
Что нужно знать об изоляции потолка
Пол с потолком связаны друг с другом. Поэтому некоторые нюансы утепления схожи. В случае потолка материал еще дополнительно поглощает звук, что тоже полезно. Если эффективно организовать систему, получится значительно сэкономить на отоплении и электричестве.
При выборе утеплителя стоит оценить поверхность, с которой предстоит работать. Нужно учитывать ее материал, особенности. От этого зависит, как будут проходить работы, потребуется ли дополнительная гидроизоляция и так далее. Не стоит останавливаться на самых дешевых материалах, так как результаты будут не из лучших. Вполне вероятно, что через несколько лет изоляцию придется заменять на новую. Целесообразно хорошо вложиться в это дело. При покупке желательно подробно ознакомиться с характеристиками каждого возможного изделия.
Теплоизоляция активно используется в строительстве. Она позволяет организовать комфортный микроклимат в помещении, существенно сократить расходы на отопление. На рынке есть очень много вариантов материалов, так что подобрать оптимальный для конкретного здания получится в любом случае.
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.