Реальный пример по проектированию и выполнению темперированного отопления в одном из исторических памятников архитектуры. Разработка и архитектурный надзор: архитектурно-инженерное бюро Конрада Фишера (Германия)

Из заключительного отчета к проекту
"Дворец архиепископа и курфюрста Файтсхёххайм"

(Fuerstbischoefliches Schloss Veitshoechheim на официальном сайте музеев Баварии www.museen.bayern.de ):

Семинар для консервирования и реставрации, Охрана и использование исторических памятников архитектуры, Памятник архитектуры - его оборудование в напряженной ситуации между консервированием и использованием, Центр переподготовки Высшей Школы г. Эрфурт, 25.06.2004 Архитектор Конрад Фишер Консерваторское темперирование: Основы, планирование, исполнение и использование на примере музейного Дворца Файтсхёххайм ( Schloss Veitshoechheim ) Замок Veitshoechheim был возведен Генрихом Циммером (возможно по проекту от Антонио Петрини ) в период от 1680 до 1682 в качестве летней резиденции Вюрцбургского архиепископа Петера Филиппа фон Дернбах. В 1749-53годах под правлением Карла Филиппа фон Грайффенклау он был расширен по планам Балтазара Ноймана с поперечными строениями по обе стороны. Длина примерно 55 м и шириной примерно 12 м здание имеет два полных этажа (высота этажа примерно 5 м). Мансарда не используется как жилое помещение. Фасады с толщиной наружных стен до 0,70 м состоят из оштукатуренной кладки из природного камня и больших окон с простым оконным стеклом. Антонио Босси создал в 1752-53 году богатые штукатурные работы на потолках и стенах в верхнем этаже. Фасад Дворца Файтсхёххайм (Schloss Veitshoechheim) Лепные украшения в верхнем этаже Дворец используется только сезонно и закрыт для посетителей в зимнее время года. Как показали измерения, перепады влажности и температур в течение года связанные с использованием и погодными условиями (особенно образование конденсата в весеннее время года), нанесли значительный ущерб массивной строительной конструкции и высококачественному интерьеру. Сравнительные измерения температуры воздуха в марте 2001 подтверждали до 13 градусов более высокие наружные температуры, надежную предпосылку для образования конденсата в переохлажденных внутренних областях. Это побудило государственное учреждение по строительству г. Вюрцбурга и Баварское управление Дворцов в связи с реставрацией фасадов и реконструкцией обусловленной использованием к проведению консерваторских контрмер в виде стабилизации климата темперированием внешних стен. Обои пораженные плесенью Простое окно с повреждениями у подоконника, обусловленными образованием конденсата. При этом поставленные для консервации цели темперирования были надежное устранение конденсата и значительное сокращение климатических перегрузок поверхностей помещений с медленно скользящими изменениями температуры и влажности в разумном техническом объеме. Внутренняя температура поддерживается с помощью программируемого регулирования на 6 градусов Кельвина выше наружной температуры с ограничением при +6 и +20°C. Заданные температурные кривые темперированного отопления и наружной температуры. Этого бережного нагревания хватает, чтобы противодействовать приему конденсата в стены здания и ценного интерьера. Вместе с тем значительно сокращаются коррозия конструкций, вызванная стрессовыми перепадами температуры и влажности. Выдержка из схемы действия системы: ввод - регулирование - вывод Результаты измерений регулирования в период 12.1.04-18.1.04: температура помещения соответствуют цели регулирования. (Красный цвет: температура регулируемого помещения; синий цвет: температура наружного воздуха) Наши расчеты требуемой теплоэнергии по формулам профессора Клауса Майера (Нюрнберг), учитывает в отличие от DIN 4108 (германский промышленный стандарт 4108) способность материалов поглощать и накоплять солнечную энергию, а также сокращение расхода тепла при вентиляции, благодаря условиям темперирования. Это намного лучше соответствует фактическим условиям строительной конструкции и отопительной техники, чем при чисто стационарных условиях (устойчивое состояние) предполагаемых расчетов по нормам и ведет к технически и экономически оптимизированному планированию. Исходные значения коэффициентов прохода тепла для исторических конструктивных материалов изымались техническим нормам качества и условия поставки 35424/02 TGL, так как германский промышленный стандарт 4108 не предлагает эти значения. Альтернативный расчет улучшает по сравнению с нормированным методом, основанным на термодинамике и лабораторных условиях, дает в итоге все-таки сбережение 26 % энергии в год. При этом мы учитываем так же влияние теплового излучения (в отличии расчетов по действующим нормам) по формуле Больцманна. Она поставляет в зависимости от "накопительных" свойств и размеров материалов, различные значения теплового излучения, которые затем наряду с другими арифметическими переменными и константами определяют потребность энергии, с учетом определенной температуры поверхностей. По формуле Штефана Больцманна получается, к примеру, что для трубы диаметром 22 мм и теплоизлучающей плиты размером 0,5 кв. м следующее значения теплового излучения (зависящие от рабочей температуры отопления), с которыми теплоизлучающая поверхность "корреспондирует" с окружающими ее конструктивными элементами: . Значительно сокращенное потребление энергии покрывается во Дворце Файтсхёххайм (Schloss Veitshoehheim) по существу маленькой теплостанцией (12,5 кВт) с накопителем в подвале здания. При экстремальных условиях дополнительно подключается уже имеющийся (используемый для отопления квартиры кастеляна) газовый котел отопления (24 кВт). Поэтажная схема системы темперирования При внесении значений теплопроводности для простых окон мы придержались на всякий случай значений DIN-а (не принимая во внимание пропускную способность солнечной энергии). Этот фактор в последствии допускал "выравнивание" незначительных отклонений в расчетах отдачи тепла в некоторых помещениях, что позволило отказываться от затратоемких и частично мешающих оформлению дополнительных отопительных поверхностей. Накопитель блочной теплостанции в подвале Циркуляция горячей воды снабжает систему отопления стен, пола и перекрытия: в открытом виде во второстепенных помещениях, закрытых от прямого взгляда лепнинах карнизов (333 метра трубок); в скрытом виде для много посещаемых выставочных залов (104 метра трубок); в полу фойе и областях подвода, а также квартира кастеляна на первом этаже (328 метр трубы). Бережное отношение к исторической материи: главный распределитель горячей воды встроен в наличной нише помещения Для помещений с повышенными требованиями тепла (офис, касса, туалеты) были установлены дополнительные источники излучения тепла (плоские обогреватели). Фрагмент горизонтальной проекции с трассой отопления Фрагмент развертки стен и системы отопления Фрагмент детального чертежа: прокладка и пересечение трасс отопления и электропроводки Открытая проводка над плинтусом с дополнительным плоским нагревателем. Скрытно проложенные трассы в процессе стройки (с еще не заштукатуренной проводкой трасс). Наружные поверхности великолепно украшенных залов на втором этаже нагреваются для обеспечения безопасности против водной аварии с помощью незаметно проложенного (на карнизе лепнины) специального электрического кабеля с небольшим потреблением энергии (20 Вт/м). Вместе с тем защищается критическая область деревянной опоры конструкции кровли от отложений влаги в виде конденсата. Фрагмент детального чертежа: прокладка нагревательного кабеля с расположением датчика температуры По данному на сегодняшний день опыту эксплуатации, температура кабеля (на данный момент не закрытого раствором) остается, значительно ниже максимально допускаемой температуры (40 °C, важно с консерваторской точки зрения). В конечном состоянии после скрытия кабеля под известковым раствором, она станет еще меньше. Отопительный кабель на карнизе лепнины (еще не скрытый известковым раствором) В зимний (свободный от посетителей) период используются мобильные облучатели из мраморных плит с регулируемой отдачей мощности от 400 - 1500 Ватт. Они располагаются в середине помещения и облучают оттуда оболочку помещения. Сначала запланированное использование электроэнергии от собственной блочной теплостанции, было отвержено из-за слишком высоких перепадов напряжения. Производимая электроэнергия поэтому продается сначала в общую сеть, а затем закупается в нужных количествах. Мобильный теплоизлучатель из мраморных плит для темперирования второго этажа в особенно холодный период года (вид сзади) По причинам пожарной безопасности все цепи служащие снабжению электроэнергией имеют отдельные предохранители. Для контроля расхода энергии отопительных компонентов установлены счетчики, как для электричества, так и для расхода тепла от отопления. Если мы рассматриваем только расход энергии по унифицированным требованиям к отоплению горячим водоснабжением на первом этаже, мы имеем следующие значения после первых 12 месяцев эксплуатации: Потребность в энергии по нашему альтернативному расчету тепла составляет 63.743,65 kWh в год и экономит при этом (по сравнению с предписываемыми нормами расчета 85.995,55 kWh в год), около 26 %. Годовое потребление энергии в рассмотренный период 2003-2004 составляло для отопления темперированием на первом этаже лишь 34. 535 kWh в год. Это соответствует 14,21 kWh/м3 (потребление жидкого топлива: примерно 1,4 l/m3), в пересчете на площадь 71,06 kWh/qm (потребление жидкого топлива: примерно 7,1 l/qm при 5 м высоты этажа!). Это составляет 60%-ое отклонение от расчетов по действующим нормам (17,7 l/qm). Дополнительный котел отопления, служащий для удовлетворения повышенных требований в потреблении тепла, дополняет общий расход с менее чем 4 %. При расчете были учтены (улучшенные профессором Клаусом Майером) значения для эффективной теплопроводности окон U-eff , повышенное тепловое излучение по формуле Штефана Болцманна, а также дальнейшее приближение значений упраздненных убытков тепла от вентиляции (вентиляция проводиться посредством имеющихся зазоров в однорамных окнах). Наши расчеты лежали очень близко к фактическим данным расхода энергии и подтвердили как теоретически, так и на практике идеальную совместимость массивной постройки и отопления темперированием. Так как примерно 60% темперированных трасс были проведены (по эстетическим причинам) под штукатуркой, границы энерго-эффективности еще далеко не достигнуты. Мы отказались от дополнительного использования теплоизоляционных материалов (требуемой Указом по экономии энергии), так как по проведенному нами эксперименту (Lichtenfelser Experiment) и по данным многолетнего сравнения расхода однотипных утепленных и не утепленных домов (профессор Йенс Ференберг, г. Хильдесхайм), это не приносит благоразумной экономии энергии. Лихтэнфельзкий эксперимент (Lichtenfelser Experiment) : Облучение стройматериалов (исходная толщина 4 см) с различными и одинаковыми коэффициентами теплопроводности инфракрасной лампой (150 Вт). Изменение температур обратной стороны материалов после 10 минут облучения (упрощенное изображение). Задокументированное по июнь 2004 (составление этого заключения) потребление энергии, правда, еще благоприятнее на втором этаже, чем на первом этаже, но на данный момент не может быть окончательно оценено, так как реставрационные работы на первом этаже еще продолжаются и отопление не работает в нормальном состоянии. Оценка климатических данных отдельных помещений будет проведена после окончания всех строительных и реставрационных работ. Проведение проекта с первоначально намеченным бюджетом стало возможным благодаря открытому конкурсу по проведению работ и подробного описания требуемых работ по нашей компонентной системе составления перечня проводимых работ (на немецком языке). В целом этот крупный проект (инвестиционные издержки на отопительную установку горячей водой включая блочную теплоэлектростанцию и монтаж установки для выхлопных газов в наличествующей дымовой трубе: примерно 67.000,- евро, на электротемперирование: примерно 31.000,- евро, устройство управления и регулирования (повышенные расходы в связи с новаторской работой и дополнительных требований по сопровождающей документации [возможность управления и анализа системы с помощью ЭВМ и интернета]): примерно 42.000,- евро) показал положительное действие техники темперирования в массивной постройке как с консерваторской, так и с экономической точки зрения. Хохштадт на Майне (Hochstadt a. Main), 17.9.2004

Ссылка на интернет ресурс.