ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫЕ КАЧЕСТВА ОГРАЖДЕНИЙ ДОМОВ ПОВЫШЕННОЙ ЭТАЖНОСТИ

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ОБШИВКАМИ

Здесь приведены примеры конструктивных решений стыковых соединений легких стеновых панелей и ре­зультаты экспериментальных исследований их тепло­технических свойств на климатическом стенде.

Применение трехслойных ограждающих конструк­ций с обшивками из металла и со средним слоем из пе­нопластов в нашем строительстве до последнею времени носило опытный характер. Первые легкие алюми­ниевые панели были запроектированы ГСП И Мини­стерства связи СССР при участии ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко для строительства зданий в климати­ческих условиях с расчетной температурой наружного воздуха, близкой к —60° С.

В климатической камере «Кюль-автомаг», позволя­ющей дистшнуть таких низких температур воздуха, исследованы четыре фрагмента стыковых соединений легких панелей при температурах воздуха в холодной камере около —35, —55 и — 60" С. На рис. 32 трем я ряда­ми цифр даны соответственно результаты трех темпера­турных режимов испытаний фрагментов, а на рис. 33 слева показано стыковое соединение первого фрагмен­та в процессе испытания

I Ft = 12,5; 10:9,7 1 "

ID,2м от стыка)

4е*

23,6, 45: 53,4 29,6;-44,8,-52,6 Г =-33,2, 512; 57,4 TH'~36R55; 63

Рис. 32. Темпеоатурные поля фоаг - ментов стыковых соединений лег­ких панелей

I — первый фрагмент; 1 — пено­пласт; v^O кг/м3: 2 — пенополи­уретан, v~35 кг/м3; ^ — древесно­волокнистая пли га (ДВП), 6=4 мм; 4 — алюминий, 6^1,5 мм; 5 — за­клепки, 3 мм; б — стальные угол­ки; 7 — алюминиевый нащельник, 6=0,5 мм;

II — второй фрагмент-

А — вариант с бакелизированной Фанерой; б — то же, со ст°члопл°- стиком; 1 — пенопласт, v=40 кг/м"; i — пенополиуретан, 7=35 кг/м3; 3—бакелизированная фанера,

6=9 мм, 4 — алюминиевая обшивка, 6=1,5 ми; 5 — стеклопластик; 6 = = 7 мм; 6 — стальные уголки;

III — третий фрагмент:

А — вариант с прокладкой из ДВП по центру поперечного сечения па­нели; б - прокладка смещена в сторону внутренней поверхности панели; 1 — пенопласт, 7=^0 кг/м3; ?—пенополиуретан, 7=35 кг/м3; 3— прокладка из ДВП размером 25X25 см; 4— алюминиевые уголки, 6=2 мм; 5 — алюминиевая обшив­ка 6 = 1,5мм;

IV — четвертый фрагмент:

А — вариант с прокладкой из ПХВ; б — то же, со стеклопластиком; / — пенопласт, 7 = 40 кг/м3; 2 - пенопо­лиуретан, - у=35; 3 — ПХВ, 54Х Х24 см; I — алюминиеная обшив­ка, 6 = 1,5 мм; 5 — стеклопластик, 6=7 мм; 6 — алюминий, 6=2 мм

З.

Экспериментальные данные показали, что конструк - . тнвное решение стыка в первом фрагменте (см. рис. " 32,1) не удовлетворяет эксплуатационным требованиям. Во втором фрагменте (см. рис. 32,11) распределение температуры по поверхности стыка и панели достаточ­но равномерное и удовлетворяет нормам при относи­тельной влажности внутреннего воздуха до 67%, при­чем в варианте а стык с бакелизированной фанерой об­ладает более высокими теплозащитными качествами, чем стык без фанеры. Несмотря на некоторые эстетиче­ские недостатки (уголки стыков выступают на наруж­ной и внутренней поверхностях), алюминиевые панели, утепленные пенопластом, просты и удобны в монтаже. Положение древесноволокнистой плиты в третьем фраг­менте стыка (см. рис. 32,111) практически на его теп­лотехнический режим не влияет. Конструктивное реше­ние стыка с применением прокладки из ДВГ1 толщиной 0,025 м с точки зрения теплотехники нерационально. Конструкция стыка в четвертом фрагменте панели (см. рис. 32, IV) с применением прокладки из ПХВ толщи­ной 56 мм и стеклопластика с точки зрения теплотех­нических характеристик удовлетворительна. Панели с такими стыками могут быть использованы в помещени­ях с относительной влажностью воздуха до 50/0, а сты­ковые соединения — рекомендованы в наружных стеко­
вых панелях жилых зданий в районах с расчетными температурами наружного воздуха до минус 60° С. При этом нужно отметить, что стык со стеклопластиком по­казал лучшие результаты по сравнению со стыками с прокладкой ПХВ.

Наряду с исследованием стыковых соединений браг - ментов панелей в той же камере испытывали панели с оконным проемом с заполнением из трехслойного стек - лопакета (толщина стекла 4 мм, воздушных просло­ек 22 мм) (рис. 33, справа). Испытания проводили при разных температурах воздуха в холодной камере: Ta= = — 30 и —55° С, результаты приведены в табл. 32

Теплотехнические испытания папели с окном при температуре воздуха в холодной камере TR = —30 С по­казали, что образования конденсата и наледей на внут­ренней поверхности остекления нет (относительная влажность воздуха в помещении составляла 35—40%)

Таблица 32. Температурный режим легкой стеновой панели с окном из трехслойного стеклопакета

Поверх­ность остекле­ний

Примыка­ние остекления к деревянной коробке

Середина деревянной коробки

Примыка­ние деревян­ной коробки к алюминиевой обшивке

Поверхность глади стены

Примечание. Тепловой поток через среднюю часть окна при режиме испытаний fB=18; Ta=*—30° С— 100 Вт/м2, а при /в= 17,5; fj = —55° С — 158 Вт/м2,

При температуре испытания /н=:—55° С на рис. 33, спра­ва четко видна зона образования конденсата и наледи (намерзания) на стекле у подоконника. Температура внутренней поверхности остекления в зоне образования наледи минус 1,2° С; в зоне образования конденсата — плюс 3,2° С, а в средней части окна она составила 8,6° С. Последнее превышает расчетное значение, что, по-види - мому, вызвано меньшим сопротивлением теплообмену внутренней поверхности (см. ниже табл. 33).

Анализ данных табл. 32 и конструктивного решения узла примыкания стеклопакета к оконной коробке по­казывает, что улучшить температурный режим окиа можно, если заменить деревянные прокладки в стекло- пакете между стеклами на менее теплопроводные, на­пример, на прокладки из пенопласта ПХВ. Целесооб­разно заменить также уплотняющую резину эластич­ным пенополиуретаном в полиэтиленовой пленке. По­следующие расчеты температурных полей на ЭВМ под­твердили обоснованность рекомендованных решений.

Сопротивление теплопередаче стеклопакета при ре­жиме испытаний Tn=—30° С составляет i?0=0,114-j-

+8'6~Ik)2q7'1---- (-0,043 = 0,514;при /н=— 55° С Я0=0,114+

-f 5'6ytQ51'3 +0.043 = 0,517; среднее же значение Rq

1 Do

Равно 0,51-5 м2-К/Вт (0,6 м2-ч-°С/ккал), это совпадает с расчетами, выполненными в соответствии с указания­ми СНиП [35].

Результаты расчетов и уточнений термических со­противлений стеклопакета и распределения температур по его сечению в средней части окна приведены в табл. 33. Уточнения термических сопротивлений воз­душных прослоек в соответствии с перепадами темпера­тур на поверхностях остеклений выполнены на основа­нии результатов исследований, полученных в гл. III следующим образом (на примере первого уточнения в табл. 33): из найденного распределения температур на внутренней поверхности стеклопакета определим AtB — = 19,8°, Тср = 12,1°; по графику на рис. 51 и 52 Пособия по проектированию [29] коэффициенты теплообмена конвекцией и излучением ак=4,8; ал = 4,5 Вт/(м2-К); следовательно, ав=ак+ал = 9,3 Вт/(м2-К), RB = = 0,108 м2-К/Вт. Далее для первой воздушной прослой­ки как для герметичной по разности температур на ее

Внутренних поверхностях Ат=25,4°С по графику на рис. 31 определяем ее термическое сопротивление: £в. п=0,176 м2 • К/Вт-

Аналогичным образом рассчитываем термическое сопротивление второй воздушной прослойки.

Из сопоставления распределения температур, полу­ченных по данным СНиП в первом уточнении, видно, что разница в температурах поверхностей достигает 1,4° С. Это не дает возможности судить о теплотехни­ческих качествах данной конструкции. Поэтому анало­гично был выполнен третий расчет (второе уточнение), в результате которого получены почти одинаковые тем­пературы поверхностей. Таким образом, расчетное зна­чение сопротивления теплопередаче стеклопакета со­ставляет: /?о=0,5 м2-К/Вт, что отличается от экспери­ментального на 3%.

Экспериментальные исследования показали, что рас­смотренные конструкции из алюминия с утеплителем из пенопласта ПХВ можно применять в качестве наруж­ных ограждающих конструкций в климатическом райо­не с расчетной температурой наружного воздуха tn= = —60° С и более. При этом, как указано выше, целе­сообразно в узле примыкания стеклопакета к оконной коробке заменить деревянные прокладки на прокладки из пенопласта ПХВ и пористую резину — на эластич­ный пенополиуретан в полиэтиленовой пленке. Это зна­чительно улучшает температурный режим окна.

Таким образом, проведенные экспериментальные ис­следования теплозащитных качеств ограждений в кли­матических камерах и натурных условиях позволяют "установить общие теплотехнические свойства конструк­ции. Однако эти исследования — дорогостоящие, дли­тельные и трудоемкие. Более оперативные методы оцен­ки теплозащитных качеств ограждений — расчеты пло­ских температурных полей по различным сечениям конструкций. Точное определение сопротивления тепло­передаче неоднородных ограждающих конструкций, вы­явление влияния теплопроводных включений в конст­рукции, теплового режима заполнений оконных проемов на температуру внутренней поверхности ограждений и другие подобные вопросы основаны на знании их тем­пературных полей.