CC BY
2УДК 692.23
Ничкова Д.И.
студент кафедры технологии и организации строительства Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (г. Новосибирск, Россия)
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ФАСАДНОЙ ПАНЕЛИ С ВЕНТИЛИРУЕМЫМИ КАНАЛАМИ
В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ КЛИМАТИЧЕСКОЙ КАМЕРЕ
Аннотация: в работе определено термическое сопротивление теплопередачи фасадной панели с вентилируемыми каналами «Термолэнд» при нормативных температурных условиях эксплуатации панели, расчет автоматизирован в программном комплексе « TERM 6.3».
Ключевые слова: фасадные системы, вентилируемые каналы, термическое сопротивление.
На сегодняшний день одним из самых актуальных вопросов в строительстве является проблема теплоизоляции ограждающих конструкций как при возведении новых зданий и реконструкции уже существующих. Для защиты наружных стен от неблагоприятных факторов активно применяются различные фасадные системы с использованием эффективных утеплителей. Одной из наиболее распространённых является система с вентилируемым воздушным зазором (вентилируемый фасад).
С учетом широкой популярности фасадных систем с вентилируемым зазором произошло активное развитие множества их интерпретаций. В этой связи специалисты Института теплофизики СО РАН разработали улучшенную заводскую фасадную систему под названием «Термолэнд». Основой этой системы является теплоизоляционная панель, произведенная на заводе. Панель
1531
покрыта тонким металлическим слоем с декоративным финишем. Под этим облицовочным слоем располагается изоляционный слой из минеральной ваты. С наружной стороны минеральной ваты находятся продольные вентилируемые каналы размером 20х40 мм, с расстоянием между ними в 62 мм. Толщина утеплителя может варьироваться в зависимости от предназначения панелей. Стандартные размеры панели составляют 3000 мм х 1190 мм.
Рисунок 1. Фасадная система утепления зданий на основе панелей с вентилируемыми каналами.
Термодинамическое исследование показало, что в фасадной системе не происходит конденсация и накопление влаги. Тепловизионные проверки подтвердили отличные теплофизические характеристики новой фасадной системы.
Целью данного исследования является определение термического сопротивления теплопередачи фасадной панели с вентилируемыми каналами и коэффициента теплоотдачи с поверхности утеплителя внутри канала при нормативных температурных условиях эксплуатации панели, для последующей адаптации расчетного комплекса TERM.
Исследование проводилось в экспериментальной климатической камере НГАСУ (Сибстрин) расположенной в лаборатории кафедры Технологии и организации строительного производства. Экспериментальная климатическая
1532
камера позволяет провести исследование при нормативных температурных эксплуатационных условиях согласно СП 50.13330.2024 «СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий».
Температура с наружной стороны фасадной панели поддерживалась на уровне -400С, а с внутренней 200С.
Для определения термического сопротивления теплопередачи исследуемой фасадной стеновой панели, фрагмент панели устанавливается в проем между низкотемпературным отсеком климатической камеры и теплым отсеком климатической камеры.
Суть метода определения термического сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции здания экспериментальным методом в климатической камере заключается в том, что на поверхностях и в примыкающих воздушных средах испытываемого ограждения, находящегося в климатической камере, где температурно-влажностные внутренней и наружных сред поддерживаются с помощью специального оборудования. Устанавливаются датчики температуры и плотности теплового потока, которые фиксируют в течение определенного времени значения этих тепловых характеристик, выявляется момент стационарных условий сред и соответственно стационарных условий теплопередачи. При достижении стационарных условий снимаются показатели тепловых характеристик в центральных точках термически однородных зон.
Термическое сопротивление в термически однородных зонах определяют как отношение разности усредненных значений температур на наружной и внутренней поверхности в период стационарного теплообмена к усредненной плотности теплового потока проходящего через ограждающую конструкцию в исследуемых зонах.
Таким образом, метод определения термического сопротивления теплопередачи основан на создании в испытываемых ограждающих конструкциях условий стационарного теплообмена и измерении температур на внутренней и наружной поверхности испытываемо образца ограждающей
1533
конструкции, а также плотности теплового потока проходящего в термически однородных зонах.
Рисунок 2. Схема экспериментальной климатической камеры.
1 - холодильный агрегат,
2 - шкаф управления холодильным агрегатом,
3 - испаритель холодильной установки,
4 - циркуляционный вентилятор,
5 - низкотемпературный отсек климатической камеры,
6 - теплый отсек климатической камеры,
7 - датчик температуры и плотности тепловых потоков,
8 - масляный обогреватель,
9 - лабораторный автотрансформатор с ручной регулировкой,
10 - вольтметр В7-21А,
11 - система измерения и фиксации температуры в точках.
1534
Рисунок 3. Схема исследуемой модели.
1 - ЛДСП, 5 = 16 мм, X = 0,15 Вт/м0С,
2 - минераловатный утеплитель, 5 = 80 мм, X = 0,030 Вт/м0С,
3 - профлист, 5 = 0,5 мм, X = 60 Вт/м0С,
4 - вентиляционные каналы, сечением 25х40 мм.
В экспериментальной климатической камере было проведено экспериментальное исследование термического сопротивления панели на типовом участке панели выделенному между тепловыми осями симметрии на участках между вентилируемыми каналами, в центре каждой термически
1535
однородной зоны установлены датчики температуры и датчики плотности теплового потока.
После достижения стационарного режима теплопередачи через испытываемый образец ограждающей конструкции были измерены температуры и плотности тепловых потоков на участках термически однородных зон.
По расчету термическое сопротивление панели составило Якэкс = 2,50 м2
оС/Вт.
Для верификации достоверности расчета термического сопротивления расчетной области вентиляционной камеры в программном комплексе THERM 6.3 построена геометрическая модель и заданы теплофизические характеристики материалам, а также граничные условия по поверхностям теплообмена.
В модели вверху разрыва облицовочного листа металла и на внутренней поверхности канала задали условия теплообмена, которые определили в экспериментальном исследовании фасадной панели в экспериментальной климатической камере.
В исследуемой области панели выделена расчетная области в центре исследуемой области, для исключения включения краевых областей исследуемой панели.
Рисунок 4. Физическая модель расчетной области исследуемой панели.
1536
1 - Облицовка из стального листа окрашенного,
2 - Вентиляционный канал сечением 20х40 мм,
3 - Минераловатный утеплитель,
4 - Внутренняя облицовка из ЛДСП,
I - Граничные условия 3-го рода в холодной зоне, X нар.возд = - 41,2 оС, а = 9,2 Вт/ м2оС,
II - Граничные условия 3-го рода в теплой зоне, X нар.возд = 20,0 оС, а = 7,0
Вт/ м2оС,
III - Граничные условия 3-го рода на поверхности утеплителя внутри канала, Хвозд = - 37,0 оС, а = 6,5 Вт/ м2оС,
Результаты расчета температурных полей и термического сопротивления в исследуемой модели.
Рисунок 5. Результаты расчетов термического сопротивления.
1537
По результатам определения термического сопротивления вентиляционной панели экспериментальным методом по ГОСТ 54853-2011 и в программном комплексе оно составляет:
R/^ = 2,50 м2 оС/Вт R к™™ = 2,40 м2 оС/Вт С учетом точности расчета в ПК THERM 6.3 ошибка расчета составляет
2,25%.
Достоверный вариант термического сопротивления составляет: Rmm = Rktherm - AR = 2,4 - 0,054 = 2,354 м2 оС/Вт Rmax = Rk therm + AR = 2,4 + 0,054 = 2,454 м2 оС/Вт Высокая сходимость результатов экспериментального определения и расчета в ПК THERM 6.3 дает основания для использования ПК THERM 6.3 для расчета термического сопротивления фасадной панели с вентилируемыми каналами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Богословский В. Н. Строительная теплофизика. — М.: Высшая школа, 1982 — 415 с;
2. Гагарин В.Г. Расчет теплозащиты фасадов с вентилируемым воздушным зазором / В.Г. Гагарин, В.В. Козлов, Е.Ю. Цыкановский // АВОК. 2004. - No3. -С. 20-26;
3. Снип 23-02-2003 Тепловая защита зданий. Госстрой России. - М., 2004. -61 с;
4. М.И. Низовцев, В.Т. Белый, А.Н. Стерлягов. Фасадная система утепления зданий с вентилируемыми каналами;
5. Низовцев М.И. Новая теплоизоляционная фасадная система зданий на основе панелей с вентилируемыми каналами / Низовцев М.И., Белый В.Т., Стерлягов А.Н. // Известия Вузов. Строительство. - 2015. - No10. - С. 25-32;
1538
6. М.И. Низовцев, В.Ю. Бородулин, В.Н. Летушко, А.Н. Стерлягов. Экспериментальное исследование влагопереноса в теплоизоляционной панели с вентилируемыми каналами. // Ползуновский вестник - 2017. №4
Nichkova D.I.
Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering
(Novosibirsk, Russia)
RESEARCH OF THERMAL RESISTANCE OF FACADE PANEL WITH VENTILATED CHANNELS IN EXPERIMENTAL CLIMATIC CHAMBER
Abstract: the work determines the thermal resistance of heat transfer of a facade panel with ventilated channels "Termoland" under standard temperature conditions of panel operation, the calculation is automated in the software package "TERM 6.3".
Keywords: facade systems, ventilated channels, thermal resistance.
1539
