METHOD OF CALCULATION OF THERMAL PROPERTIES FOR BUILDING ENVELOPES WITH SCREEN INSULATION

Full Text

Реализация мер по повышению теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и сооружений в рамках федерального закона № 261-ФЗ «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» связана с их утеплением [1-7]. В настоящее время в качестве утеплителей широко применяются эффективные полимерные теплоизоляционные материалы. Однако их использование в качестве среднего слоя в трехслойных стеновых конструкциях может привести в ряде случаев к накоплению влаги [8]. При утеплении ограждающих конструкций не стоит пренебрегать альтернативными вариантами, DOI: 10.17673/Vestnik.2016.01.1 5 Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 1 (22) Ю.С. Вытчиков, М.Е. Сапарёв связанными с применением экранной тепловой изоляции. Преимущество отражающей теплоизоляции заключается в возможности эффективного использования в качестве утеплителя невентилируемых воздушных прослоек [9-11]. Применение подобных материалов при утеплении ограждающих конструкций ограничено в связи с отсутствием данных по их теплозащитным свойствам и инженерной методики теплотехнического расчета указанных выше конструкций. С целью получения достоверной информации по теплозащитным свойствам экранной тепловой изоляции [12] в Самарском государственном архитектурно-строительном университете был проведен ряд экспериментальных исследований по определению термического сопротивления подобных материалов. Значения коэффициентов теплопроводности и термических сопротивлений материалов на основе вспененного полиэтилена, экранированного алюминиевой фольгой, представлены в табл. 1. Отсутствие инженерной методики теплотехнического расчета ограждающих конструкций, утепленных с применением экранной тепловой изоляции, связано с особенностями сложного теплообмена через воздушную экранированную прослойку [13-15]. Обзор литературы, посвященной данной проблеме [16, 17], показал, что имеющиеся методики теплотехнического расчета, которые учитывают все составляющие теплопередачи через замкнутую воздушную прослойку, сопряжены с большим объемом вычислений [18]. В настоящее время возникает необходимость в разработке методики теплового расчета, которая оказалась бы приемлемой для практического применения при проектировании тепловой защиты зданий и сооружений. Прежде всего, такая методика должна основываться не только на теоретическом описании процесса теплопередачи через замкнутую воздушную прослойку [19-21], но и учитывать экспериментальные данные по термическим сопротивлениям воздушных прослоек и материалов экранной теплоизоляции. Методика теплотехнического расчета строительных ограждающих конструкций, предложенная авторами, заключается в следующем: 1. Определяется приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции по формуле , (1) где - сопротивление теплопередаче глади наружной стены, (м2·°С)/Вт; r - коэффициент теплотехнической однородности, определяется по ГОСТ 26254-84 или СТО 00044807001-2006. , (2) где αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей рассматриваемой конструкции соответственно, Вт/(м2·°С); Ri - термическое сопротивление i-го слоя конструкции, (м2·°С)/Вт, вычисляется по формуле , (3) Таблица 1 Сведения о теплоизоляционных материалах из вспененного полиэтилена Материал Толщина материала, мм Теплопроводность материала λм, Вт/(м·°С) Термическое сопротивление материала Rм, (м2·°С)/Вт Пенофол 3 0,033 0,091 4 0,121 5 0,152 8 0,242 10 0,303 Теплофол 3 0,037 0,081 4 0,108 5 0,135 8 0,216 10 0,270 Порилекс 3 0,045 0,067 4 0,089 5 0,111 8 0,178 10 0,222 Aluthermo QUATRO 10 0,039 0,256 Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 1 (22) 6 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ, ВЕНТИЛЯЦИЯ, КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ВОЗДУХА, ГАЗОСНАБЖЕНИЕ И ОСВЕЩЕНИЕ где δi - толщина i-го слоя конструкции, включая воздушную прослойку, м; λi - коэффициент теплопроводности i-го слоя конструкции, Вт/(м2·°С). 2. Термическое сопротивление экранированной воздушной прослойки определяется с помощью эмпирических формул (4) - (6), полученных на основе обобщения экспериментальных и расчетных данных, а также графиков зависимости термического сопротивления от толщины воздушной прослойки, представленных на рис. 1-3. Рис. 1. Зависимость термического сопротивления горизонтальной воздушной прослойки от её толщины при направлении теплового потока сверху-вниз Рис. 2. Зависимость термического сопротивления вертикальной воздушной прослойки от её толщины Рис. 3. Зависимость термического сопротивления горизонтальной воздушной прослойки от её толщины при направлении теплового потока снизу-вверх Термические сопротивления экранированных замкнутых воздушных прослоек можно рассчитать по следующим формулам: - для горизонтальных воздушных прослоек при направлении теплового потока сверху-вниз ; (4) - для вертикальных воздушных прослоек ; (5) - для горизонтальных воздушных прослоек при направлении теплового потока снизу-вверх , (6) где Rв - термическое сопротивление экранированной замкнутой воздушной прослойки, (м2·°С)/Вт; σ - толщина воздушной прослойки, мм. Выводы. 1. На основе обработки экспериментальных и расчетных данных получены аналитические зависимости для определения термического сопротивления замкнутых экранированных воздушных прослоек при различных направлениях вектора теплового потока через них. 2. Получена методика теплотехнического расчета, позволяющая облегчить определение приведенного сопротивления ограждающих конструкций, утепленных экранной теплоизоляцией.

About the authors

Yuri Serafimovich VYTCHIKOV

Author for correspondence.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

Mikhail Evgen'evich SAPAREV

Email: vestniksgasu@yandex.ru

References

Supplementary files