Теплотехнические исследования стеновых конструкций с внутренними поверхностями, имеющими различные коэффициенты излучения

В климатической камере НИИСФ РААСН для проведения исследований наружных ограждений с внутренними поверхностями, имеющими различные коэффициенты излучения, была возведена экспериментальная стеновая конструкция в натуральную величину толщиной 0,3 м из блоков из ячеистого бетона плотностью 560 кг/м³, состоящая из трех различных фрагментов (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Экспериментальная стеновая конструкция из блоков из ячеистого бетона, состоящая из трех фрагментов: без экрана из отражательной теплоизоляции и полиэтилена (слева), с экраном из отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги (в центре) и с покрытием полиэтиленовой пленкой (справа)

«Один фрагмент состоял только из блоков из ячеистого бетона и не имел полиэтиленовой пленки и отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой

фольги на внутренней поверхности. Второй фрагмент состоял из блоков из ячеистого бетона и имел слой из отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги (типа Армофол) на внутренней поверхности, обращенной в теплое отделение климатической камеры. Третий фрагмент состоял также из блоков из ячеистого бетона, и имел слой полиэтиленовой пленки на внутренней поверхности блоков, обращенной в теплое отделение камеры. Для исключения взаимного влияния друг на друга фрагментов с отражательной теплоизоляцией, с полиэтиленовой пленкой и без нее между частями экспериментальной конструкции была сделана термовставка из пенополистирола шириной 200 мм» [200].

В центре каждого фрагмента экспериментальной конструкции на внутренней поверхности, обращенной в теплое отделение климатической камеры, и на наружной поверхности, обращенной в холодное отделение климатической камеры, были установлены датчики температуры - по середине блока из ячеистого бетона и на расстоянии 100 мм от его центра; на внутренней поверхности каждого фрагмента экспериментальной конструкции посередине центрального блока были установлены датчики теплового потока.

Рисунок 5.2 - Расположение датчиков температуры по сечению фрагментов экспериментальной стеновой конструкции

Теплотехнические исследования экспериментальной стеновой конструкции, состоящей из трех фрагментов, были проведены в несколько этапов.

На первом этапе для получения достоверных данных на экспериментальной стеновой конструкции не были установлены экраны из отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги и полиэтиленовой пленки. На внутренней и наружной поверхностях для получения начальных характеристик испытываемых фрагментов были установлены датчики температуры и тепловых потоков по вышеприведенной схеме и получены температуры и тепловых потоки на фрагментах экспериментальной конструкции (рисунок 5.3). Испытания проходили при температуре воздуха в теплом отделении камеры Г_в=19,6 ⁰С и при средней температуре воздуха в холодном отделении камеры tв= -11,6 ⁰С Полученные значения температур и тепловых потоков позволили установить начальные значения параметров для проведения дальнейших теплотехнических исследований, в том числе сопротивления теплопередаче каждого фрагмента экспериментальной стеновой конструкции.

На основе полученных значений температуры на наружной и внутренней поверхностях ограждения и тепловых потоков установлено, что термическое сопротивление фрагментов экспериментальной стеновой конструкции без установки отражательной теплоизоляции и без полиэтиленовой пленки составляет:

- для блоков из ячеистого бетона, на котором не будет установлена отражательная теплоизоляция или полиэтиленовая пленка,

- из блоков из ячеистого бетона, на поверхности которого будет установлена отражательная теплоизоляция на основе алюминиевой фольги:

Рисунок 5.3 - Характер распределения температуры по толщине экспериментальной стеновой конструкции из ячеистого бетона от внутренней до наружной поверхности при отсутствии отражательной теплоизоляции и полиэтиленовой пленки на фрагменте из ячеистого бетона при ⅛ = 19,6 ^оС, t_H= - 11,6 ^оС: а - фрагмент, где не будет отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги и ли полиэтиленовой пленки; б - фрагмент, где будет установлена отражательная теплоизоляция на основе алюминиевой фольги; в - фрагмент, где будет установлена полиэтиленовая пленка

- из блоков из ячеистого бетона, на поверхности которого будет установлена полиэтиленовая пленка:

На втором этапе теплотехнических исследований в климатической камере НИИСФ РААСН один фрагмент экспериментальной конструкции был оставлен в первоначальном состоянии без покрытия отражательной теплоизоляцией или полиэтиленовой пленкой, на втором фрагменте на внутренней поверхности блоков из ячеистого бетона был смонтирован экран из отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги, на третьем фрагменте была установлена полиэтиленовая пленка.

На третьем этапе теплотехнических исследований «у внутренней поверхности стены из блоков из ячеистого бетона был установлен лист из гипсокартона таким образом, что между поверхностью гипоскартона и поверхностью стены из блоков из ячеистого бетона образовалась воздушное пространство толщиной 50 мм. Для этого с внутренней стороны стеновой конструкции на каждом из исследуемых фрагментов были установлены направляющие, к которым были прикреплены листы из гипсокартона» [200].

В результате «экспериментальная конструкция после проведенного устройства воздушного пространства у внутренней поверхности стены представляла собой три фрагмента (рисунок 5.6), в которых:

Рисунок 5.4 - Экспериментальная стеновая конструкция из блоков из ячеистого бетона, состоящая из трех фрагментов: без экрана из отражательной теплоизоляции и полиэтилена (слева), с экраном из отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги (в центре) и с покрытием полиэтиленовой пленкой (справа).

- один фрагмент имеет воздушное пространство, ограниченное с одной стороны блоками из ячеистого бетона, с другой стороны листом из гипсокартона;

- второй фрагмент имел воздушное пространство, ограниченное с одной стороны отражательной теплоизоляцией на основе алюминиевой фольги, смонтированной на блоках из ячеистого бетона, с другой стороны листом из гипсокартона;

- третий фрагмент имел воздушное пространство, ограниченное с одной стороны полиэтиленовой пленкой, смонтированной на блоках из ячеистого бетона, с другой стороны листом из гипсокартона.

В ходе теплотехнических испытаний были получены значения температур на поверхности и в толще каждого из фрагментов экспериментальной конструкции, а также величины тепловых потоков, проходящих через фрагменты

Рисунок 5.5 - Характер распределения температуры по толщине экспериментальной стеновой конструкции из ячеистого бетона толщиной 300мм от внутренней до наружной поверхности: а - при отсутствии отражательной теплоизоляции и полиэтиленовой пленки; б - при наличии отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги на внутренней поверхности; в - при наличии полиэтиленовой пленки на внутренней поверхности

Рисунок 5.6 - Схема экспериментальной стеновой конструкции, установленной в климатической камере с устройством воздушного пространства у внутренней поверхности ограждения:

а - воздушное пространство с одной поверхностью из гипсокартонных листов и другой поверхностью из стеновых блоков из ячеистого бетона; б - воздушное пространство с одной поверхностью из гипсокартонных листов и другой поверхностью из отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги, смонтированной на блоках из ячеистого бетона; в - воздушное пространство с одной поверхностью из гипсокартонных листов и другой поверхностью из полиэтиленовой пленки, смонтированной на блоках из ячеистого бетона; 1 - лист из гипсокартона толщиной 12,5 мм; 2 - воздушное пространство толщиной 50 мм; 3 - стена из блоков из ячеистого бетона толщиной 300мм; 4 - отражательная теплоизоляция на основе алюминиевой фольги, смонтированная на поверхности блоков из ячеистого бетона; 5 - полиэтиленовая пленка, установленная на поверхности блоков из ячеистого бетона

экспериментальной конструкции. Результаты измерений температуры на внутренней поверхности стены, на поверхностях воздушного пространства при отсутствии и наличии отражательной теплоизоляции и полиэтиленовой пленки, а воздуха в теплом отделении ⅛ = 19,4 ^оС и в холодном отделении t_H= - 12,3 ^оС приведены на рисунке 5.7 и при температуре воздуха в теплом отделении t_B= 21,4 ^оС и в холодном отделении ⅛ = - 22,5 ^оС на рисунке 5.8» [200].

В результате проведенного эксперимента «на основании полученных значений температуры и тепловых потоков, проходящих через стеновую экспериментальную конструкцию, была вычислена величина сопротивления теплопередаче конструкции с воздушным пространством толщиной 50 мм при наличии отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги и без нее. Так, сопротивление теплопередаче стеновой конструкции с воздушным пространством с поверхностями из гипсокартона и отражательной теплоизоляцией составляет R₀ = 2, 25 м^2оС/Вт. Для стеновой конструкции с воздушным пространством с поверхностями из гипсокартона и ячеистого бетона

- R₀= 1,56 м^2оС/Вт, а с поверхностями из гипсокартона и полиэтиленовой пленки

- R₀= 1,66 м^2оС/Вт. Расчет полученных значений термических сопротивлений на основе экспериментальных значений температур и тепловых потоков приведен в таблице 5.1» [200].

190

Рисунок 5.7 - Характер распределения температуры по толщине экспериментальной стеновой конструкции из ячеистого бетона толщиной 300 мм с воздушным пространством при температуре воздуха в теплом отделении камеры ⅛ = 19,4 ^оС и в холодном отделении t_H= -12,3 ^оС: а - при отсутствии на ее поверхности отражательной теплоизоляции и полиэтиленовой пленки; б - при наличии на ее поверхности отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги; в - при наличии на ее поверхности полиэтиленовой пленки [200]

Рисунок 5.8 - Характер распределения температуры по толщине экспериментальной стеновой конструкции из ячеистого бетона толщиной 300мм с воздушным пространством при температуре воздуха в теплом отделении камеры ⅛ = 21,4 ^оС и в холодном отделении ⅛ = -22,5 ^оС: а - при отсутствии на ее поверхности отражательной теплоизоляции и полиэтиленовой пленки; б - при наличии на ее поверхности отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги; в - при наличии на ее поверхности полиэтиленовой пленки

192

Таблица 5.1 - Сопротивление теплопередаче R,м^{2 о}С/Вт, фрагментов экспериментальной конструкции по результатам испытаний в климатической камере

Полученные на основе экспериментальных исследований величины термических сопротивлений фрагментов экспериментальной конструкции без отражательной позволили вычислить величины термических сопротивлений воздушных пространств с одной поверхностью из гипсокартона и при отсутствии, и при наличии отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги на одной стороне воздушного пространства, а также при наличии полиэтиленовой пленки на одной стороне воздушного пространстваи (таблице 5.2)

Таблица 5.2 -Термические сопротивления воздушного пространства

толщиной 50 мм фрагментов экспериментальной стеновой конструкции.

Таким образом, в ходе проведения исследований наружных ограждений с внутренними поверхностями, имеющими различные коэффициенты излучения, была разработана методика экспериментальных исследований, и был получены характер распределения температур по поверхности и в толще фрагментов экспериментальной конструкции; термические сопротивления воздушных пространств при отсутствии и при наличии отражательной теплоизоляции на основе алюминиевой фольги на одной стороне воздушного пространства, а также при наличии полиэтиленовой пленки на одной стороне воздушного

пространства. Полученные экспериментальные данные явились основой проведения сопоставительного анализа и оценки эффективности применения отражательной теплоизоляции в наружных стеновых конструкциях.

5.2