Исследования теплотехнических характеристик секционных ворот при низких температурах наружного воздуха

В нашей предшествующей статье рассматривались секционные ворота с полотном из «сэндвич»-панелей, которые в текущее время обширно используются в качестве подвижных ограждающих конструкций современных построек и сооружений различного предназначения.

На сегодня, к огорчению, отсутствует теплофизическая модель секционных ворот, позволяющая провести корректную оценку приведённого сопротивления теплопередаче ворот в целом, согласно требованиям нормативно-технических документов (НТД) (СНиП 23-02-2003 «Термическая защита построек» [2], СП 23-101-2004 «Проектирование термический защиты построек» [3]) как единой строительной конструкции, состоящей из разных конструктивных узлов и частей (см., к примеру, [4-5]).

В маркетинговых материалах забугорных производителей ворот приводятся данные по величине коэффициента теплопередачи (теплопроводимости) U, Вт/м2·оК секционных ворот с полотном из «сэндвич»-панелей, который составляет 1,64-0,98 Вт/м2·оК в согласовании с DIN4108. Если не учесть краевые эффекты и принять, что приведённое сопротивление теплопередаче ворот в целом R0прив= 1/U, то R0прив в данном случае будет равно 0,61-1,02 Вт/м2·оС. Вышеприведённые значения U даны для ворот площадью от 16м2 до 25 м2 и не доказаны никакими документами, подтверждающими определения этих характеристик в итоге прямых лабораторных испытаний.

В связи с вышесказанным, представляло энтузиазм решить эту делему по определению теплотехнических черт такового вида ограждающей подвижной интегрированной конструкции, как секционные ворота, методом всеохватывающих теоретических и экспериментальных исследовательских работ.

Вместе и при технической поддержке группы компаний «DoorHan» для исследования и испытаний было представлено три типа секционных ворот разных производителей: производитель из Белоруссии (до 20% русского рынка), производитель из Германии (около7 %) и российский производитель «DoorHan» (65 %).

Цель работы

1. Разработка и постановка методики лабораторных испытаний полноразмерных конструкций секционных ворот в критериях, очень приближенных к реальным условиям эксплуатации при температурах прохладного периода года от -10 до -40 оС.

2. Создание на базе результатов испытаний адекватной теплофизической модели секционных ворот, как единой строительной конструкции с целью следующего расчёта приведённого сопротивления теплопередаче.

3. Сопоставление теплотехнических черт ворот разных производителей по приведённому сопротивлению теплопередаче и условию выпадения/невыпадения конденсата на внутренней поверхности ворот на соответствие требованиям НД и определение вероятной области внедрения в строительстве.

4. Разработка советов по оптимизации конструкции секционных ворот с целью увеличения их теплозащитных черт.

Особенности конструкции «сэндвич»-панелей секционных ворот разных производителей

Секционные ворота с полотном из «сэндвич»-панелей инсталлируются, обычно, в просвете внешних стенок построек и обеспечивают многофункциональную связь меж внутренним помещением строения и прилегающей местности.

Конструктивные и другие требования к секционным воротам нормированы в ГОСТ 31174.

По собственной конструкции и многофункциональным свойствам секционные ворота разных производителей подобны друг дружке, но имеются некие, очень принципиальные различия.

В конструкции полотна секционных ворот производители используют разные виды «сэндвич»-панелей, отличающиеся по толщине и технологии производства. «Сэндвич»-панель состоит из 2-ух, наружной и внутренней, железных оболочек, сделанных из профилированного железного листа с полимерным покрытием шириной 0,45-0,5 мм. Место меж панелями заполняется пенополиуретаном для придания готовой панели нужных прочностных и теплозащитных параметров. Особые стыковочные выступы/пазы по бокам панели, обеспечивают плотное, надежное и подвижное соединение панелей в составе полотна ворот (см. рис. 1).

«Сэндвич»-панели условно можно поделить на два типа:

1 – «сэндвич»-панели с завальцованными по бокам металлическими листами. При всем этом наружный и внутренний листы металла представляют собой единую конструктивно железную оболочку.

2 – «сэндвич»-панели с терморазрывом. При всем этом наружный и внутренний листы металла не соединяются меж собой.

Подавляющее большая часть Европейских производителей секционных ворот используют в собственных конструкциях «сэндвич»-панели типа 1. Такие ворота в критериях довольно мягенького климата Центральной и Западной Европы отлично зарекомендовали себя при эксплуатации.

Опыт их внедрения в погодных критериях Рф оказался наименее удачным. Замкнутая железная оболочка панели, являясь «мостиком холода», приводит к значимым дополнительным потерям тепла в прохладный период года, вымерзанию межпанельных соединений, образованию конденсата, инея и наледи на внутренней поверхности ворот.

Практический опыт внедрения панелей типа 2 с терморазрывом в конструкции полотна секционных ворот для русских критерий оказалось более удачным. Не считая того, толщина «сэндвич»-панели у разных производителей может изменяться от 20 до 45 мм, а размер панелей от 400 до 650 мм, что также нужно учесть при проектировании полотна ворот.

Подготовительные расчёты рассредотачивания температурных полей межпанельных соединений полотна ворот

Для определения температурных полей и их анализа с целью соответствия нормам проектирования за ранее были выполненены расчты на ЭВМ с внедрением программного комплекса Window.

Исследования заключались в построении математической модели двухмерного процесса теплопередачи через огораживание с следующим расчетом полей температуры и термических потоков в конструкции. По приобретенным расчетным данным строились графики рассредотачивания температуры по толщине конструкции.

Для сопоставимости результатов расчетов термического режима теплофизические свойства составляющих их материалов были приняты в согласовании с Приложением к СП23-101-2004 «Проектирование термический защиты построек [3]» и библиотекой материалов программки Window.

Для расчетов были приняты последующие граничные условия.

Температура воздуха снутри помещения tв = 16 оC, коэффициент теплопотери внутренней поверхности ограждающей конструкции aв= 8,7 Вт/м2 0C. Температура внешнего воздуха tн = -28 0C, коэффициент теплопотери внешней поверхности ограждающей конструкции aн= 23,0 Вт/м2 0C. Температура внешнего воздуха принята по СНиП 23-01-99 [6], как температура более прохладной пятидневки для городка Москвы. Согласно положениям СНиП 23-02-2003 [2] «Термическая защита построек», температура непрозрачных частей ограждающих конструкций построек должна быть не ниже точки росы при расчетной температуре внешнего воздуха в прохладный период года.

На рис. 2 представлены расчетные температурные поля узла подвижного соединения смежных панелей полотна ворот при данных критериях. Из результатов расчета следует, что малая температура на внутренней поверхности составляет 4,1 0C, температура на внутренней поверхности в однородной зоне панели 9,3 0C. Малая температура в воздушной полости стыка панели составляла 0,8 0C.

Приобретенные результаты расчета проявили, что на внутренней поверхности полотна на участке стыка может быть выпадение конденсата при влажности внутреннего воздуха выше 42 %. Согласно требованиям СНиП 23-02-2003 «Термическая защита построек», температура точки росы принимается при расчетной относительной влажности внутреннего воздуха jв = 55%, что при температуре внутреннего воздуха tв = 16 0C составит tр = 7 0C.

Внесение конструктивных конфигураций в стык методом роста зазора с внутренней стороны панели не привело к положительному эффекту по температуре. Повышение размера терморазрыва меж внешней и внутренней оболочками «сендвич»-панели до 6 мм приводит к увеличению внутренней температуры в полости до 6 0C. Участок температуры наименее 7 0C составляет менее 5 мм. Температура на внутренней поверхности в однородной зоне панели составляет 9,7 оС (см. набросок 3).

По результатам подготовительного расчета сопротивление теплопередаче центральной части панели составляет 1,04 м2 0C/Вт.

По результатам подготовительного расчёта можно сделать последующие выводы:

1. Малая температура на внутренней поверхности места межпанельных соединений может быть ниже температуры точки росы. Внесение конструктивных конфигураций в стык методом роста зазора в стыке с внутренней стороны панели, не приводит к хорошему результату.

2. Повышение размера терморазрыва меж внешней и внутренней оболочками «сендвич»-панели приводит к увеличению внутренней температуры в полости, но не исключает возможного выпадения конденсата.

3. Для проведения корректного расчета температурных полей нужно уточнить теплопроводимость пенополиуретана, также провести прямые лабораторные тесты ограждающей конструкции в целом.

Причины, определяющие теплотехнические свойства

Теплотехнические свойства ограждающих конструкций зависят, сначала, от последующих причин:

Кроме Roприв теплотехнические свойства полотна (и ворот в целом) определяются значением температуры на его внутренней поверхности, которая должна быть таковой, чтоб не создавались условия выпадения конденсата на панелях полотна ворот, также несущих элементах обрамления, соединениях (монтажных швах) конструкции ворот со стеновым просветом и других конструктивных элементах. Требования по этому показателю нормированы в СНиП 23-02-2003 [2]. При проектировании построек (сооружений) для определенного строительно-климатического региона принципиально учесть не только лишь характеристики внешнего воздуха по строительным нормам [6] , да и теплотехнические свойства используемых строй конструкций и материалов.

Высочайшие теплозащитные характеристики ограждающих конструкций оказывают положительное воздействие на реализацию комфортабельных критерий снутри помещения и в летний период года, защищая помещение от перегрева.

Как уже было отмечено выше, при определении теплотехнических черт ограждающих конструкций нужно учесть и характеристики внутреннего воздуха помещения. В согласовании с санитарно-гигиеническими нормами [8] для производственных помещений хорошей нормой по температуре tв и относительной влажности внутреннего воздуха j,% в прохладный периода года и разных категорий работ является:

В приведенном ниже анализе и расчетах теплотехнических черт секционных ворот мы задаемся последующими параметрами внутреннего воздуха: температура +16 оС, относительная влажность – 40-50 %. Отметим, что данные характеристики не противоречат санитарно-гигиеническим требованиям СанПиН 2.2.4.548-96.

На рис. 4 приведены графики зависимости температуры точки росы tр, оС от относительной влажности внутреннего воздуха при температурах от 13 до 18 оС

В согласовании с СанПиН [10], для прохладного периода года на неизменных и непостоянных рабочих местах производственных помещений, для категорий работ «томная» рациональные нормы по температуре внутреннего воздуха и относительной влажности внутреннего воздуха составляют 16-18 оС и 40-60% соответственно, где температура точки росы может изменяться от 2,4 оС до 10,1 оС (см. графики на рис. 4).

Согласно положениям СНиП 23-02-2003 главным аспектом применимости той либо другой строительной конструкции в определенном строительно-климатическом регионе главным аспектом является величина приведенного сопротивления теплопередаче в согласовании градусо-сутками отопительного периода данного региона.

Испытательные стенды, оборудование, контрольно-измерительные приборы

Для испытаний по определению теплотехнических черт секционных ворот использовалась климатическая камера КТК-2007 НИИСФ. Камера прошла установленную функцию аттестации в соответственных органах ФА «Ростехрегулирование». Основное предназначение камутверждена в установленном порядке.

Измеритель теплопроводимости многоканальный ИТП-2, внесен еры – тесты полноразмерных (4,0х4,0 м) фасадных, витражных, оконных и других светопрозрачных конструкций, также стеклопакетов. Используемые при испытаниях приборы для измерения температуры и плотности термических потоков прошли подобающую функцию поверки.

Методика проведения испытаний и измерения теплопроводимости теплового сопротивления конструкции соответствует требованиям ГОСТ 26254-84 и ГОСТ 26602.1-99, согласована и в Муниципальный реестр средств измерений.

Технические свойства климатической камеры КТК-2007

Спектр температур в "теплом" отделении 18 °С
Спектр температур в "прохладном" отделении -10 °С до -45 °С
Непостоянность поддержания температуры менее + - плюс-минус 1,0 °С
Спектр регулирования относительной влажности воздуха в "теплом" отделении от 30 до 98 %
Непостоянность поддержания относительной влажности менее ± 5 %
Внутренние габаритные размеры камеры 4.0 х 4.0 х 4.0 м

Условия проведения и методика испытаний

Объекты испытаний

Испытаниям подвергались три типа секционных ворот:

В воротах типа «D» полотно сделано из «сэндвич»-панелей  размером 575 мм, шириной 40 мм.

Ворота типов «N1» и «N2» подобны по собственной конструкции воротам типа «D» кроме «сэндвич»-панелей (без терморазрыва). Размер панелей ворот типа «N1» 625 мм, толщина 45 мм. Размер панелей ворот «N2» 565 мм, толщина 42 мм.

Условия проведения испытаний

После окончания монтажа врубалось холодильное оборудование и устанавливался таковой режим, чтоб перепад температур меж прохладным и теплым отделениями камеры составлял более 20 оС. После установления стационарного термического режима, характеризующегося тем, что результаты 2-ух поочередных, с интервалом в 3 часа, измерений температуры на поверхностях ворот со стороны теплого отделения не отличались друг от друга более чем на 0,3 оС, а колебания влажности воздуха в теплом отделении камеры составляли менее 5%.

Проводилась контрольная тепловизионная съемка внутренней поверхности ворот при помощи тепловизора ТН9100. Цель тепловизионной съёмки состояла в выявлении неоднородных по температуре и соответствующих зон теплопотерь для установления (выбора) схемы установки датчиков температуры и плотности термических потоков. Пример панорамной термограммы приведен в работе [1].

После этого выполнялась установка датчиков температуры и плотности термических потоков.

Области установки датчиков:

Имеющиеся методики испытаний внешних ограждающих конструкций, приведенные в разных нормативных документах, имеют отношение к обычным типам ограждающих конструкций (стенки, окна, двери, перекрытия). Исследованную нами конструкцию можно отнести к типу подвижных ограждающих конструкций.

Данный тип конструкции в силу собственных многофункциональных параметров и предназначения обладает завышенной воздухопроникаемостью. Размеры и рассредотачивание по поверхности таких конструкций краевых и однородных зон и однородных по температуре зон, также аспекты их определения не исследованы.

В базу определения теплозащитных параметров исследованных конструкций ворот разных производителей, по результатам их испытаний, употреблялся подход, изложенный в ГОСТ 26602.1-99

Тесты проводились при разных температурах внешнего воздуха (температура в прохладном отделении камеры) с целью определения зависимости теплотехнических черт конструкции, размеров краевых и других неоднородных зон от градиента внешней и внутренней температур (температура в тёплом отделении камеры).

Сразу с контактными измерениями (термопары и датчики термических потоков) проводился контроль рассредотачивания температур с внедрением тепловизора, в качестве независящего способа.

Теплозащитные характеристики ограждающей конструкции рассчитывались на базе измеренных значений температур на наружной и внутренней поверхности конструкции и термических потоков методом определения приведенного сопротивления теплопередачи [2, 9] по формуле: где Rпр0 — приведенное тепловое сопротивление испытуемой строительной конструкции, м2·оС/Вт;

aв, aн — коэффициенты теплопотери внутренней и внешней поверхностей конструкции.

Измерения температуры и плотности термических потоков создают после установления стационарного режима теплопередачи.

Rпр0= 1/a в + Rпрк + 1/ан

Режим теплопередачи следует считать стационарным, если результаты 2-ух поочередных, с интервалом 3 часа, измерений температуры в некой точке поверхности со стороны теплого отделения не отличаются друг от друга более, чем на 0,3 оС. При всем этом конфигурации влажности воздуха в теплом отделении камеры составляют менее 5%.

Измерения температуры и плотности термических потоков проводят более 10 раз после установления стационарного режима.

Тесты всех типов ворот проводилось в 4 режимах (таблица. 3).

Как видно из вышеприведенных данных, для режимов I-IV нам не удалось воплотить однообразные условия по характеристикам локального климата в теплом отделении камеры КТК-2007. Это разъясняется тем, что оборудование по регулированию и поддержанию размеренных характеристик в теплом отделении камеры проектировалась для проведения лабораторных испытаний герметичных строй конструкций, таких как: современные оконные блоки, фасадные модули, стеклопакеты.

Секционные ворота в силу собственных многофункциональных параметров и области внедрения владеют завышенной воздухопроникаемостью. А именно по притвору полотна ворот к строительной конструкции. Инфильтрация прохладного воздуха из прохладного отделения в теплое и встречная эксфильтрация из теплого отделения в прохладное через притвор и, в особенности, через нижний узел примыкания полотна ворот к полу помещения приводит к выхолаживанию теплой зоны.

Выводы:

1. Проанализированы конструкции современных секционных ворот с применением полотна из «сэндвич»-панелей. В итоге подготовительного расчета выявлено воздействие терморазрыва меж внутренним и наружным металлическими листами «сэндвич»-панели на рассредотачивание температур в области межпанельного стыка. Этот фактор является одним из определяющих по аспекту образования конденсата на внутренней поверхности полотна ворот в стыке.

2. Разработана методика проведения лабораторных испытаний по определению приведенного сопротивления теплопередачи секционных ворот, рассредотачивания температур на их внутренней поверхности в спец климатической камеры КТК-2007 НИИСФ РААСН.

3. Отмечена значимость учета при определении теплотехнических черт такового вида подвижных ограждающих конструкций, не только лишь характеристик внешнего воздуха, да и характеристик внутреннего воздуха помещения.

4. Предложено применение тепловизионного способа для получения корректных экспериментальных данных, выявления краевых неоднородных по температуре зон (областей теплопотерь), также выбора хорошей схемы расстановки контактных датчиков.

Табл.3 Характеристики 4 режимов проведенных испытаний

  Температура воздуха в прохладном отделении tн, °С Температура воздуха в тёплом отделении tв, °С Относительная влажность внутреннего воздуха, φ,% Температура в точке росы °С
1 -10,0 19,7 45-50 7,4-9,2
2 -17,8 17,0 45-50 5,0-6,5
3 -27,3 14,3 45-50 2,6-4,0
4 -35,6 13,3 45-50 0,7-2,2

Эмаль автомобильная Kudo с кисточкой, цвет платина, 15 мл

Эмаль авто Kudo с кисточкой, цвет платина, 15 мл - качественная эмаль воздушной сушки, предназначеная для устранения малозначительных изъянов лакокрасочного покрытия кузовов тс. Особые составляющие увеличивают устойчивость лакокрасочного покрытия к механическим воздействиям и неблагоприятному воздействию среды.

Отлично встряхнуть флакон (2‑3 мин). Нанести кисточкой эмаль на незапятнанный, сухой, очищенный от рыхловатой ржавчины и обезжиренный дефектный участок лакокрасочного покрытия.

Внимание! Срок годности продукта, заявленный производителем, гарантируется только при плотном закручивании крышки флакона.

Copyright © 2020 - 2024