CC BY
16
Оригинальная статья / Original article УДК 691-4
DOI: http://dx.d0i.0rg/l 0.21285/2227-2917-2019-2-342-353
Экспериментальные исследования показателей воздухопроницаемости композита «Поропласт CF»
© В.А. Москвитин, Н.А. Емельянова, А.Я. Машович
Иркутский национальный исследовательский технический университет, г. Иркутск, Россия
Резюме: Примерно половина всей потребляемой в мире энергии идет на отопление зданий и сооружений. Поэтому вполне логично, что важной составной частью практически всех национальных программ перспективного развития, ориентированных на всемирную экономию топливно-энергетических ресурсов, является обеспечение максимально эффективной теплоизоляции систем обогрева и ограждающих конструкций возводимых зданий. Использование карбамидных поропла-стов в качестве теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и требования нормативных документов к параметрам допустимой воздухопроницаемости предопределяют необходимость экспериментального определения их сопротивления воздухопроницанию. Цель экспериментальных исследований показателей воздухопроницаемости карбамидных поропластов - установление численных значений и выявление закономерностей их изменения в зависимости от плотности исследуемого материала, которые в разной степени будут влиять на суммарный показатель нормируемого сопротивления воздухопроницанию многослойных ограждающих конструкций. Выполнена экспериментально-аналитическая оценка исследуемых показателей воздухопроницаемости разной плотности карбамидных поропластов, являющихся инновационным теплоизоляционным продуктом нового поколения, изготавливаемым непосредственно на строящихся объектах с использованием высокопроизводительных генерирующих установок и монолитно укладываемым с целью теплозащиты ограждающих конструкций. В работе приведены экспериментальные данные показателей воздухопроницаемости карбамидного поропласта различной плотности, что связано с использованием их в качестве теплозащиты ограждающих конструкций оболочки здания. Вновь полученные данные показателей воздухопроницаемости карбамидных поропластов с различными значениями плотности, предусмотренными ТУ-2254-002-16602333-02, позволяют оценивать удовлетворительность многослойных ограждающих конструкций нормируемым показателям сопротивления воздухопроницанию в соответствии с нормативным документом «СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003».
Ключевые слова: теплоизоляция, теплоизоляционные материалы, карбамидный поропласт, воздухопроницаемость, сопротивление воздухопроницанию, испытание
Информация о статье: Дата поступления 03 апреля 2019 г.; дата принятия к печати 02 мая 2019 г.; дата онлайн-размещения 28 июня 2019 г.
Для цитирования: Москвитин В.А., Емельянова Н.А., Машович А.Я. Экспериментальные исследования показателей воздухопроницаемости композита «Поропласт CF». Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2019. Т. 9. № 2. С. 342-353. DOI: 10.21285/2227-2917-20192-342-353
Experimental studies of air permeability indicators of composite "Poroplast CF"
Vladimir A. Moskvitin, Natalia A. Emelyanova, Andrey Ya. Mashovich
Irkutsk National Research Technical University, Irkutsk, Russia
Abstract: Approximately half of the total energy consumed in the world is used for heating buildings and structures. Therefore, it is quite logical that an important component of almost all national long-term development programs focused on the world economy of fuel and energy resources is to ensure the most effective thermal insulation of heating systems and enclosing structures of the new buildings. The use of carbamide cellular plastics as heat insulation of buildings enclosing structures and the requirements of regulatory documents on the parameters of acceptable air permeability determine the need for an experimental determination of their resistance to air penetration. The purpose of experimental studies of air permeability
Том 9 № 2 2019
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 342-353 Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 9 No. 2 2019 _pp. 342-353
ISSN 2227-2917 342 (print)
342 ISSN 2500-154X (online)
indicators forcarbamide cellular plastics is to establish numerical values and to identify patterns of their changes depending on the density of the studied material, which to varying degrees will affect the total indicator of normalised resistance to air penetration of multilayer enclosing structures. An experimental and analytical evaluation of the studied indicators of air permeability of different density of carbamide cellular plastics was performed. This consists in an innovative heat-insulating product constructed directly on the objects under construction using high-performance generating plants and monolithically stacked to ensure thermal protection of enclosing structures. The study presents the experimental data on the air permeability of carbamide cellular plastics of various densities, which is connected with their use as thermal protection of enclosing structures of the building envelope. The newly obtained data on the air permeability of carbamide cellular plastics with different density values, provided by TU-2254-002-16602333-02, make it possible to evaluate the satisfactoriness of multilayer enclosing structures to normalised indicators of resistance to air penetration in accordance with the regulatory document "SP 50.13330.2012 - Thermal protection of buildings. Updated version of SNiP 23-02-2003".
Keywords: heat insulation, heat insulation materials, carbamide foam plastic, breathability, resistance to air penetration, testing
Information about the article: Received April 03, 2019; accepted for publication May 02, 2019; available online June 28, 2019.
For citation: Moskvitin V.A., Emelyanova N. A., Mashovich A.Y. Experimental studies of air permeability indicators of composite "Poroplast CF". Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' = Proceedings of Universities. Investment. Construction, Real estate. 2019, vol. 9, no. 2, pp. 342-353. (In Russ.) DOI: 10.21285/2227-2917-2019-2-342-353
Введение
Воздухопроницаемость - свойство материала или ограждающей конструкции пропускать воздух, что наблюдается при наличии разности давлений между внутренним и наружным объемами воздуха. Разность давлений обусловлена тепловым и ветровым напором. Тепловой напор создается разностью объемных масс теплового внутреннего воздуха и холодного наружного. Известно, что удельный вес воздуха при постоянном барометрическом давлении зависит от его температуры - с понижением температуры воздуха он увеличивается.
При температуре внутреннего воздуха выше температуры наружного более легкий внутренний воздух вытесняется более тяжелым наружным. Современные ограждающие конструкции, как правило, состоят из нескольких слоев различных материалов, которым естественно присущи разные по значению показатели воздухопроницаемости.
Причиной воздухопроницаемости строительных материалов является наличие сообщающихся между собой пор. Основным параметром воздухопроницаемости материалов является коэффициент воздухопроницаемости (/), численно равный количеству воздуха, проходящего за единицу времени через единицу площади материала при градиенте давления, равном единице.
В системе СИ коэффициент воздухопроницаемости, или, упрощенно, воздухопроницаемость, измеряется в кг/[м-ч-(Па)л]. Следствием воздухопроницаемости слоев ограж-
дающих конструкции является изменение распределения температур в толще ограждения.
Таким образом, воздухопроницаемость материалов многослойных ограждающих конструкций (стен, покрытий) влияет на теплопотери, что необходимо учитывать при их проектировании.
Исследованием воздухопроницаемости материалов и конструкций занимались как зарубежные, так и отечественные исследователи [1-3].
Наиболее масштабные по объему исследования показателей воздухопроницаемости строительных материалов и конструкций (в количестве 36 наименований) были выполнены Р.Е. Брилингом [2].
Их результаты впоследствии были включены в нормативную базу СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника». В связи с законодательно утвержденной концепцией увеличения уровня теплозащиты новых и реконструируемых зданий и изменением по этой же причине методологии теплотехнического проектирования ограждающих конструкций, что закреплено в новых СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» [4], исследования показателей воздухопроницаемости новых теплоизоляционных материалов становятся весьма актуальными.
Показатели оценки воздухопроницаемости строительных теплоизоляционных материалов и ограждающих конструкций. Установлено [2], что показатели воздухопроницаемости теплоизоляционных
Том 9 № 2 2019 ISSN 2227-2917
пористых материалов взаимосвязаны уравнениями фильтрации воздуха:
G = i
G =
. (АР)" (АР )".
R
(1)
(2)
где G - плотность потока воздуха, кг/(м2-ч); АР - перепад давления, Па; п - показатель режима фильтрации; 8 - толщина испытуемого образца, м; Еи - сопротивление возду-
хопроницанию [м2-ч-(Па)"]/кг; / - коэффициент воздухопроницаемости материала, кг/[м-ч-(Па)л].
Воздухоизоляционные свойства строительных материалов - слоев ограждающих конструкций, оцениваются по величине их сопротивления воздухопроницанию Яи , которое
для сплошных однородных слоев исчисляется по формуле
е = 8.
и . 7
I
Современные ограждающие конструкции состоят из нескольких слоев материалов, которые могут иметь различные величины сопротивления воздухопроницанию. В этом случае количество воздуха, проходящего через многослойное ограждение определяется формулой
R + R; +...+ R.
или
G =
АР
где £Еи сумма сопротивлений воздухопро-
ип
ницанию всех слоев ограждения.
Требуемое сопротивление воздухо-проницанию ограждений (за исключением заполнений световых проемов) определяют по формуле
АР
Кр = —, (3)
Он
где Он - нормируемая поперечная воздухопроницаемость различных их видов ограждающих конструкций [4], измеряемая в кг/(м2-ч).
Определение общего сопротивления воздухопроницанию многослойных ограждающих конструкций не вызывает затруднений только при наличии данных по сопротив-
лению воздухопроницаемости всех конструктивных слоев.
Однако отсутствие в СНиП [4] данных по сопротивлению воздухопроницанию некоторых материалов и конструкций, которые стали применяться в связи с резким повышением требований по тепловой защите зданий, обусловили необходимость проведения экспериментальных исследований по установлению их значений.
Методы
Исследования по определению показателей воздухопроницаемости карбамидных поропластов были проведены группой исследователей [5] на специально сконструированном для этих целей приборе.
Методика определения коэффициента воздухопроницаемости заключалась в измерении скорости фильтрации через образец поропласта. Для определения коэффициента воздухопроницаемости использовался закон фильтрации Дарси:
i =
q ■ /л-S
Ар ■ S
где q - объемная скорость фильтрации, м2/с; и - абсолютная вязкость воздуха, кг-с/м2; 8 - толщина образца, м; Ар - перепад давления через образец, кг/м2; £ - площадь образца, м2.
Исследованиями было установлено, что воздухопроницаемость уменьшается пропорционально увеличению объемной массы поропласта и зависит от параметров его ячеистой структуры и плотности. Подготовленные для испытаний на воздухопроницаемость образцы изготавливались способом перемешивания на мешалке, однако морфология поропласта при одинаковых вспенива-телях зависит исключительно от способа генерации, поэтому результаты исследований не могут быть справедливыми для карбамид-ных поропластов, получаемых иным способом. Поропласт с товарным названием композит «Поропласт CF» в промышленных объемах на строящихся объектах получают с использованием двухмодульной установки по технологии защищенной патентом на изобретение РФ № 2283232 [6].
Технология позволяет регулировать плотность и осуществлять модификацию структуры полимерной матрицы, что обуславливает неприемлемость полученных ранее результатов для нормируемого проектирования ограждающих конструкций и требует проведения новых экспериментальных исследований по определению реальных значений параметров, необходимых для определения допустимой воздухопроницаемости ограждений.
ISSN 2227-2917
(print) ISSN 2500-154X _(online)_
Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate
Том 9 № 2 2019
с. 342-353 Vol. 9 No. 2 2019 pp. 342-353
Методика экспериментальных исследований воздухопроницаемости композита «Поропласт CF». Федеральным государственным бюджетным учреждением «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН) был разработан и введен в действие с 1 января 2015 г. межгосударственный стандарт [7] по определению воздухопроницаемости и сопротивления воздухопроницанию теплоизоляционных материалов и изделий, являющийся основным руководящим нормативно-рекомендательным инструментом проведения экспериментальных исследований.
С целью подготовки образцов для испытаний литьевым способом изготавливали блоки поропласта (рис. 1). Дозируемая подача компонентов композиции в технологическом процессе изготовления блоков посредством дозировочных насосов позволила получать поропласт плотностью от 10 до 40 кг/м ступенчато через 5 кг/м3. После естественной сушки в течение 3 сут. блоки распалублива-лись и из них изготавливались образцы в виде прямоугольных параллелепипедов размерами 250x250x70 мм. Перед испытанием не менее пяти образцов одной по плотности ступени (например, 10, 15 и так далее до 40 кг/м ) высушивали в сушильном электрош-
кафу до постоянной массы при температуре 105±5 °С. Высушенные образцы посредством дисковой электрорезки обрезали до размеров 200*200x50 мм, определяли плотность каждого образца в сухом состоянии и немедленно помещали его в испытательную установку (рис. 2) для определения воздухопроницаемости. Исследование по определению коэффициента воздухопроницаемости поропласта плотностью 10-40 кг/м3 и сопротивление воздухопроницаемости на образцах 200x200x50 мм проведены в соответствие с ГОСТ 32493- 2013 [7] в лабораторных условиях при температуре воздуха в помещении 20±3 °С и относительной влажностью 50±10 %. Испытание образцов заключались в измерении количества воздуха (плотности потока воздуха) G, проходящего через испытуемый образец материала размерами 200x200x50 мм, при последовательном создании заданных стационарных перепадов давления воздуха. По результатам измерений вычисляем коэффициент воздухопроницаемости поропласта i и сопротивление воздухопроницанию Яи, входящие в уравнение
фильтрации воздуха (1) и (2) соответственно. Результаты измерений и обработка результатов приведены в табл. 1.
Рис. 1. Блоки композита "Поропласт CF" для изготовления экспериментальных образцов Fig. 1. "Poroplast CF" composite blocks for manufacturing experimental samples
Том 9 № 2 2019 ISSN 2227-2917
3
Рис. 2. Схема установки для испытаний: 1 - компрессор (воздушный насос); 2 - блок регулировки; 3 - соединительные шланги; 4 - расходомеры (ротаметры) воздуха; 5 - герметичная камера, обеспечивающая стационарный режим движения воздуха; 6 - приспособление для герметичного крепления образца; 7 - образец
испытываемого материала; 8 - микроманометры и датчики давления Fig. 2. Test installation diagram: 1 - compressor (air pump); 2 - adjustment unit; 3 - connecting hoses; 4 -rate meter of air; 5 - a sealed chamber providing a stationary regime of movement of air; 6 - device for sealed mounting of a sample; 7 - sample of the test material; 8 - micro manometers and pressure sensors
Таблица 1
Результаты испытаний и расчетные параметры воздухопроницаемости композита «Поропласт CF» разной плотности
Table 1
Test results and design parameters of air permeability of composite "Poroplast CF" _of different density_
Плотность образца
r , кг/м3
Перепад давления
AP, Па
Расход воздуха (общий, объмный) Q, м3/ч
Плотность потока воздуха, проходящего ч/з образец Gi, кг/(м .ч)
/nAP
InG,
Графическое определение параметров уравнения воздухопроницаемости образца
10
15,000
20,000
25,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
0,990
29,948
2,708
3,399
InG
1,300
39,325
2,996
3,672
1,560
47,190
3,219
3,854
1,960
59,290
3,401
4,082
6:000 5,000 4.000 3.000
2,580
78,045
3,689
4,357
3,220
97,405
3,912
4,579
г г —у = 0,975* н г h 0,751 Г 1
i i i i *L 1 1
iiii iiii
Г г 1 1 Г i г 1
3,770
114,043
4,094
4,737
In АР
4,430
134,008
4,248
4,898
4,970
150,343
4,382
5,013
Экспериментальные данные -Аппроксимирующая линейная зависимость
15
15,000
20,000
25,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
0,950
28,738
2,708
3,358
1,250
37,813
2,996
3,633
1,500
45,375
3,219
3,815
1,880
56,870
3,401
4,041
2,480
75,020
3,689
4,318
3,080
93,170
3,912
4,534
3,630
109,808
4,094
4,699
4,270
129,168
4,248
4,861
4,780
144,595
4,382
4,974
ISSN 2227-2917 Том 9 № 2 2019 346 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 342-353 346 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 9 No. 2 2019 _(online)_pp. 342-353
Плотность образца
r , кг/м3
Перепад давления
Ap, Па
Расход воздуха (общий, объмный) Q, м3/ч
Плотность потока воздуха, проходящего ч/з образец Gi, кг/(м .ч)
InAP;
InG,
Графическое определение параметров уравнения воздухопроницаемости образца
20
15,000
20,000
25,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
0,910
27,528
2,708
3,315
1,190
35,998
2,996
3,583
1,430
43,258
3,219
3,767
1,790
54,148
3,401
3,992
2,360
71,390
3,689
4,268
2,930
88,633
3,912
4,484
3,450
104,363
4,094
4,648
4,060
122,815
4,248
4,811
4,550
137,638
4,382
4,925
25
15,000
20,000
25,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
0,870
26,318
2,708
3,270
1,140
34,485
2,996
3,541
1,370
41,443
3,219
3,724
1,720
52,030
3,401
3,952
2,260
68,365
3,689
4,225
2,810
85,003
3,912
4,443
3,310
100,128
4,094
4,606
3,890
117,673
4,248
4,768
4,360
131,890
4,382
4,882
30
15,000
20,000
25,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
0,830
25,108
2,708
3,223
1,090
32,973
2,996
3,496
1а С
1,300
39,325
3,219
3,672
1,650
49,913
3,401
3,910
2,160
65,340
3,689
4,180
2,690
81,373
3,912
4,399
3,170
95,893
4,094
4,563
5,000 4.000 3,000 2.000 1,000 0,000
г г -у = 0,976.Y + u i_ i i г 0,570 Г 1 1 j "IT 1 1 1
i г 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
1 1 1 1
1 1 1 1 1 1
[пЛР
3,720
112,530
4,248
4,723
0,000 1,000 2,000 3,000 4000 3,00 * Экспериментальныеданные -Аппроксимирующая линейная зависимость
4,170
126,143
4,382
4,837
35
15,000
20,000
25,000
30,000
40,000
50,000
60,000
70,000
80,000
0,790
23,898
2,708
3,174
1,030
31,158
2,996
3,439
La G
1,240
37,510
3,219
3,625
5. ООО
1,550
46,888
3,401
3,848
2,040
61,710
3,689
4,122
2,540
76,835
3,912
4,342
2,990
90,448
4,094
4,505
г г г -у = 0,972х +0,529 т 1 1
I | I 1 ь* 1 -JcfT 1 1 -* 1 L 1
1 г | 1 1 Г Г 1 1 1 1 —1-1— Т 1 1
| -1— 1 -1—
In АР
3,510
106,178
4,248
4,665
Экспериментальныеданные -Аппроксимирующая линейная зависимость
3,940
119,185
4,382
4,781
Том 9 № 2 2019 ISSN 2227-2917
Плотность образца
r , кг/м3
Перепад давления
AR, Па
Расход воздуха (общий, объмный) Q, м3/ч
Плотность потока воздуха, проходящего ч/з образец Gi, кг/(м .ч)
InAR
lnG,
Графическое определение параметров уравнения воздухопроницаемости образца
40
15,000
0,750
22,688
2,708
3,122
20,000
0,980
29,645
2,996
3,389
25,000
1,180
35,695
3,219
3,575
30,000
1,480
44,770
3,401
3,802
40,000
1,950
58,988
3,689
4,077
50,000
2,420
73,205
3,912
4,293
60,000
2,850
86,213
4,094
4,457
70,000
3,350
101,338
4,248
4,618
80,000
3,750
113,438
4,382
4,731
Для каждого значения перепада давлений АР с учетом градуировочной кривой ротаметра определяли значение расхода воздуха Qi в м3/ч. По значениям Qi осуществляли расчет количества воздуха (плотности потока воздуха) Gi в кг/(м2-ч), проходящего через образец поропласта, для каждой ступени заданных стационарных перепадов давления воздуха, по формуле
о = ув • а,
где плотность воздуха при температуре 20°С -1,21 кг/м3.
Полученная в результате экспериментальных исследований совокупность значений
АРР и О,, нанесенная на плоскость в логарифмических координатах (1пАР, и 1пО,), по-
зволяет получить уравнения аппроксимирующей прямой для всех исследуемых значений плотности поропласта (см. табл. 1). Значение показателя режима фильтрации п будет равно тангенсу угла наклона этой прямой к оси абсцисс. Коэффициент воздухопроницаемости исследуемого образца поропласта или сопротивление воздухопроницанию определяется по значению ординаты точки пересечения этой прямой с осью 1пО.
Результаты и их обсуждение
Выполнены исследования воздухопроницаемости теплоизоляционного материала -карбамидного поропласта с товарным названием композит «Поропласт CF» [8].
Результаты исследуемых показателей воздухопроницаемости поропласта приведены в табл. 2.
Экспериментальные значения показателей воздухопроницаемости композита «Поропласт CF»
Experimental values of air permeability parameters of composite "Poroplast CF"
Таблица 2
Table 2
Плотность испытуемого материала, г Коэффициент воздухопроницаемости, i Показатель режима фильтрации, n Сопротивление воздухопроницанию образца, Ru
10 0,106 0,975 0,472
15 0,101 0,976 0,493
20 0,098 0,973 0,512
25 0,093 0,974 0,536
30 0,088 0,976 0,566
35 0,085 0,972 0,589
40 0,080 0,974 0,623
ISSN 2227-2917 Том 9 № 2 2019 »in (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 342-353 348 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 9 No. 2 2019 _(online)_pp. 342-353
Одной из важнейших характеристик теплоизоляционных материалов, определяющих их основные физико-механические свойства, в том числе и воздухопроницаемость, является пористость. Основные показатели воздухопроницаемости пористых материалов определяются не только величиной пористости, но и размерами пор, их характером. В материалах пористого строения различают истинную и открытую пористость. Исследуемый карбамид-ный «Поропласт CF» относится к материалам, имеющим открытопористую структуру, которая обусловлена перфорированностью стержневых и пленочных образований [9].
В ранних и более поздних исследованиях структуры карбамидных поропластов [10, 11] было выявлено наличие у них взаимопроникающих ячеек полиэдрического и овального типов. Если ячейки имеют полиэдрическую форму, то более мелкие поры овального типа заполняют тяжи, выполняя функции межпоро-вого пространства. Макроструктура композита «Поропласт CF» представлена в основном ячейками полиэдрического типа, где гранями полиэдров являются тончайшие (около 3 мкм) пленки, в местах пересечения которых образуются утолщения-стержни, кимеющие переменное сечение, толщина которого составляет
0,110 п
0,105 -
Ъ. 0,100 -
0,095 -
н
и О S 0) га
О о. с
о
X
m О m
0,090 -
0,085 -
0,080 -
0,070
от 3 до 10 мкм. Пленки полиэдрических ячеек имеют многочисленные дефекты - отверстия (ячейки овального типа), количество и размеры которых увеличиваются с уменьшением плотности поропласта.
Исследованиями было установлено, что при незначительно изменяющихся значениях параметров структуры поропластов, обусловленной некоторым увеличением толщины элементов полимерной матрицы (пленок ячеек и узлов) по мере повышения плотности материала в интервале от 10 до 40 кг/м3 коэффициент воздухопроницаемости уменьшается с 0,105 до 0,080 кг/[м-ч-(Па)п], что связано с увеличением сопротивления прохождения воздуха через материал.
Зависимость коэффициента воздухопроницаемости от плотности карбамидного композита «Поропласт CF» представлена на рис. 3.
В соответствии с данными экспериментальных исследований воздухопроницаемости композита «Поропласт CF» (см. табл. 2) оценим степень влияния его расчетной, согласно [4], нормируемой толщины на суммарное сопротивление воздухопроницанию многослойных ограждающих конструкций.
20 25 30
Плотность р, кг/м3 -♦- Испытываемый материал {Поропласт CF)
Рис. 3. Зависимость коэффициента воздухопроницаемости композита «Поропласт CF» от его плотности Fig. 3. Dependence of the air permeability index of the composite "Poroplast CF" on its density
Согласно [4] сопротивление воздухо-проницанию ограждающих конструкций зданий
Я должно быть не менее нормируемого со-
противления воздухопроницанию
Rmp
изме-
ряемого в (м -ч-Па)/кг и определяемого по формуле (6).
Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, определяем по формуле [4]
Том 9 № 2 2019 ISSN 2227-2917
АР = 0,55 ■ Н(ун - уВ ) + 0,33 ■ ун ■V2 ,
где Н - высота здания (от уровня пола первого этажа до верхней вытяжной шахты), м.
Разность давлений воздуха АР на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций определяем для здания повышенной этажности, при условной высоте Н = 50 м, а также для здания малоэтажной застройки, при принятой условной высоте Н2= 12 м.
Удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха (уН, уВ), измеряемый в Н/м , определяем по формуле
у = 3463/(273 +1), где ¿-температура воздуха: внутреннего (для определения ув) принимается согласно оптимальным параметрам по ГОСТ 12.1.005; ГОСТ 30494 и СанПин 2.1.2.2645; наружного (для
определения ун) - равной средней температуре наиболее холодной пятидневке обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330.
В соответствие с СП 5.2 [4] расчетная
температура ¿р внутреннего воздуха жилого
здания (°С) принимается по минимальным значениям оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22 °С), тогда
= 3463 = 1 1,82 Нм3 .
В ( 273 + 20) '
Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330 для г. Иркутска равная -33 °С, тогда
3463 3463 / 3
уН =-=-= 14,43Н м3.
Н 273 +(-33) 240 '
Согласно п. 7.2 [4] V - максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по СП 131.13330 для г. Иркутска - 2,9 м/с.
Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций для зданий повышенной этажности Ар составит:
Ар = 0,55■ 50( 14,43-11,82)+ 0,03 14,43■ 2,92 =75,42 Па.
Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности ограждающих конструкции для зданий малоэтажной застройки Ар2 составит
Ар = 0,55 -12( 14,43-11,82)+0,03 14,43 ■ 2,92 = 20,87 Нормируемая поперечная воздухопроницаемость GН ограждающих конструкций жилых зданий определяется по [4, табл. 9] и состав-
ляет 0,5 кг/(м ■ч). Тогда нормируемое сопротивление воздухопроницанию для зданий повышенной этажности составит:
АР 75 42 Rт = —:— = 150,84( м2 ■ чПа)/кг и Он 0,5
Нормируемое сопротивление воздухо-проницанию для зданий малоэтажной застройки составит:
= Щ = 2087 = м2. ч.па/кг.
2 ОН 0,5
Слой теплоизоляции толщиной 150 мм из композита «Поропласт CF», отвечающий требуемому сопротивлению теплопередаче согласно [4], многослойной стеновой ограждающей конструкции в соответствии с [12], составит сопротивление воздухопроницанию в соответствии с данными экспериментальных исследований (табл. 2) для плотности поро-пласта 20 кг/м3: 20 150 мм
К =
С =
--0,512 = 1,536 (М • ч- Пга/кг.
50 мм
Сопротивление воздухопроницаемости теплоизоляции чердачного перекрытия или покрытия жилых зданий из композита «Поропласт CF» плотностью 40 кТ м3 и толщиной 200 мм, которая удовлетворяет требованиям показателей теплозащиты [4] в нашем регионе, составит
20 200 мм 2 „ и
20 ---0,623 = 2,49 (мГ • ч П£)/ кг.
50 мм
Полученные данные о сопротивлении воздухопроницаемости поропласта плотностью 20 и 40 кг/м3 (RU0 и RU0), позицируемого
для применения в качестве теплоизоляции стеновых ограждающих конструкций и чердачных перекрытий и покрытий, позволяют установить его процентную долю от совокупной величины нормируемого сопротивления возду-
Т)тр тутр
хопроницанию RUi и Rи ограждающих конструкций жилых зданий разной высоты. Так, для зданий повышенной этажности (высотой 50 м) для поропластов с плотностью 20 и 40 кг/м3 доля от нормируемого сопротивления
воздухопроницанию RUiP = 150,84 (м2-ч-Па)/кг
составит, соответственно, 1,02% и 1,65%, а для зданий малоэтажной застройки (высотой
12 м) при RUm = 41,74 (м2-ч-Па)/кг и тех же параметрах плотности поропласта - 3,68% и 5,97% соответственно.
Следовательно, приведенные выше данные указывают на повышение доли в нормируемом сопротивлении воздухопроницанию от слоя поропласта по мере увеличения его
ISSN 2227-2917 Том 9 № 2 2019 350 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 342-353 350 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 9 No. 2 2019 _(online)_pp. 342-353
плотности и понижения высоты строящегося здания.
Выводы
1. Определенные экспериментально значения сопротивления воздухопроницанию и коэффициентов воздухопроницаемости карба-мидного поропласта нового поколения позволят осуществлять инженерный расчет сопротивления воздухопроницанию многослойных ограждений конструкций в целях уточнения их соответствия нормируемым показателям.
2. Экспериментальные данные показателей воздухопроницаемости материала (композита «Поропласт CF») при разных значениях
плотности (в интервале от 10 до 40 кг/м3, ступенчато через 5 кг/м3) позволяют обосновать и оптимизировать его применение в качестве теплоизоляции в соответствии с необходимой плотностью в ограждающих конструкциях теплозащитной оболочки зданий.
3. Результаты исследований по определению показателей воздухопроницаемости композита «Поропласт CF» заполняют пробелы в данных для всех инновационных материалов и конструкций, не вошедших в нормативный источник [4], который и рекомендует определять их экспериментально.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Walter Bläsi. Bauphysik; Verlag EuropaLehrmittel Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten (Germany). Europa -№: 42616.
2. Брилинг Р.Е. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций и материалов. М.: Строй-издат, 1948. 102 с.
3. Ушков Ф.В. Теплопередача ограждающих конструкции при фильтрации воздуха. М.: Стройиздат, 1969. 144 с.
4. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru/document/ 1200095525 (25.05.2019).
5. Машович А.Я., Скатов Л.Н., Заятдинов О.М. Влияние структуры твердеющей пены на ее физико-механические свойства // Вестник Восточно-Сибирского института МВД РФ. 1999. № 1 (8). С. 71-77.
6. Пат. № 2283232, РФ, МПК B29C 67/20. Установка для производства вспененного материала / В.А. Москвитин, Д.В. Москвитин, А.В. Мо-сквитин, С.Г. Данилов; заявитель и патентообладатель ООО «Фоампласт»; заявл. 24.02.2005, опубл. 10.09.2006.
7. ГОСТ 32493-2013 Материалы и изделия теплоизоляционные. Метод определения воздухопроницаемости и сопротивления воздухо-проницанию [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs. cntd.ru/document/1200108488 (25.05.2019).
8. ТУ 2254-002-16602333-02 Композит «Поропласт CF» [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru/ document/415964902 (25.05.2019).
9. Пособие по физико-механическим характеристикам строительных пенопластов и сото-пластов [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru/ document/471849028 (25.05.2019).
10. Москвитин В.А., Татаринова И.В., Левин-ский Б.В. Особенности макроструктуры твердых пен и методы ее регулирования // Пены в технологии горных работ: сб. науч. тр. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного университета, 1990. С. 67-73.
11. Гнездилова О.А., Москвитин В.А., Пинус Б.И. Исследования физико-технических свойств "Поропласта CF 02", используемого в качестве теплоизолятора слоистой каменной кладки // Экспертиза и управление недвижимостью: состояние, проблемы, перспективы: материалы Всероссийской научно-практической конференции. Иркутск: Изд-во Иркутского государственного технического университета, 2007. С. 30-38.
12. ТУ 5741-002-16602333-2006 Эффективные слоистые каменные наружные конструкции с теплоизоляцией из композита «Поропласт CF 02» // Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. URL: http://docs.cntd.ru/document/471856608 (25.05.2019).
REFERENCES
1. Walter Bläsi. Bauphysik; Verlag EuropaLehrmittel Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten (Germany). Europa -№: 42616.
2. Briling R.E. Vozdukhopronitsaemost' ograzhda-yushchikh konstruktsii i materialov [Air Permeabil-
ity of building envelopes and materials]. Moscow: Stroiizdat Publ., 1948, 102 p. (In Russian) 3. Ushkov F.V. Teploperedacha ograzhda-yushchikh konstruktsii pri fil'tratsii vozdukha [Heat transfer of building envelopes in filtering air]. Moscow: Stroiizdat Publ., 1969. 144 p. (In Russian)
Том 9 № 2 2019 ISSN 2227-2917
4. SP 50.13330.2012 Teplovaya zashchita zdanii. Aktualizirovannaya redaktsiya SNiP 23-02-2003 [Electronic resource]. Elektronnyi fond pravovoi i normativno-tekhnicheskoi dokumentatsii [Electronic Fund of legal and normative-technical documentation]. Avialable at: http://docs.cntd.ru/document/1200095525 (accessed 25.05.2019). (In Russian)
5. Mashovich A.Ya., Skatov L.N., Zayatdinov O.M. Influence of structure of the hardening foam on its physicomechanical properties. Vestnik Vostochno-Sibirskogo instituta MVD RF [The Bulletin of the East Siberian institute of the Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation]. 1999, no. 1(8), pp. 71-77. (In Russian)
6. Moskvitin V.A. [at all.] Ustanovka dlya proiz-vodstva vspenennogo materiala /; zayavitel' i pat-entoobladatel' [Installation for the production of foam material]. Patent RF, no. 2283232, 2005. (In Russian)
7. GOST 32493-2013 Materialy i izdeliya teplo-izolyatsionnye. Metod opredeleniya vozdukho-pronitsa-emosti i soprotivleniya vozdukhopronit-saniyu [GOST 32493-2013Heat-insulating materials and products. Method of determining air permeability and resistance to air penetration]. Elektronnyi fond pravovoi i normativno-tekhnicheskoi dokumentatsii [Electronic Fund of legal and normative-technical documentation]. Avialable at: http://docs.cntd.ru/document/1200108488 (accessed 25.05.2019). (In Russian)
8. TU 2254-002-16602333-02 Kompozit «Poro-plast CF» [Composite "Poroplast CF". Technical conditions]. // Elektronnyi fond pravovoi i norma-tivno-tekhnicheskoi dokumentatsii [Electronic Fund of legal and normative-technical documentation]. Avialable at: http://docs.cntd.ru/ document/415964902 (accessed 25.05.2019). (In Russian)
9. Posobie po fiziko-mekhanicheskim kharakter-istikam stroitel'nykh penoplastov i sotoplastov
[Manual on the physicomechanical characteristics of building foams and honeycombs]. Elektronnyi fond pravovoi i normativno-tekhnicheskoi dokumentatsii [Electronic Fund of legal and normative-technical documentation]. Avialable at: http://docs.cntd.ru/document/471849028 (accessed 25.05.2019). (In Russian)
10. Moskvitin V.A., Tatarinova I.V., Levinskii B.V. Osobennosti makrostruktury tverdykh pen i me-tody ee regulirovaniya [Features of the macrostructure of solid foams and methods of its regulation]. Peny v tekhnologii gornykh rabot: sb. nauch. tr. [Foams in mining technology: sat scientific labor]. Irkutsk: Irkutsk State University Publ., 1990, pp. 67-73. (In Russian)
11. Gnezdilova O.A., Moskvitin V.A., Pinus B.I. Issledovaniya fiziko-tekhnicheskikh svoistv "Poro-plasta CF 02", ispol'zuemogo v kachestve teplo-izolyatora sloistoi kamennoi kladki [Studies on the physicotechnical properties of Poroplast CF 02, used as a heat insulator for layered masonry]. Ekspertiza i upravlenie nedvizhimost'yu: sostoy-anie, problemy, perspektivy: materialy Vseros-siiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Expertise and management of real estate: state, problems, prospects. materials of the all-Russian scientific-practical conference]. Irkutsk: Irkutsk National Research Technical University Publ., 2007, pp. 30-38. (In Russian)
12. TU 5741-002-16602333-2006 Effektivnye sloistye kamennye naruzhnye konstruktsii s teplo-izolyatsiei iz kompozita «Poroplast CF 02» [TU 5741-002-16602333-05 Effective layered stone external designs with thermal insulation from a composite of "Poroplast CF"]. Elektronnyi fond pravovoi i normativno-tekhnicheskoi dokumen-tatsii [Electronic Fund of legal and normativetechnical documentation]. Avialable at: http://docs.cntd.ru/document/471856608 (accessed 25.05.2019). (In Russian)
Критерии авторства
Москвитин В.А., Емельянова Н.А., Машо-вич А.Я. имеют равные авторские права. Москвитин В.А. несет ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution
Vladimir A. Moskvitin, Natalia A. Emelyanova, Andrey Ya. Mashovich have equal author's rights. Vladimir A. Moskvitin bears the responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.
ISSN 2227-2917 Том 9 № 2 2019 352 (print) Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость с. 342-353 352 ISSN 2500-154X Proceedings of Universities. Investment. Construction. Real estate Vol. 9 No. 2 2019 _(online)_pp. 342-353
Сведения об авторах
Москвитин Владимир Андреевич,
кандидат технических наук,
доцент кафедры строительного производства,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия,
e-mail: [email protected]
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8466-7018
Емельянова Наталья Александровна,
старший преподаватель кафедры
строительного производства,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия,
Se-mail: [email protected]
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7692-4424
Машович Андрей Яковлевич,
кандидат технических наук, старший научный
сотрудник,
Иркутский национальный исследовательский
технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия,
e-mail: [email protected]
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1974-036X
Information about the authors
Vladimir A. Moskvitin,
Cand. Sci. (Eng.),
Associate professor of the Department of building production,
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia, e-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8466-7018 Natalia A. Emelyanova,
Senior teacher of the Department of building production,
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia, He-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7692-4424
Andrey Ya. Mashovich,
Cand. Sci. (Eng.), senior researcher, Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia, e-mail: [email protected] ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1974-036X
Том 9 № 2 2019 ISSN 2227-2917
