CC BY
41
2/2011 вестник 2/20L]_МГСУ
ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА СОВРЕМЕННЫХ ОКОН В КРАЕВЫХ ЗОНАХ
FEATURES OF THE THERMAL MODE OF MODERN WINDOWS
IN REGIONAL ZONES
A.B. Бушов
A.V. Bushov
ГОУ ВПО МГСУ
В статье на реальном примере выявлены и раскрыты проблемы краевых зон стеклопакетов, получены экспериментальные значения распределения удельных тепловых потоков и значения сопротивления теплопередаче на поверхности окна.
In article on a real example problems of regional zones of double-glazed windows are revealed and opened, experimental values of distribution of specific thermal streams and value of resistance to a heat transfer on a surface of the window block are received.
Практика эксплуатации современных окон в различных климатических районах показала, что одной из общих проблем, характерных практически для всех окон с применением стеклопакетов, является резкое понижение температуры внутренней поверхности остекления в зоне сопряжения с переплетами - так называемая проблема краевых зон. Однако, как показывают результаты экспериментальных и теоретических исследований, решение этой задачи не столь однозначно, и зависит от комплекса взаимосвязанных процессов, определяющих температурный режим стеклопакетов в зоне их сопряжения с оконными переплетами, в частности:
- стока тепла вдоль внутреннего стекла к торцу стеклопакета, вследствие расположения его в толще профиля с пониженными температурами и уменьшения теплопритока за счет закрытия стекла оконными штапиками;
- стока тепла по герметику стеклопакетов;
- стока тепла по дистанционным рамкам [3].
В нижней части стеклопакетов на эти процессы накладывается дополнительно конвективный теплоперенос в воздушных прослойках. Охлаждение конвективным потоком воздуха нижней части стеклопакета обуславливает в первую очередь выпадение конденсата на его поверхности в нижней части окна. Необходимо разделить процессы теплопередачи в краевых зонах, обусловленные теплопроводностью, и процессы, связанные с конвективным теплопереносом, которые происходят в любых воздушных прослойках независимо от наличия и типа дистанционных рамок. Физика этих процессов различна, и, соответственно, различны подходы к их учету и использованию.
Одним из требований, предъявляемых СНиП 23-02-2003 [2] к светопрозрачным конструкциям, является ограничение по минимальной температуре внутренней
ВЕСТНИК МГСУ
2/2011
поверхности окна при расчетных параметрах наружного и внутреннего воздуха - не ниже +3 С [3].
В данной работе было рассмотрено оконный блок немецкой фирмы «Весеишпск», трехкамерная оконная система «БАУТЕК» (4-14-4-14-4И) с шириной профиля 71мм, наиболее широко используемая оконная система в настоящее время. На рисунке 1 представлены термограммы фрагментов окон исследуемых в климатической камере.
ш
V
л № 1»
Vд Р
Т 1,
Рисунок 1. Термограммы фрагментов окон исследуемых в климатической камере
Рисунок 2. Экспериментальные значения распределения удельных тепловых потоков
на половине оконного блока
2/2011
ВЕСТНИК _МГСУ
Рисунок 3. Экспериментальные значения сопротивления теплопередаче на поверхности оконного блока «Баутек».
Основные факторы влияющие на температурный режим краевых зон:
1)
2)
3)
4)
5)
Дистанционные рамки (конструктивное решение; коэффициент теплопроводности Л; форма и толщина стенок). Слои вторичной герметизации.
Положение дистанционных рамок стеклопакета относительно граней штапика. Ширина межстекольного пространства стеклопакета. Коэффициент эмиссии стеклопакета.
Теплофизические характеристики газа заполняющего стеклопакет (Л, р, v) . Одним из путей снижения тепловых потерь в краевой зоне является замена дистанционной рамки. Дистанционная рамка (спейсер) обычно сделана из алюминия с высокой теплопроводностью - 200 Вт/мК, и потому в зимнее время создает "мостик холода", через который "уходит" часть тепла. Кроме того, в стеклопакете по периметру в зоне примерно 60 мм от рамки при повышенной влажности воздуха может осесть конденсат. А если внешняя температура ниже -15°C, он превращается в лед. В последние время на российском рынке появилась информация о новых типах дистанционных рамок (Swiggle Strip, Termix и др.), предлагаемых рядом фирм, и новых способах изготовления стеклопакетов (TPS), исключающих необходимость применения дистанционных рамок в традиционном понимании. Так, немецкая фирма Thermix разработала полимерную дистанционную рамку, использование которой в конструкции стеклопакета создает, так называемый, "теплый край".[4]
Анализ возможных технических решений, основанных на рассмотренных физических процессах теплопередачи, позволил сформулировать ряд подходов к решению проблемы краевых зон, помимо замены материала дистанционных рамок. В частности: глубокая посадка стеклопакетов; рациональное размещение стеклопакетов по ширине профиля; увеличение теплопритока к торцу стеклопакета за счет изменения размеров штапиков и др.
В качестве одного из наиболее простых и эффективных решений - смещение дистанционных рамок вместе с герметиками вглубь переплетов на 10-15 мм. Как показывают расчеты и экспериментальные исследования, смещение дистанционных рамок вглубь профилей позволяет повысить минимальную температуру в зоне стыка стеклопакета с переплетом на 3-40С без каких-либо других мероприятий, то есть в
ВЕСТНИК 2/2011
состоянии дать тот же эффект, что и применение рамок с термовставками. Возможны и другие варианты улучшения теплового режима стеклопакетов в краевых зонах с применением комплекса различных мероприятий. [5]
Гораздо сложнее дело обстоит с конвективным теплопереносом и охлаждением нижней части окна. Как уже отмечалось, этот процесс происходит независимо от типа и материала дистанционных рамок и определяется плотностью, вязкостью газа, заполняющего воздушную прослойку, ее шириной, температурным перепадом между поверхностями и рядом других факторов. Рассмотренные решения позволяют лишь снять остроту проблемы краевых зон, однако, ни замена материала дистанционных рамок, ни глубокая посадка стеклопакетов, ни ряд других возможных решений не позволяют полностью исключить понижение температуры поверхности стеклопакетов в зоне их сопряжения с переплетами.
Литература
1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий // Госстрой России - М.:ФГУП ЦПП, 2004. -
26 с.
2. ГОСТ 24866-99. Стеклопакеты клееные строительного назначения // Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000.-38 с.
3. Кривошеин А.Д., Харламов Д.А. К вопросу об улучшении температурного режима современных окон в краевых зонах// Светопрозрачные конструкции. 2005.- №1- с.10-14.
4. Мурадян М.Б. и др. Некоторые новые тенденции развития производства современных клееных стеклопакетов / Мурадян М.Б., Саркисов М.М., Спиридонов А.В., Морозов A.M. // Окна и двери.-2001.-№ 3.-е. 32-36.
5. Харламов Д.А. Температурный режим стеклопакетов в краевых зонах //проектирование и строительство в Сибири.-2007.-№6(42).-с. 40-43.
The Literature
1. SNiP 23-02-2003. Thermal protection of buildings//Gosstroy of Russia - M.:FGUP CPP, 2004. - 26 with.
2. GOST 24866-99. Double-glazed windows building appointment//Gosstroy of Russia, State Unitary Enterprise TSPP, 2000.-38 with.
3. Krivoshein A.D., Kharlamov Д.А. To a question on improvement of a temperature mode of modern windows in regional zones//Svetoprozrachnye of a design. 2005. №1 - s.10-14.
4. Muradian S.V., etc. Some new tendencies of development of manufacture modern double-glazed windows / Muradjan of M. B., Sarkisov M. M, Spiridonov A.V., Morozov A.M.//Windows and dveri.-2001. № 3.-with. 32-36.
5. Kharlamov D.A.temperature a mode of double-glazed windows in regional zones//designing and building in Sibiri.-2007.- № 6 (42).-c. 40-43.
Ключевые слова: Температурный режим, стеклопакет, дистанционная рамка, воздушная прослойка, тепловая защита, энергосбережение, конвекция, теплопроводность, инертные газы.
Keywords: Temperature mode, double-glazed window, remote framework, air layer, thermal protection, the power savings, convection, heat conductivity, inert gases
E-mail автора: [email protected]
Рецензент: Заместитель заведующего лабораторией ограждающих кончтрукций и микроклимата зданий, к.т.н., Румянцева И.А.
