CC BY
28
безопасность строительных систем. экологические проблемы в строительстве. геоэкология
УДК 62:692.8
С.С. Голубев
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
БАЛКОННЫХ ДВЕРЕЙ
Приведены некоторые результаты теплотехнических испытаний балконных дверей с двухкамерным стеклопакетом СПД 4К-16Аг-4-16Аг-К4, пластиковым ПВХ профилем, шириной коробки 82 мм, непрозрачным заполнением нижней, «глухой» части сэндвич-панелью из пенополистирола, толщиной 44 мм, — первый вариант двери, и наборным сэндвичем из профиля ПВХ Сэндвич 44 (С/44 Ф) — второй вариант двери.
Ключевые слова: приведенное термическое сопротивление, удельный тепловой поток, тепловизионная съемка, термограмма.
Процедура проведения измерений в климатической камере ГУП «НИИМосстрой» и обработка результатов испытаний выполнены в соответствии с ГОСТ 26602.1—99. Пусть индекс / = 1, ..., 5 соответствует нумерации разных теплотехнически однородных зон (нижней, двух боковых, верхней и центральной); индекс / = 1, ..., 4 — нумерации разных частей балконной двери: коробки, створки, «глухой» части, стеклопакета. Тогда термическое сопротивление 1-й однородной зоны для разных частей испытываемого образца Як м2°С/Вт, определяется из выражения
(V-г)
к=
(1)
где ту — средние значения температур на внутренней поверхности 1-й зоны для разных частей испытываемого образца за период измерения, °С; т/' — средние значения температур на наружной поверхности 1-й зоны для каждой из/-частей испытываемого образца за период измерения, °С; q/j — средняя плотность удельного теплового потока, проходящего через /-ю зону для каждой из/-частей испытываемого образца за период измерения, Вт/м2. Приведенные термические сопротивления разных частей балконной двери: коробки, створки, «глухой» части, стеклопакета, определяются по формуле
К = А//14/ К, (2)
где А/ = ^ А/ — площади разных частей балконной двери, м2. Результаты измерений приведены в табл.
Средние значения теплотехнических характеристик разных частей балконных дверей
Части балконной двери А, м2 т"*, °С т;\ °с , Вт/м2 К], м2-°С/Вт
1. Стеклопакет 0,29 -22,6 21,1 56,6 0,77
2. Коробка 0,13 -20,7 14,7 61,6 0,57
3. Створка 0,33 -23,8 21,5 52,5 0,86
© Голубев С.С., 2012
99
Вестник 6/2012 6/2012
Окончание табл.
Части балконной двери 4, м2 т^, °С т^, С д], Вт/м2 Я), м2-°С/Вт
4 А. Глухая часть 0,31 -24,3 21,2 37,0 1,26
1-го типа
4 Б. Глухая часть 0,31 -19,6 16,0 104,1 0,34
2-го типа
Приведенное термическое сопротивление теплопередаче всех непрозрачных частей балконной двери 1-го типа равно Ккр = 0,90 м2 °С/Вт, 2-го типа Кк,р = 0,50 м2 °С/Вт. Приведенное термическое сопротивление теплопередаче всей балконной двери 1-го типа равно Як = 0,80 м2°С/Вт, 2-го типа Як = 0,67 м2°С/Вт.
Из данных табл. видно, что все основные комплектующие балконной двери 1-го типа: стеклопакет, коробка, створка, «глухая» часть — имеют высокие теплотехнические показатели. Низкое значение термического сопротивления теплопередаче имеет только «глухая» часть балконной двери 2-го типа.
Полученная информация может быть дополнена термограммами, представленными на рис. 1—4. В конструкциях с воздушными прослойками (стеклопакете и «глухой» части 2-го типа) поведение температурных кривых характеризуется снижением температуры сверхувниз, поскольку холодный воздух, опускаясь, охлаждает нижнюю часть конструкции, а теплый, поднимаясь, подогревает верхнюю. Наибольшее падение температур наблюдается в нижней части стеклопакета [1]. Температура на поверхности «глухой» части балконной двери 1-го типа практически одинакова по всей поверхности. Разброс температур (рис. 3) на поверхности этой составляющей конструкции балконной двери значительно меньше, чем на других.
Рис. 1. Теплотехнические испытания балконной двери в климатической камере ГУП «НИИМосстрой»: справа — термограмма светопрозрачной части балконной двери и индикатор соответствия цвета температуре; на графике внизу — профиль температуры вдоль проведенной на термограмме сверху вниз линии Li1
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
Рис. 2. Термограммы непрозрачных частей двух типов балконных дверей: на графиках внизу — профили температур вдоль проведенных сверху вниз на термограммах линий Li1
%
252015105-
оЛ
5.0
гтттттт^Рт?
nHWlItU
9.2
13.3
17.5
21.6
25.8
30.0
°с
I Arl Минимум: 6.4 Максимум: 25.0 Среднее: 21.9
%
25 20151050
5.0
9.2
13.3
tttW-
17.5
■4Ш
21.6
25.8
■Lil Минимум: 17.0 Максимум: 24.0 Среднее:22.1
30.0
°С
б
Рис. 3. Гистограммы плотности распределения точек с данной температурой на поверхности стеклопакета (а), «глухой» части первого типа (б) и второго типа (в) испытываемых балконных дверей. Среднее значение температуры на стеклопакете равно 21,9 °С, «глухой» части балконной двери первого типа 22,1 °С, второго типа 13 °С (начало)
а
ВЕСТНИК
МГСУ
6/2012
Рис. 3. (окончание) Гистограммы плотности распределения точек с данной температурой на поверхности стеклопакета (а), «глухой» части первого типа (б) и второго типа (в) испытываемых балконных дверей. Среднее значение температуры на стеклопакете равно 21,9 °С, «глухой» части балконной двери 1-го типа 22,1 °С, 2-го типа 13 °С
б
Рис. 4. Распределения температур на поверхностях нижней четверти непрозрачной части 1-го (а) и 2-го (б) типов балконных дверей
Безопасность строительных систем. Экологические проблемы в строительстве. Геоэкология
Видно, что термограммы дают достаточно большую и оперативную информацию о состоянии теплозащитных качеств ограждающих конструкций зданий [2]. Однако из-за случайного влияния на результаты тепловизионной съемки эффектов отражения, различных нестационарных процессов можно говорить только о качественной картине температурных распределений на поверхности ограждающих конструкций. Данные, полученные при помощи тепловизора, не могут быть количественно интерпретированы без помощи прямых контактных измерений температур. Так, в программе обработки термограмм ThermaCAM имеется два параметра, позволяющие изменять температурно-цветовое соответствие: коэффициент излучения поверхности конструкции и видимая отраженная температура. Эффективная температура окружающей среды или видимая отраженная температура важна, когда коэффициент излучения мал, а температура объекта достаточно сильно отличается от отраженной температуры. данный параметр используется для компенсации излучения окружающих тел, отражаемого от объекта.
таким образом, представляет интерес подход комплексных теплотехнических испытаний, включающих применение современного тепловизионного оборудования [2], математического моделирования [3, 4] и прямых контактных измерений температур и удельных тепловых потоков [5].
Библиографический список
1. Личман В.А., Голубев С.С. Экспериментальные результаты использования энергосберегающих штор // Энергосбережение. 2012. № 3. С. 65—68.
2. Gustavsen A., Griffith B.T., Arasteh D. Tree-dimensional conjugate computational fluid dynamics simulations of internal window frame cavities validated using infrared thermography // ASHRAE Transactions. 2001. Vol. 107. P. 2.
3. Варапаев В.Н., Голубев С.С. Сравнение точного и приближенного учета теплового излучения границ при численном решении сопряженной задачи естественной конвекции в вертикальном слое оконных ограждений // Вестник МГСУ. 2011. № 8. С. 129—136.
4. Roeleveld D., Naylor D., Oosthuizen P.H. A simplified model of heat transfer at an indoor window glazing surface with a Venetian blind // J. Building Performance Simulation. 2010. 3(2). P. 121—28.
5. Naylor D., Lai B.Y. Experimental study of natural convection in a window with a between-panes Venetian blind // Exp. Heat Transfer. 2007. Vol. 20. P. 1—17.
Поступила в редакцию в мае 2012 г.
Об авторе: Голубев Станислав Сергеевич — аспирант кафедры информатики и прикладной математики, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»
(ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, ccgol@mail.ru.
Для цитирования: Голубев С.С. Сравнение результатов теплотехнических испытаний балконных дверей // Вестник МГСУ 2012. № 6. С. 93—104.
S.S. Golubev
COMPARISON OF RESULTS OF THERMAL TESTS OF BALCONY DOORS
Results of thermal tests of balcony doors are presented in the article. In the course of the research project, two types of doors were tested. The first type represents a PVC frame door (width 82 mm); it has a triple glazing (4K-16Ar-4-16Ar-K4); its blank part represents a polystyrene sandwich panel (width 40 mm). The second type represents a PVC frame door (width 82 mm), that has a triple glazing (4K-16Ar-4-16Ar-K4) and composite PVC panels. The testing procedure and processing results are described in the article. The test has demonstrated that the thermal resistance value of the balcony door of the first type exceeds the thermal resistance value of the balcony door of the second type.
Key words: reduced thermal resistance, per-unit thermal flow, thermal imaging, thermogramme.
BECTHUK R/9nl9
6/2012
References
1. Lichman V.A., Golubev S.S. Eksperimental'nye rezul'taty ispol'zovaniya energosberegayushchikh shtor [Experimental Results of Use of Power Saving Blinds]. Energosberezhenie [Power Saving]. 2012, no. 3, pp. 65—68.
2. Gustavsen A., Griffith B.T., Arasteh D. Tree-dimensional Conjugate Computational Fluid Dynamics Simulations of Internal Window Frame Cavities Validated Using Infrared Thermography. ASHRAE Transactions. 2001, vol. 107, p. 2.
3. Varapaev V.N., Golubev S.S. Sravnenie tochnogo i priblizhennogo ucheta teplovogo izlucheniya granits pri chislennom reshenii sopryazhennoy zadachi estestvennoy konvektsii v vertikal'nom sloe okonnykh ograzhdeniy [Соmраrison of Accurate and Approximate Analysis of Boundaries of Heat Radiation as Part of Numerical Solution of the Associated Problem of Natural Convection in the Vertical Layer of Window Enclosures]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2011, no. 8, pp. 129—136.
4. Roeleveld D., Naylor D., Oosthuizen P.H. A Simplified Model of Heat Transfer at an Indoor Window Glazing Surface with a Venetian Blind. J. Building Performance Simulation. 2010, no. 3(2), pp. 121—128.
5. Naylor D., Lai B.Y. Experimental Study of Natural Convection in a Window with a Between-panes Venetian Blind. Exp. Heat Transfer. 2007, vol. 20, pp. 1—17.
About the author: Golubev Stanislav Sergeevich — postgraduate student, Department of Computer Science and Applied Mathematics, Moscow State University of Civil Engineering (MSUCE),
26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation, ccgol@mail.ru.
For citation: Golubev S.S. Sravnenie rezul'tatov teplotekhnicheskikh ispytaniy balkonnykh dverey [Comparison of Results of Thermal Tests of Balcony Doors]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 6, pp. 93—104.
