CC BY
30
вимфювання температури в печ1, на поверхн1 та всередиш зразка матер1алу. Тривалють випробувань залежить вщ часу досягнення температурно! р1вно-ваги за показниками вЫх термопар. Оскшьки цей метод застосовують для випробування однорщних матер1ал1в, як складаються з одше! речовини або р1вном1рно розподшено! сумш1 р1зних речовин, випробуванням шддавалися тшьки зразки внутршнього заповнення сендв1ч-панелей. Залежност температури вщ часу переб1гу випробувань наведено на рис. 2.
Рис. 2. Залежшсть середньо'1 температури вiд часу теплового впливу в печi (1), на зразку з мтеральноХ вати (2), тнопол^тиролу (3) та пiнополiуретану (4) в перебщ випробувань зразтв внутршнього заповнення сендвiч-панелей на негорючкть за методом ДСТУ Б В.2.7-19 (ГОСТ 30244)
За результатами випробувань, зразки внутршнього заповнення сен-дв1ч-панелей з тнополютиролом (3) та тнопол1уретаном (4) належать до горючих матер1ал1в - Г4 (шдвищено! горючосп), зразок внутршнього заповнення сендв1ч-панел1 з мшераловатною ватою - Г1 (низько! горючост1).
Займисткть внутршнього заповнення сендв1ч-панелей визначали зпдно з вимогами ДСТУ Б В. 1.1 -2 (ГОСТ 30402) [4]. Дослщженнями з виз-начення займистост встановлено, що мшмальне значення поверхнево! густи-ни теплового потоку, за якого вщбуваеться займання та полуменеве горшня внутршнього заповнення сендв1ч-панелей з шнополютиролом та шнопол1уре-таном, становить 25 кВт/м2. Шд впливом теплового потоку 20 кВт/м займання не вщбувалось протягом випробувань, тривалють яких становить 15 хв. За результатами випробувань визначено, що зразки внутршнього заповнення сен-дв1ч-панелей з шнополютиролом та шнопол1уретаном вщповщають вимогам, що встановлеш до матер1ал1в групи займистост - В2 (пом1рно займист1). Вь домо, що мшераловатш матер1али, та вироби, яю застосовуються шд час виго-товлення сендв1ч-панелей, належать до групи В1 (важкозаймист1).
Поширення полум'я поверхнею дослщжуваних зразюв внутршнього заповнення сендв1ч-панелей з шнополютиролом та шнопол1уретаном визначали зпдно з методом, передбаченого у ДСТУ Б В.2.7 (ГОСТ 30444) [5]. За результатами випробувань на поширення полум'я, вим1рювання довжини пошкоджено! частини зразюв по поздовжнш ос для кожного зразка по кал1б-рувальному графжу розподшу поверхнево! густини теплового потоку (ПГТП) вщноситься, для: зразка внутршнього заповнення сендв1ч-панелей з шнопо-лютиролом до групи РПЗ (пом1рно поширюють); зразка внутршнього заповнення сендв1ч-панелей з шнопол1уретаном РП2 (локально поширюють).
Димоутворювальна здатшсть внутрiшнього заповнення сендвiч-пaне-лей визначали згiдно з вимогами ГОСТ 12.1.044 [6]. Анатз результатiв експе-риментальних дослiджень димоутворювально! здaтностi свщчить, що макси-мальне значения втрати свггаопропускання (10 %) у вимiрювaльнiй кaмерi вщ-буваеться за умови впливу теплового потоку поверхневою густиною для тно-полiстиролу та пiнополiуретaну становить 25 кВтхм-1, для мшерально! вати -40 кВтхм-1, пiд час випробувань в режимi тлiння. Значення коефщента димо-утворення становить для тнополютиролу та пiнополiуретaну 112 м2хкг-1 та 88 м2хкг-1, що обумовлюе вiднесення до 1х групи мaтерiaлiв з помiрною димо-утворювальною здатшстю (Д2), для мшерально! вати цей показник не переви-щуе 34 м2хкг-1 i вiдноситься до групи з малою димоутворювальною здaтнiстю (Д1).
Висновки. Отже, фiзико-технiчнi характеристики, якi надають тд-приемства-виробники ща продукцп, зазвичай спрямоваш на зaцiкaвлення потреб споживaчiв до застосування сендвiч-пaнелей, як ефективного тепло-iзоляцiйного будiвельного мaтерiaлу i не вiдобрaжaють реально1 небезпеки, яка може виникнути в процеш 1х експлуатацп. Тому, кожен вид будiвельного мaтерiaлу (конструкцп) перед застосуванням в будiвництвi, необхiдно ре-тельно дослщжувати на предмет його пожежно1 небезпеки та вогнезахисно! здaтностi. Aнaлiзуючи отримаш результати, можна констатувати, що маючи приблизно однaковi показники з теплопровщносп, при однaковiй товщинi, робоча температура цих теплоiзоляцiйних мaтерiaлiв вiдрiзняеться в сотш ра-зiв. Вiдповiдно, для забезпечення необхщних меж вогнестiйкостi як огоро-джувaльнi конструкцп, в будинках i спорудах нaйбiльше пiдходять сендвiч-пaнелi з плитами як внутршнш шар iз мшерально! вати на основi базальтового волокна.
Л1тература
1. Несъедобный "бутерброд" от Лорда Сендвича // Строительство. - М., 20.06.2006. -№ 006.
2. Пожарная опасность жилых и гражданских зданий из легких конструкций / Яковлев А.И. и др. // Огнестойкость строительных конструкций : сб. - М. : Изд-во ВНИИПО, 1984. - Вып. 2. - С. 85-91.
3. ДСТУ Б.В.2.7-19-95 Буд1вельш матер1али. Методи випробувань на горючють. - К. : Вид-во Держбуд Укра!ни, 1995. - 24 с.
4. ДСТУ Б.В.1.1-2-97* Захист вщ пожежг Буд1вельш матер1али. Метод випробування на займиспсть. - К. : Вид-во Держбуд Укра!ни, 1997. - 40 с.
5. ДСТУ Б В.2.7-70-98 (ГОСТ 30444-97). Матер1али буд1вельш. Метод випробувань на поширення полум'я. - К. : Вид-во Держбуд Укра!ни, 1997. - 32 с.
6. ГОСТ 12.1.044 Захист вщ пожежг Буд1вельш матер1али. Метод випробування на ди-моутворювальну здатшсть. - К. : Вид-во Держбуд Укра!ни, 1999. - 35 с.
Вальнюк Р.М., Малец И.О. Влияние показателей пожарной безопасности на сферу применения сэндвич-панелей
Проведен анализ нормативной базы, регламентирующей порядок оценки пожарной опасности материалов, применяемых в строительстве. По результатам проведенных исследований получены параметры, которые позволили разработать рекомендации по выбору внутреннего заполнения исследуемых сэндвич-панелей, при их применении в строительстве производственных зданий и общественных зданий с учетом показателей пожарной опасности. Обоснованы особенности огнезащитной способности и пожароопасные свойства внутреннего заполнения сэндвич-панелей.
Ключевые слова: сэндвич-панель, горючесть, воспламеняемость, распространение пламени, дымообразующая способность, применение сэндвич-панелей.
Valnyuk R.M., Malets I.O. Influence of fire hazard indexes on field of application sandwich-panel
The standards that regulate the assessment of fire hazard material used in building were analyzed. From research was received parameters that allowed us to develop recommendations to choice of internal filling sandwich-panel and that using in building. These recommendations consider indicators of fire hazard. The peculiarities were substantiated retardant ability and flammable properties of internal filling sandwich panels.
Keywords: sandwich-panel, retardant ability, combustibility, flame spreading, smoke forming ability, using of sandwich-panel.
УДК 674.047:620.9:543.57 Астр. М.1. Данчук; проф. 1.М. Озартв, д-р техн.
наук; доц. М. Ф. Федина, канд. хгм. наук - НЛТУ Украни, м. Льв1в; доц. В.В. Кочубей, канд. хгм. наук - НУ "Львгвська полгтехтка "
ТЕПЛОАКУМУЛЯТИВН1 ВЛАСТИВОСТ1 СОЛЕЙ-КРИСТАЛОГ1ДРАТ1В ЯК АКУМУЛЯТОР1В СОНЯЧНО1 ЕНЕРГН В ГЕЛ1ОСИСТЕМАХ
Наведено результата експериментальних дослщжень теплоакумулятивних властивостей солей-кристалогщра™. За даними цих дослщжень обрано найактуаль-шший компонент як теплоакумулутор гелiотермiчних систем, що значно вплине на ефектившсть застосування гелюсистем у холодну пору доби.
Ключовг слова: термогравiметрiя, диференцiйно-термiчний аналiз, кристалiза-цшно зв'язана вода, теплоакумулятивна речовина, кристалогщрат.
Вступ. Як вщомо [1, 2], одним 1з перспективних й надшних шлях1в ус-тшного використання енергп сонячного випромшювання 1з подальшим 11 пе-ретворенням в теплову е застосування теплоакумулятивних речовин солей-кристалопдрапв, як тд час нагр1вання 1з твердого стану переходять в рщ-кий. Таю солькристалопдрати, поглинаючи пряме (направлене) 1 розшяне со-нячне випромiнювання, перетворюються в рщкий стан, а охолоджуючись (в холодну погоду та шчний час), кристал!зуються, тобто повертаються в почат -ковий стан, видшяючи при цьому поглинену теплову енергiю, що була затрачена на розплавлення солей. Це дае змогу забезпечити протягом додаткового часу високою температурою (на 30... 40 °С) сонячш енергетичш системи, що створюе умови для штенсифжацп процешв сушшня та забезпечення гарячого водопостачання будинюв i споруд.
Теоретична частина. З огляду на швидкий розвиток х1мп синтетичних матерiалiв зрю штерес до методiв термiчного анал!зу, як дають змогу отрима-ти р1зно61чну iнформацiю про властивостi р!зномаштних речовин. Вщомо, що:
• термогравхметрхя (ТГ) - метод термхчного аналхзу, в якому рееструеться змь на маси дослщжуваного зразка залежно ввд температури. Експериментально отримана крива залежноси змши маси в1д температури дае змогу оцшити термхчну стабiльнiсть речовини та мехашзм !! розкладання;
• диференцшно-термхчний аналхз (ДТА) - це метод, за якого иоршнюють тер-м1чн1 властивоста зразка дослвджувано! речовини [ термхчно шертно! речови-
ни, яку приймають як еталон. Параметром, що в цьому випадку рееструеться, е рiзниця 1х температур, яка вимiрюеться пiд час нагршання зразка з пос-тiйною швидюстю i яку може бути представлено у виглядi функцй темпера-тури зразка, еталона чи нагршача. Амплiтуда вiдхилення вщ нульово1 лши вь дображае рiзницю температур дослiджуваного i еталонного зразюв i е показ-ником штенсивноста термiчного процесу. Площа, обмежена кривою ДТА i нульовою лiнiею, пропорцшна величинi теплового ефекту та обернено пропорцшна значенню коефiцiента теплопровщноста зразка. У нашому випадку дерiватографiчний метод дае змогу встановити кшь-кiсть стадiй втрати маси ^ спираючись на криву ТГ, визначити кшетичш характеристики термiчного розкладу на окремих стадiях без впливу розчинника, а також дослщити тепловi ефекти, що супроводжують розклад речовини.
Експериментальна частина. Метою роботи було дослщження проце-сiв плавлення i депдратаци кристалогiдратiв солей шляхом проведення комплексного диференцiйно-термiчного та термогравiметричного аналiзiв. Для дослiдження теплоакумулятивних властивостей солей кристалопдрапв були пiдiбранi таю сполуки:
• КаН2Р04-2Н20 - натрш дегiдрофосфат депдрат;
• Ка2Б407-10Н20 - натрш тетраборат декапдрат;
• А1К(Б04)2-12Н20 - алюмiнiй -калiй сульфат додекапдрат.
Пiд час вибору об'ектiв зважали на здатшсть кристалопдрапв (в експлуатацшному iнтервалi температур) брати участь в реакщях: депдрата-цiя О утворення кристалопдрапв; кристалiзацiя О плавлення. Важливими пiд час вибору об'ектiв були !х доступнiсть i екологiчна безпека у викорис-таннi цих солей.
Термiчнi дослiдження зразкiв кристалогiдратiв солей проводили на де-рiватографi Q - 1500 Б системи "Паулж-Паулж Ердей" з реестрацiею аналь тичного сигналу втрати маси та теплових ефекпв за допомогою комп'ютера. Зразки аналiзували в динамiчному режимi зi швидкiстю нагрiвання 10 °С в атмосферному повiтрi (маси зразкiв становлять по 0,3 гр). Еталонною речови-ною був алюмiнiй оксид (А1203).
Враховуючи можливiсть методу термогравiметрil (ТО) i диферен-цiйно-термiчного аналiзу кристалопдрати солей дослiджували в умовах росту температур, тобто зворотних процешв, яю вiдбуваються в теплоакумулю-вальних пристроях. Як показали результати нашого дослщження, шляхом методу диференцiйно-термiчного аналiзу (БТА), кристалогiдрати солей плав-ляться за невисоко! температури, що е одною з умов застосування цих сполук як теплоакулятивних суб'екпв. Найнижчу температуру плавлення показав кристалопдрат КаН2Р04-2Н20 [3]. Максимум ендотермiчного ефекту плавлення ще! сполуки проявляе себе на кривш диференцiйно-термiчно аналiзу (рис. 1) за температури 41 оС.
За результатами диференцiйно-термiчного аналiзу кристалогiдрат Ка2Б407-10Н20 [4] (рис. 2) плавиться за температури 60 оС.
Найвищу температуру плавлення мае кристалопдрат А1К(804)2-12Н20 [5], в якого максимум ендотермiчного ефекту плавлення цього зразка змще-ний в областi вищих температур i проявляеться на кривш диференцшно-тер-
мiчного анаизу за 1° =92,5 оС (рис. 3), однак, на ввдмшу вщ iнших дослщжу-ваних сполук, Л1К(804)2-12И20 мае найбiльше значення теплоакумулятивно-го ефекту плавлення.
40 50 60 70 80 Т, °С Рис. 1. Крива диференцiйно-термiчного аналЬу зразка кристалогiдрату
ШНРО^ЩО
20 40 60 80 100 Т, °С Рис. 2. Крива диференцiйно-термiчного аналЬу зразка кристалогiдрату
Ма2В4Ог10Н2О
40 60 80 100 120 Т, °С Рис. 3. Крива диференцiйно-термiчного аналЬу зразка кристалогiдрату
АЖ^О^гПНО
Тепловi ефекти плавлення кристалопдрапв не супроводжуються втра-тою маси на кривих ТС. На рис. 4-6 представлено результат термiчного ана-лiзу зразюв дослщжених кристалопдрапв в област 1=25-250 °С. Депдратащя кристалогiдрату КаИ2Р04-2И20, видiленням одно! молекули води спостерь
гаегься в област температур 95 °С, а наступна - в област 55-125 °С. Цей зра-зок харакгеризуегься найменшою термостшюстю; максимум ендоефекгу де-пдратацп зразка змiщений в область нижчих температур (рис. 4).
гО.5
90-1-1---1-------
25 50 75 100 125 150 175 Temperature/ "С
Рис. 4. Термограма кристалог1драту NaH2PO4-2H2O
Серед дослщжуваних сполук кристалопдрат Ка2Б407-10Ы20 вщзна-чаеться найвищою термостшкютю, ендотермiчний ефект дегадратаци цього зразка, який вiдповiдае видшенню 4-м молекулам кристалiчно зв'язано1 води, змщений в областi вищих температур i проявляеться на кривiй БТЛ за 1° = 134 оС (рис. 5).
5-1----------------- -20
25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Temperature/ °С
Рис. 5. Термограма кристалог1драту Na2B4O7-10H2O
Втрата маси кристалопдрату Л1К(804)2-12Ы20, яка спостершаеться на кривш ТГ в област 1° 100-125 оС, вщповщае видшенню 7 молекул кристалiч-но зв'язано! води, цьому процесу вщповщае поява глибокого ендотермiчного ефекту на кривiй БТЛ з максимумом за температури 117 оС (рис. 6).
На рис. 7 представлено результат диференцшного термiчного аналiзу дослiдження кристалогiдратiв в област 1° =20-200 оС. В област 1 =20-120 оС кристалогiдрат Л1К(804)2-12Ы20 мае найбiльше значення теплоакумулятив-ного ефекту, це пов'язано з тим, що з трьох дослщжуваних сполук кристало-гiдратiв Л1К(804)2-12Ы20 в процеш нагрiвання найбiльш iнтенсивно втрачае кристалiзацiйно зв'язану воду в областi невисоких температур. Варто очжу-вати, що ця сполука мае найбiльше значення теплового ефекту утворення кристалопдрату, тобто прямо! реакцп, що виконуе корисну роботу в холод-
