CC BY
15
www.sibac.info
РУБРИКА «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
ВЛИЯНИЕ КРАСКИ С УТЕПЛЯЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ ТЕПЛОС-ТОП НА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Загорулько Михаил Сергеевич
ассистент, заведующий лабораторией кафедры Строительное производство и теория сооружений Архитектурно-строительного института Южно-Уральского государственного университета,
РФ, г. Челябинск E-mail: zagorulkosm@mail.ru
Рыбаков Михаил Михайлович
аспирант кафедры Строительное производство и теория сооружений Архитектурно-строительного
института Южно-Уральского государственного университета,
РФ, г. Челябинск E-mail: rybakov.mixail@mail.ru
Андриевских Юлия Сергеевна
студент кафедры Строительные конструкции и сооружения, Архитектурно-строительного
института Южно-Уральского государственного университета,
РФ, г. Челябинск E-mail: ajulia@mail.ru
АННОТАЦИЯ
Определить влияние тонкопленочного покрытия на теплотехнические характеристики ограждающих конструкций.
Ключевые слова: краска, тонкопленочное покрытие, ограждающие конструкции, утепление, теплопередача, сопротивление.
Наиболее значительные теплопотери в зданиях происходят через наружные стеновые ограждения и окна. В связи с этим существует необходимость в появлении новых утепляющих материалов, в том числе и тонкопленочных энергоэффективных покрытий.
Традиционные строительные материалы - железобетон, кирпич, дерево, не способны в однослойной ограждающей конструкции обеспечить требуемое значение термического сопротивления и необходимый класс энергоэффективности здания. Это может быть достигнуто лишь в многослойной ограждающей конструкции, где в качестве утеплителя применяется эффективный теплоизоляционный материал, такой как минеральная или каменная вата, пенополистирольные утеплители и т.д. При этом, самый популярный в настоящее время способ утепления фасадов по расположению утеплителя в ограждающей конструкции - это снаружи ограждающей конструкции, так как это позволяет экономить эффективную площадь помещения, а также предохраняет ограждающую конструкцию от внешних воздействий. Внутреннее утепление применяется только тогда, когда невозможно по каким-либо причинам выполнить внешнее, но это может привести к таким проблемам, как образование конденсата внут-
ри помещения. В данной работе была рассмотрена эффективность применения краски «Теплос-Топ» в качестве наружного утепления. В качестве исследуемого образца был выполнен фрагмент ограждающей конструкции из материала «Сотоблок» толщиной 250 мм, поверх которого была нанесена краска «Теплос-Топ». Размеры образца составили 1,5x1,5 м. Были определены значения термического сопротивления через исследуемый образец без нанесенной краски и с ней.
Исследование проводилось с 1 сентября 2017 года по 22 апреля 2017 года в лаборатории ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)». Для создания перепада температур использовалась климатическая камера КХТВ-24. В ходе эксперимента выполнялся замер тепловых потоков и температур поверхностей образца и воздуха на необходимом удалении от образца с помощью ИТП «Поток». Наблюдение и определение мест установки датчиков велось с помощью тепловизора Testo 825-2 и Flir E60. Все исследования проводились согласно ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций» [1].
Определение термических свойств фрагмента ограждающей конструкции без утеплителя.
www.sibac.info
Для определения характеристик ограждающей конструкции был возведен на передвижном подиуме фрагмент стены из материала «Сотоблок» по рекомендуемой производителем технологии с использованием клеевого состава и минимальными зазорами между блоками, что позволило минимизировать влияние шва на теплотехнические характеристики стены.
После полного высыхания и затвердевания клеевого состава, а также прохождения периода акклиматизации материала в окружающих условиях лаборатории проводился непосредственно сам экспериментальный замер.
Датчики теплового потока ql, q2, qз, q4 были установлены со стороны «теплого помещения» в центральной части конструкции на разном удалении друг от друга для оценки влияния неоднородности конструкции на теплопередачу (рис. 1).
Г-
Рисунок 2. Термограмма фрагмента ограждающей конструкции из материала Сотоблок
Согласно ГОСТ 26254-84 «Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций» [2] сопротивление теплопередаче R определялось по формуле (1):
t — t
^ _ + пов +
+
t — t
пов+ пов—
с
— t
+
(1)
Термическое сопротивление Сотоблока, определялось по формуле (2):
t — t
^ _ пов+ пов—
Я среднее
(2)
Рисунок 1. Исследуемая конструкция из материала Сотоблок, прижатая к технологическому отверстию климатической камеры КХТВ-24 для моделирования перепада температур
Датчики температур располагались как внутри камеры - с «холодной» стороны, так и с «теплой» стороны. Датчик температуры ^ располагался на удалении от стенки и камеры, для фиксирования температуры воздуха в помещении. Датчики температуры t2 и tз приклеивались (через пасту КПТ-8) непосредственно на стенку с «теплой» стороны. Датчики температур 14 и t5 приклеивались (через пасту КПТ-8) на стенку со стороны «холода». Датчик температуры 16 был закреплен внутри климатической камеры для фиксирования температуры холодного воздуха в камере.
Фиксирование данных с прибора происходило в течении полных 24 часов через каждые 2 минуты и сохранением их в памяти устройства, с последующей передачей на компьютер и дальнейшей обработки. По завершению 24 часов был произведен тепловизионный контроль с «теплой» стороны помещения (рис. 2).
где: t+ - температура воздуха «теплого» помещения, соответствует температуре t¡, оС;
t - - температура воздуха холодного помещения, соответствует температуре tб, оС;
4ое+ - температура поверхности конструкции со стороны «теплого» помещения, соответствует среднему значению температур 4 и tз, оС;
4ое- - температура поверхности конструкции со стороны «холодного» помещения, соответствует среднему значению температур t4 и 4, оС;
^среднее - среднее значение теплового потока через конструкцию, Вт/м2;
В результате расчета получились следующие характеристики для исследуемой модели ограждающей конструкции из Сотоблока:
^1=1.45 (м2°С)/Вт Як1=1.27 (м2°С)/Вт
Определение теплотехнических свойств фрагмента ограждающей конструкции с нанесением краски.
Краска с утепляющими свойствами Теплос-Топ наносилась на ранее исследуемый объект из материала Сотоблок в несколько этапов с контролем толщины слоя краски и замером теплотехнических характеристик на каждом этапе.
Первый этап - толщина слоя краски 0,5 мм.
Краска наносилась согласно методике, рекомендуемой производителем - поверхность очищалась от грязи и пыли, затем грунтовалась универсальной грунтовкой, для улучшения сцепления краски с ма-
териалом. Слой краски в 0,5 мм достигался путем нанесения поочередно нескольких слоев - на площадь 1300х1300 мм (размер технологического отверстия в камере КХТВ-24) краска наносилась вручную малярной кистью. После высыхания загрунтованного слоя, краска наносилась на поверхность стены кисточкой в 5 этапов - каждый последующий слой после высыхания предыдущего. После 5-го нанесения, для контроля толщины слоя вырезались три кусочка слоя краски в разных местах на поверхности. Толщина измерялась механическим штангенциркулем. После получения необходимой толщины слоя краски, поверхность оставалась полностью высыхать на 5 дней, для ее полной полимеризации. Влажность материала контролировалась универсальным влагомером.
По достижению полной полимеризации, проводилось второе испытание модели ограждающей конструкции из Сотоблока с нанесением слоя 0,5 мм краски. Вся процедура эксперимента была идентичной первому эксперименту, с тепловизионным контролем после 24 часов.
Рисунок 3. Термограмма поверхности материала Сотоблок и краски толщиной 0,5 мм. Значения температур в контрольных точках с термограммы: М1 - 18,3 °С; М2 - 18,4 °С; М3 - 19,2 °С; М4 - 19,5 °С.
В соответствии с данными с прибора «Поток», вычислялись характеристики для слоя в 0,5 мм, исследуемой модели ограждающей конструкции из Сотоблока:
^2=1.47 (м2°С)/Вт Rй=1.35 (м2°С)/Вт
Второй этап - толщина краски 1 мм.
Рисунок 4. Термограмма поверхности материала Сотоблок и краски толщиной 1 мм. Значения температур в контрольных точках с термограммы: М1 - 19,2 °С; М2 - 19,6 °С; М3 - 19,4 °С; М4 - 19,1 °С.
После полной полимеризации слоя краски проводился третий замер теплотехнических характеристик.
В результате расчета были определены следующие характеристики для исследуемой модели ограждающей конструкции из Сотоблока:
Rз=1.59 (м2°С)/Вт Rkз=1.46 (м2°С)/Вт
Третий этап - толщина краски 1,5мм.
Рисунок 5. Термограмма поверхности материала Сотоблок и краски толщиной 1,5 мм. Значения температур в контрольных точках с термограммы: М1 - 20,1 °С; М2 - 19,8 °С; М3 - 20,4 °С; М4 - 19,7 °С.
В результате подсчета получились следующие характеристики для исследуемой модели ограждающей конструкции из Сотоблока:
R4=1.63 (м2°С)/Вт Rk4=1.55 (м2°С)/Вт
Четвертый этап - толщина краски 2,0мм.
Рисунок 6. Термограмма поверхности материала Сотоблок и краски толщиной 2 мм. Значения
температур в контрольных точках с термограммы: М1 - 20,1 °С; М2 - 20,6 °С; М3 -20,4 °С; М4 - 20,7 °С.
Расчет дал следующие значения для 2 мм толщины слоя краски:
R.5=L72 (м2°С)/Вт Rk5=1.63 (м2°С)/Вт Полученные результаты сведены в общую таблицу (Таблица 1) для всех экспериментальных замеров:
Таблица 1.
Итоговая таблица теплотехнических значений.
№ Толщина слоя краски, мм Я, (м2°С)/Вт Як, (м2°С)/Вт
1 0 1.45 1.27
2 0,5 1.47 1.35
3 1 1.59 1.46
4 1,5 1.63 1.55
5 2 1.72 1.63
Выводы по экспериментальному исследованию.
Результаты лабораторного исследования (Рис.6 и Рис.7) показывают улучшение теплотехнических свойств ограждающей конструкции из материала Сотоблок при нанесении на его поверхность утепляющей краски фирмы Теплос-Топ 15,6%.
Рисунок 7. Увеличение показателя сопротивления передачи Я с увеличением слоя толщины краски
Рисунок 8. Увеличение показателя термического сопротивления Як с увеличением слоя толщины краски
В подтверждении полученных в лабораторных условиях значений, которые показывают улучшение тепловых характеристик ограждающей конструкции после нанесения краски, была проведена тепловизи-онная съемка на эксплуатируемом многоквартирном жилом кирпичном доме - г.Миасс, ул. Колесова 7 (Рис.8 и Рис.9). На одной из стен этого дома был нанесен слой краски толщиной в 1,2 мм, другая стена оставалась без краски.
Рисунок 9. Неокрашенная стена кирпичного дома. Значения температур в контрольных точках на термограмме: 8р1 - 5,8 °С; 8р2 - 6,1 °С; 8р3 - 5,3 °С; Бр4 - 5,4°С.
Рисунок 10. Окрашенная стена кирпичного дома. Значения температур в контрольных точках на термограмме: 8р1 - 8,6 °С; 8р2 - 8,2 °С; 8р3 - 8,5 °С; Бр4 - 8,6°С.
Значения температур по приведенным термограммам наглядно показывают, что стена, покрытая краской в большей степени, препятствует тепловым потерям, чем стена без такого защитного покрытия,
поэтому при наличии возможности облагораживания или реставрации фасадов возможно применение тонкопленочного утепления.
Список литературы:
1. ГОСТ 26254-84 «Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций».
2. ГОСТ 26254-84 «Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций»
