RSS

Городской портал госуслуг
 

Особенности теплотехнических испытаний светопрозрачных конструкций в натурных и лабораторных условиях

11:25 25.05.2018

Теплотехнические испытания светопрозрачных конструкций являются важным составляющим оценки энергоэффективности зданий в целом. К настоящему времени разработано большое количество нормативных документов, регулирующих испытания и расчет светопрозрачных конструкций.

Основной характеристикой, определяющей энергоэффективность, является сопротивление теплопередаче. Методика расчета приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачной конструкции изложена в ГОСТ 26602.1 «Блоки оконные и дверные». При расчетах конструкцию оконного блока разбивают на расчетные зоны – участки конструкции (коробка, рама, створка, разделительные элементы: импосты, горбыльки, бруски переплета, центральные и краевые зоны остекления), являющиеся или принимаемые за однородные температурные зоны.За расчетные значения температуры для каждой однородной зоны принимают среднеарифметические значения измеренных величин.

Термическое сопротивление i-й однородной зоны испытываемого образца Rkiопределяют по формуле:

Где tвi, tнi - средние температуры соответственно внутренней и наружной поверхностей i-й зоны за период измерений, °С;

qi - средняя плотность теплового потока, проходящего через i-ую зону за период измерений, Вт/м2;

Приведённое термическое сопротивление светопропускающей (стеклопакет) Rкст и непрозрачной Rкр частей конструкции, м2 ·°С/Вт, определяют по формулам:


Где m, n – число однородных зон соответственно в светопропускающей и непрозрачной частях конструкции с учётом конструктивных особенностей испытываемой конструкции;

Ai– расчетная площадь i-й однородной зоны светопропускающей части блока, м2;
Rkiтермическое сопротивление i-той однородной зоны светопропускающей части, м2 ·°С/Вт;
Аjрасчетная площадь j-й однородной зоны непрозрачной части, м2;
Rkj- термическое сопротивление j-й однородной зоны непрозрачной части , м ·°С/Вт.


Приведённое термическое сопротивление испытанной светопрозрачной строительной конструкции Rкпр, м·°С/Вт, определяют по формуле:


Где Аст, Ар - площади расчетной поверхности светопропускающей и непрозрачной частей конструкции, м2.

Приведённое сопротивление теплопередаче испытанной светопрозрачной ограждающей строительной конструкции Rопр, м·°С/Вт, определяют по формуле:


где Rкпр - приведённое термическое сопротивление конструкции, м2·°С/Вт;

αв, αн - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей, принимаемые равными:

Методы определения сопротивления теплопередаче оконных блоков, изложенные в ГОСТ 26602.1 и в ГОСТ Р 54861-2011, предполагают проведение испытаний в лабораторной климатической камере. Для испытаний в ГОСТах предполагается применять образцы рекомендованных размеров (15х12)дм и (15х13,5)дм с отношением площади остекления к площади заполнения светового проема не менее 0,5. Также изложенная методика предполагает четко выверенную установку образца в проем перегородки с уплотнением зазоров (по ГОСТ 15588) и герметизации швов. К тому же необходимо поддерживать постоянную разницу температур внутри и снаружи оконного блока и обеспечивать постоянный тепловой поток сквозь конструкцию.

крышов01.png

крышов02.png

Однако в натурных условиях таким требованиям придерживаться практически невозможно. Это связано со многими факторами. Во-первых, в зависимости от проекта, конструкции оконных блоков могут быть самых разнообразных типов и размеров, сильно отличных от рекомендованных в ГОСТах образцов. Во-вторых, очень часто имеют место быть дефекты монтажа: перекосы, незаполненные монтажной пены зазоры, незавершенный монтаж элементов фасада возле оконных проемов, неотрегулированное положение створок. В-третьих, из-за погодных условий, температурный режим далек от стационарного. В течение суток разница температур изменяется на несколько градусов, в связи с чем температурный поток через конструкцию также меняется.

Метод оценки энергоэффективности светопрозрачных конструкций, применяемый в ГБУ ЦЭИИС отделом Экспертиз зданий и сооружений на соответствие акустическим и теплотехническим требованиям в натурных условиях:

крышов03.png

Принципиальная схема с указанием мест установки измерительного оборудования на испытываемую светопрозрачную конструкцию.

Испытания производятся в натурных условиях. На каждый основной элемент испытываемой конструкции (стеклопакет, профиль створки, профиль коробки и т.п.) необходимо устанавливать не менее трёх датчиков теплового потока. Всего на испытываемую конструкцию устанавливают, как правило, 20 датчиков теплового потока. Датчики фиксации температур устанавливают на расстоянии не более 50мм от соответствующего датчика теплового потока на сторону, обращённую внутрь помещения и симметрично на наружную сторону. Датчики фиксации температуры и плотности тепловых потоков на поверхностях испытываемой конструкции устанавливают по вертикальной и горизонтальной осям в центрах предполагаемых однородных температурных зон светопропускающей (стеклопакет) и непрозрачной (профиль) частей. Для оценки геометрических границ однородных зон при возможности используют анализ термограмм. На непрозрачную часть конструкции - системы профилей (комбинаций створок, коробок и других деталей) датчики устанавливают в однородных зонах на поверхностях створок и коробок. На поверхности стеклопакета датчики размещают в центральной и краевых зонах.

крышов04.jpg


Оконный блок с датчиками теплового потока и температуры.

Для минимизации воздействия солнечной радиации испытываемые светопрозрачные конструкции и помещения, в которых они установлены, по возможности, должны быть ориентированы на север. При отсутствии на объекте функционирующей системы отопления, поддерживающей на светопрозрачной части испытываемой конструкции температурный перепад Δt≥15оС, производится расстановка и запуск электронагревательного оборудования.

В случае отсутствия возможности установки измерительной аппаратуры со стороны улицы допускается установка только с внутренней стороны. Точное количество устанавливаемой аппаратуры зависит от параметров обследуемой конструкции и условий проведения обследования.

Анализ данных, полученных при испытаниях по методике ГОСТ и по методике, используемой в ГБУ ЦЭИИС, показал, что разность сходимостей результатов измерений не превышает 10%.


Автор текста:

Инженер-эксперт Отдела экспертиз зданий и сооружений на соответствие теплотехническим и акустическим требованиям

И.С.Прокопчук