ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ НА ФОРМИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ КАРКАСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

В холодное время года  оптимальные параметры климата внутри помещения  возможно поддерживать посредством дополнительного нагрева внутреннего воздуха. При этом материалы для каркасных конструкций помещения должны отличаться высокими теплоизоляционными характеристиками. Сложнее ситуация выглядит в случае нагрева и сохранения тепла в передвижных жилых модулях, изготовленных из панелей каркасного типа. Как правило, наружная обшивка панелей выполняется из окрашенного гладкого или тисненного алюминиевого листа, а внутренняя – из улучшенной (отделанной) фанеры или окрашенного ДВП.

Предварительно был выполнен натурный эксперимент в прицепе-даче, позволивший установить высокие тепловые потери через каркасные конструкции [1]. Промежуточный слой боковых панелей в данном случае был выполнен из пенополистирола.

С целью определить температурный режим макета каркасной конструкции в зависимости от теплофизических характеристик промежуточного слоя, была проведена серия экспериментов. Для этого была изготовлена экспериментальная установка (Рисунок 1), позволяющая провести испытания методом квазистационарного теплового режима [2-3].

Установка представляет собой короб, изготовленный из листовой древесно-стружечной плиты, внутрь которого вмонтирован макет каркасной конструкции. Расстояние между наружным и внутренним материалами составляет 50мм, что соответствует толщине применяемых каркасных конструкций в фургонах и прицепах. Размеры установки составляют 200×400мм, что легко масштабируется на любые типовые конструкции передвижных автомодулей. В коробе установлен нагревательный элемент. Изменения температурного поля наружной и внутренней поверхностей образцов фиксировались с помощью  закрепленных датчиков температуры и теплового потока. Каждая серия экспериментов включала 5 испытаний образцов. Последующее испытание начиналось после полного остывания экспериментальной установки. Нагрев образцов проходил до достижения на его наружной поверхности температуры 50°С, после этого нагрев прекращался. Образцы охлаждались естественным путем. При этом температурные значения прибор продолжал фиксировать. Отличительной особенностью всех экспериментов явилось наличие воздушной прослойки в промежуточном пространстве образцов. Таким образом, были исследованы теплофизические характеристики различных комплектов образцов с применением в качестве промежуточного слоя материалов, теплотехнические характеристики которых представлены в Табл.1 [4-7].

Таблица 1 

Теплотехнические характеристики промежуточных теплоизоляционных материалов

 

Наименование материала	Толщина, мм	Плотность, кг/м3	Коэффициент тепло- проводности, λ, Вт/(м·К)	Удельная теплоѐмкость, кДж/( кг·°С )
Асбест	5	770,0	0,12	0,80
Европлэкс	20	30,0-35,0	0,030	1,38
Пеноплэкс	30	25,0-30,5	0,029	1,38
Войлок	15	280,0-380,0	0,047	1,88
Полиуретан	5	1259,0	0,16	1,38

 

Результаты исследования температурных характеристик наружных и внутренних поверхностей образцов с различными промежуточными материалами представлены на Рисунок 2.

Согласно данным Рисунка 2, в диапазоне 13-25мин. отмечается экстремум тепловой нагрузки на исследуемые композиции материалов. Однако, практическое совпадение восходящей части графика определило необходимость повторить серию экспериментов, уменьшив тепловой поток от нагревательного элемента (Рисунок 3).

Результаты проведенных экспериментов подтвердили явную степень влияния теплофизических характеристик промежуточного слоя на формирование оптимального температурного режима в помещении.

Из представленных температурных зависимостей следует выбрать сочетание материалов, удовлетворяющее следующим критериям:

1.        Наружный слой должен максимально быстро нагреваться.

2.        Промежуточное пространство должно обеспечивать высокое сопротивление теплопередаче.

Данным критериям более остальных удовлетворяет сочетание европлэкса с воздушной прослойкой в качестве промежуточных слоев. Кроме того, равномерность свойств выбранного материала, легкость, возможность его модифицировать в новых технических решениях, а также экономичность – позволяют предложить изготовление на его основе каркасных конструкций с регулируемыми теплоизоляционными свойствами.

 

Список литературы

1.     Смирнова О.А., Орлова И.В., Рыбалка Н.В., Ващинская И.В. Исследование условий формирования температурного режима передвижного жилого модуля [Электронный ресурс] // «Современные проблемы науки и образования» – 2014. – № 3; Режим доступа: http://www.science-education.ru/117-13815 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.

2.     ГОСТ 7076-99 Методика определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарных условиях.

3.     Чернышов В.Н., Однолько В.Г., Чернышов А.В. Методы и системы неразрушающего контроля теплозащитных свойств строительных материалов и изделий [Текст] – М.: Издательский дом «Спектр», 2012. – 200 с.

4.     Утеплитель европлэкс [Электронный ресурс] - Режим доступа // http://www.penoizol.kiev.ua/stati/615.html – Загл. с экрана. – Яз. рус.

5.     Теплотехнические характеристики Общая характеристика теплоизоляционных плит Пеноплэкс [Электронный ресурс] – Режим доступа // http://www.lodjiya.ru/prodpages.php?id=95&SDid=25 – Загл. с экрана. – Яз. рус.

6.     Характеристики теплоизоляционных материалов [Электронный ресурс] - Режим доступа // ostroykevse.ru/Material/Teploizoliasia.html – Загл. с экрана. – Яз. рус.

7.     Теплотехнические свойства строительных материалов и изделий [Электронный ресурс] - Режим доступа // http://www.bloki-kirpich.ru/kirpich-stenovye-bloki-inf/stenovye-materialy/teplotehnicheskie-svoistva- stroimaterialov.php – Загл. с экрана. – Яз. рус.