автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Легкобетонные панельные стены с экраном для условий жаркого климата

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ ТИПОВОГО И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖИЛИЩА ( ЦНИИЭП жилища )

На правах рукописи

РУЗИЕВ Хошим

ЛЕГКОБЕТОННЫЕ ПАНЕЛЬНЫЕ СТЕНЫ С ЭКРАНОМ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЖАРКОГО КЛИМАТА

05.23.01 -Строительные конструкции, здания и сооружения

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1992

Работа выполнена в Центральном ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском и проектном институте типового и экспериментального проектирования жилища (ЦНИИЭП жилища)

Научный руководитель -кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

СТРОНГИН Н.С.

Научный консультант -кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

СПИВАК Н.Я,

Официальные оппоненты

-доктор технических наук, профессор

МАКЛАКОВА Т.Г.

-кандидат технических наук, старший научный сотрудник

БЕЛЯЕВ B.C.

Ведущая организация

-Бухарский ДСК

«Защита состоится

76"

[Л 1992 г. в

¿L

часов

на заседании Специализированного совета К 0331401 при Центральном научно-исследовательском и проектном институте типового и экспериментального проектирования жилища (ЦНИИЭП жилища) по адресу: 127434, Москва, Дмитровское шоссе, 9, корпус Б.

ща.

С диссертацией можно ознакомиться в методфонде ЦНИИЭП жили-

Автореферат разослан Л^^^'У 19Э2 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, к.т.н.

Т.К.ДАНИЛИНА

>

ОЬДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

туальность темы. Наружные стены крупнопанельных жилых домов цля эксплуатации в условиях перегрева в летний период должны облагать высокой теплоустойчивостью, которая зависит от типа конструкций (однослойные или слоистые), а также от их массивности и теплопроводности.

Одним из путей защиты от перегрева и снижения расхода энергии для охлаждения помещений в летнее время в климатических районах с высокими температурами является применение в зданиях наружных стен с экранами и воздушными прослойками. Опыт эксплуатации крупнопанельных жилых зданий в нашей стране и за рубежом показал практическую возможность и высокую эффективность применения наружных стен с экраном, использование которых позволяет снизить энергопотребление при отоплении и охлаждении помещений до 20% в зависимости от района строительства. Наиболее перспективными для использования представляются конструкции, в которых воздушная прослойка используется как замкнутая в холодное время года и как вентилируемая в теплое время.

Недостаточная изученность конструкции наружных стен с экраном препятствует их широкому применению в строительстве. В этой связи проблема комплексных исследований легкобетонных панельных стен с экраном для районов с экстремальными условиями, в частности, для пайонов с сухим жарким летом и холодной зимой, является актуальной и представляет научшй и практический интерес.

Цель работы. Целью работы является научное обоснование метода конструирования и расчета легкобетонных панельных наружных стен с экраном для условий жаркого климата, обладающих улучшенными эксплуатационными качествами и технико-экономической эффективностью.

Для достижения указанной цели поставлены и решены сле:1уэтщие задачи:

- проведен анализ существующих решений и выявлены наиболее рациональные конструктивные варианты наружных стен с экранами;

- определены рациональные толщины вентилируемой воздушной прослойки и железобетонного экрана в конструкции наружной стены;

- разработаны, запроектированы, изготовлены и исследованы в лабораторных и натурных условиях опытные и промышленные образцы наружных стеновых панелей, часть из которых смонтирована в экспериментальном крупнопанельном жилом доме;

- разработаны эффективные, с точки зрения защиты от перегрева, состав и структура керамзитобетона для применения в несущей части конструкции стены;

- выявлены особенности технологического процесса по изготовлению конструкции стеновой панели с экраном;

- проведены натурные экспериментальные исследования по выявлению сравнительных эксплуатационных характеристик конструкций наружных стен с экраном и без него в летних и зимних условиях;

- определены технико-экономическая эффективность применения ограждающих конструкций с железобетонным экраном и область их рационального использования.

На защиту выносятся следующие основные результаты работы:

- метод проектирования легкобетонных панельных стен с железобетонным экраном,, предназначенных для применения в условиях жаркого климата, в том числе конструктивные параметры железобетонного экрана, соединительных ребер, несущей панели, толщины вентилируемой воздушной прослойки, обеспечивающие снижение теплового потока в среднем более чем на ЗСЙ и амплитуды колебания температуры на внутренней поверхности стены в два раза;

- усовершенствованная структура легкого бетона с эффективными для условий перегрева теплозащитными свойствами, обеспечивающая его высокую теплоустойчивость за счет использования, химичес-

ких добавок и низкого расхода пористого песка, а также

алгоритм математической модели подбора состава легкого бетона на

ЭВМ;

- предложения по технологии изготовления легкобетонных панелей с железобетонным экраном в едином технологическом цикле с образованием воздушной прослойки мещу экраном и несущей частью панели за счет засыпки песком;

- количественные характеристики теплозащитных свойств легкобетонных панелей с экраном в условиях жаркого климата, полученные в результате расчетно-теоретических исследований с использованием ЭВМ и натурных экспериментальных исследований.

Достоверность полученных результатов выполненной работы обосновывается результатами лабораторных и натурных экспериментальных исследований легкобетонных панелей наружных стен с экраном и данными расчетно-теоретического анализа с применением ЭВМ.

Научная новизна результатов работы заключается в том, что определены области рационального применения легкобетонных панельных стен с железобетонным экраном, изготовленных в едином технологическом цикле; предложен метод проектирования легкобетонных наружных стен с железобетонным экраном, в которых для защиты от перегрева помещений используются вентилируемые воздушные прослойки; предложена рациональная структура легкого бетона с эффективными для условий жаркого климата теплозащитными свойствами; предложен усовершенствованный метод технологии изготовления легкобетонных панельных стен с экраном в едином технологическом цикле, при котором для образования воздушной прослойки используется сыпучий материал (песок).

Практическое значение работы заключается в том, что резуль-

тэты проведенного комплекса теоретических и экспериментальных исследований легкобетонных панельных стен с экраном выявили возможность их рационального использования в летних и зимних условиях.

Установлено, что разработанный метод конструирования, расчета, технологии изготовления и эксплуатации таких конструкций дает возможность получить годовой экономический-эффект 5,54 руб на I м2 конструкции за счет снижения расходов на их эксплуатацию и приводит к снижению приведенных затрат на 11%.

Расчетно-экспериментальными методами установлены рациональные толщины несущей части и экрана панели, а также скорость дви-

*

жения воздуха в воздушной прослойке в зависимости от ее ширины. Даны рекомендации по проектированию, изготовлению и эксплуатации легкобетонных стен с экранами.

Подтверждена целесообразность применения конструкций наружных стен с железобетонным экраном для условий жаркого климата.

Внедрение результатов работы. Разработанный метод расчета и конструирования панелей с экраном и программа расчета на ЭВМ оптимальных для условий летнего перегрева составов легких бетонов используется в ЦВДИЭП жилища.

Результаты работы использованы при разработке чертежей экранированных панелей для строящихся в г. Бухаре домов серии 146.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Х1У научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Бухарского технологического института (г.Бухара, 1991 г.) и на заседании секции конструкции научно-технического совета ЦНШЭП жилища (г.Москва, 21 ноября 1991 г.).

Объем работы. Диссертация содержит 104 стр. машинописного текста, 25 таблиц, 50 рисунков и состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы из 116 наименований и приложений.

Работа выполнена в 1988-1991 гг. в отделе применения легких бетонов ЦНИИЭП жилища.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой гжве приведены результаты анализа современного опыта применения ограждающих конструкций с экраном и вентилируемой воздушной прослойкой.

Рассматриваются различные конструктивные решения и тЛшы ограждающих конструкций, показаны их положительные и отрицательные свойства. Обобщены научно-исследовательские работы, проведенные советскими и зарубежными учеными в области защиты помещений от перегрева. Отмечено, что стены с экраном по сравнению с однослойными позволяют создавать в помещениях более комфортные условия проживания и дают возможность значительно сократить эксплуатационные затраты.

В работах советских (В.Н.Богословский, Б.Ф.Васильев, Л.А.Гу-лабянц, Э.Л,Дешко, Т.Г.Маклакова, В.К.Савин, Е.А.Солдатов, Н.Я.Спивак, А.Ю.Табунщиков, Ф.В.Ушков, Е.И.Угршов, К.Ф.Фокин,

A.М.Екловер и др.) и зарубежных (Н.Борел, М.Вагнер, Е.Харкнесс, С.И.Камерер, К.Лирш и др.) ученых нащди отражение результаты исследований наружных ограждающих конструкций и методов воздействий жаркого климата на микроклимат помещений. Проводится обзор результатов исследований стен с экраном, выполненных Е.А.Солдатовым,

B.В.Харьяновым, Г.С.Борелеи, К.Лиршом и др. Однако полученные в этих исследованиях результаты в основном связаны с теплозащитой в зимних условиях и гидрозащитой. Неоднозначно мнение исследователей о влиянии толщины воздушной прослойки на теплозащиту помещений в зависимости от температур поверхностей. Не уточнено влияние толщины экрана и воздушной прослойки на теплозащиту при эксплуатации в летних и зимних условиях, а также отсутствуют мето-

дика проектирования и предложения по технологии производства экранированных панелей.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе приведены результаты исследований по решению следующих задач:

- выявление наиболее эффективных конструктивных решений наружных стен с экраном и разработка предложений по их совершенствованию;

- выявление особенностей технологического процесса по изготовлению стеновой панели с экраном;

- разработка и экспериментально-теоретические исследования свойств керамзитобетона эффективного состава для применения в основной несущей части разрабатываемой конструкции;

- определение рациональной толщины вентилируемой воздушной прослойки и железобетонного экрана в наружной стене;

- расчетно-теоретическое исследование температурного режима экранированных и однослойных легкобетонных наружных стен и определение количественного эффекта снижения температуры от экранирования легкобетонной панели в жаркое время года.

Применение наружных стен с экранами позволяет снизить воздействие солнечной радиации на наружную поверхность основной (внутренней) части ограждающей конструкции. При этом величина воздействия зависит от материала экрана и внутренней части стены, а также от толщины воздушной прослойки (рис. I).

Толщины воздушной прослойки назначают из условия обеспечения ею достаточной естественной вентиляции и из технологических требований с учетом общей теории допусков.

Толщина экрана зависит от вида применяемого материала и технологии его изготовления, а также от способов и схем транспорти-

и.

А

о о о

ГО

2590

2-2

Ц-

1-1. Щ.

'II

I

'/У.

й %

.1

8070 ,120 14оо*230

о о о со

100 Ц45 100 Ц45 100 5 *"*-*-*-^ 5

Рис.1. Конструкция экспериментальной панели: 1-основная несущая часть стены; 2-внутсенний отделочный слой; 3-воздушная прослойка; 4-экран; о-соединительные ребра.

рования и монтажа панелей.

При разработке технологии изготовления стеновых панелей с экраном для исследований приняты фрагменты размерам! <?«#»Л.= 1000x2000x300 мм. На образцах-фрагментах отработаны следующие технологические процессы:

- образование воздушной прослойки с применением засыпки из кварцевого песка;

- использование легкого и тяжелого бетона для плиты экрана;

- методы армирования и последовательность изготовления конструкций.

Проверялись также следующие детали конструктивного решения:

- конструкция ребер, соединяющих экран с основной частью панелей;

- минишльные толщины ребер и экрана;

- конструктивные особенности армирования экрана и ребер.

Технология изготовления панели с экраном аналогична формованию многослойных панелей в горизонтальных формах по стендовой или конвейерной технологии; она может формоваться в существующей борт-

оснастке для однослойных панелей "лицом вниз".

Исследование технологии производства панелей с экраном проводились в лабораторных условиях ЦКИИЭП жилища и в натурных условиях на Бухарском ДСК (г.Бухара).

Б исследованиях пля несущей части панелей применялись керам-зитобетон класса В 7,5 плотностью р = 1100 кг/м3 и для экрана тяжелый бетон класса по прочности В 12,5 плотностью р = 2200 кг/м?

В дальнейшем по результатам исследований, проведенных на фрагментах панелей натурных размеров, разрабатывались предложения по рациональным параметрам экрана и воздушной прослойки.

Как отмечалось выше, для создания в жилых помещениях комфортного микроклимата в условиях летнего перегрева необходимо обес-

печить высокую теплоустойчивость наружных ограждающих конструкций. Основными показателями, определяющими это свойство, являются шссивность конструкции, а также плотность и коэффициент теплопроводности штериала. При этом наилучшие результаты при использовании легкого бетона (керамзитобетона) достигаются при условии, когда для бетона данной плотности коэффициент теплопроводности минимален. Бетон такого состава обеспечивает наибольшее затухание теплового потока и понижение амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности.

Для разработки состава легкого бетона заданной плотности с минишльным значением теплопроводности был проведен 3-х факторный эксперимент, в основу которого положены возможности регулирования свойств легкого бетона за счет целенаправленного изменения его структуры.

В целях снижения расхода цемента и коэффициента теплопроводности исследуемого бетона в его состав вводится ограниченное количество дробленого керамзитового песка, причем растворная часть поризуется технической пеной. Этому способствует структура керамзитобетона при постоянном значении агрегатно-структурного фактора МЛ1 + К = 0,15 где М и К - объемы мелкого и крупного заполнителя.

По плану 3-х факторного эксперимента изготовлено 8 составов на керамзитовом гравии с насыпной плотностью р - 400 кг/м3 Лианозовского завода. Керамзитовый песок плотностью р~ = 700 кг/м3 получен дроблением керамзитового гравия Лианозовского завода. Портландцемент марки 400 Воскресенского завода непластифицированный. Расход воды варьировали для обеспечения виброукладываемости смеси 10 с. В качестве пенообразователя и швстификатора применяли смолу древесную омыленную (СД0) в ввде 5%-ного водного раствора. Тепловлажностная обработка

проводилась по режиму 2+G+2 ч в пропарочной камере при максимальной температуре 85°С.

Для сопоставления были изготовлены 2 партии керамзитобетона с оптишльным М/М + К = 0,33 на керамзитовом и кварцевом песке с добавкой СДО.

Полученные в результате опытов данные о прочность, плотности, теплофизических характеристиках и других параметрах бетога сводятся к получению математических моделей зависимости прочности при сжатии , плотности и теплопроводности Jt в виде уравнений регрессий.

Б результате расчета на ЭВМ по программе, Еклшающей в себя подпрограмму для вычисления коэффициентов уравнения регрессии, представляется возможность определить оптимальный для данных условий состав легкого бетона, который по совокупности эксплуатационных характеристик обеспечивает получение лучших технико-экономических показателей конструкции (рис. 2).

На рис. 2 показана линейная зависимость прочности и плотности керамзитобетона от расхода цемента и структуры бетона. При этом наиболее предпочтителен состав керамзитопенобетона, характеризующийся кубиковой прочностью 12 МПа при плотности 956 кг/м3 и коэффициенте теплопроводности 0,31 Вт/м«°С. Результаты эксперимента подтвердили правильность предлагаемого метода разработки ре-цептурно-технологического регламента для конструкционно-теплоизоляционного бетона, обеспечивающего наибольшее затухание теплового потока и понижение амплитуды колебания температуры внутренней поверхности стены.

Дальнейшее повышение теплоустойчивости и теплозащитных качеств панелей может быть достигнуто sa счет рационального использования экранирования стен.

ц,кг

Рис.2. Зависимость прочности и плотности керамзитобетона от расхода цемента и структуры бетона: 1-керамзитопенобетон с керамзитовым песком; 2-керамзитобетон пластифицированный с кварцевым песком; 3-то же с керамзитовым песком.

Для определения теплозащитной способности конструкций экранированных стен в НИИСФ с участием автора были рассчиташ несколько типов конструкций с различными варьируемыми характеристиками. Расчетная штематичзпкая модель составлена на основе решения краевой сопряженной задачи двухмерной нестационарной теплопроводности многослойной конструкции со сплошными слоями. Решение реализовано в виде машинной программы на языке ФОРТРАН.

Предложенный метод позволяет оценить влияние различных факторов на теплозащитную способность стены с экраном и выбрать рациональные варианты конструктивных решений.

Являясь критерием оценки теплозащитных качеств наружных стен при летних условиях эксплуатации стен с экранами, амплитуда температуры на внутренней поверхности стены наглядно показывает эффективность экранированных панелей в сопоставлении с неэкраниро-ванными (рис. 3). В стенах с железобетонным экраном (рис. 3 а) температура наружной поверхности внутренней (несущей) части стены меньше на 12°С. Экранирование также значительно снизило (с 2,5 до 1,1°С) амплитуду колебаний температуры на внутренней (обращенной в помещение) поверхности стены.

Стена из керамзитобетона плотностью 1100 кг/м3 и толщиной 250 мм (рис. 3 в) без экрана требованиям теплоустойчивости не удовлетворяет, так как в ней величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха V незначительна и, вследствие этого, происходят большие колебания температуры на внутренней поверхности.

Об эффективности воздушной прослойки в исследуемых конструкциях стен свидетельствует сопоставление удельных теплопоступле-ний для стен различных типов при идентичных внешних воздействиях.

По результатам расчета построены графики и номограммы соотношения суточных теплопоступлений через единицу площади стен с

Рис.3. Расчетные значения затухания колебаний температуры по толщине стены:а) стена с экраном (Г =400 мм;б) стена без экрана 5" =300 мм;в) стена без экрана £"=250 мм. 1-основнал стена;2-воздуиная прослойка;3-экран;4-паружная поверхность панелей ;5-вн^пенняя повепхность панелей.

различными параметрами экранов и воздушной прослойки (рис. 4).

Результаты этих исследований указывают на достаточно высокую теплозащитную эффективность экранированных стен, в которых экран является действенным средством снижения воздействия солнечной радиации на внутреннюю часть стены.

В третьей главе изложены результаты натурных экспериментальных исследований температурного режима конструкций стен с железобетонным экраном и жилых помещений о такими огравдениями в экспериментальном доме в г.Бухаре.

Конструкции панелей наружных стен с экраном, изготовляемые в едином технологическом цикле, разработаны на основании вышеизложенных экспериментальных и теоретических исследований.

Стеновая панель с экраном состоит из внутреннего несущего ке-рамзитобетонного слоя, воздушной прослойки и железобетонного экрана, соединенного с этим слоем тремя вертикальными керамзитобетон-ными армированными ребрами.

На Бухарском ДСК проведены производственные эксперименты в части заводской технологии изготовления панелей, их транспортирования и монтажа. Опытные панели марки НС-5Э размером ¿>Ь= 2590х х 3000 мм и марки НС-7Э размером В = 3355 х 3000 мм изготавливались из керамзитобетона класса В 7,5 плотностью £ = = 1100 кг/м3 общей толщиной 400 мм (в том числе толщина экрана 80 мм и воздушной прослойки 70 мм). Во время изготовления панелей полость для образования воздушной прослойки заполнялась кварцевым песком, который после установки панели на стевд отделки удалялся.

Изготовленные экспериментальные панели смонтированы в 5-этажном 60-квартирном крупнопанельном доме серии Ш-146 с несущей торцевой стеной юго-западной ориентации, построенном в г.Бухаре. После завершения строительства и заселения дома в квартирах с экс-

1001 90

80 70

60

50

40

30

20 Ю

Н Е

7, Мм

Ьст, ММ

у. м/с

Г22

1

50

2ШУ и~

359

50

75. 250'

тг

358

50

100.

250

358

В

75

¿0.

250

351

а я

к а

//

/ V

/

/

/

/

/

/

/

/

/

/

✓

75

75

2Ь0

0

350

250

Л

342

/

00.

ш

250

Л

Ж

вентилируемая прослойка

0

00

50.

250

I

а

7

ж

ш

122й

№

25.

та

250

Ш

.50

.25

2ЙС

221

25.

25.

250

2221

И

Ж

25

250. 2

££2

100

1Ш

250

Ш

сл

I

р

Риз.4. Расчетные значения суточных теплопоступлений через I м стены различных типов. За 100!? поиняты суммарные теплопоступления через стену без экрана толщиной Щ -300 мм и □ -250 мм:

-толщина экрана; ¿до -толщина воздушной прослойки; -толщина несущей части стены; V -скорость движения воздуха в прослойке;2 ^ -суммарная суточных значений теплопоступлений через I м стены.

периментальными конструкциями совместно с кафедрой ПГС ТашПИ были проведены два этапа натурных теплотехнических исследований: в наиболее жаркое время лета и наиболее холодное время зимы. Половит юго-западного торцевого фасада дома состояла* из экспериментальных панелей с экраном, другая половина этого фасада была смонтирована из традиционных керамзитобетонных панелей толщиной 30 см. Исследуемые жилые помещения находились на четвертом этаже 5-этажного дома.

Летние теплотехнические исследования в экспериментальном доме проводились в июле 1990 г.

При этом на всех окнах в исследуемых помещениях была установлена солнцезащита типа "жалюзи" с целью исключения возможности инсоляции помещений через окна за счет прямой солнечной радиации. В исследуемых помещениях были также установлены бытовые кондиционеры Ш-1500.

Летние теплотехнические исследования в экспериментальном доме проводились в два этапа:

- круглосуточное кондиционирование;

- "закрытый" режим.

При "закрытом" режиме эксплуатации опытных помещений окна и двери держались закрытыми, приборы искусственного климата не использовались.

В соответствии с задачами исследований измерялись:

- температура и относительная влажность наружного воздуха;

- скорость ветра;

- интенсивность суммарной солнечной радиации на горизонтальную и вертикальную поверхность юго-западной ориентации;

- скорость движения воздуха в воздушных прослойках по высоте здания на входе и выходе;

- температура воздуха б помещениях и в воздушных прослойках;

- температура поверхностей экранов й поверхностей панелей, а также в центре панелей по их толщине.

При этом количественная оценка повышения теплоустойчивости участков стены из панелей с экраном основывалась на нахождении приведенной амплитуды колебаний температуры на внутренней поверхности конструкций Л'С'В •

В период проведения летних исследований температура наружного воздуха поднималась до 41,6иС, интенсивность суммарной солнечной радиации на вертикальную поверхность юго-западной ориентации достигала 491 Вт/м^, среднесуточная скорость ветра составляла 2,2 м/с. Сопоставление результатов экспериментов при адекватных внешних и внутренних условиях свидетельствует о том, что применение экрана обеспечивает уменьшение температуры как в середине толщины основной части панели,-так и на ее внутренней поверхности. Амплитуда колебаний этих температур в стенах с экраном меньше в среднем на 1,4-2,5°С, причем этот эффект наблюдается как при режиме круглосуточного кондиционирования, так и при "закрытом" режиме.

Экспериментальная часть зимних теплотехнических исследований стен с экраном проводилась в январе 1991 г. Результаты зимних исследований позволили получить фактические материалы, необходимые для оценки эффективности стен с экранами с точки зрения теплозащитных свойств. Сюда входят значения сопротивления теплопередаче и* температуры внутренней поверхности панелей Х.ъ , отвечающие определенным значениям температуры наружного и внутреннего {е воздуха.

На этапе зимнего эксперимента воздушные прослойки были закрыты, поэтому скорость движения воздуха в них не измерялась.

Анализ результатов испытаний в зимний период времени показал, что в среднем температура внутренней поверхности предложенной конструкции выше на 4,5°С, чем у традиционной.

Как известно, критерием оценки теплозащитных качеств наружных стен в зимних условиях является приведенное сопротивление теплопередаче к„ . По данным натурных теплотехнических исслэдований, значения фактических сопротивлений теплопередаче исследуемых панелей выше требуемых. Так, требуемое сопротивление теплопередаче для условий г.Бухары равно 0,65 м^-°С/Вт, а фактическое значение сопротивления теплопередаче панели с экраном, рассчитанная по данным замеров, составляет I

,75 м^С/Вт.

Из вышеизложенного следует, что уровень теплозащиты панели с экраном и замкнутой воздушной прослойкой значительно выше, чем панели без экрана.

В четвертой главе изложен анализ результатов проведенных исследований, даются предложения по расчету и конструированию панелей наружных стен с экраном в условиях жаркого климата, а также приведены рекомендации по проектированию панельных стен с экраном с учетом их технологических и конструктивных требований.

Анализ полученных результатов теоретических исследований показал, что наиболее эффективно для летних условий применение вентилируемых прослоек толщиной 5-7 см. Такая же величию требуется по технологическим условиям. В результате исследования влияния толщины экрана из армированного бетона на теплоустойчивость конструкции было установлено, что рациональная толщина экрана составляет 5-10 см.

Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований опытных конструкций и результатов расчетов свидетельствуют о достаточной точности выбранного метода расчета и эффективности предложенной конструкции панельных стен с экраном

и воздушной прослойки.

Ремендации по расчету панелей наружных стен с экраном состоят из предложений по расчету прочности и теплотехническому расчету.

Прочностные расчеты выполняются для внутреннего несущего слоя, экрана и соединительных ребер.

Теплотехнические расчеты наружных стен с экраном и воздушной прослойкой выполняются с учетом замкнутой прослойки, зимой и вентилируемой прослойки летом.

При конструировании панелей с экраном несущую часть рекомендуется выполнять из конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона модифицированной структура класса по прочности на сжатие не менее В 7,5.

Плиты экрана модно изготавливать из тяжелого мелкозернистого бетона или легкого бетона класса по прочности не менее В 10 толщиной не менее 50 мм. Соединительные ребра рекомендуется выполнять толщиной 5-10 см из легкого бетона класса по прочности В 10 и армировать каркасами с расчетной арматурой. В панелях площадью 9 м^

и выше должно быть не менее трех вертикальных соединительных ре-

р

бер, в панелях площадью до 9 м - не менее двух ребер. Максимальное расстояние мелцзу ребрами должно быть не более I м, а их расположение не должно препятствовать сквозному вертикальному движению воздуха в воздушной прослойке.

Разработанная конструкция панелей с экраном и воздушной прослойкой предусматривает их изготовление в едином технологическом цикле.

Особенностью изготовления панелей с экраном является необходимость образовывать в конструкции в процессе формования воздушные прослойки, что может быть достигнуто с помощью пустото-

образователен-пуансонов или с использованием засыпного материала - песка (с последующим удалением его после пропарки на посту отделки).

Технология изготовления панелей с экраном аналогична формованию многослойных панелей в горизонтальных формах "лицом вниз".

Горизонтальные стыки между экранами должны быть закрыты специальными нащельниками из полимерных материалов или гернитовым шнуром, что необходимо для обеспечения движения воздуха в прослойках снизу вверх.

Заделка стыков между несущими частями панелей осуществляется без применения мастик путем установки изнутри гернитового шнура и бетонирования полости колодца вертикального стыка.

В пятой главе проведен расчет экономического эффекта от внедрения в строительство конструкций наружных стен с экраном и их сравнение с базовыми вариантами конструкций.

Расчет выполнен применительно к условиям производства Бухарского ДСК и строительству в г.Бухаре, где проводились испытания предлагаемой конструкции. Анализ сопоставляемых характеристик показал, что предложенное решение легкобетонных панелей с экраном эффективно по теплотехническим и экономическим показателям.

Сопоставление технико-экономических показателей разработанной конструкции стены с экраном с применяемой в настоящее время однослойной конструкцией на стадиях производства и эксплуатации позволило установить, что предлагаемая конструкция за счет несколько большей материалоемкости и трудоемкости на 7% дороже, но за счет более высокой теплозащитной способности позволяет экономить 39$ топлива зимой и 12$ энергии на охлаждение помещений летом.

Полученные расчеты позволяют сделать вывод, что применение

панелей с экраном по сравнению с панелями без экрана приводит к снижению приведенных затрат на 17% или годовому экономическому эффекту 5,54 руб на I м** конструкции за счет снижения расходов на их эксплуатацию (в ценах 1990 г.).

основные вывода

I. Использование панельных наружных стен с экраном для индустриального домостроения в южных районах, запроектированных в соответствии с предложенной методикой, позволяет улучшить тепловой комфорт жилища в жаркий период года и теплозащитные свойства конструкции в зимний период за счет использования воздушной прослойки.

2- Конструктивные параметры отдельных элементов панелей с экранами, в том числе вид материала и толщины экрана несущей части и воздушной прослойки следует назначать, исходя из летних теплотехнических требований к ограждающим конструкциям; при этом минимальная толщина железобетонного экрана из тяжелого или легкого бетона может быть 50 мм и воздушной прослойки 70 мм.

3. Усовершенствованный состав конструкционно-теплоизоляционного легкого бетона для несущей части конструкции обеспечивает

ее высокую теплоустойчивость за счет применения химических добавок и низкого расхода пористого песка; алгоритм подбора состава такого бетона на ЭВМ сокращает объем необходимых лабораторных исследований.

4.Метод производства панелей с экраном в едином технологическом цикле с использованием сыпучего материала (песка) для образования прослойки между несущей частью и экраном позволяет использовать существующие технологические линии для выпуска однослойных панелей.

5. На основании расчетно-теоретических и натурных экспериментальных исследований'теплофизических свойств панелей с экраном получены следующие результаты:

- в условиях высоких летних температур амплитуда колебания температуры на внутренней поверхности стены с экраном в два раза меньше, чем в стене без экрана той же толщины;

- тепловой поток, проходящий через наружные стены с экраном, снижается в среднем более чем на по сравнению с однослойной панелью;

- фактическое сопротивление теплопередаче стены с железобетонным экраном и замкнутой воздушной прослойкой в зимний период более чем на 20$ выше сопротивления теплопередаче однослойной стены;

- приведенное сопротивление теплопередаче легкобетонной стены с железобетонным экраном и замкнутой воздушной прослойкой на

12% выше приведенного сопротивления теплопередаче стены без экрана;

- скорость движения воздуха в вентилируемых воздушных прослойках толщиной 70 мм и высотой 5 этажей составляет 0,49 м/с.

6.Кострукция стены с экраном обеспечивает в жилых помещениях более высокий тепловой комфорт по сравнению с традиционными однослойными панелями, а также позволяет снизить приведенные затраты на 17% за счет сокращения затрат на кондиционирование и охлаждение воздуха в летних условиях и отопление в зимних условиях.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

I. Спивак Н.Я., Стронгин П.С., Рузиев Х.Р. Крупнопанельные наружные стены из керамзитобетона для условий жаркого климата// В сб. научных трудов "Конструкции крупнопанельных жилых зданий". М., ЦНИИЭД жилища, 1990, с. 81-87.