автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Ограждение конструкции охлаждаемых зданий с заданным уровнем обеспеченности теплозащитных свойств и долговечности

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ АРХИТЕКТУТН И СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЛУК Научно - исследовательский шгститут строительной физики

(НИИС®)

Огрзждяггш«? конструкции охляядяемых зданий с заданным уровнен обеспеченности теплозвдитянх свойств и долговечности

Специальность 05.23.03. ТегглосняСжеттг, вентиляция, кондиционирование, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

УДК 69.059.4+697.1:536.2

Сопшнков Андрей Николаевич

Москва 1995

Работа ъипомюиь ъ 11адчно - исслвдсьительском институт« Строительной Фиата!

Научный руководители Научный консультант:

К. Т.И. Ясин ЮрИЙ Дмитриььич

к.т.а. Русинов Александр Владимирович

Офшишлыше оппоненты:

,н.т.и. Ишдоян Андргишк Геюркоьич

К.Т.Н. KoHMUUllKCJH Mi'OJib ГрШ'ОрЬеЬИЧ

Водущан организации:

Всороиснйокий ниучно -т;слодоиитольс!£сай

ииотиту'1' ХиЛОДИЛШСЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Зыцнта состоится'" ^ 11 1995 j', ь чаеоь ни

заседании спашшлионрованного оовоти Л 0J). 10.01 при Научпо-исследоьательоксм институте Строительной Фиаикн РААСН но адресу: 127238, Локомотивный пробе», 21. ШИСФ.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-методическом фонда института.

Автореферат разослан

и и

1995 г..

.Ученый секретарь специализированного ооьета, член-кор. РААСН, д.т.н., профоссорgjjgljgj^jfl^, В.К.Савин

- э -

Обцая характеристика работы

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ. Практика эксплуатации охлаждаемцх даний показывает, что в огретдакдах конструкциях из года в год роисходит прогрессирующее снижение термического сопротивления лоя теплоизоляции, приводящее к нарушению рокима технологическо-о процесса и повышению нагрузок на холодильное оборудование. Впадение конденсационной влаги в материале конструктивной часга риводит к его деструкции за счет циклического образования криофа-н. Результат - снижение качества и потери обрабатываемой и хра-ящейся продукции, сверхнормативные затраты на поддержание требу-мых параметров внутренней среды, большие материальные затраты на рофилвктические и капитальные ремонты.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является разработка методических -снов создания енергоэффвктивных и долговечных ограждающих инструкций охлаадаемых зданий.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ВКЛЮЧАЮТ: : '

- разработку инженерного метода расчета гешервтурно-влажност-

юго состояния и оценку теплозащитных свойств и долговечности ог-

(

шждащих конструкций охлаждаемых зданий в условиях совместного юздойствия внутренней среды и вероятностного комплекса климати-кэских параметров на функциональные свойства пароизоляции}

- разработку рекомендаций по повышению долговечности агражда-ятх конструкций охлаждаемых зданий.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ:

- метод прогнозирования функциональных свойств пароизоляции

! различных условиях эксплуатации и ее районирования по темперп-:урным напряжениям, возникающим от произвольных периодически* ко-

леОаний температуры омывающих ор«д;

- рекомендации по повышению долговечности ответственных конструктивных елементоп огравдающдл конструкций путем различных конструктивных, твхнолошческих и конструктивно-технологических при

]

вмов. '

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТ»;

- разработан инженерный метод прогнозирования долговечное?) ограждавших конструкций низкотемпературных камер' по тре) критериям: предельно допустимому снижению сопротивления паропрош цадая слоя ларэизоляции, предел!, но допустимому снижению термиче< кого сопротивления слоя теплоизоляции и предельно допустимом; снижению прочности материала конструктивной части;

- разработаны рекомендации, повышающие долговечность огракдв! щих конструкций.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- инженерный метод расчета температурно-влажностного состоа ятя и оценки теплозащитных свойств и долговечнооти ограадающш

конструкций охлаждаемых зданий в условиях совместного воздейот сгвия внутренней среды и вероятностного комплекса климатически параметров на функциональные свойства пароизоляции?

- методические основы проектирования енергов$фективных и дoJ гсвечных ограждающих конструкций охлаждаемых зданий?

АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные положения диосертацщ доложены и обсувдены на научно-технических конференциях: а) "Изучение действительной работы конструкций с учетом условий I сроков эксплуатации" (Ровно, 1990 г.);

<1) XXXVI научно-технической конференции (Хабаровск, 1991 г.)}

I XXIV международной конференции по бетону и железобетону (Дам-1й, 1992 г.);

на III съезде Ассоциации инженеров по отоплению, вентиляции, шдиииошровашш воздуха, теплоснабжению и строительной тепловике (Москва, 1993 г.);

но внстввке-семинаре: Москва - внергоеффоктивный город (Моск-I, 1994 г.).

ПУБЛИКАЦИИ.Основное содержание работы опубликовано в семи атьях.

СТРУКТУРА И ОБШИ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, тырех глав, выводов и содержит 191 страницу, включая около 150 раниц машшюписного текста, 7 таблиц, 5 рисунков, список литера-ры из 101 наименования и 19 приложений на 25 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ПЬТВАЯ ГЛАВА.В первых двух разделах главы рассмотрены требо-ния, предъявляемые к ограждающим конструкциям зданий холодилъи.;-в, классифицированы виды стеновых ограждений и способов их ре- -конструкции, проанализирован опыт эксплуатации ряда мятери-в и конструкций.

В третьем разделе произведен анализ методов исследования их 'лпературно-влажностного' состояния и долговечности материалов я пароиэоляции.

Установлено, что причиной снижения функциональных свойств па-лзоляции является периодическое возникновение в ней темперотур-х напряжений. Это подтверждается более интенсивным увлажнением тлоизолящот в огра!кдешях с малой толщиной наружного кенструк-зного слоя и при колебаниях температуры внутренней срецп.

ВТОРАЯ ГЛАВА. Ha v оше ряту рко- вjiü;ююсгное состояние ограадени оказывают влияние внутренние и наружные воздействия (см. рис.1) Внутренние воздыйстьия, оОуслоьлетше темпвратурнши измен ииями среди в течении технологического ироцоооа апроксишровалис полиномом вида;

V1>-VaÜJA ' И)

4-Е

где L = -z-T^ir Sin t - t)} SirJif-(f + Ъ] " aV(r-f) l"lt J L"ct J (дли симметричной грушцш),

StotwU-D/cJ SlnfftTtn.D/t,] , , . f .

. -^- f--(n::T)-------i ^ '

Ii — " " - J- —— —--------— ....--------. .. ..•

n * С 1- Oos Сят /ct J)

(для срезанной синусоида),

n 11 1 211 t-1 '¿n r+1 >

(для полусинусоида).

Представленные периодические функции практически полност;

описывают все технологические режимы обработки и хранения ыяон

и другой охлаждаемой продукции.

Наружное температурное воздействие определяется темперагуро

наружного воздуха и влиянием составляющих солнечной радиации. И

изменение в суточном цикле представлялось в виде:

- Т (t) + Е AdlSiri(|i Т + в ). (2

1»1 л

где * (т) » Г 1,+ Е I Avlnsin(n г + е ) . (3

1«1 1»1 п»1 У

здесь T^Sp/otjj} 5?3=(D+ O.OTSjp/tSo^); T4=Rp/(2aH)j

АГАн» VW Аа»(Ап+0.07Л8)р/(2«н)| Ад=Аяр/(2«к)

Изменения влажности наружного воздуха могут бить представле

фвжениями, аналогичными (2) и (3) при 1=1 и замене Ауу<1п п гуап соответственно на Рн.А,У(1в« вуу<1п.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА» В разделах егой главы рассмотрены основы инке-(рного метода расчета температурно-влпжностного состояния и дол-эвечности ограждающих конструкций охлаждаемых зданий, подверга-дахся комплексному воздействию параметров внутренней и наружной 59ды. При расчете долговечности каждого из функциональных слоев ^разделяя решались общие и специальные задачи (см. рис.1).

Изменение температуры исследуемой плоскости наружного ограк-)ния представлялось в виде:

Т(Т,х) = Ту(Г,х) + АТн(Г,х) ДТв(т.х) , (4)

ту(г,х)= ®„<0 - (уг) - (5)

'-(б)

№1 ш ка!«1 л нп.кй

К -.1

К ; {1+

\ч*: агвЧ"г[1 + к^О/с^3)]1'3} •

Огибающая.максимальных (минимальных) значений температуры по шине наружной ограждающей конструкции от рассматриваемого >мплексного тешературного воздействия (4) имеет вид :

Т(х) =ТУ(Г.Х) кнп Е АЛп8Ш Ш {•'»>+ е„п +

п»1 1«1 * с!

{в)

Рио.1. Схема воздействия на ограждающую конструкцию и порядок •расчета ее температурно-влажшосмюго состояния и долговечности

4vhfpkvbr/ nn /(ökvo v).

I W™ /(ÖKVO W).

hvbm

e.

6„ „„ - e +

Hv ВП

(9)

(10)

BVHll ^ * ,»>»,

(min)

В табл.1 представлены некоторые аналитические выражения Т(х).

При некотором снижении сопротивления паропроницанию пароизоляции возникают условия для выпадения конденсата в слое теплоизоля-

ции, что означает наступление отказа первого рода: \ = Ц и пр<Л0>и 'Ji^e •

(14

О - О , ,

wvü ПАИ m1п

здесь:

Температурные напряжения в пароизоляции, наклеенной на конструктивную часть ограждения, определяются как сумма напряжения на границе исследуемого диапазона температур и приращения, олределя-

ЦИКЛ

воз-цей-

Таблица 1

Условия применимости росчет-ных формул

Расчетные формулы огибающих максимальных &Т(х)

и минимальных ЛТ(х) температур по толщине _нарушой ограждающей конструкции_

Го-цо-

аой

АТн(т,х)+ +&Тв(Т,х)=0

>т»х. .так. ,тах.

(т I л ) (тГп) (тГп )

Т(х) = Т(г)у - { Т(Т)у-Гв) Е R / Ro

.тех. ИХ

(min )

Т(Т)У - определяется по (3).

С

го ч н ы й

П = 1

AT¿r,x)*0 АТ^Т,х)=0

взаимно независимы

TU) = T„(t)+ K^expf-vVfVd^S/dl," н i

v

* Sin с

2K ~ntax . й ^

Е.А.,0оз9.

* = 2¿[arotg-if-ii-dl- + piíj;

.2 A jSln q, 1«! dl dl

nt n

T(x) = Tycr)4 AdM.

L'ex-

ю-

10-

m-

rec-

aifl

n = 1 AT£r,x)*0 AT^t,x)=0

(Stil

T(x)

= T7 ± K^exp(-XB/V(80lt)) A¡IV

юго выражениям!,.

- при линейном характере изменения.Е^ и Е0

А<7

= <) [а f * V с ln( d V е ']

при параболическом ,Г„

п гр

ла

^ Тп + i гп+ h тп]

п гр

Ц „ Ц „ + [-Ь ± {&я- Шс -5П/ Над)}0'3]/ 2 а

и пр

и гр

нпд - <V W^sn' V - П{ ■

(15)

Влэжностное состояние слоя теплоизоляции в годоеом цикле рос-:тивз9т!?я о учетом снижения функциональных свойств пзроизолящш:

Продолжение габл.1

i а 3

С тУ то ч н и й и т в X я о л о г и ч е 0 к и Й п s г (си.прим.) V 1<1 V 2га Tt" 0,5td ьЦг) * о д?£х) * о (íSTnl 2 rax T(t?x) = Ty +■ I [(K¡¡¡ + K^JCos^ тсИВ. + + (к* + u**wi>.SBQ r<StS)V Iffi tt J, (11) C'ví/^wv1' t »i «* * (12) кшГ еш>' i « t (13) eHVBn' ktlvEn вычисляются по (9), (10)! ,41». t- находим среди четырех критических моментов времени, определяемых по выражению: íjr 4= ifaPOCOBÍXj 4)± pn]|s ,рш1,а,э,.. где Ii - корки уравнения четвертой степени о коэффициентами! a« 4(kjj+ kaa), d. -4ktlkia- 2katk3a. ; e- 4^-k^. y tv ' a здесь kin. (K^ KBn)n , kan- (K^t K^n .

п = 1 ,V« V AT¿t.x)*0 ДТ^Т,х)*0 (Stíí) T(x) - определяется по (11) при K^VB1, С,- определяются по (12), (13).

Примечание; в выражении (11) в случае неравных периодов колебания температуры среди с одной и с другой стороны ограждения в качестве г следует принимать болышй из рассматриваемых периодов, т.е. от среди с меньшим периодом учитывается только первая гармоника.

íie = а Ца„ + Ъ Ц и + с .

Ц И= Сэ JiA<V •

Влажность материала каждого слоя ограждающей конструкции рас-

гитывается отдельно для зоны сорбционного и еверхсороциснного ув-

шжнения. При этом границы зоны конденсации в слое определяются

¡ледугацим образом:

Х,= KPBMlin-PIIir)/y]e-e:

Ха= [- f- (ia-4yg)°B] /(2У) . (16)

здесь у = a grad Та; f = - 2iy; P (i) = a в Tv+ с ,

ГЛ9Х Л X

S = V" a b Tmr" c + 0 т <2аТнп+ b)' Для сорбционной зоны распределение парциального давлеш!Я водя-

юго пара заменяется соответствующим влагосодержанием :

f А + В Гп[Р(х)/Г„_„(Х>

u(x) = expj -"SS-1 , (17)

v C + ln[P(x)/Pmz(x)jJ

Для сверхсорбционной зоны увлажнения ( при Х4< х < Хд) содер-

;ание жидкой влаги иэ материала исследуемого слоя ограждения для

!тационарных условий эксплуатации определяется для каждого 'm-m

слоя из условия равенства потоков собственно жидкой влаги и ' -

■радиента максимальной упругости водяного пара:

г _ К 1 о .в

(uj = Uu ) +,2,(ли,)и

am mux ор'т lei» 2' kj ,

•де: fu 1 - максимально возмояиая сорбционяая влажность ма-

так ср'т

■ериала слоя "т ", определяется для середин слоев, на которые взбивается отрезок [X :Ха], по выражению (17) при Р(х)/Р^х^=1; • Aua)и ~ прирагцениеУжидкой влаги в материале:

С ДиРк= ~hx B(V fx '

1,66 10Бехр(- 5284,4 Т"1)

В(Т )= -;--

Т2 ( 0.025 т - 6.204 )

Долговечность теиломуолжши устанавливается при прогнозировании ее ьл&яшостного состояния (о учетом снижения функциональных свойств пароизолнщш) по настунлкни.с одного из • предельных с еконо-мической или Фиинч^ешх точек премия состояний.

Нлотуплешп предельного а $нзиЧ'■ мсой точки зрения состояния означает либо ни морозное ретруш-'-нко, либо сншюшше ее> термического сопротивления до .уровня, при кот.-ром становится возможным выпадение конденсата к» ачружноп ^к'•!;bIJ.^ иосги конструктивной части (откап второго роду):

«т пр= «V V ' «Л - Ж '

где С-Ь 1 1ьа - 4а(о-Рц) 1°' в) / 2а .

С появлением сЬорхсорбциопноП влаги в материале конструктивной чаош (теплоизоляции) запускается механизм его разрушения за счет образования и вьолииии криофазы при температурных колебаниях. Долговечность материала конструктивной части определяется выражением: Дк{х) * Йк / Е<Ла(х)£у , (18)

где Йк = <Ш Р .

Ш П

£<да(х)>ну=лЕ.1 <а,>.

Напряженное состояние матрицы вло..лого материала ограждающей конструкции при наличии в ней криофазы рассчитывалось по выражо-

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА. В главе разработаны методические основы создания енергооффективных и долгоншчных ограждающих конструкций холодильников .

Предложено область применения пароизоляционных материалов ус-

• - и -

янавливать по температуре, при которой раотягивэгаие напряжения достигают своего критического (о точки зрешш термофлуктаниошюй еорш разрушения) значения. Для области менын.чс няпряжештй расра-отеяи рекомендации (имеющие «/чал вплоть до '<?х безопасного уров-я) по исключению температурных колебаний в г^лое пвроизоляции от уточного и технологического цт-клов. Температуря ппроизоляшш на-ужного ограждения претерпевает изменения только в годовом цикле ри выполнении условий!

£ К, к' Сое? -к'^пв , 1 +Л*Т, [к* (К^Сое^-'-Ч']]-О

I <1|Г1ч а 1 я мп 1 г>о л ни I Пп г ^J

- Е [л , [к* Е1пЭ +К**Совв , ].А*Ь Гк'

[. с! 1 п ^ Нп а IГ1 Нп Г) п ^ Рп 1 Рп JJ

л0 ' Сг,п*К„^пСов ен,Эп ,К,"вп-Кн,Р„81п вн,Рп'

Конструктивные, технологические и конетруктишо-технологичес-

ие реше!шя данной системы уравнений получены при выбранных соот-

етствущчм образом неизвеепшх.

Одним из конструктивны* решений системы уравнений являете-

роктически полное гашетге температурных волн от наружной и влут-

внней среды материалом конструктивной части и теплоизоляции:

к* - к! - К**- 0.

Нп II п Вп лп

ткудп определяются искомые-рассчетнне внрэюенил в пиле:

¡5 г 1.6 /¥я г /п и <?„. а 1.6 /ТгТСтТТп .

К V К Л т УТЬ

Этот вариант решешш по сравнению другими, ниже представлении-и, наиболее материялоемок.

Технологическое решогаю предполагает подбор параметров, хпрпк-гризующих изменение температуры внутренней среды, таким образом, гобн обеспечить взаимное гаше1ше в слое ппроизоляшш встречных ?мпературных волн в виде основных гармоник, постулатах с внут-

ронией и наружной стороны:

(A*L )?. к, [< И< cot^t,TeK**SÍn~X' f р),

v В n' Y^^ln^ Hn din Hn d I nj \ Bn I Bn I )

(t •) ™.arotg((-£ Ad, ( Coee ( )/(£ Ad, (Sino, ) + pJí], p=0,1,2,.., (20)

- •■- 4; M '-M - b'M - vi; ■

В табл.2 предотавлены результаты расчета требуемых технолог* ческих параметров внутренней среди для пяти основных конструкций, рекомендованных для охлаждаемых помещений с температурой внутреь него воздуха 243К, с г:ремя вариантами внутренней отделки, имекхцщ южную ориентацию и эксплуатируемых в климатических условиях г.Хе бароьска. Варианты ограждения 1-6 можно использовать для камер те рмической обработки продуктов при (эффективной системе оттаиванш воздухоохладителей, а вариант 9 - при не эффективной. Варианты ' и 2 кроме того могут служить ограждением камеры хранения с перис . дическим изменением температуры внутреннего воздуха.

Конструктивно-технологическое решение предполагает назначение некоторых параметров, характеризующих конструкцию и внутренний р< жим помещения для двух случаев:

- в слое пароиэоляции значимы по одной гармонике от каждой среда о,в о. s О.Б

ет)Ч(у -».(у щ нк ин*5

где А-^Е AdllSln[^rn4i<+&dli), A^"=AdllSin(2f3xmln+e<iilJ.

^.K^iñHteftb-M^-.J^Rí.iS^diJ+P"}]'

tmln - rd [arotg(OtgedH) + 2р«]/2Пп . p = 1.2,...

(t')TP- определяется но (20).

- 15 -

__Таблица 2

N вари-ан-та Ограждающая конструкция Требуемые параметры внутренней среды

конструктивный слой теплоизоляция (5,ш;р,кг?м; Х.Вт/мК; а,ма/с) внутренняя отделка

Т',4 LA* А'при 1 равном

0.5 0.4 о.з

1 а 3 4 7 а 10 11

1 кирпичная кладка 5к=0,38м пенополиуретан (0,155: 60; 0.03: 3,39-10 ) II/п 16,1 3,89 7,0 9,7 13

2 ц/п/и 3,76 7,5 9,4 12,5

3 ц/пт 2,79 5 ,Ь 7,0 9,3

4 пенополистирол (0.2; 25-30: 0,05513,68-Ю*7) 11/П 18,3 2.19 4,4 5,5 7,3

5 ц/п/и 18,3 2,11 4,2 5,3 7,0

ц/пт 18,7 1,67 3,1 3,9 5,2

7 мин/ватные плити (0,35; 200; „ 0,08; 4.75-10" ) ц/п ¿2,5 16,68 33,4 41,7 55,6

8_ -Tj— ц/п7и 22.5 16612 32,2 40,3 53,6

ц/пт 23,0 11,96 2"J,9 29,9 39,9

10 керамзи-тобетон-ная панель 5 =0.12м пенополиуретан (0,170; 60; „ 0,03: 3.39-10 ) ц/п 18,8 44,6 09,1 — —

11 ц/п/и 18,8 43,1 86,1 — —

15 ц/пт 19,3 32,0 64,0 — —

13 14 пенополистирол (0,25; 25-30; 0.05; 13,6а-ю" ) ц/п 20,( . 27,8 55, , — —

ц/п/и 20.fi Ж9 53,7 — —

15 ц/пт 21,1 19,9 39,8 — —

Примечание: в столбце 4 внутренняя отделка б = 0.02 м; ц/п - цементно-песчаная, к - 0.93-Вг/м-К, а = 6.14-ю -м /с; ц/п/и - цементно-песчаная-известковая, X = 0.87 -Вт/у -К, ц/пт -цементно-перлитовая, X = 0.3-Вт/м-К, а = 3.59-10 -м /с

В табл.З представлены данные расчета требуемых значений тол-

щины теплоизоляции и времени наступления г* при заранее заданных конструктивной части ограждения, внутренней отделке и параметров технологического процесса с А*= 14 К и Ь =0,5. Выделены варианты, удовлетворяющие без большого запаса требуемому сопротивлению теплопередаче при толщине теплоизоляции, кратной стандартным толщинам плит. Для этих вариантов было рассчитано время начала образования конденсата в теплоизоляции при летних расчетных условиях (см. табл.4).

Долговечность ограждения возрастает при повышении доли термического сопротивления его внутренней части ( до плоскости возможной конденсации) в общем сопротивлении теплопередаче, а .акже при снижении ее сопротивления ларопроницанию.

Таблица 3

N вари-зн-та Параметры ограждающей конструкции Требуемый параметр внутренней среды т* ,ч

наружный конструктивный слой внутренняя отделка Требуемая толщина теплоизоляции

1ЛР) (В)

ППУ ПСБ-С мин. вата

1 а 3 4 5 6 7

1Ь 17 кирпичная гладка, 5„ = 0.38 м к ~ц7п~ 0.250 0.502 0.396 - 1.3. .

ц/п/и 0.250 0.493 0.397 1.3

18 ц/пт 0.245 0.493 0.391 2.0

19 20 кирпичная кладка, 5 - 0.25 М к ц/п ц7п7и 0.144 0.290 0.170 1.3

0,144 0.209 0.171 1.3

21 ц/пт 0.1/1П 0.2801 0.165 2.0

22 23 керамзмтоОетоннэя панель, 5,.= 0.24 м к ц/л 0.12 I 0.243 0.143 ' 0."14Т 1.3

шШ Ц.'ПТ 0.121 ' 0.11? 0.242 1.3

24 0.233" 0.137 2.0

25 ~2Г керамзитобетонная панель, 6= 0.12 м К Ц/1Т о.озо б.дьо 0.035 1.3

ц/п/и 0.030 0.060 0.035 1.3

ц/пт1 0.025 0.050 0.030 2.0

N при пароизоляции

ка- й V, м®ч -Па горячая сит унно-полим ерн а я

ри - Опгумпая изол, емульолоиная

ш- мэ- К маотика, мастика

та Вт мг 0,002 м 0,002 м 0,002 м 0,003 м

I 1 2 3 4 Б 6 7

1 5. ем 47.2-5 7.3 14.5 5.7 30.4

5.816 42.27 0.4 "" '17.1 9.0 ЗЬ.5

3 5-859 19-04 30. у 34-5 54.3 75.2

4 4. МО _ 37.65 9.8 20.3 18.7 42.5

5 4-»50 33.75 11.4 22.8 25.3 48.0

Ь 4 .Ь90 14.49 35.0 42.0 " 7и.З 92. Ч

I 5,0;.'0 43-64 8.0 16.5 7.7 34.5

8 5.024 39.^9 9.1 14.0 13.9 39.8

9 Ь .070 19.32 31.4 35.1 55. ь 7ь.б

1Ь, и 8. чао оь. 92 5. 1 6.7 0.5 1 7.2

1ь,в Ч.Ьоо 47.91 7.2 14.0 - 574 29. Ь

17, а 8.980 Ы .81 5.7 д:-4Ч 1.4 1Ь. 7

И 3,я й.уьо 27.59 1'ь.Й 27.2 37. ь 58.1

14, а 5.290 44.76 1 ь. 0 7.1 33.4

19,6 Ь.2-90 48.74 7.0 13.5 28 ."6

'¿0,а .290 40.41 8.9 18.Ь 11.9 38.9

20,6 ь. 270 43.60 8. 1 1577 7.9 34.0

■71, г> .200 18.04 31.а 35.7 56.9 78.0

24,6 5.1уи 1Ь. 45 34.0 38.8 Ь3.7 85.4

- в слое шфоизоляции значимы по две гарм-лшки от каждой среды

м.тр, /5 й + /V:

01а ■ о/ а ~ « I ✓ ' тг*'

К о у £ — I

(0ТР < К* CHa.n]

в 'h[[Kr (о с)^>тр]'

t

здесь т,ТР= [arocos У - отнекивается среди корней уравнения

ay4 + by3 + оуа + dy + е = О,

- 8La[(C)2+ (С) Vi BL^KlúS К:Х:]БГ;

° - + И V - * MV»

Б = Е А,, ITC" С)31"9,, - ÍO KuJcoaff,., }'•

dlnj^ Hl lllj din ^ It 1 Hlj dlnJ

Г = [I , ÍÍK* - K'^lsínO + ÍK* + к"1ооввл1 1. ^ (НпЦ на hsJ dir. ^ на нaj dinj

Аналогичные выражения получены и для внутренних огрь.едений.

На основании представленных разработок составлен алгоритм

расчета и статистической оценки теплозащитных свойств и долговеч-

юсти ограждающих конструкций охлаждаемых зданий. Необходшые для

этого математические ожидания и дисперсия екстршальных значений

семперат'уры в исследуемой плоскости ограждения представлялись в

зиде:

М[Т(Х)1 = (1- Ф) М[Т¥<Т)] + Ф М[Т(Т);

М[Т(х)] е М[Ту(т)] + Ф M(Adi]; D[T(x)]]= D[Ty(r)] + ®aD[Ajî

aû exp(-Xi/5t75t~)

d

D[T(x)]]= D[T„(t)] + Ф:

: í (ЛЪ,

D(A, ]; Ф =

w-

D[Ty(r)J = D[TH] + D[AHJ 4 (p, y2{ D{3] + D(Asl } + + (p/2aH)2{ D[Sy] + DlK] + D[Aq] t DtAHL Долговечность каждого сечения конструктивной части, при

заданном уровне надежности, расчитывается по формуле:

Дк(х) = ЬЦД^х)] (1± аТ) (М[Дк(хН?'в . где М[Дк(х)] - математическое ожидание долговечности слоя конструктивной части в годах, определяемое для материалов с объемным

весом материала 1100 кг/мэ и выше по формуле: _ к

М[Дк(х)] = йк/ [к£1(т<до1>1:+ Шоа\+ п<Ааз>к)] =

V Г ^^ > + (К +

К 1- умм к-1 1 Т* (х) мм к-1 1

К.

-3-) ~

т

СЬ-0 .16

к.

I «^'"(х) - ТН0К)(Ь? (V —Г—) + Рмм- М 4

ММ к ■ 1 Т п(х)

к. к, -1

4 еч>(К + -2-)}Ч,(К1+ -2-)| ,

Т*1п(х) Т™1п(х)

V- коэффициент вариации или относительная ошибка долговечнос-

ти:

„

п £ ,„ з з

¿^(х) к с„ 2с„

УММ к«1 1 Г|рт1п/„\13 гтт!гг/„\тэ

Е (С,-----.-2-)8Тш1п +

ммк«1 |-ут1п/х\-|а [Тт (х)]~

" к к

+ тшО. 15 у. а т ^, ,

^ММ к «1 [Т"|1п(х)]г

СГ К^^ 0^)5 сэ= К4= ао+ (1 + а^;

°а= Кг(2!С.с<+ \сЛ<фУ{е*ф- 4 «Аф^' Ка= V аэик-'

V = 1.09ух10"3;

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ • В итоге проведенных исследований получены следующие основные результаты:

установлены

- причины и последовательность образования дефектов, их накопле-

кия и наступения отказов функциональных олоев ограждающих конструкций охлаждаемых зданий»

- факторы, способствующие продлению орока службы ограждений;

разработаны

- метод прогнозирования функциональных свойств пароизоляции при возникновении в ней напряжений от совместного воздействия температурных колебаний со стороны омывающих сред:

- инженерный метод прогнозирований долговечности ограждающих конструкций низкотемпературных камер по трем физическим критериям: предельно допустимому снижению функциональных свойств перо- и теплоизоляции и конструктивной части;

- конструктивный, технологический и конструктивно-технологический способы повышения долговечности ограждения за счет исключения температурных колебаний в плоскости расположения пароизоляции от воздействия оуточного и технологического циклов;

исследовано

- влияние вида-внутренней отделки на долговечность ограждения;

- целесообразность внедревия способа хранения заыороженых продуктов при периодическом изменении температуры;

- возможность использования облегченных железобетонных панелей для конструктивной чаоти ограждения.

С целью снижения объема конденсата, выпадающего в материале конструктивной части, первоначальные функциональные свойства слоя пароизоляции должны несколько превышать значение, определяемое из условия предотвращения конденсационного увлажнения теплоизоляции по выражению (лу». При эксплуатации сопротивление паропроницанию пароизоляции должно' снизиться до етого значения через расчетный

период времени.

Марка по моростойкости материалов конструктивной части должна назначаться из условия обеспечения расчетного срока службы здания. Она может быть снижена при внедрении представленых выше рекомендаций по исключению суточных температурных колебаний в зоне конденсации влаги перед пароизоляцией. Одновременно это увеличивает и долговечность пароизоляции. Обеспечение нормального влазкностного состояния теплоизоляции в течение заданного срока службы расширяет ассортимент применяемых теплоизоляционных материалов.

Разработанный метод расчета огравдакщих конструкций охлаждаемых зданий не исключает традиционного способа повышения их долговечности путем применения более эффективных материалов, но минимизирует скорость снижения их функциональных свойств в составе ограждения при конкретных температурных воздействиях наружной и внутренней среды. При этом возможно достижение некоторой економии ресурсов за счет подбора материалов для основных функциональных слоев о расчетным значением долговечности.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ясин Ю.Д., Сошников А.Н.. // Изучение действительной работы конструкций с учетом условий и сроков эксплуатации.- Пенза, 1992.- с.

2. Блюм Д.В., Сошников А.Н.. Повышение долговечности ограждающих конструкций охлаждаемых зданий // Тезисы докладов XXXVII научно-технической конференции.- Хабаровск, 1991.- С.107-109.

3. Ясин Ю.Д., Блюм Д.В., Вэртпньян С.Г., Сошников А.Н.. Ограждающие конструкции здания различного назначения с гарантированными тчияоаапятшш! свойствами и долговечность» /7 Материалы XXIV Мея:--

дународной конференции по бетону и железобетону.- М.: Стройиздат, 1992,- С. 373-375.

4. Ясин Ю.Д., Блкы Д.В., Сошников А.Н.. Учет комплексного воздействия температуры наружного воздуха и составляющих солнечной радиации при вероятностной оценке теплозащитных свойств и долговечное -ти ограждащих конструкций / Сборник докладов участников третьего

съезда Ассоциации по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике (АВОК).Москва, 1993. С.45-49.

5. Ясин Ю.Д., Русинов A.B., Блюм Д.В., Сошников А.Н.. Принципы создания енергоэффективных и долговечных ограждающих конструкций // Выставка-семинар; Москва - энергоэффективный город. Москва, 1994. С.96-101.

6. Ясин Ю.Д., Русинов A.B., Блюм Д.В., Сошниксв А.Н.. Методические основи создания енергоэффективных и долговечных ограждающих конструкций охлаждаемых зданий // Выставка-семинар: Москва - енергоеффективный город.Москва, 1994. С. 102 - 106.

7. Ясин Ю.Д., Блюм Д.В., СОшников А.Н.. Инженерный метод расчета долговечности ограждающих конструкций // Жилищное строительство N8, 1994. С. 23 -27.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ Т(Т) - температурное воздействие. К; Т - среднее значение температуры. К; А*- размах колебания температуры, К; L - параметр периодической функции; х - время, с;

-г

n=1...N - номер гармоники;

£,£,т'- время изменения температуры выше минимальной, бремя выдержки и момент наступления максимальной температуры .в технологическом цикле;

к - амплитуда колебания параметров комплексного температурного воздействия, К;

0 - сдвиг по фазе колебания, рад;

5 - среднегодовое значение прямой солнечной радиации, поступающей на вертикальную поверхность заданной ориентации, МДж/м3;

Б,1 - среднегодовое значение рассеянной и отраженной солнечной радиации, поступающей на горизонтальную поверхность, МДж/м3; а - коэффициент теплоотдачи поверхности, Вт/(маК); р - коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции; X - коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м К)! , 8 - коэффкдиент температуропроводности материала, м3/с;

6 - толщина слоя, м; •

БКВИВ0ЛентнО0 расстояние, соответственно, от наружной, внутренней поверхности приведенного к однородному виду ограждения, м; й - сопротивление теплопередаче ограждения, ма К/Вт;

- термическое сопротивление наружной части ограждения до исследуемой плоскости "х", м3 К/Вт; Р - упругость водяного пара, Па;

Н - сопротивление паропроницанию слоя ограждения, ма ч Па/мг; £К - сумма сопротивлений паропроницанию всех слоев ограждения за исклчением слоя пароизоляции, м ч Па/мг; у - коэффициент паропроницаемости материала, мг/(м ч 11а); Ц - число циклов;

О - число лет эксплуатации!

У

<Ло> - результирующее приращенеие напряжений, МПа;

оеъемчаго

р -коэффициент линейного температурного расширения материала,К ; К - модуль объемного температурного расширения (сжатия), МПа,* Еуу0 - модуль, соответственно, упругости, элаотичности материала пароизоляции, МПа;

а,в,с,(1,в;1,- коеф1ициентц, определяемые видом зависимости Еу и Ее от температуры;

иц - общее влагосодержание материала в раосматригэемом сечении конструкции, кг/кг;

а,в,с - коэффициенты апроксимации максимальной упругости водяного

пара при данной температуре!

V - объем, м3;

Д - долговечность, лет;

Р- марка материала по морозостойкости!

К - реоуро материала по прочности. МПа!

А,В,С - эмпирические коэффициенты;

г - стандартная нормальная переменная (г=1.9б при В=9Ч>% , г=2.85 при Б=99Я , .г=3.29 при Б=99.9$ , где Б -' статистическая надежность)!

т,1,п - множители, определяемые в зависимости от формы изменения напряженного состояния матрицы материала в суточном цикле:

£<Д0(х)>Ну- сумма приращений напряжений, возникающих в матрице материала исследуемого сечения ограждающей конструкции, за один среднестатический год експлуатации здания в натурных условиях; <0^> - результирующее приращение напряжений, возникающее в матрице материала за одно циклическое изменение температуры при

эксплуатации здания в натурных условиях;п-число результирующих приращений напряжений, образующих группу; ш-число групп; у - плотность материала, кг/м3;

ИНДЕКСЫ Г1РИНШШЮСТИ н,в - наружная, внутренняя среда;

y,d,t - годовой, суточный, технологический цикл колебания; э,и - эксплуатационный, камеральный цикли; i -- 1=1... .4: при 1=1 - температура шцушюго воздуха; при 1=2,3,4 - эквивалентная температура, вызываемая воздействием прямой, рассеянной и отраженной составляющей солнечной радиации; s,d,п - прямая, рассеянная и отраженная солнечная радиация; к,п,т,о - конструктивный слой, пароизоляция, теплоизоляция, внут регаяя отделка;

max, min - максимальное, минимальное значение параметра;

пр - предельно допустимое снижение величины параметра;

гр - значение функции на нииней границе интервала апроксимации;

нп, вп - наружная, внутренняя поверхности исследуемого слоя;

мм - матрица материала;

кф - криофаза;

эф - оффектиниый;

z - вероятностное значение с заданным уровнем надежности; a=-o.is -«температуре, при которой разница между напряжениями сжатия в криофазе и напряжениями растяжения составляет 0.15 МПа; 1-: - день периода усредненного года, при котором в рассматриваемом сечении ограждения происходят криогенные фазовые превращения; он - стандартный цикл испытания материала на морозостойкость.