Влияние форм наружных углов на температурные показатели для внутренних поверхностей стен здания

Подковырин Владимир Сергеевич аспирант, Сибирский федеральный университет 660028, Россия, Красноярский край, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а Podkovyrin Vladimir Sergeevich Post-graduate student, the department of Building Design and Real Estate Expertise, Siberian Federal University, Architectural Engineer, LLC “Noria” 660028, Russia, Krasnoyarsk, Pereulok Svobodnyi 82a v.pdk@yandex.ru Другие публикации этого автора

Подковырина Ксения Алексеевна преподаватель, Сибирский федеральный университет 660028, Россия, Красноярский край, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а Podkovyrina Kseniya Alekseevna Educator, the department of Building Engineering and Real Estate Expertise, Siberian Federal University 660028, Russia, Krasnoyarsk, Prospekt Svobodnyi 82 A suusha92@mail.ru Другие публикации этого автора

Введение

Ни одна наука не связана так тесно с геометрией как архитектура. Геометрия архитектурного пространства зависит от функционального назначения объекта строительства, а так же влияет на психологическое состояние человека, находящегося в этой среде. Плоскость помещения образовывает геометрическую фигуру, которая может иметь углы различных градусов. В настоящее время большое количество зданий имеет прямоугольную форму с наружными углами 90°, однако существуют объекты, где наружные углы являются острыми или тупыми. Наружный угол – это одно из наиболее уязвимых мест в структуре тепловой защиты здания. Температура на внутренней поверхности наружного угла всегда ниже, чем на глади стены, что в некоторых случаях является причиной промерзания углов, выпадения конденсата и образования плесени. Согласно ^[2] и ^[3], потери через наружный угол здания, а так же температура на внутренней поверхности зависят от его формы и конструкции.

Данная проблема изучена рядом исследователей ^[4-7].

В статье ^[4] рассмотрены теплонапряженные элементы, такие как угловой фрагмент наружной стены и фрагмент сопряжения угловой части наружной стены с балконной плитой, а так же дана количественная оценка теплопереноса через них. Приведены мероприятия, с помощью которых можно увеличить температуру в области теплонапряженных элементов.

В работах ^[5-6] предлагается алгоритм теплотехнического расчета строительных конструкций с теплотехнически неоднородными участками (краевыми зонами) на основе характеристик, которые непосредственно влияют на теплозащиту зданий. При определении поэлементных требований, следует учитывать, что форма здания влияет на уровень его теплозащиты.

В ^[7] предположено, что дополнительные потери тепла пропорциональны отношению площадей наружной и внутренней поверхности угла. В результате выполнен пересчет коэффициента, который учитывает добавочные потери теплоты на угловую часть (для углов от 30° до 165°).

Целью работы являлось экспериментальное определение и сравнение температуры внутренней поверхности наружных углов 90° и 135° при одних и тех же климатических условиях.

Материалы и методы

В ходе эксперимента велась инфракрасная съемка углов 90° и 135°. Эксперимент проводился в корпусе №24 Сибирского федерального университета в кабинете А423. Наружные стены представляют собой многослойную конструкцию, где несущим слоем является кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе толщиной 640 мм, с утеплением каменной ватой толщиной 100 мм и навесным фасадом в качестве наружного лицевого слоя. На рисунке 1 представлен план кабинета с точками съемки.

В ходе работы были установлены следующие климатические параметры: температура наружного воздуха,
tн = -12 °С; температура внутреннего воздуха, tв = 30 °С; относительная влажность внутреннего воздуха, φв = 15%.

Рисунок 1 – План кабинета с точками съемки

Для тепловизионной съемки углов использовался инфракрасный тепловизор FLIR ThermaCAM SC640 (рис.2) с объективом FOL 19 мм и параметрами, представленными в таблице 1.

Рисунок 2 - FLIR ThermaCAM SC640

Таблица 1 – Параметры тепловизора FLIR ThermaCAM SC640

Результаты и обсуждения

На рисунках 3-4 представлены результаты тепловизионной съемки углов 90° и 135°.

Рисунок 3 – Распределение температуры внутренней поверхности угла 90°

Рисунок 4 – Распределение температуры внутренней поверхности угла 135°

Согласно полученным данным, на рисунке 5 были построены графики линейного распределения температуры на внутренней поверхности стен для углов 90° и 135°.

Рисунок 5 – Распределение температуры на внутренней поверхности углов 90° и 135°

Заключение

В результате эксперимента установлено, что при данных условиях и данной конструкции стен разница температуры внутренней поверхности наружных углов 90° и 135° составила 5,2°С. Возможно, здесь оказывает влияние оконный проем, и при глухой стене разница в температуре внутренней поверхности будет меньше.

Следует заметить, что эксперимент проводился в пустом кабинете, при относительной влажности внутреннего воздуха – 15%. Соответственно при повышении относительной влажности до привычной – 30-60% (во время занятий при нахождении в кабинете большого количества студентов), температура точки росы повысится и тогда вероятность выпадения конденсата на внутренней поверхности угла 90° будет значительно выше, чем у угла 135°.