04.05.2024
22:47
Cимбиоз стекла и алюминия
Главная » Статьи » Общая |
Результаты испытаний теплового режима стеклопакетов с дистанционными рамками типа "SWIGGLE STRIP", "TPS", "THERMIX"А.Д. Кривошеин, Г.А. Пахотин канд. техн. наук, кафедра "Архитектуры промышленных и гражданских зданий", СибАДИ
Повышение требований к теплозащитным качествам светопрозрачных ограждающих конструкций и ограничение минимальной температуры их внутренней поверхности, предусматриваемое изменениями СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника", заставляет производителей современных окон все более пристально обращать внимание на слабые места своей продукции и искать резервы повышения ее потребительских качеств. В этой связи, в последнее время все больший интерес стала привлекать информация о конструктивных решениях стеклопакетов с применением дистанционных рамок нового типа, предназначенных для улучшения теплового режима в местах сопряжения светопрозрачной части окна с переплетами (так называемых "краевых зонах") и повышения их теплозащитных качеств в целом. В настоящее время наибольшее распространение в нашей стране получил способ изготовления стеклопакетов с применением металлических дистанционных рамок и двухстадийным уплотнением соединительного шва (бутиловым шнуром или лентой - внутренний шов между дистанционной рамкой и стеклом, и вторичным уплотнением наружного шва полисульфидной мастикой). Металлические дистанционные рамки из алюминия, оцинкованной или нержавеющей стали, применяемые большинством отечественных производителей, обеспечивают заданный размер воздушных прослоек и одновременно служат полостью для заполнения абсорбентом - материалом, поглощающим влагу из воздушной прослойки и обеспечивающим прозрачность стеклопакетов при низких температурах наружного воздуха. Необходимость процедуры двойной герметизации обусловлена тем, что бутиловая мастика, несмотря на высокое сопротивление диффузии газов и водяных паров, недостаточно устойчива к высоким и низким температурам. Полисульфидная мастика компенсирует этот недостаток, обеспечивая необходимую прочность соединения и создает, кроме того, дополнительный барьер для диффузии водяных паров и газов. Есть примеры использования для вторичного уплотнения полиуретана или силикона, однако, и тот и другой материал по ряду показателей пока уступают полисульфидной мастике. Широкое распространение такого метода обусловлено тем, что несмотря на многооперационность, он позволяет организовать производство стеклопакетов при относительно небольших затратах на оборудование и производственные площади, обеспечивая при этом достаточно высокую стабильность эксплуатационных качеств. Однако, как показывает практика эксплуатации современных окон в климатических условиях РФ, наличие металлических дистанционных рамок и герметиков по периметру стеклопакетов приводит к образованию "мостиков холода". При низких температурах наружного воздуха наличие таких "мостиков холода" сопровождается появлением конденсата, изморози, а в отдельных случаях и наледей по периметру окна, что вызывает закономерные нарекания потребителей. В качестве примера на рис.1 приведены результаты натурных замеров распределения температур по горизонтальному сечению окна с двухкамерным стеклопакетом, изготовленного с использованием традиционных дистанционных рамок из алюминия. Если в центральной части окна температура поверхности характеризуется более или менее равномерным распределением, то в краевых зонах наблюдается резкое понижение, обуславливающее, кроме того, еще и понижение теплозащитных качеств окна.
Стремление исключить данные неблагоприятные последствия или хотя бы снять их остроту побуждает наиболее крупных производителей окон искать как новые конструктивные решения дистанционных рамок, так и новые способы изготовления стеклопакетов. В последние 2-3 года на российском рынке появилась информация о новых типах дистанционных рамок (Swiggle Strip, Termix и др.), предлагаемых рядом фирм, и новых способах изготовления стеклопакетов (TPS), исключающих необходимость применения дистанционных рамок в традиционном понимании. В этой связи у многих отечественных производителей окон возникает закономерный вопрос: позволит ли применение дистанционных рамок нового типа решить проблему краевых зон, и окупится ли, в конечном счете, удорожание продукции улучшением ее потребительских качеств? Для сравнительной оценки этих решений и прогнозирования их теплового режима при низких температурах наружного воздуха в лаборатории строительной физики СибАДИ проведена серия испытаний стеклопакетов различного конструктивного решения, предоставленных рядом фирм (Tremco, Lenhardt, "Полет и К", "Полет-ФРИС", "Симбиоз" и др.), с проверкой результатов испытаний моделированием теплового режима на ЭВМ. Краткая характеристика некоторых технических решений дистанционных рамок нового типа, представлена на рис.2 - рис.5.
"Termix" - дистанционная рамка из пластика, содержащая тонкую перемычку из высококачественной стали. Рамка заполняется осушителем (силикагелем) аналогично традиционным дистанционным рамкам. Герметизация стеклопакета производится в две стадии.
"Swiggle Strip" - система герметизации стеклопакетов, основным элементом которой является эластичная лента, включающая герметик, гофрированную алюминиевую перемычку и осушитель. Применение "Swiggle Strip" позволяет упростить и ускорить процесс изготовления стеклопакетов, поскольку лента совмещает функции дистанционной рамки, влагопоглотителя и герметика наружного шва, что обеспечивает возможность
TPS - метод герметизации стеклопакетов, основанный на формировании дистанционной рамки из термопластических материалов непосредственно при изготовлении стеклопакетов (Thermo Plastic Spacer). Осушитель содержится в бутиловом среднике и вводится в пространство между стеклами на автоматизированной линии в одну стадию одновременно с герметизирующим наружным швом.
Дистанционная рамка из алюминия с термовставкой - содержит перемычку из пластмассы между двумя рамками из алюминия. Рамка заполняется осушителем аналогично традиционным дистанционным рамкам. Испытания проводились на фрагментах стеклопакетов в холодильной камере при постоянных температурах воздуха в холодном и теплом отделениях. Стеклопакеты устанавливались одинаковым образом в коробку из ПВХ-профилей Brugmann серии "Euro-92. Golden Line". Замеры распределения температур производились в горизонтальном сечении стеклопакета на одинаковом расстоянии от низа окна. Для исключения побочных влияний запись температур производилась автоматическим потенциометром КСП-4. Основные результаты испытаний представлены в табл.1. Оценку тепловой эффективности дистанционных рамок различного конструктивного решения было предложено производить по разности температур в центральной части стеклопакета и в зоне сопряжения остекления с переплетом Dt = tвцент-tвmin. Такой подход позволил исключить влияние разброса граничных условий (температур воздуха и коэффициентов теплообмена) при проведении испытаний и расчетов. Анализ результатов испытаний позволил сделать следующие выводы:
Результаты моделирования теплового режима стеклопакетов на ЭВМ представлены в табл.2. Их анализ показывает достаточно хорошее совпадение теоретических и экспериментальных данных и подтверждает сделанные выводы. Результаты расчетов позволяют с определенным допущением прогнозировать температурный режим краевых зон одно- и двухкамерных стеклопакетов при различных температурах наружного воздуха и различных типах дистанционных рамок. К сожалению, как показывают результаты расчетов, при низких температурах наружного воздуха исключить понижение температуры внутренней поверхности и выпадение конденсата не удается даже для стеклопакетов TPS. Причины - охлаждение торца стеклопакета, наличие герметизирующей мастики, через которую происходит сток тепла и др. (см. ИБ "Окна и Двери", №5, 1999 г.). Испытания окон различного конструктивного решения в натурных условиях показали, что наибольший перепад температур между центральной частью остекления и краевыми зонами наблюдается в нижней части стеклопакетов. Причем, если перепад температур между центральной частью остекления и краевой зоной составляет в центре стеклопакета 6-8 0С, то между центром и нижней частью стеклопакета может доходить до 12-14 0С. Анализ результатов испытаний позволил сделать вывод, что основная причина заключается в конвективном переносе тепла в воздушных прослойках. Именно движение воздуха или газа в прослойках обуславливает дополнительное понижение температуры остекления в нижней части окна со всеми негативными последствиями (воздух или газ, находящийся в воздушной прослойке между стеклами, соприкасается с поверхностью внутреннего стекла, нагревается, поднимается вверх, поворачивает и, охлаждаясь, опускается вниз, где вновь поворачивает и ударяется о внутреннее стекло, охлаждая его, и тем самым дополнительно понижая температуру поверхности остекления). Таблица 1 Результаты натурных испытаний влияния различных дистанционных рамок на температурный режим краевых зон (на примере окна из ПВХ-профилей серии "Euro-92. Golden Line")
Условные обозначения: Схема расположения термопар Таблица 2 Результаты моделирования теплового режима краевых зон стеклопакетов различного конструктивного решения на ЭВМ
* Расчеты выполнены при температуре внутреннего воздуха tвp = +200С, коэффициентах теплообмена наружной и внутренней поверхностей aв = 8,7 Вт/(м2 0С), aн = 23 Вт/(м2 0С) по программе "TEMPER-3D". ** Дистанционные рамки установлены в стеклопакете со смещением от грани штапика на 4 мм. Заполнение стеклопакетов - воздух.
Этот процесс практически не зависит от типа дистанционных рамок и определяется шириной воздушных прослоек, заполнения их тем или иным газом, разностью температур остекления и рядом других факторов. В качестве примера на рис.6 приведены результаты натурных испытаний окна размерами 1000х1500 мм с тройным остеклением в раздельно-спаренных деревянных переплетах, то есть без дистанционных рамок и, фактически, без проблемы краевых зон в чистом виде (распределение температур по горизонтальному сечению аналогичного окна приведено в ИБ "ОД", №5, 1999 г.). Распределение температур, представленное на рис.6, убедительно свидетельствует о существенном влиянии конвекции внутри воздушных прослоек на температуру поверхности остекления, причем как в верхней, так и в нижней части окна.
В этой связи представляется, что дальнейшие усилия по улучшению теплового режима современных окон с применением стеклопакетов в первую очередь должны быть направлены на уменьшение (в идеале - исключение) конвективного теплообмена в воздушных прослойках. В качестве возможных направлений решения этой задачи можно отметить:
В сочетании с дистанционными рамками нового типа и применением низкоэмиссионного стекла уменьшение конвективного теплообмена позволит существенно улучшить потребительские качества современных окон. Результаты исследований эффективности некоторых из перечисленных решений предполагается рассмотреть в последующих публикациях. Выводы. Применение дистанционных рамок нового типа действительно позволяет существенно улучшить тепловой режим стеклопакетов в краевых зонах. Однако, только лишь за счет дистанционных рамок полностью решить проблему понижения температуры внутренней поверхности остекления в зоне сопряжения с переплетами нельзя. Необходима разработка конструктивных решений стеклопакетов, обеспечивающих уменьшение конвекции внутри воздушных прослоек. glazing.ru | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Категория: Общая | Добавил: Serg (29.07.2009) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Просмотров: 3767 | Рейтинг: 0.0/0 | |
Всего комментариев: 0 | |
Украинская Баннерная Сеть