УДК 692.232.42 : 536.212.3 ФГБОУ ВПО Инженерно-строительный институт Сибирского Белов Тимофей Владимирович
реклама
УДК 692.232.42 : 536.212.3 Белов Тимофей Владимирович ФГБОУ ВПО Инженерно-строительный институт Сибирского федерального университета, г. Красноярск Россия. Соискатель степени к.т.н. Телефон +7-908-022-1064 e-mail [email protected] ВЛИЯНИЕ ОРИЕНТАЦИИ СТЕНОВОГО ОГРАЖДЕНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ЗАДЕЛКИ АНКЕРА КРЕПЛЕНИЯ НАВЕСНОГО ФАСАДА Рассмотрен вопрос возникновения локальной зоны пониженных температур вблизи анкера крепления фахверка навесного вентилируемого фасада, в которой материал стены испытывает большое количество циклов попеременного замораживания и оттаивания. Представлены результаты расчетов годового хода температуры в узлах крепления каркаса вентилируемого фасада северной и южной ориентации, для стеновых ограждений из трехслойных железобетонных панелей с внутреннем теплоизоляционным слоем. Ключевые слова: навесной вентилируемый фасад, железобетонная трехслойная панель, узел крепления навесного фасада, влияние солнечной радиации, годовой ход температур, долговечность. THE EFFECT OF ORIENTATION OF A WALL BARRIER ON THE DURABILITY OF THE SEAL ANCHOR FASTENERS HINGED FACADE Belov Timofey.Vladimirovich. Engineering and Construction Institute of the Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russia. e-mail [email protected] The question of emergence of the local zone of low temperatures near anchor fixing of hinged ventilated facades, in which the wall material is experiencing a large number of cycles of freezing and thawing. Results of calculations of the annual cycle of temperature in units of frame fixing of ventilated facade North and South orientation, for wall fences made of threelayer reinforced concrete panels with an inner insulating layer Keywords: suspended ventilated front, three-layer reinforced concrete panel, the attachment of the facade, the influence of solar radiation, annual variations of temperature, durability. Навесные вентилируемые фасады (НВФ) появились в нашей стране в начале 1990х годов и очень быстро нашли своё широкое применение. НВФ стали применятся в условиях Сибири, без каких либо принципиальных изменений, в условиях в которых изначально их не предполагалось эксплуатировать. Таким образом, появляются новые сложные многослойные конструкции стенового ограждения, с большим количеством теплотехнических неоднородностей (сборная трёхслойная железобетонная стеновая панель с внутренним утеплителем и навесным вентилируемым фасадом или каменная кладка с эффективным утеплителем с навесным вентилируемым фасадом), требующие тщательного дополнительного изучения, прежде всего в условиях низких отрицательных температур. Новые типы сложных многослойных ограждений так же требуют подробного изучения температурновлажностных режимов в процессе эксплуатации, точного подбора материалов для каждого слоя ограждающей конструкции. В ходе применения навесных вентилируемых фасадов в условиях нашего климата были выявлены различные недостатки. Эксфильтрация внутреннего воздуха стала одной из проблем, вызванных применения НВФ. Такая проблема проявляется при повышенной воздухопроницаемости стены при большом тепловом напоре, что приводит к повышенной эксплуатационной влажности и, как следствие, к увеличению теплопотерь [1] Высокая воздухопроницаемость утеплителя, вызванная отсутствием ветрозащитной мембраны, «изрезанность» стен может привести к эмиссии минераловатного волокна и увеличению теплопотерь [2]. Нами рассматривался вопрос возникновения локальной зоны пониженных температур вблизи анкера крепления фахверка НВФ, в которой материал стены испытывает большое количество циклов попеременного замораживания и оттаивания. Этот процесс вызывает деструкцию материала стеновой конструкции, и в конечном итоге негативно сказывается на долговечности как крепления НВФ так и всего здания. Описанный выше процесс происходит из-за появления мостика холода. Облицовочный слой НВФ (керамогранит, алюминиевые композитные панели) монтируется на металлический фахверк, который с помощью металлических кронштейнов и анкеров крепится к наружной стене здания. С целью оценить влияние анкера крепления навесного вентилируемого фасада на деструкцию материала стеновых конструкций с внутренним утеплителем(сборная трёхслойная стеновая панель) нами был произведен расчёт такой стеновой конструкции в ПК Ansys 12.1 с приложением динамической тепловой нагрузки взятой по итогам наблюдений в г.Красноярске с 1.09.2010 по 1.09.2011. Тепловая нагрузка к расчётной модели была приложена с шагом в 1 час, помимо этого, для моделирования и дальнейшего анализа отличия тепловой работы и долговечности северных стен от южных, в расчётной модели было учтено воздействие солнечной радиации, в виде дополнительной температуры, зависящей от конкретного месяца и часа. Расчётная схема, приложение динамической тепловой нагрузки, анализ распределения температурных полей по северным и южным стенам подробно рассмотрены в [3]. По итогам проведенных нами расчётов температура анализировалась в двух точках А и В, рисунок 1 Рисунок 1. Конструкция сборной трехслойной железобетонной панели с навесным вентилируемым фасадом. 1- Несущий слой из керамзитобетона; 2- Внутренний теплоизоляционный слой; 3- Защитный слой из бетона; 4- Теплоизоляционный материал НВФ; 5-Воздушный зазор; 6- Облицовочный слой НВФ; 7-Кронштейн крепления НВФ; 8- Анкер крепления НВФ; А- расчётная точка в середине защитного слоя, на поверхности, соприкасающейся с материалом анкера; В- расчётная точка в середине защитного слоя находящаяся вне зоны влияния анкера крепления НВФ В результате проведенных нами расчётов и натурного обследования навесных фасадных систем с помощью инфракрасной камеры методом теплового неразрушающего контроля было установлено: Ориентация стен не оказывает практического влияния на среднее значение температур, вариабельность и экстремальную минимальную температуру в холодный период эксплуатации при t<0. В условиях эксплуатации при t>0 в зоне контакта для стен ориентированных на юг средняя температура повышается на 10С, а максимальная 0 положительная на 2,33 С. Ориентация наружной ограждающей конструкции не оказывает существенного влияния на распределение температурных полей в материале стенового ограждения, находящегося под утеплителем НВФ, вне зоны влияния анкера. Амплитуда температур по южным стенам больше, чем по северным, для расчётных моделей не зависимо от наличия или отсутствия анкера, что объясняется тем, что при примерно равных максимальных отрицательных температурах, максимальные положительные температуры для южных стен существенно выше. Для северных стен среднегодовые температуры вблизи анкера ниже, чем для южных, это обеспечивается за счёт температур в холодный период года, что можно объяснить повышенной теплопроводностью материала анкера, и как результат образование локальных областей пониженных температур. Долговечность материала трёхслойных железобетонных стеновых панелей, с учётом влияния анкера НВФ, с защитным слоем из раствора на 41,1% ниже, чем долговечность аналогичной конструкции, с защитным слоем из бетона. В аналогичных конструкциях без учёта влияния анкера крепления НВФ долговечность материала, с защитным слоем из цементно-песчаного раствора на 48,2% ниже, чем в конструкциях, в которых в качестве защитного слоя используется тяжёлый бетон. Такая разница долговечностей крепления анкера в слоях стеновых панелей выполненных из раствора и бетона объясняется разными эксплуатационными и равновесными влажностями. Сравнивая результаты расчётов северных и южных стен между собой, следует отметить, что долговечность южных стен, без учёта влияния анкера, выше, чем северных, на 11,0% для материала защитного слоя стеновой панели, выполненного из раствора, и на 12,9% выше, для материала защитного слоя стеновой панели, выполненного из бетона. В то же время долговечность северных стен, с учётом влияния анкера НВФ, выше, чем южных на 26,0% и 27,8% для материала защитного слоя стеновой панели, выполненного из цементно-песчаного раствора и бетона соответственно. Считая критерием долговечности для конструкций с навесным вентилируемым фасадом долговечность заделки анкера крепления в стеновой конструкции, то для трёхслойной стеновой панели с НВФ долговечность южных стен будет выше, чем северных. Это объясняется тем, в зоне крепления анкера материал стеновой конструкции южных стен, хотя и испытывает большее количество циклов замораживанияоттаивания, большая часть этих циклов приходится на весенний период, и температура этих циклов недостаточно низкая, чтобы оказать существенное влияние на деструкцию материала. Тогда как материал стеновой конструкций северной ориентации, в зоне крепления анкера подвергается меньшему количеству циклов замораживания-оттаивания, однако, температура этих циклов существенно ниже, чем по южным стенам, что оказывает значительно большее негативное влияние на деструкцию материала. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Теплофизические расчеты при проектировании навесных теплоизоляционных фасадных систем с воздушным зазором/ Гагарин В.Г., д. т. н., профессор, Козлов В.В., к. т. н., НИИ строительной физики. URL: http://www.know-house.ru/dsp/d7/d7.php 2. Влияние продольной фильтрации воздуха в утеплителе на теплозащитные свойства стен с навесными вентилируемыми фасадами./ Садчиков А.В. автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук // Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук. Москва, 2007. 3. Некоторые аспекты формирования температурных полей, с учётом влияния анкера крепления каркаса навесных вентилируемых фасадов./ Т.В.Белов, Р.А. Назиров// Перспективы строительного комплекса–2014. – С. 302-307. REFERENCES 1. Teplofizicheskieraschety pri proektirovanii navesnykh teploizolyatsionnykh fasadnykh system s vozdushnym zazorom [Thermal design calculations thermal insulation of hinged facade systems with air gap ]/ prof. Gagarin V.G., Kozlov V.V. NII stroitelnoy fiziki. URL: http://www.knowhouse.ru/dsp/d7/d7.php 2. Vliyaniye prodolnoy filtratsii vozdukha v uteplitele na teplozashchitnyye svoystva sten s navesnymi ventiliruyemymi fasadami [The effect of longitudinal filtering of the air in the insulation on the thermal insulation properties of walls with ventilated facades]/ Sadchikov A.V. avtoreferat dissertatsii na soiskaniye uchenoy stepeni kandidata tekhnicgeskikh nauk // Nauchno-issledovatelcki institut stroitelnoy fiziki Rossiyskoy akademii arkhitekturnykh i stroitelnykh nauk. Moskva 2007. 3. Nekotoryye aspekty formirovaniya temperaturnykh poley, s uchetom vliyaniya ankera krepleniya karkasa navesnykh ventiliruemykh fasadov [Some aspects of the formation of temperature fields, taking into account the influence of the anchor frame fixing of ventilated facades] / Belov T.V., Nazirov R.A.// Perspektivy stroitelnogo kompleksa –2014. – P. 302-307.
