Многослойная панель Советский патент 1984 года по МПК E04B1/76 

/

3 А 3 / / / / к / / / Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям наружных ограждений зданий и соору жений. Известна панель ограждения, вкл чающая обшивки и заполнитель из двух слоев, выполненных из материалов с различными теплофизическими свойствами 1 . Недостатком данной конструкции является низкая теплоустойчивость за счет потерь тепловой энергии во внешнюю среду. , Наиболее близкой к предлагаемой является многослойная панель, включающая обшивки и заполнитель, выпол ненный из нечетного числа чередующихся слоев легкого и плотного утеплителя f 2j . Однако известная панель не обеспечивает максимальной теплоустойчивости , возможной при сочетании данных утеплителей, так как не оптимизирована по критерию теплоустойчивости в отношении выбора числа слоев, их толщин и порядка расположения в зависимости от теплофизичес ких свойств сочетающихся утеплителей и общей толщины заполнителя. Цель изобретения - повышение теплоустойчивости панели. Указанная цель достигается тем, что в многослойной панели, включающей обшивки и Заполнитель, выполненный из нечетного числа чередующихся слоев легкого и плотного утеп лителя, легкий утеплитель имеет коэффициент теплопроводности 0,020,05 Вт/(м-К), а плотный имеет коэф фициент температуропроводности (0,7 2,0)- 10 MVc, объемную теплоемкость (5-20) 10 Дж/(м к), приче отношение суммарной толщины плотного утеплителя к общей толщине заполнителя равно 0,4-0,5. На чертеже изображена многослойная панель. Панель включает наружную и внутреннкю обшивки 1 и заполнитель 2, состоящий из последовательно чередующихся слоев из легкого 3 и плотного 4 утеплителей. В качестве обшивок панели могут быть использованы различные листо,вые материалы, например многослойная фанера, асбестоцемент, металл, пластики, К числу легких утеплителе относятся, например, пенопласты раз личных марок, минераловатные изделия , стеклопор vf другие теплоизоляторы, отличающиеся низкой теплопроводностью. К плотным утеплителям относятся теплоизоляционные материа лы, обладающие низкой температуропроводностью и высокой объемной теп лоемкостью, например на основе дре.весины - древесно-волокнистые и дре весно-стружечные плиты, арболит, фибролит и др. Из возможного числа теплоизоляционных материалов выбираются два утеплителя с наибольшей разницей в теплофизических свойствах, т.е. чтобы один из утеплителей имел наименьшую теплопроводность, а другой - наименьшую температуропроводность и наибольшую объемную теплоемкость. В этом случае достигается наибольший эффект повышения теплоустойчивости панели. Применять сочетание трех и более утеплителей в конструкции нецелесообразно, так как два из них по своим теплофизическим свойствам-будут различаться в наибольшей степени, а остальные займут промежуточное положение и их использование не повысит отмеченный эффект. Теплоустойчивость конструкций исследуется при постоянной температуре внутренней среды и воздействии гармонических внешних тепловых волн суточного периода. На поверхностях ограждений соблюдаются условия теплообмена третьего рода причем коэффициент теплообмена у внутренней обшивки 7,5 Вт/(м к), у наружной - Лц 25,6 BT/(N -К) . Пределы по теплофизическим параметрам сочетающихся материалов обусловлены следующим. По нормативным и справочным данным нижний предел коэффициента теплопроводности легких утеплителей ограничивается значением 0,02 Вт/(м-К), а использовать теплоизоляторы с А. 0,05 Вт/(м-К) нецелесообразно, поскольку полезный эффект становится незначительным. Аналогично в отношении коэффициента температуропроводности плотных утеплителей.. Нижний предел для известных теплоизоляционных материалов ограничивается значением с (для сухой древесины. 0,7-10 например, а А./ср О ,093/(2 ,3-10 х500 О ,81-10MVc, для сухих древесно-волокнистых плит п 0,128/ (2,3- 800) 0,7-10 м УС), а при использ.овании материалов с 01 2,0-10 эффект повышения теплоустойчивости резко снижается. Если имеется ряд плотных утеплителей с низким и приблизительно равнымкоэффициентом температуропроводности, то предпочтение отдают материалам с большей объемной теплоемкостью, так как в этом случае достигается наибольшая теплоустойчивость конструкции. По справочным данным верхний предел по объемной теплоемкости вышеуказанных материалов плотных утеплителей ограничивается значением 2010 Дж/(м К ,а при ср C5-1Q Дж/() отмеченный эффект низок.

Выбор числа слоев в заполнителе зависит от теплофиэических свойств Сочетающихся материалов и общей. толщины заполнителя сГ , а именно с увеличением различия в теплофизиче ских свойствах утеплителей и повышением сГ оптимальное число слоев,., обеспечивающее максимум теплоустойчивости, возрастает, оставаясь при этом нечетным. Исследования показывают, что при сочетании вышеуказанных материалов и толщине заполнителя 4 707120 мм оптимальное чис-. ло слоев равно трем, при 5 120 т 200 мм - пяти, а при о 200 f 280 мм - семи.

В табл. 1 приведены данные, характеризующие зависимость оптимального числа слоев утеплителей от толщины заполнителя при сочетании пенопласта ФПБ Идревесно-стружечных плит.

Таблица

МНОГОСЛОЙНАЯ ПАНЕЛЬ, включающая обшивки и заполнитель, выполненный из нечетного числа чередующихся слоев легкого и плотного утеплителя , отличающаяся тем, что, с целью повышения теплоустойчивости панели, легкий утеплитель имеет коэффициент теплопроводности 0,02-0,05 Вт/{м-К), а плотный имеет коэффициент температуропроводности

48 72 96 144192240 288

В табл. 2 показана зависимость оптимального числа слоев от теплофизических свойства

Число слоев в заполнителе

оче33,7 3,5 34,9 34,3 34,2 33,6 33,3 35,1 43,5 53,3 49,0 51,5 47,4 49,6 4073 117 103 121 103 116

В табл. 3 показано максимальное затухание амплитуды темпера- турных колебаний при разсочетаквдихся утеплителей при толщине заполнителя сГ 144 мм.

Таблица2

личных сочетаниях лей с толщиной (144 мм. 12,.;) 11,9 12,011,5 11,711,111,410,810,910,310,39,6 17,5 17,0 -20,919,1 20,218,619,518,018,717,217,615,9 22,9 26..,.7 39,234,8 37,733,535,931,833,629,8.30,9. 27,1 40,.73 117103 12110311698107929882 108 304263 386313377310352285311 691 1091 891 1167 960 1116 887 1013 289 1391 2112 1812 2772 2330 3435 2828 3632 2763 3318 775 32,2 31,7 30,7 30,0 28,6 45,6 46,7 43,0 43,,6 40,1 98 . 10792 98 82

Примечание. Величина полезного эбфекта вычислена по выражению (ii,-i)/i)/-fOO%, где У - большая из величин зааухан.я при полном заполнении конструкции каждым из утеплителей в отдельности.

Из табл, 3 видно, что сочетание 5в табл 4 представлена эависидвух утеплителей с наибольшей разни-мость теплоустойчивости ограждения

цей в теплофизических свойствахот различного соотношения толщин

эффективнее сочетание трех материалов.утеплителей и толщины заполнителя,, 96 22,9 26,3 31,5 35,6 37,6 144 35 47 63 96 110 240 75 222 441 576 853

Из табл. 4 следует, что наибольшая теплоустойчивость ограждения достигается при отношении суммарной толщины слоев из плотного утеплителя к общей толщине заполнителя, равном 0,4-0,5, Использовано сочетание ФПБ и ДСП.

Пример. Мйогослойная панель общей толщиной 160 мм с обшивками из

20 100

Тлотные:

Таблица 3

Таблица4

многослойной фанеры ФСФ и ФК толщиной по 8 мм и заполнителем из чередующихся слоев легкого и плотного утеплителя, толщиной 144 мм.

В табл. 5 приведены данные объемной массы и коэффициентов теплопроводности легких и плотных утеплителей

из которых может быть выполнена данна.я панель.

Т а б л и ц а 5.

5,0

0,4

0.02

3,1

1,6

0,05 39,1 38,6 36,6 33,6 29,7 19,2 19,1 15,0 118 121 118 103 92 63 48 40 1054 1167 1153 997 648 467 398 289

Древесностружечные плиты ДСП

Древесноволнисты плитй (ДВП)

ПерлНТОбетон (ПБ)

Перлитрфосфогелевые плиты (ПФГП)

Перлитопластёёго (ППБ П р и меч а ни е. 1. / 2.

Результаты расчетов теплоустойчивости многослойной конструкции при Примечание. О, О 0,75

20,0

0,7

18,4

2,0

5,0

2,0

4,0 3,02,0

сочетании вышеуказанных утеплителей представлены в табл. 6.

Таблицаб Тепло4«эические характеристики металлов приняты по СНиП П-3-79 и каталогу Вспененные пластические массы. М., (НИИТЭХИМ), 1977. Подчеркнуты значения теплофизических характеристик, указанные в качестве предельных. затухание амплитуды в конструкции, полностью заполненной легким(утеплителем; ТО же, заполненной Ш10ТНЫМ утеплителем; большее из значений ), и Oq ; наибольшее затухание амплитуды в конструкции при сочетании утеплителей. 9 1С Из представленных данных видно, что наибольший полезный эффект дсзстигающий 990% ( раз) ,наблюдается при сочетании утеплителей, теплофизические свойства которых имеют наибольшее различие; Применение данной конструкции многослойной панели в условиях резко континентального климата северных районов, где важно обеспечить не только йимнюю теплозащиту здания, но н защиту его от летнего перегрева и переменных тепловых воздейст- вий внешней среды в переходные се0310зоны года, позволит улучшить тепловой комфорт в помещениях, а также обеспечить экономию энергии при отоплении зданий зимой и кондиционировании лётом, Многослойная па;нель может эффективно применяться при строительстве и в южных районах страны, где здания испытывают интенсивный летний перегрев и для поддержания оптимальных температурных условий в помещениях требуются значительные затраты энергии на кондиционирование.