Испытание теплофизических свойств современных систем крепления вентилируемых фасадов

Научные отчеты, том 13, номер статьи: 946 (2023) Цитировать эту статью

714 Доступов

Подробности о метриках

В исследовании, представленном в данной статье, изучался набор строительных креплений, используемых в вентилируемых фасадах. Для строительного крепежа, реально представленного на промышленном рынке, значения эффективной теплопроводности измерены экспериментальным путем. Эти значения затем использовались в численном моделировании, выполненном с помощью программного обеспечения COMSOL Multiphysicals. Проверка имитационной модели была проведена в ходе специального дополнительного экспериментального испытания. В статье представлен метод определения эффективного коэффициента теплопроводности для крепежных изделий новой конструкции. Определены распределения температуры и тепловые потоки для различных вариантов многослойных стен с крепежом. Расчет эффективного коэффициента теплопроводности для профиля конструкции основан на тепловом балансе измерительного стенда. Проведенные испытания показывают не только ожидаемое снижение значения коэффициента для конструкций, в которых используется нержавеющая сталь. Результаты также показывают, что крепеж с вырезанными в конструкции отверстиями имеет существенно более низкие эффективные коэффициенты теплопроводности, чем крепеж со сплошными стенками. Этот эффект можно объяснить образованием лабиринтообразных сужений, расширяющих путь кондуктивного теплового потока в крепежном элементе. В результате экспериментальных испытаний и моделирования в COMSOL предложено применение эффективной теплопроводности в качестве нового показателя термической эффективности строительного крепежа в промышленной практике. Следовательно, для улучшения изоляционных свойств рекомендуется проектировать строительные крепления с отверстиями различной формы.

Раньше критериями выбора строительного крепежа для возведения вентилируемой стены были главным образом прочность и механические свойства. После ужесточения норм по условиям изоляции, которым должны соответствовать стены зданий, и высокой эффективности материалов, изолирующих поверхность стен, выяснилось, что потери, за которые передаются тепловые потоки несущими конструкциями, в том числе строительными крепежами, Ответственность за это лежит на возрастающей доле в общих теплопотерях. Такая ситуация вынуждает проектировщиков использовать строительный крепеж с все лучшими изоляционными параметрами. Новое решение, пока не получившее широкого распространения, но, как показали исследования, использование расширенных отверстий для прохождения теплового потока в крепежных изделиях является эффективным. Авторы статьи использовали стандартные методы оценки термических свойств испытуемых крепежных изделий: экспериментальные испытания и численное моделирование.

Численное моделирование и экспериментальные испытания широко используются для изучения свойств различных строительных креплений1,2 с точки зрения прочности3,4 и используемых материалов. Тепловизионное изображение позволяет определить термические свойства крепежа5,6 и их влияние на многослойные стеновые системы. Системы вентилируемых фасадов, желательные решения из-за экономии энергии, которую они обеспечивают7,8, изучаются с помощью численного моделирования9. Исследования сосредоточены в первую очередь на влиянии сезонной погоды на эксплуатационные характеристики фасада10 или на влиянии вентилируемых фасадов на энергопотребление зданий11. В работе12 авторы исследовали коэффициенты теплопередачи стен с различным количеством крепежных элементов, используемых для крепления панели к фасаду. Они обнаружили значительное увеличение значений коэффициентов вентилируемых панелей по сравнению с традиционными вентилируемыми фасадными системами. В настоящей статье показано, что влияние на теплопроводность оказывают и отдельные элементы вентилируемых фасадов.

Вентилируемый фасад состоит из внутреннего слоя, утеплителя, вентиляционной камеры и наружной отделки (наружных обшивочных панелей). Система снижает тепловые нагрузки из-за солнечной радиации и защищает от погодных условий13. Сегодня проводится много исследований фасадов как незаменимого элемента высотной архитектуры современных городов14. Подробно использование вентилируемых фасадов рассмотрено в работе15.