Многослойная панель

(19) н щ л виэико-техничЯкутский фил ких л С 8,8)а Л.М, и др,устойчивостиструкций прией,"Известиеархитектура Эффект легких сочеВУЗов.1980 СССР3 свидетельств 04 В 1/76, 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н АВТОРСКОМ,Р СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт фпроблем СевераАН СССР(56) 1. Никитинповышения теплоограждающих контании утеплителСтроительство иВ 6, с. 99-103.2. АвторскоеР 572553, кл. Е(54)(57) МНОГОСЛОЙНАЯ ПАНЕЛЬ, включающая обшивки и заполнитель, выполенный иэ нечетного числа чередуюихся слоев легкого и плотного утепителя, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения тепло- устойчивости панели, легкий утепли- тель имеет коэффициент теплопроводности 0,02-0,05 Вт/(м К), а плотный имеет коэффициент температуропроводности (0,7-2,0) 10 м/с, объем" ную теплоемкость ( 5-10) 10 Дж/(м "К) причем отношение суммарной толщины . плотного утеплителя к общей толщине заполнителя равно 0,4-0,5.Изобретение относится,к строительству, а именно к конструкциямнаружных ограждений зданий и сооружений.Известна панель ограждения, включающая обшивки и заполнитель издвух слоев, выполненных из материалов с различными теплофизическимисвойствами 1).Недостатком данной конструкцииявляется низкая теплоустойчивостьэа счет потерь тепловой энергии вовнешнюю среду.Наиболее близкой к предлагаемойявляется многослойная панель, включающая обшивки и заполнитель, выполненный из нечетного числа чередующихся слоев легкого и плотногоутеплителя 2)Однако известная панель не обеспечивает максимальной теплоустойчивости, возможной при сочетании данных утеплителей, так как не оптимизирована по критерию теплоустойчивости в отношении выбора числаслоев, их толщин и порядка расположения в зависимости от теплофизических свойств сочетающихся утеплителей и общей толщины заполнителя.Цель изобретения - повышениетеплоустойчивости панели.Указанная цель достигается тем,что в многослойной панели, включающей обшивки и заполнитель, выполненный из нечетного числа чередующихся слоев легкого и плотного утеплителя, легкий утеплитель имееткоэффициент теплопроводности 0,020,05 Вт/(м К), а плотный имеет коэффициент температуропроводности( О, 7 2, 0) 10 м/, объемную теплоемкость (5-20) 10 Дж/(иК), причемотношение суммарной толщины плотного утеплителя к общей толщине заполнителя равно 0,4-0,5.ФНа чертеже изображена многослойная панель.Панель включает наружную и внутреннюю обшивки 1 и заполнитель 2,состоящий из последовательно чередующихся слоев из легкого 3 и плотного 4 утеплителей,В качестве обшивок панели могутбыть использованы различные листо,вые материалы, например многослойная фанера, асбестоцемент, металл, пластики. К числу легких утеплителей относятся, например, пенопласты различных марок, минераловатные изделия, стеклопор ь другие теплоизоляторы, отличающиеся низкой теплс 1 рОводностью. К плотным утеплителям относятся теплоизоляционные материалы, обладающие низкой температуропроводностью и высокой объемной теплоемкостью, например на основе дре,весины - древесно-волокнистые и дре. 5 10 15 20 25 30 35 40 4550 55 60 65 весно-стружечные плиты, арболит,фибролит и др.Из возможного числа теплоизоляционных материалов выбираются дваутеплителя с наибольшей разницейв теплофизических свойствах, т.е.чтобы один из утеплителей имелнаименьшую теплопроводность, а другой - наименьшую температуропроводность и наибольшую объемную теплоемкость. В этом случае достигаетсянаибольший эффект повышения теплоустойчивости панели. Применять сочетание трех и более утеплителейв конструкции нецелесообразно, таккак два из них по своим теплофизи-ческим свойствам. будут различаться в наибольшей степени, а остальные займут промежуточное положениеи их использование не повысит отмеченный эффект,Теплоустойчивость конструкцийисследуется при постоянной температуре внутренней среды и воздействии гармонических внешних тепловых волн суточного периода. Наповерхностях ограждений соблюдаются условия теплообмена третьего рода,причем коэффициент теплообмена увнутренней обшивки оС 6 =7,5 Вт/(м К),у наружной - Сн = 25,б Вт/(к К) . Пределы по теплофизическим параметрам сочетающихся материалов обусловлены следующим. По нормативными справочным данным нижний пределкоэффициента теплопроводности легких утеплителей ограничивается значением 0,02 Вт/(м К), а использовать ,теплоизоляторы с 10,05 Вт/(м К) нецелесообразно, поскольку полезный эффект становится незначительным. Аналогично в отношении коэффициента температуропроводности плотных утеплителей,. Нижний предел для известных теплоизоляционных материалов ограничивается значением 0,7 10м/с (для сухой древесины, например, с: л./ср: 0,093/(2,3 10 х 500) = О, 81 10и /с, для сухих древесно-волокнистых плит а0,128/ (2,3 10 800) =0,710 м /с), а при исгользовании материалов с э2,0 10м/с эффект повышениятеплоустойчивости резко снижается. Если имеется ряд плотных утеплителей с низким и приблизительно равным коэффициентом 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 20 10 Дж/(м К ;а при сЯ 5 10 Дж/(м К) отмеченный эффект низок.1073403 Т а б л и ц а 1 Число слоев в заполнителе Толщи на эа полни теля 0,мм 5 6 7 8 9 1 2 48 12,311,9 12,0 11 72 17,5 17,0 20,9 19 11,1 11,4 10,8 10,9 3 10,",6 7,2 17,6 15,9 1 20,2 18 9,5 18,0 18 5,9 31,8 33 96 22,9 26,.7 39,2 144 4073117 192 108 304 33 10 9,8 . 30,9, 27,1 34,7,03 121 6 98107 92 85 311 253 87 1013 791 63 3318 2499 313 377 310 352 891 1167 960 1116 330 3435 2828 3632 63 3861091 40 289 5 7 819 288 775 1391 1812 2772 В табл. 2 показ ан мость оптимального ч ев от теплофизически з,ависиа слосвойствТаблица Число сло:оче- тание з аполните ь 10 11 те 2 3 4 8 ител ХВ Зл,5 34,9 34,3 34,2 33,6 33,3 32,2 3 30,7 30,0 28,6 3,П Ф 1 Би ДВ 35,1 435 53,3 49,0 51,5 47,4 49,6 45,6 46,7 0 43,6 40 98 82 ФПБИ ДСП 40 103. 121 103 11 98 3 личных сочетаниях лей с толщиной Р =144 мм. утеплитеэаполнителя Выбор числа слоев в заполнителе зависит от теплофиэических свойств сочетающихся материалов и общей . толщины заполнителя с , а именно с увеличением различия в теплофиэических свойствах утеплителей и повышением о оптимальное число слоев, обеспечивающее максимум теплоустойчивости, возрастает, оставаясь при этом нечетным. Исследования показывают, что при сочетании вышеуказанВ табл. 3 показано максимальное э атухание амплитуды температурных колебаний М при раэных материалов и толщине заполнителя 8 = 70-;120 мм оптимальное число слоев равно трем, при Ь120 в : 200 мм - пяти, а при Ь200 -. 280 мм - семи.5 В табл. 1 приведены данные, характеризующие зависимость оптимальногочисла слоев утеплителей от толщинызаполнителя при сочетании пенопласта 10 ФПБ и древесно-стружечных плит. сочетающихся утеплителей птолщине заполнителя д:144 мм.1073403 Таблица 3 Сочетания утеплителей Полезный эффект,щахВ ФПБ и ДСПФПБ, ППу-ЗН и ДСПФПБ, ПХВи ДСП 116,6 105,7 85,1 189,1 162,4 111,1 П р и м е ч а н и е. Величина полезного эбфектз вычислена по выражению (Ф(Й 100%,где э- большая иэ велйчйн затухан.н при полном заполнении конструкции каждым иэ утеплителей вотдельности.Из табл, 3 видно, что сочетание 5 В табл. 4 представлена зависидвух утеплителей с наибольшей разни- мость теплоустОйчивости огражденияцей в теплофиэических свойствах от .различного соотношения толщннэффективнее сочетание трех материалов. утеплителей и толщины заполнителя,Таблица 4 Толщи на эа ношение суммарной толщины слоев из плотногеплителя к общей толщине заполнителя 0,33 0,4 0,50 0,580,6 0,7 нителя.д,мм0,92 1,0 0,08 0,17 22,9 26,3 31,5 35,6 37,6 39,1 38,6 36,6 33,6 29,7 19,2 19,1 15,035 47 63 96 110 118 121 118 103 92 63 48 40 9 5 222 441 576 853 1054 1167 1153 997 648467 398 28 табл. 4 следует, что наибольеплоустойчивость ограждения гается при отношении суммарной ны слоев из плотного утеплите- общей толщине заполнителя, рав- ,4-0,5, Использовано сочетание ДСП.р и м е р, Многослойная панель толщиной 160 мм с обшивками из Т а б л а Легкие:ПенополиуретанППУВПенопластФРП5,ОО О 05 тные: Ишаядосттолщиля кномФПБПобще многослойной фанеры ФСФ и ФК толщиной по 8 мм н заполнителем из чередую шихся слоев легкого и плотного утеплителя, толщиной 144 мм.В табл. 5 приведены данные объемной массы и коэффициентов теплопроводности легких и плотных утеплителей 5 из которЫх может быть выполнена данная панель.1073403 П одолжение табл. 5 Дре ве сностружечные плитыДСП 800 0,15 0,75 20,0 Древесноволнистыеплиты (ДВП) 800 0,13 0.,7 18,4 Перлитобетон. (ППБ 3,0 2,0 200 П р и м е ч а н и е. 1, Теплофизические характеристики металлов принятыпо СНиП П-79 и каталогу "Вспененные пластические массыф. М., (НИИТЭХИМ), 1977.2. Подчеркнуты значения теплофизических характеристик, указанные в качестве предельных. Результаты расчетов теплоустойчи.вости.многослойной конструкции при сочетании вышеуказанных утеплителей представлены в табл. б. Таблица б Затухание Сочетание утеплителе ПУ9 б 662.,ДС ППУи ДВП 2,9 80 5 ПУПУ86 20 ф 7 ПФГП 97,4 О,60 Пуи ПП 60 ю 8,0 66,3 101,6 46,28,ПДВППБ 28,7 52 ф 9 б б 28,7 ФРП20,7 .24,1 3 ФРПи ПФГ ФРПи ППБ 2 32,3 8,5 2 28,7 римечани елем,онструкции Перлитофосфогелевые плиты(ПФГП) 60,8 60,8 60,8 затухание амплитуды в конструкции, полностьфзаполненной легким;утеплителем,4 - то же, заполненнойплотным утеппитФ - большее иэ значений 4 и4 - наибольшее затухание амплитуды в кпри сочетании утеплителей.10 1073403 Составитель М. ВиноградоваРедактор В, Ковтун Техред В.Далекорей Корректор И. Муска Заказ 287/29 Тираж 698 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Из представленных данных видно, что наибольший полезный эффект достигающий 9903( 10 раз), наблюдается при сочетании утеплителей, теплофизические свойства которых имеют наибольшее различйе; 5Применение данной конструкции многослойной. панели в условиях резко континентального климата северных районов, где важно обеспечить не только зимнюю теплозащиту здания, 10 но и защиту его от летнего перегрева и переменных тепловых воздействий внешней среды в переходные сеэоны года, позволит улучшить тепловойкомфорт в помещениях, а также обеспечить экономию энергии при отоплении зданий зимой и кондиционировании летом. Многослойная панель может эффек" тивно 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.