книги / Светопрозрачные конструкции. (Результаты исследований)

Начиная с 1965 г. ЦНИИПромзданий организованы систематические натурные инструментальные исследова­ ния светопрозрачных конструкций из профильного стек­ ла, установленных на объекте экспериментального стро­ ительства. В процессе исследований в зимних и летних условиях определяют теплотехнические и светотехниче­ ские показатели конструкций, проводят визуальный осмотр отдельных элементов ограждений, выявляют не­ достатки узлов.

В 1965 г. проведены натурные исследования в цехе Борского стекольного завода, в цехе НИИТОП, во дворце спорта в г. Горьком и др.

Здание цеха Борского стекольного завода им. М. Горь­ кого размерами в плане 108x30 м, высотой до низа ферм 11 л* на всю высоту остеклено профильным стейяом ко­ робчатого сечения. Внизу предусмотрена полоса высотой 1,2 м, заполненная оконным стеклом с открывающимися переплетами. Пространство от верха обычного остекления до низа ферм заполнено двумя рядами профильного стек­ ла, высота каждого ряда 4,5 м. Стыки между профилитами в нижнем ряду выполнены в двух вариантах:

а) заполнены прокладками из пустотелого профиль­ ного поливинилхлорида с наружной и внутренней сто­ роны;

б) заполнены прокладками из поливинилхлорида

снаружной стороны и бутафольно-цементной мастикой —

свнутренней.

Верхний ряд выполнен из стеклопрофилитов с окисножелезистым аэрозольным покрытием, придающим ограж­ дению желтую окраску. Швы между этими профилитами заполненыпластмассовым профилем лишь с наружной стороны.

Стеклопрофилиты опираются на металлический швел­ лер, уложенный полками вверх. Торцы стеклопрофили­ тов ограничены с наружной стороны полкой швеллера, с внутренней — полкой уголка, прикрепленного к швел­ леру. Зазоры между стенками профилита и ограничива­ ющими его металлическими полками заполнены бута­ фольно-цементной мастикой.

Цех института НИИТОП в г. Горьком представляет собой четырехэтажное здание с техническими полуэта­ жами. Сетка колонн 6x6 м, ширина здания 30 м. Каж­ дый производственный этаж имеет двустороннее ленточ­ ное остекление высотой 3 м из стеклопрофилита короб-

202

йатого сечения. Швы заполнены пористой резиной и замазаны с внутренней стороны бутафольно-цементной мастикой.

Зимние теплотехнические испытания эксперимен­ тальных конструкций проводили в декабре 1966 г., сред­ няя температура наружного воздуха за четырехдневный период испытаний равнялась —17,2° С.

Параметры внутреннего воздуха оставались стабиль­ ными в продолжение всего испытания.

Расчетный

Рис. 2. График изменения температур воздуха и поверхностей ограждения из профильного стекла

1 — по глади стеклопрофилита; 2, 3 — по шву

В процессе испытаний определяли следующие показа­ тели: а) температурно-влажностный режим помещений; б) температурные поля светопрозрачных конструкций; в) температуры наружного воздуха; г) термические ха­ рактеристики светопрозрачных конструкций; д) возду­ хопроницаемость стыков конструкций.

Температурные поля конструкций определяли термо­ парами (хромель-копель), установленными в характер­ ных точках. Тепловые потоки измеряли тепломерами, установленными с внутренней стороны конструкции. За­ меры производили круглосуточно с интервалом 3 ч. Па­ раллельно с определением температурного поля конст­ рукции измеряли температуру и относительную влаж­ ность внутреннего и наружного воздуха. По данным за­

203

меров были построены графики температур (рис. 2) и тепловых потоков (рис. 3) в характерных сечениях.

При сопоставлении перепада температур между внут­ ренней и наружной поверхностью ограждения можно установить, что этот перепад по стыку с двумя полихлорвиниловыми профилями на 13,5%, и с одним профилем на 30% меньше аналогичного перепада, измеренного по середине профилита. При анализе полученных графиков

Рис. 3. График изменения тепловых потоков по результатам натурных замеров

выявлены участки относительно стабильных температур­ ных условий и для этих участков подсчитаны средние температуры наружного и внутреннего воздуха, поверх­ ностей стеклопрофилита и стыков. По вычисленным сред­ ним температурам были построены графики распределе­ ния температур по горизонтальному и вертикальному се­ чениям конструкций (рис. 4).

При визуальном осмотре конструкций из стеклопро­ филита были отмечены недостатки отдельных узлов све­ топрозрачных конструкций. Металлические элементы (швеллер, уголок) узла опирания стеклопрофилитов яв­ ляются холодным поясом, пронизывающим в горизон­ тальном направлении всю конструкцию стеклянного вит­ ража. Узел плохо изолирован и при сильных ветрах легко продувается. В ряде мест на швеллере с внутренней сто­ роны конструкции образуется лед. Если по горизонталь­ ному сечению колебание средних температур не-

204

у опорных частей резко понижается. Таким образом, на­ иболее холодным участком в конструкции является ме­ сто опирания стеклопрофилита на швеллер. Температура внутренней поверхности в

.

205

Из-за усадочных явлений при твердении бутафольНОцементной мастики качество заполнения шва низкое: ма­ стика прилипает к одному профилиту, а другого едва ка­

ляют газовым счетчиком. Регули­ рование разности давлений производится редукцион­ ным клапаном. Расход воздуха последовательно за­

расхода воздуха через различные типы стыков в зависи­ мости от величины перепада давлений изображены на рис. 7. Наиболее низкое воздухопроницание оказалось у Стыков, в которых стыковое пространство с внутренней стороны заполнялось бутафольно-цементной мастикой. Фильтрация воздуха через стыки с пластмассовыми про­ кладками значительно выше и зависит от качества обжа­ тия пластмассового профиля.

Результаты натурных обследований были положены в основу разработки новых усовершенствованных типов вертикальных ограждений из профильного стекла. С этой целью в лаборатории светопрозрачных ограждений ЦНИИПромзданий проведены следующие исследователь­ ские и экспериментальные работы:

а) подбор материалов для уплотнения и герметиза­ ции стыков между стеклопрофилитом;

б) разработка способов герметизации воздушной по­ лости стеклопрофилита коробчатого сечения;

206

в) теплотехнические испытания экспериментальных конструкций в климатической камере.

Исследование материалов для заделки стыков прово­ дилось в три этапа: на образцах, фрагментах и экспери­ ментальных конструкциях. Образец для испытания ма­ териалов представлял собой рамку размером 145Х

/- /

Х255 мм, выполненную из алюминиевых уголков, внут­ ри которой с зазором в 30 мм укладывали два стекла, образуя ванночку. В задачу испытаний входила проверка на водостойкость в условиях попеременного заморажива­ ния и оттаивания. Для этого образец заполняли водой и выдерживали при комнатной температуре в течение 7 суток,

207

Образцы, выдержавшие испытание на водостойкость, подвергали 25-кратному воздействию попеременного замораживания и оттаивания с периодическим нагревом. Каждый цикл испытаний состоит из: а) замораживания при t= —20° С в течение 6 ч; б) оттаивания при комнат­

сокого водопоглощения и не­ достаточной адгезии к стек­ лу не могут быть рекомендованы для заполнения стыков

между стеклопрофилитами. Бутафольно-цементными ма­ стиками из-за пониженной эластичности нецелесообраз­ но заполнять стыковые пространства на всю глу­ бину.

Аналогичные исследования на морозостойкость и во­ достойкость проведены на фрагментах стыков в климати­ ческой камере при замачивании с периодическим замо­ раживанием при температуре —25° С и оттаивании при температуре +20° С. Было установлено, что стыки с при­ менением сплошной прокладки из губчатой резины, пороизола или гернита и двусторонней обмазкой из масти­ ки изол ХП-2 или герметика ГС-1 обеспечивают необхо­ димую водостойкость и герметичность с сохранением

208

эластичности соединения. Испытания стыков на основе бутафольных мастик подтвердили результаты, получен­ ные на образцах. Образование продольных трещин яви­ лось следствием больших усадочных деформаций у бута­ фольных составов и потери ими эластичности. Использо­ вание поливинилхлоридного профиля на клею № 88 не обеспечивает надежной герметизации стыка.

Для дальнейшего исследования стыков и определения основных показателей, характеризующих теплотехниче­ ские свойства ограждений из стеклопрофилита, были из­ готовлены две экспериментальные панели с применени­ ем профильного стекла марки СКП-250, одна из которых устанавливалась в климатической камере вертикально, другая — горизонтально. Панель состояла из двух обвя­ зок, выполненных из стальных прокатных уголков сече­ нием 63X40X4 и 40X25X4 мм, между которыми распо­ лагались элементы профильного стекла, стянутые стальными тяжами диаметром 10 мм через упругие про­ кладки из губчатой резины. Стыки между стеклопрофи­ литом (рис. 8) выполняли по следующим вариантам:

а) на боковые грани профилита предварительно на­ несена мастика изол марки ХП-2 слоем 1,5 мм, после установки профилитов проведена дополнительная про­ мазка швов мастикой изол (рис. 8, а) ;

б) стык уплотнен прокладкой из рулонного изола, на­ клеенной на боковые грани профилита на холодной ма­ стике ХП-2 (рис. 8, б);

в) на боковые грани профилита предварительно на­ клеены две полосы губчатой резины сечением 10X8 мм

кладка из губчатой резины сечением 40X80 мм с после­

ной стороны конструкции автоматически поддержива­ лась отрицательная температура, близкая к расчетной температуре наружного воздуха, а с другой стороны — заданная положительная температура и влажность внут­ реннего воздуха. Температуры измеряли при помощи термопар (хромель-копель) с непрерывной записью пока­ заний на диаграммной ленте автоматическими электрон­ ными потенциометрами ЭПП-09 или вручную — потенци­ ометром КП-59. Относительную влажность воздуха в теп­ лом отсеке климатической камеры замеряли электропси­

хрометром с контролем показаний аспирационным псих­ рометром Ассмана. Ручные замеры температур и отно­ сительной влажности воздуха производились круглосу­ точно через каждые 2 ч.

При известных значениях коэффициентов теплопро­ водности исследуемого материала светопрозрачного ог-

Рис. 8. Варианты стыков, испытанных на фрагментах

1 — бутафольно-цементная мастика; 2 — мастика изол ХП-2; 3 — поливинилхлоридный профиль; 4 — губчатая резина

раждения величину теплового потока, проходящего через конструкцию, вычисляли по перепаду температуры на теплой и холодной поверхностях.

Полученные таким образом величины тепловых пото­ ков позволяли контролировать показания термотранзитометров.

Испытания экспериментальных конструкций из стек­ лопрофилита проводили при различных температурах и влажностях окружающего воздуха (см. таблицу).

210