Многослойная панель

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11:

3(51) ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТ . Н ABTOPGHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3416787/29-33 (22) 07.04. 82 (46) 15.02.84. Вюл. Р б (72) Ю.С. Уржумцев, Л.M. Никитина, A.Т. Тимошенко, Г.Г. Попов и Д.Н. Толстяков (71) Институт физико-технических проблем Севера Якутский филиал СО

АН .СССР (53 ) б 91-419 (088. 8) (56) 1. Никитина Л.М. и др. Эффект повышения теплоустойчивости легких ограждающих конструкций при соче-. тании утеплителей. "Известие ВУЗов .

Строительство и архитектура", 1980, )) 6, с. 99-103.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 572553, кл. Е 04 B 1/76, 1973 (прототип). (54) (57) ИНОГОСЛОИНАЯ ПАНЕЛЬ, включающая обшивки и заполнитель, выпол. ненный иэ 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 KJ, а плотный имеет коэффициент температуропроводности (0,7-2,0) 10 м /с, объем ную теплоемкость (5-10) 10 Лж/(м "К) причем отношение суммарной толщиныплотного утеплителя к общей толщине заполнителя равно 0,4-0,5.

1073403

Изобретение относится,к строительству, а именно к конструкциям наружных ограждений зданий и сооружений.

Известна панель ограждения, включающая обшивки и заполнитель из двух слоев, выполненных из материалов с различными теплофизическими свойствами (1) .

Недостатком данной конструкции является низкая теплоустойчивость эа счет потерь тепловой энергии во внешнюю среду.

Наиболее близкой к предлагаемой является многослойная панель, включающая обшивки и заполнитель, выполненный из нечетного числа чередующихся слоев легкого и плотного утеплителя j2)

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 теплофизических 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 утеплителя, легкий утеплитель имеет коэффициент теплопроводности 0,020,05 Вт/(м К), а плотный имеет коэффициент температуропроводности (0,7 2,0) ° 10 м /с, объемную теплоемкость (5-20) . 10 Дж/(и K), причем отношение суммарной толщины плотного утеплителя к общей толщине заполнителя равно 0,4-0,5.

На 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 могут быт ь и споль зов аны различные ли сто,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 теплс1РОводностью. К плотным утеплителям относятся теплоизоляционные материалы, обладающие низкой температуропроводностью и высокой объемной теплоемкостью, например на основе дре,весины - древесно-волокнистые и дре5

30 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 теплофизи- ческим 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 оС() =7,5 Вт/(м К), у наружной — Сн = 25, б Вт/(м K) .

Пределы по теплофизическим параметрам сочетающихся материалов обусловлены следующим. По нормативным и справочным данным нижний предел коэффициента теплопроводности легких утеплителей ограничивается значением 0,02 Вт/(M.K) а использовать ,теплоизоляторы с 1 > 0,05 Вт/(м К) нецелесообразно, поскольку полезный эффект становится незначительным.

Аналогично в отношении коэффициента температуропроводности плотных утеплителей.. Нижний предел для известных теплоизоляционных материалов orpаничивается значением

0,7 10 м /c (для сухой древесины, например, © = -/ср = 0,093/ (2,3 10 r

x500) = О, 81 10 и /c для сухих древесно-волокнистых плит а

0,128/ (2,3 10 ° 800) =0,7 ° 10 м /с), а при исгользовании материалов с э 2 2,0 10 м /с эффект повышения теплоустойчивости 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

h,мм

5 6 7 8 9

10 11

1 2

48 12,3 11,9 12,0 11,5 11,7 11,1 11,4 10,8 10,9 10,3 10,3 9",6

72 17,5 17,0 20,9 19,1 20,2 18,6 19,5 18,0 18,7 17,2 17,6 15,9

96 22,9 26,7 39,2 34,8 37,7 33,5 35,9 31,8 33,6 29,8 . 30,9 27,1

103 121 103 116 98 107 92 98

263 386 313 377 310 352 285 311

144 40 73 117

192 108 195 304

253

240 289 819 691 1091 891 1167 960 1116 887 1013

791

288 775 1391 2112 1812 2772 2330 3435 2828 3632 2763 3318 2499 сочетающихся утеплителей при толщине заполнителя д

144 мм.

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

Таблица2

Число слоев в заполнителе

=очетание утеплителей

2 3 4

-5 6 7 8 9 10 11 12

33,7 Зз,5 34,9 34,3 34,2 33,6 33,3 32,2 31,7 30,7 30,0 28,6

ПХВ-1 и ДВП

35,1 43 5 53,3 49,0 51,5 47,4 49,6 45,6 46,7 43,0 43 6 40,1

ФПБ и ДВП

ФПБ

И ДСП

40 73 117 103. 121 10 3 116 98 107 92 98 82

Ю

В табл. 3 показано максимальное затухание амплитуды температурных колебаний max при раэутеплитеэаполнителя личных сочетаниях лей с толщиной д =144 мм.

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 d оптимальное число слоев, обеспечивающее максимум теплоустойчивости, возрастает, оставаясь при этом нечетным. Исследования показывают, что при сочетании вышеуказанных материалов и толщине заполнителя ц = 70-;120 мм оптимальное число слоев равно трем, при Ь

120 †: 200 мм — пяти, а при Ь

200 -. 280 мм - семи.

В табл. 1 приведены данные, характеризующие зависимость оптимального числа слоев утеплителей от толщины заполнителя при сочетании пенопласта

10 ФПБ и древесно-стружечных плит.

1073403

Таблица 3

Сочетания утеплителей,у 1Полезный эффект, rn x . ф

ФПБ и ДСП

ФПБ, ППУ-3H H ДСП

eIIBy IIXB 1 H 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 эффекта вычислена по выражению (9„„-Q/9J ° 1003,, где э — большая иэ велйчйн затухан н при полном заполнении конструкции каждым иэ утеплителей в отдельности.

Из табл, 3 видно, что сочетание 15 В табл. 4 представлена зависидвух утеплителей с наибольшей разни- . мость теплоустОйчивости ограждения цей в теплофиэических свойствах от .различного соотношения толщнн эффективнее сочетание трех материалов. утеплителей и толщины заполнителя, Т а бл и ц а 4

Отношение суммарной толщины слоев из плотного утеплителя к общей толщине заполнителя

Толщи на эа пол»

0,08 0,17 0,25 0,33 0,4 0,50 0,58 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 нителяВ

6,мм

96 22,9 26,3 31,5 35,6 37,6 39,1 38,6 36,6 33,6 29,7 19,2 19,1 15,0

144 35 47 63 96 110 118 121 118 103 92 63 48 40

240 75 222 441 576 853 1054 1167 1153 997 648 467 398 289

Таблица5.

Легкие:

Пенополиуретан

ППУ- 309

5,0

0,4

0 02

Пенопласт

ФРП-1

3,1

1,6

О D5

100 плотные:

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 . Многослойная панель общей толщиной 160 мм с обшивками из многослойной фанеры ФСФ и ФК толщиной по 8 мм н заполнителем из чередую40 шихся слоев легкого и плотного утеплителя, толщиной 144 мм.

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

45 из которых может быть выполнена данная панель.

1073403

П одолжение табл. 5.Ф 5

Дре ве сностружечные плиты

ДСП

800

0,15

0,75

20,0

Древесноволнистые плиты {ДВП1

800

0,13

0.,7

18,4

Перлито бетон (ПБ ) 0,1

2,0

5,0

600

2,0

4,0

0,08

300

Перлитопластбетон

0,06. (ППБ

3,0

2,0

200

П р и м е ч а н и е. 1. Теплофизические характеристики металлов приняты по СНиП П-3-79 и каталогу "Вспененные пластические массы". N., (НИИТЭХИМ), 1977.

2. Подчеркнуты значения.теплофизических характеристик, указанные в качестве предельных.

Результаты расчетов теплоустойчивости.многослойной конструкции при сочетании вышеуказанных утеплителей представлены в табл. б.

Таблица б

Затухание

Сочетание утеплителей

m Oxoos

46,4

ППУ-309 и ДСП

ППУ-309 и ДВП

990

52,9

855

ППУ-309 и .ПБ

60,8

20,7

97,4

ППУ-309 и ПФГП

60,8

24,1

60,8

ППУ-309 и ППБ

25,0

28,7

ДСП

ФРП-1 и

46,4

119

ФРП-1 и

98,6

28,7

52,9

28,7

ФРП-1 и

20,7

33,9

ПБ

24,1

ФРП-1 и ПФГП

ФРП-1 и ППБ

32,3

28,7

28,7

25,0

28,7

П р и м е ч а н и е. затухание амплитуды в конструкции, полностью заполненной легким;утеплителем, то же, заполненной плотным утеппителем, большее иэ значений 4„ и наибольшее затухание амплитуды в конструкции при сочетании .утеплителей.

Перлитофосфогелевые плиты (ПФГП) 60,8

60,8

662.,6

580,5

112, В

66,3

101,6

1073403

Составитель M. Виноградова

Редактор В. Ковтун Техред B.Папекорей Корректор И. Муска

Заказ 2B7/29 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из представленных данных Видно, что наибольший полезный эффект достигающий 990%(10 раз), наблюдается при сочетании утеплителей, теплофизические свойства которых имеют наибольшее различйе; 5

Применение 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 воздейст- . вий внешней среды в переходные сеэоны года, позволит улучшить тепловой комфорт в помещениях, а также обес-. печить экономию энергии при отоплении зданий зимой и кондиционировании летом.

Многослойная панель 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.