Способ смещения точки росы к наружной поверхности в локальных зонах стенового ограждения

 

Изобретение относится к области строительной физики, предназначено для регулирования положения точки росы внутри внешних ограждающих конструкций зданий, преимущественно стеновых, и может быть использовано в строительстве при реконструкции зданий и сооружений. Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке способа, позволяющего в локальных зонах стенового ограждения изменить характер теплообменных процессов для смещения точки росы к наружной поверхности стен без увеличения их толщины. Поставленная задача решается за счет того, что в способе смещения точки росы к наружной поверхности в локальных зонах стенового ограждения зданий, заключающемся в выполнении конструктивных мероприятий на внутренней поверхности стен, приводящих к увеличению их сопротивления теплопередаче, на поверхность локальной зоны стенового ограждения накладывается пластина из теплоемкого материала, которая соединяется с тепловыми трубками с односторонней передачей тепловой энергии, помещенными в специально подготовленные в стене гнезда диаметром, равным диаметру тепловых трубок; при этом гнезда выполняются наклонно к горизонтали на глубину, определяемую теплотехническим расчетом. Технический результат при использовании предлагаемого способа достигается смещением фронта положительных температур от внутренней поверхности стены к наружной за счет передачи тепловой энергии изнутри помещения вглубь стены с помощью тепловых трубок с односторонней теплопроводимостью. 3 ил.

Изобретение относится к области строительной физики, предназначено для регулирования положения точки росы внутри внешних ограждающих конструкций зданий, преимущественно стеновых, и может быть использовано в строительстве при реконструкции зданий и сооружений.

Известен способ смещения точки росы к наружной поверхности стен при реконструкции зданий и сооружений [1], который заключается в устройстве и закреплении дополнительного слоя утеплителя на внешней поверхности стен, толщина которого определяется теплотехническим расчетом.

Недостаток этого способа заключается в том, что он является дорогостоящим, поскольку при его реализации, помимо устройства слоя утеплителя, необходимо выполнение дополнительного защитного слоя для предохранения утеплителя от прямого воздействия атмосферы. Кроме того, применение этого способа нерационально при необходимости утепления локальных зон стенового ограждения.

Известен также способ смещения точки росы к наружной поверхности в отдельных зонах стенового ограждения с повышенной опасностью образования конденсата [1], который принят в качестве прототипа, заключающийся в увеличении сопротивления теплопередаче стены за счет устройства пилястр, внутренних утолщений стены, дополнительного слоя утеплителя и т.п.

Недостаток этого способа заключается в том, что он является менее эффективен и требует значительно большего расхода утеплителя по сравнению со способом устройства слоя утеплителя на внешней поверхности стенового ограждения, а также существенно уменьшает полезную площадь помещений. Кроме того, применение этого способа для смещения точки росы в локальных зонах стенового ограждения конструктивно выполнить сложно ввиду появления выступающих частей внутри помещений.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке способа, позволяющего в локальных зонах стенового ограждения изменить характер теплообменных процессов для смещения точки росы к наружной поверхности стен без увеличения их толщины.

Технический результат при использовании данного изобретения достигается за счет того, что в способе смещения точки росы к наружной поверхности в локальных зонах стенового ограждения зданий, заключающемся в выполнении конструктивных мероприятий на внутренней поверхности стен, приводящих к увеличению их сопротивления теплопередаче, на поверхность локальной зоны стенового ограждения накладывают пластину из теплоемкого материала, соединенную с тепловыми трубками с односторонней передачей тепловой энергии (работающих в режиме теплового диода) [2, с. 170], помещенными в специально подготовленные в стене гнезда диаметром, равным диаметру тепловых трубок; при этом гнезда выполняются наклонно к горизонтали на глубину, определяемую теплотехническим расчетом.

Сущность изобретения заключается в следующем. В зимний период времени точка росы (точка с температурой 0^oС) не должна находиться вблизи внутренней поверхности стены помещения. Устройство наружного или внутреннего слоев утеплителя на стеновом ограждении приводит к изменению теплообменных процессов внутри стены, увеличивая зону положительных температур в зимнее время во внутреннем околоповерхностном слое и, тем самым, смещая точку росы ближе к наружному слою. Это улучшает санитарно-гигиенические показатели атмосферы воздуха внутри помещения.

Такого же результата можно достичь без устройства утепляющих слоев на поверхностях стен путем передачи тепловой энергии изнутри помещения в толщу стенового ограждения с помощью тепловых трубок с односторонней передачей тепловой энергии.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан фрагмент наружного стенового ограждения здания; фиг. 2 - то же, разрез по 1-1; фиг. 3 - то же, разрез по 2-2; на которых показаны: фрагмент наружного стенового ограждения здания 1; пластина из теплоемкого материала 2; тепловые трубки с односторонней передачей тепловой энергии 3, которые вставлены в металлические гильзы 4 и соединены с пластиной 2 через галтели 5 в виде конусов из теплоемкого материала для улучшения теплового контакта тепловых трубок 3 с теплоемкой пластиной 2; "глухое" отверстие 6 для измерения температуры на различной глубине. Линия внутри стены показывает примерное положение точки росы.

Способ осуществляют следующим образом. На внутренней поверхности стены 1 выполняется углубление на высоту, равную толщине накладываемой пластины 2. Изготавливается пластина из теплоемкого материала 2, площадь которой равна площади локального участка, подлежащего утеплению.

В стене по заранее проведенной разметке высверливают гнезда на глубину, равную длине тепловых трубок 3. В гнезда вплотную устанавливают металлические гильзы 4, внешний диаметр которых равен диаметру гнезда, а внутренний - диаметру тепловых трубок 3. На пластине 2 перед ее установкой на место закрепляют галтели 5 из теплоемкого материала для улучшения теплового контакта тепловых трубок 3 с пластиной 2.

Установку тепловых трубок 3 желательно производить наклонно к горизонту, поскольку максимальный коэффициент теплопередачи у тепловых трубок достигается в вертикальном положении [2, с. 65]. Для улучшения теплового контакта поверхность тепловых трубок 3, гильз 4 и галтелей 5 смазывают специальными мастиками или густым маслом, например солидолом.

Физический процесс по смещению точки росы от внутренней поверхности стены к наружной протекает следующим образом. Поверхность теплоемкой пластины 2, обращенная внутрь помещения, имеет температуру, соответствующую температуре воздуха в помещении. Поскольку внутри стены 1 температура ниже, чем в помещении, то с помощью тепловых трубок 2 через их внешнюю поверхность происходит передача тепловой энергии от пластины к материалу стены, где за счет притока дополнительного тепла температура повышается. В связи с этим происходит смещение точки росы ближе к наружной поверхности стены.

Толщина теплоемкой пластины, количество тепловых трубок, их диаметр, длина и порядок расположения на локальном участке стены при определенных показателях температуры внутри и вне помещения определяют теплотехническим расчетом.

Пример реализации способа. Для проверки работоспособности способа был изготовлен фрагмент стенового ограждения из тяжелого керамзитобетона толщиной 30 см и размерами в плане 0,5х1,0 м, изображенный на чертеже.

Заранее была изготовлена металлическая пластина размером 50х50 см, в которой соответственно принятой схеме были закреплены сваркой металлические галтели с отверстиями диаметром также 20 мм, в которые были вставлены тепловые трубки 3 под углом 20^o к горизонтали. Пластина была установлена гладкой поверхностью вниз опалубки, и после этого фрагмент стены был забетонирован.

После набора прочности керамзитобетоном (в 28-дневном возрасте) в образце были просверлены два гнезда 6 на глубину 25 см диаметром 12 мм в верхней и нижней его частях для помещения термометров с целью контроля температуры в стене на различных расстояниях от внутренней поверхности.

Подготовленный фрагмент стены был вмонтирован в оконный проем лабораторного помещения. Наблюдения приводились при различных соотношениях температуры воздуха как внутри помещения, так и снаружи. Приведем результаты измерений, полученных при одном из наблюдений. При температуре наружного воздуха -12^oС и температуре внутри помещения +18^oС точка росы на нижнем участке образца находилась на расстоянии 17,2 см от внутренней поверхности стены, а на верхнем участке - на расстоянии 20,6 см.

Приведенный результат убедительно свидетельствует о работоспособности предлагаемого способа.

Таким образом, технический результат при использовании предлагаемого способа достигается смещением фронта положительных температур от внутренней поверхности стены к наружной за счет передачи тепловой энергии изнутри помещения вглубь стены с помощью тепловых трубок с односторонней теплопроводимостью. Такой способ рационально применять для небольших участков стен при проведении работ по реконструкции зданий и сооружений.

Источники информации 1. Зайцев Ю.В., Промыслов В.Ф. Строительные конструкции. - М.: Стройиздат, 1985, с. 37-43, 278.

2. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы. - М.: Энергия, 1979, с. 272.

Формула изобретения

Способ смещения точки росы к наружной поверхности в локальных зонах стенового ограждения зданий, заключающийся в выполнении конструктивных мероприятий на внутренней поверхности стен, приводящих к увеличению их сопротивления теплопередаче, отличающийся тем, что на поверхность локальной зоны стенового ограждения накладывают пластину из теплоемкого материала, которая соединена с тепловыми трубками с односторонней передачей тепловой энергии, помещенными в специально подготовленные в стене гнезда диаметром, равным диаметру тепловых трубок, при этом гнезда выполняются наклонно к горизонтали на глубину, определяемую теплотехническим расчетом.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3