ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОКОН
advertisement
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ОКОН С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ А.И. Гныря, д.т.н., профессор, Е.В. Петров, к.т.н., доцент, В.И. Терехов, д.т.н., профессор, М.И. Низовцев, к.т.н., М.В. Диомидов, к.т.н. Томский государственный архитектурно-строительный университет Институт теплофизики СО РАН, Новосибирск В связи с увеличением стоимости энергоресурсов повышаются требования энергосбережения к теплозащитным характеристикам всех элементов ограждающих конструкций зданий. Для стен и перекрытий повышение термических сопротивлений может быть достигнуто за счет увеличения толщины слоя обычно используемых утеплителей или переход на новые высокоэффективные утеплители. Повышение теплозащитных характеристик окон традиционными методами, например, увеличением рядов остекления кроме значительного усложнения конструкций приводит к существенному снижению светопропускания. Один из путей повышения термических сопротивлений оконных заполнений, получивший широкое распространение в строительной практике, особенно за рубежом, заключается в нанесении на поверхность стекол теплоотражающих покрытий, которые эффективно снижают лучистый теплообмен. Для дальнейшего совершенствования таких конструкций окон используют заполнение межстекольных промежутков специальными газами, уменьшающими конвективно-кондуктивную составляющую теплообмена. В настоящее время в ряде лабораторий при поддержке ведущих производителей окон ведутся работы над совершенствованием конструкций вакуумных стеклопакетов с уникальными теплозащитными характеристиками. Внедрение таких конструкций в практику строительства в данный момент сдерживается их высокой стоимостью и технологическими сложностями в организации процесса производства. Кроме вопросов энергосбережения нельзя упускать из внимания и проблемы создания комфортных условий для человека внутри вновь строящихся зданий. Один из факторов, обеспечивающий комфортные условия в помещении является минимальный перепад температур между температурой воздуха внутри помещения и температурами внутренних поверхностей ограждающих конструкций. В жилых зданиях, построенных согласно существующих требований по теплозащите, разница температур между температурой внутренней поверхности наружной стены и воздуха в помещении составляет в наиболее холодный период времени несколько градусов, в то время как разница температур внутреннего воздуха и внутренней поверхности остекления может составлять более 10 С, что приводит к существованию зоны с дискомфортными условиями около окон. Поэтому актуальной представляется задача разработки и исследования новых конструкций окон с более высокими температурами внутренней поверхности остекления, так как низкая температура остекления ведет не только к образованию конденсата, но в некоторых случаях и к обледенению поверхности остекления, что снижает световую активность окон. С целью комплексного решения вопросов энергосбережения и повышения комфортности помещений в ИТ СО РАН совместно с ТГАСУ на протяжении ряда лет ведутся работы экспериментального исследования и теоретического расчета конструкций оконных заполнений с регулируемыми теплозащитными характеристиками. Одно из перспективных направлений окон с регулируемыми теплозащитными характеристиками – электрообогреваемые окна. Наибольшее распространение получили электрообогреваемые окна с обогревом внутреннего стекла, благодаря использованию специального токопроводящего прозрачного покрытия, наносимого на поверхность стекла, а также использование обогрева межстекольного пространства за счет нагревательного элемента, устанавливаемого в зазор между стеклами. В данной работе представлены результаты экспериментального исследования использования тепловыделения от специального источника, установленного во внутренней воздушной прослойке окна с трехслойным остеклением, для регулирования температуры внутреннего остекления. Проведенный цикл экспериментов показал малоинерционность и высокоэффективность такой конструкции окна при небольших мощностях тепловыделений. Выполнены опыты по снижению тепловых потерь электрообогреваемого окна при использовании теплоотражающих покрытий. Другое направление, развиваемое в ИТ СО РАН – это вентилируемые окна. В настоящее время до 50% тепла в жилых помещениях тратится на нагрев воздуха, необходимого для вентиляции помещений. В конструкции вентилируемого окна предусматривается прохождение воздуха комнатной температуры через внутреннюю воздушную прослойку окна с трехслойным остеклением с целью частичной утилизации тепловой энергии воздуха до удаления его из помещения. Выполнен цикл экспериментальных исследований конструкций таких окон при разных толщинах воздушных прослоек и скоростей прокачиваемого воздуха. Показана возможность работы такой конструкции окна, как в условиях свободноконвективного режима, так и при принудительной прокачке воздуха. Наряду с экспериментальными исследованиями перспективных конструкций оконных заполнений проводятся работы по математическому моделированию сложного теплообмена в оконных конструкциях. Выполнены численные расчеты динамических и тепловых параметров в многослойных оконных заполнениях с замкнутыми и вентилируемыми воздушными прослойками. В заключении следует отметить, что сочетание экспериментальных и теоретических методов исследования и кооперация усилий сотрудников академического института с преподавателями и студентами учебных вузов позволяет успешно сочетать решение задач исследования новых перспективных конструкций оконных заполнений с подготовкой специалистов высокой квалификации.
