Прогнозирование теплофизических характеристик строительных материалов в процессе эксплуатации в современных конструкциях

Содержание

Слайд 2

Подписан 30.06.2012 Введен в действие с 01.07.2013 Стал обязательным с 01.07.2015

Подписан 30.06.2012

Введен в действие с 01.07.2013

Стал обязательным с 01.07.2015

СП 50.13330.2012 «СНиП

23-02-2003 Тепловая защита зданий»
Слайд 3

ИЗМЕНЕНИЕ №1 К СП 50.13330.2012 Коэффициент условий эксплуатации Rs – термическое

ИЗМЕНЕНИЕ №1 К СП 50.13330.2012 Коэффициент условий эксплуатации

Rs – термическое сопротивление слоя


однородной части фрагмента, (м2⋅°С)/Вт
δs  –  толщина слоя, м
λs  – теплопроводность материала слоя, Вт/(м·°С)
– коэффициент условий эксплуатации слоя материала, доли ед., определяемый по результатам натурных или лабораторных испытаний. При отсутствии данных принимается равным 1.

Пастушков П.П., Павленко Н.В. Моделирование условий эксплуатации теплоизоляционных материалов в составе фасадных систем Строительство и реконструкция. 2019

Слайд 4

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012 Энергетическая эффективность материала слоя теплоизоляции Nэs

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012 Энергетическая эффективность материала слоя теплоизоляции

 

Nэs – срок

эффективной эксплуатации материала слоя теплоизоляции,
определяемый для каждого вида материала по соответствующим стандартам, год

Сs – цена материала слоя теплоизоляции, руб./м3

Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Количественная оценка энергоэффективности энергосберегающих мероприятий. Строительные материалы. 2013

Слайд 5

Виды теплоизоляционных материалов, применяемые в современных ограждающих конструкциях Основные виды (более

Виды теплоизоляционных материалов, применяемые в современных ограждающих конструкциях

Основные виды
(более 98% рынка)

Минеральная

вата

Пенополистирол

Каменная вата
(44%)

Стеклянная вата
(25%)

Формованный
(16%)

Экструзионный
(13%)

Слайд 6

Пенополиуретан/полиизоцианурат Аэрогель Вспененный полиэтилен Вакуумные панели Сверхнизкоплотный ячеистый бетон Вспененный синтетический

Пенополиуретан/полиизоцианурат

Аэрогель

Вспененный полиэтилен

Вакуумные панели

Сверхнизкоплотный
ячеистый бетон

Вспененный синтетический
каучук

Виды теплоизоляционных материалов, применяемые в

современных ограждающих конструкциях

Другие виды (менее 2% рынка)

P P Pastushkov et al 2020 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng.

Слайд 7

Распределение влажности в ограждающей конструкции по месяцам эксплуатации

Распределение влажности в ограждающей конструкции по месяцам эксплуатации

Слайд 8

Установление равновесной влажности в конструкции

Установление равновесной влажности в конструкции

Слайд 9

Условия эксплуатации ограждающих конструкций А и Б

Условия эксплуатации ограждающих конструкций А и Б

Слайд 10

Натурные исследования влажностного состояния стен со скрепленной теплоизоляцией

Натурные исследования влажностного состояния стен со скрепленной теплоизоляцией

Слайд 11

Натурные исследования влажностного состояния стен с навесными фасадными системами

Натурные исследования влажностного состояния стен с навесными фасадными системами

Слайд 12

Численные расчеты влажностного режима ограждающих конструкций Пастушков П.П., Павленко Н.В., Коркина

Численные расчеты влажностного режима ограждающих конструкций

Пастушков П.П., Павленко Н.В., Коркина Е.В.

Использование расчетного определения эксплуатационной влажности теплоизоляционных материалов. Строительство и реконструкция. 2015
Слайд 13

Результаты численных расчетов распределения влажности внутри конструкций

Результаты численных расчетов распределения влажности внутри конструкций

Слайд 14

Результаты численных расчетов распределения влажности внутри конструкций

Результаты численных расчетов распределения влажности внутри конструкций

Слайд 15

Эксплуатационная влажность материалов после месяца наибольшего влагонакопления по результатам численных расчетов

Эксплуатационная влажность материалов после месяца наибольшего влагонакопления по результатам численных расчетов

Пастушков

П.П. и др. Расчетное определение эксплуатационной влажности автоклавного газобетона в различных климатических зонах строительства. Вестник МГСУ. 2015
Слайд 16

Сравнение расчетных значений эксплуатационной влажности материалов с результатами натурных исследований Гагарин

Сравнение расчетных значений эксплуатационной влажности материалов с результатами натурных исследований

Гагарин В.Г.,

Пастушков П.П. Определение расчетной влажности строительных материалов. Промышленное и гражданское строительство. 2015
Слайд 17

Характеристики материалов для моделирования температурно- влажностного режима ограждающих конструкций

Характеристики материалов для моделирования температурно- влажностного режима ограждающих конструкций

Слайд 18

Исследования сорбции водяного пара строительными материалами Гагарин В.Г. Теория состояния и

Исследования сорбции водяного пара строительными материалами

Гагарин В.Г. Теория состояния и переноса

влаги в строительных материалах и теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий. Дис… доктора техн. наук. Москва. 2000

Сорбцией называется процесс поглощения водяного пара материалом из окружающей среды, который приводит к равновесному влажностному состоянию материала с окружающей средой.

Слайд 19

Результаты определения сорбции водяного пара материалами минераловатных изделий

Результаты определения сорбции водяного пара материалами минераловатных изделий

Слайд 20

Изотермы сорбции материалов минераловатных изделий Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Сорбция водяного

Изотермы сорбции материалов минераловатных изделий

Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Сорбция водяного пара

материалами минераловатных изделий современного производства. Строительные материалы. 2019
Слайд 21

Исследования паропроницаемости строительных материалов Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Методика определения суммарного

Исследования паропроницаемости строительных материалов

Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Методика определения суммарного сопротивления

паропроницанию наружных отделочных слоев СФТК. Вестник МГСУ. 2012.
Слайд 22

Исследования паропроницаемости строительных материалов Rп – сопротивление паропроницанию образца, (м2∙ч∙Па)/мг; Е

Исследования паропроницаемости строительных материалов

Rп – сопротивление паропроницанию образца, (м2∙ч∙Па)/мг;
Е –

парциальное давление водяного пара в сосуде под образцом, Па;
е – парциальное давление водяного пара в пространстве шкафа над образцом, Па;
Δm – изменение массы сосуда с водой и образцом между двумя взвешиваниями, мг;
Δz – промежуток времени между двумя взвешиваниями, с;
S – площадь сечения образца, м2;
δв – толщина воздушного слоя (расстояние от уровня воды в испарительной чашке до нижнего основания образца), м;
μв – паропроницаемость воздуха в сосуде, мг/(м∙ч∙Па) (равна 1,01 мг/(м∙ч∙Па)).

μ – паропроницаемость материала образца, мг/(м∙ч∙Па);
δo – толщина образца, м.

Слайд 23

Результаты исследований паропроницаемости строительных материалов Стеклянная вата Каменная вата Газобетон

Результаты исследований паропроницаемости строительных материалов

Стеклянная вата

Каменная вата

Газобетон

Слайд 24

Действующие в РФ нормативные документы по определению теплопроводности в лабораторных условиях

Действующие в РФ нормативные документы по определению теплопроводности в лабораторных условиях

Слайд 25

Исследования теплопроводности строительных материалов Пастушков П.П. О проблемах определения теплопроводности строительных материалов. Строительные материалы. 2019.

Исследования теплопроводности строительных материалов

Пастушков П.П. О проблемах определения теплопроводности строительных материалов.

Строительные материалы. 2019.
Слайд 26

Методическое пособие по назначению расчетных теплотехнических показателей строительных материалов и изделий

Методическое пособие по назначению расчетных теплотехнических показателей строительных материалов и изделий

Слайд 27

Определение расчетной теплопроводности на основе использования коэффициента теплотехнического качества – теплопроводность

Определение расчетной теплопроводности на основе использования коэффициента теплотехнического качества

 

– теплопроводность материала

в сухом состоянии, Вт/(м·оС);

– приращение теплопроводности материала на 1 % влажности, Вт/(м·оС·%);


– эксплуатационная влажность материала по массе, %;

– коэффициент теплотехнического качества (КТК), 1/%

Слайд 28

Результаты исследований эксплуатационной теплопроводности теплоизоляционных материалов

Результаты исследований эксплуатационной теплопроводности теплоизоляционных материалов

Слайд 29

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012. Расчетные теплотехнические показатели

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012. Расчетные теплотехнические показатели

Слайд 30

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012. Расчетные теплотехнические показатели

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012. Расчетные теплотехнические показатели

Слайд 31

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012. Расчетные теплотехнические показатели

ИЗМЕНЕНИЕ №2 К СП 50.13330.2012. Расчетные теплотехнические показатели

Слайд 32

Стандарт-аналог ISO 10456:2007 «Материалы и изделия строительные – Тепловлажностные характеристики –

Стандарт-аналог ISO 10456:2007 «Материалы и изделия строительные – Тепловлажностные характеристики –

Табличные значения расчетных теплотехнических характеристик и методы определения декларируемых и расчетных теплотехнических характеристик»

Расчетная теплопроводность материала определяется по формуле:
где λ1 – известное значение теплопроводности, определенное в стандартных
условиях испытаний;
λ2 – расчетное значение теплопроводности в конструкции при заданной
расчетной влажности и температуре материала;
FT – множитель, учитывающий зависимость теплопроводности от температуры;
Fm – множитель, учитывающий зависимость теплопроводности от влажности материала;
Fa – множитель, учитывающий фактор старения материала во времени.

Слайд 33

Экспериментальный стенд для моделирования условий эксплуатации основных видов ТИМ в составе

Экспериментальный стенд для моделирования условий эксплуатации основных видов ТИМ в составе

фасадных систем

Пастушков П.П., Павленко Н.В. Моделирование условий эксплуатации теплоизоляционных материалов в составе фасадных систем. Строительство и реконструкция. 2019

Слайд 34

Экспериментальный стенд для моделирования условий эксплуатации основных видов ТИМ в составе фасадных систем

Экспериментальный стенд для моделирования условий эксплуатации основных видов ТИМ в составе

фасадных систем
Слайд 35

Методы определения срока эффективной эксплуатации минераловатных и полимерных теплоизоляционных материалов

Методы определения срока эффективной эксплуатации минераловатных и полимерных теплоизоляционных материалов

Слайд 36

Экспериментальные исследования по определению срока эффективной эксплуатации минераловатных и полимерных ТИМ

Экспериментальные исследования по определению срока эффективной эксплуатации минераловатных и полимерных ТИМ

Слайд 37

ИЗМЕНЕНИЕ №1 К СП 345.1325800.2017. Расчет коэффициента условий эксплуатации Изменение термического

ИЗМЕНЕНИЕ №1 К СП 345.1325800.2017.
Расчет коэффициента условий эксплуатации

Изменение термического сопротивления

образцов минеральной ваты
после проведенных циклов замораживания-оттаивания

 

Е.1 Минераловатные и полимерные теплоизоляционные материалы в кровлях, СФТК и слоистых кладках

Е.3 Полимерные теплоизоляционных материалы в заглубленных конструкциях и конструкциях, контактирующих с грунтом

Слайд 38

Математическая модель изменения теплопроводности с течением времени полимерных теплоизоляционных материалов Уравнение

Математическая модель изменения теплопроводности с течением времени полимерных теплоизоляционных материалов

Уравнение изменения

теплопроводности
в зависимости от времени:

Уравнение для установившейся теплопроводность материала:

Теплопроводность композиционных
материалов:

λс – теплопроводность материла скелета
λг – теплопроводность дисперсной фазы

ζ1 – объемная доля газа в материале
ζ2 – объемная доля воздуха в материале

Скорость изменения объемной доли газа в материале:

λ0 – начальная теплопроводность
λ1 – теплопроводность газа
λ2 – теплопроводность воздуха

Параметры, определяемые по результатам
эксперимента:

s

Гагарин В.Г., Пастушков П.П. Изменение во времени теплопроводности газонаполненных полимерных теплоизоляционных материалов. Строительные материалы. 2017

Слайд 39

Изменение во времени теплопроводности газонаполненных полимерных теплоизоляционных материалов Изменение теплопроводности пенополиизоцианурата

Изменение во времени теплопроводности газонаполненных полимерных теплоизоляционных материалов

Изменение теплопроводности пенополиизоцианурата (PIR)

с течением времени

Закон изменения теплопроводности испытанного материала в зависимости от времени:

Значение установившейся теплопроводности:

 

 

Вт/(м·оС)

Вт/(м·оС)

 

Коэффициент условий эксплуатации:

Слайд 40

Колебания волокон минераловатного утеплителя в воздушной прослойке вентилируемого фасада

Колебания волокон минераловатного утеплителя в воздушной прослойке вентилируемого фасада

Слайд 41

Экспериментальное определение характеристик эмиссии волокон при обдувании воздухом

Экспериментальное определение характеристик эмиссии волокон при обдувании воздухом

Слайд 42

Методы определения характеристик эмиссии волокон при обдувании воздухом

Методы определения характеристик эмиссии волокон при обдувании воздухом

 

Слайд 43

Метод определения воздухопроницаемости теплоизоляционных материалов Пастушков П.П., Гагарин В.Г. Воздухопроницаемость минераловатных

Метод определения воздухопроницаемости теплоизоляционных материалов

Пастушков П.П., Гагарин В.Г. Воздухопроницаемость минераловатных изделий

современного производства. Строительные материалы. 2020

G – плотность потока воздуха, кг/(м2· ч);
∆P – перепад давления, Па;
δ – толщина образца, м;
n – показатель режима фильтрации.

Слайд 44

Система ГОСТов по определению теплофизических характеристик материалов при эксплуатационных условиях ГОСТ

Система ГОСТов по определению теплофизических характеристик материалов при эксплуатационных условиях

ГОСТ 17177-94

Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний
ГОСТ 7076-99 Метод определения теплопроводности и термического сопротивления
при стационарном тепловом режиме
ГОСТ 25898-2020 Материалы и изделия строительные. Методы определения сопротивления
паропроницанию
ГОСТ 32493−2013 Материалы и изделия теплоизоляционные. Метод определения
воздухопроницаемости и сопротивления воздухопроницанию
ГОСТ 32494-2013 Здания и сооружения. Метод математического моделирования
температурно-влажностного режима ограждающих конструкций
ГОСТ 24816-2014 Материалы строительные. Метод определения равновесной сорбционной
влажности
ГОСТ Р 56504-2015 Материалы строительные. Методы определения коэффициентов
влагопроводности
ГОСТ Р 56505-2015 Материалы строительные. Методы определения показателей
капиллярного всасывания воды
ГОСТ Р 56732-2015 Материалы и изделия теплоизоляционные. Методы определения
характеристик эмиссии волокон при обдувании воздухом
ГОСТ Р 57418-2017 Материалы и изделия минераловатные теплоизоляционные. Метод
определения срока эффективной эксплуатации
ГОСТ Р 58950-2020 Конструкции ограждающие зданий. Метод определения срока эффективной эксплуатации полимерной теплоизоляции
ГОСТ Р 59985-2022 Конструкции ограждающие зданий. Методы определения теплотехнических показателей теплоизоляционных материалов и изделий при эксплуатационных условиях