Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса. Цель и задачи исследования 10
1.1. Классификация и характеристика деревянных домов заводского изготовления 10
1.2. Классификация светопрозрачных ограждающих конструкций 17
1.3. Анализ современных методов контроля строения и свойств древесины 21
1.4. Анализ теплопотерь зданий из различных ограждающих материалов и конструкций 32
1.5. Выводы. Цель и задачи исследования 35
2. Основные методические положения 38
2.1 Общие положения 38
2.2. Оборудование для проведения эксперимента 39
2.3. Методика проведения экспериментальных работ 39
2.3.1. Методика проведения тепловизионной диагностики 39
2.3.2. Методика исследования влияния толщины ограждающих конструкций на трансмиссионные потери тепловой энергии 41
2.3.3. Методика исследования влияния температуры наружного воздуха на трансмиссионные потери тепловой энергии 45
2.4. Методика планирования и обработки результатов экспериментов 48
3. Обоснование размерных характеристик светопрозрачных ограждающих конструкций деревянных домов заводского изготовления 52
3.1. Исследование теплопотерь домов через элементы оконных коробок и створок 52
3.2. Исследование теплопотерь через элементы деревянных оконных блоков различных толщин в зависимости от температуры наружного воздуха 59
3.3. Исследование влияния толщины створок светопрозрачных ограждающих конструкций и температуры наружного воздуха на трансмиссионные потери тепловой энергии 65
3.4. Обоснование толщины древесных деталей створок светопрозрачных ограждающих конструкций 70
3.5. Выводы 74
4. Обоснование размерных характеристик стеновых ограждающих конструкций деревянных домов заводского изготовления 76
4.1. Исследование теплопотерь домов через элементы стеновых ограждающих конструкций 76
4.2. Исследование теплопотерь через элементы деревянных стен различных толщин в зависимости от температуры наружного воздуха 82
4.3. Исследование влияния толщины стен деревянных ограждающих конструкций и температуры наружного воздуха на трансмиссионные потери тепловой энергии 89
4.4. Обоснование рациональных толщин стен деревянных ограждающих конструкций 92
4.5. Выводы 96
5. Оценка эффективности внедрения результатов исследований 98
Выводы и рекомендации 104
Список использованных источников 106
Приложение 1. Термоснимки элементов зданий и сооружений 119
Приложение 2. Акт внедрения результатов исследований в учебный процесс 131
Приложение 3. Акт производственной апробации 133
- Анализ современных методов контроля строения и свойств древесины
- Исследование теплопотерь домов через элементы оконных коробок и створок
- Исследование теплопотерь домов через элементы стеновых ограждающих конструкций
- Обоснование рациональных толщин стен деревянных ограждающих конструкций
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Исследования последних лет в области переработки древесины и древесных материалов направлены преимущественно на определение и прогнозирование физико-механических свойств продукции из древесины. В то же время, недостаточно внимания уделяется вопросам исследования эффективности конструкций и сооружений из древесины в процессе эксплуатации.
В настоящее время вопросы энергосбережения являются актуальными с учетом ограниченности ресурсов, высокой стоимости энергии, негативным влиянием на окружающую среду процесса ее производства и др. Жилищно-коммунальный сектор России является одним из основных потребителей энергии, который использует примерно 1/3 от общего объема всех топливно-энергетических ресурсов страны. Применяемые ограждающие конструкции зданий и сооружений в должной мере не сохраняют тепло. Высокие темпы строительства объектов различного назначения, реконструкция существующих зданий и сооружений, как в плановых, так и аварийных целях требуют не только обоснованного выбора конструкций с экономической точки зрения, но и с учетом энергоэффективности отдельных элементов конструкций и материалов, из которых они изготовлены. Оценка фактических тепловых потерь через элементы ограждающих конструкций для выполнения соответствующих расчётов может повысить энергоэффективность производства материалов для зданий и сооружений, снизить затраты на энергоносители.
Существующие расчётные методы оценки энергоэффективности различных видов ограждающих конструкций можно использовать для определения усредненных тепловых свойств различных материалов. Оценка тепловых потерь по стандартным методикам нередко не учитывает особенности изготовления различных конструкций, их монтажа и условий эксплуатации, характеристики материалов. Кроме того, высока вероятность ошибки в оценке энергоэффективности конструкций, выполненной по стандартным методикам с использованием обобщенной справочной информации, не учитывающей реальные тепловые свойства и размеры деталей древесины. Вот почему, обоснование размеров элементов эффективных ограждающих конструкций деревянных домов заводского изготовления с использованием тепловизионной диагностики для снижения потерь энергии через ограждающие конструкции представляется актуальным.
Степень разработанности темы исследования. Влияние строения и свойств древесины на качество элементов из древесины и материалов на ее основе, в том числе в рамках заводского деревянного домостроения, методы не-разрушающего контроля и оценки эффективности ограждающих конструкций в различное время исследовали: Боровиков A.M., Глухих В.Н, Запруднов В.И., Исаев СП., Каратаев С.Г., Лабудин Б.В., Левинский Ю.Б., Мелехов В.И., Огурцов В.В., Онегин В.И., Полубояринов О.И., Рыкунин С.Н., Уголев Б.Н., Черных А.Г., Чубинский А.Н. и другие.
Цель и задачи работы. Целью работы является снижение расхода древесины на изготовление ограждающих конструкций энергоэффективных деревянных домов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать эффективность тепловой защиты зданий из древесины методом тепловизионной диагностики.
-
Обосновать методику идентификации зон потерь тепла через ограждающие элементы деревянных домов заводского изготовления методом тепловизи-онной диагностики.
-
Обосновать рациональные размеры древесных элементов, обеспечивающих тепловую защиту зданий.
-
Математически описать и определить рациональные размерные характеристики элементов ограждающих конструкций деревянных домов заводского изготовления из цельной древесины, обеспечивающие тепловую защиту зданий.
-
Разработать рекомендации по использованию результатов исследований для повышения энергоэффективности деревянных ограждающих конструкций.
Научной новизной обладают:
-
Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности использования тепловых неразрушающих методов контроля для оценки энергоэффективности ограждающих конструкций деревянных домов.
-
Методика неразрушающей тепловой дефектоскопии ограждающих элементов деревянных домов заводского изготовления.
-
Математико-статистические модели фактических потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции деревянных домов заводского изготовления, описывающие, в том числе, влияние температуры наружного воздуха на толщину древесных ограждающих конструкций.
Теоретическая значимость работы. Научно обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования тепловизионных методов не-разрушающего контроля для идентификации зон потерь тепла через ограждающие конструкции из древесины.
Установлен нелинейный характер изменения трансмиссионных потерь тепловой энергии в отличие от расчетных стандартных методик.
Научно обоснованы и математически описаны размеры элементов из цельной древесины для обеспечения требуемой тепловой защиты зданий.
Практическая значимость работы. Применение на практике полученных результатов позволит:
-
Использовать при проектировании деревянных домов заводского изготовления и светопрозрачных ограждающих конструкций рекомендации по рациональные размерам ограждающих конструкций в зависимости от климатических условий региона эксплуатации.
-
Снизить потери тепловой энергии при эксплуатации деревянных домов заводского изготовления и светопрозрачных ограждающих конструкций.
-
Определять внутренние скрытые дефекты элементов конструкций, в том числе образованные вследствие нарушения технологии монтажа зданий и сооружений из древесины.
Методология и методы исследования. Методологическую основу исследований составили базовые положения науки о древесине и неразрушающих методах исследования её свойств, результаты исследований размерно-качественных характеристик материалов из цельной древесины. Использование тепловизионной диагностики позволило разработать методику рационального выбора энергоэффектив-
ных ограждающих конструкций из цельной древесины в зависимости от её размерно-качественных характеристик.
Исследования проводились на основе системного подхода с использованием современных методов и средств научного поиска, планирования экспериментов и обработки полученных результатов.
Информационную базу исследований составили: патентная информация, материалы научных исследований ведущих специалистов в исследуемой области, научная, учебная и методическая литература, материалы периодических изданий, собственные научные исследования, материалы, представленные в сети Интернет.
Положения, выносимые на защиту:
-
Математико-статистические модели для определения потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции деревянных домов заводского изготовления, описывающие влияние температуры наружного воздуха на толщину древесных элементов энергоэффективных конструкций;
-
Методика исследования фактических потерь тепловой энергии через ограждающие конструкции из древесины на основе тепловизионной диагностики;
-
Методика идентификации зон повышенных потерь тепловой энергии на основе тепловизионной диагностики ограждающих конструкций из древесины.
Степень достоверности. Достоверность выдвинутых гипотез, выводов и рекомендаций обеспечена современными методами и средствами научного проникновения, включая тепловизионную диагностику, обоснованными допущениями и упрощениями при разработке математических моделей, подтверждением адекватности моделей; результатами экспериментальных исследований в лабораторных и производственных условиях. Используемые при проведении экспериментов приборы и оборудование соответствовали необходимой точности для проведения испытаний.
Апробация. Основные положения работы и результаты исследований изложены в материалах 13 международных и российских научных конференций и симпозиумов в 2013 - 2017 гг.: научно-техническая конференция «Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири» в г. Братске, 2013, 2014, 2016 гг.; на международном симпозиуме РКСД «Строение, свойства и качество древесины - 2014» в Москве, 2014 г.; научно-практическая конференции «Современные проблемы переработки древесины» в Санкт-Петербурге, 2014 и 2015 гг.; международная научно-практическая конференция «Sprungbrett» в Швейцарии, 2015 г.; научно-техническая конференция «Леса России: политика, промышленность, наука, образование» в Санкт-Петербурге, 2016 и 2017 гг.; международная научно-практическая конференция «Современные проблемы биологического и технического древесиноведения» в Йошкар-Оле, 2016 г.; международная заочная научно-практическая конференция «Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика» в Воронеже, 2017 г. При поддержке Правительства Санкт-Петербурга выполнен проект на тему «Энергоэффективность деревянных оконных блоков различных конструкций», в 2016 г. Результаты исследований вошли составной частью в рабочие программы дисциплин «Физика древесины» и «Инновационные методы контроля древесины и древесных материалов» для подготовки бакалавров по направлению 35.03.02 «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств» и магист-
ров по направлению 35.04.02 «Технология лесозаготовительных и деревопере-рабатывающих производств», профиль «Технология деревообработки». Промышленная апробация результатов исследований выполнена на АО «С-ДОК», город Сокол, Вологодская область. По результатам исследований опубликовано 17 статей, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, заключения, библиографического списка из 116 наименований, содержит 118 страниц основного текста, 47 рисунков, 14 таблиц, 3 приложения.
Анализ современных методов контроля строения и свойств древесины
Исследования последних лет направлены преимущественно на определение и прогнозирование физико-механических свойств продукции из древесины: пиломатериалов, фанеры, клееных деревянных конструкций и т.п. Внедрение предложенных методик в производство позволит изготавливать элементы строительных конструкций с гарантированными свойствами /67, 69,77,84-88,91,93-95/.
Классификация физических неразрушающих методов контроля структуры и свойств древесины представлены на рис. 1.5.
Применение электронной сканирующей и цифровой микроскопии характерно для исследования поверхности древесины перед склеиванием или нанесением защитно-декоративных покрытий, а также качественной оценки отвержденного связующего /55, 87, 90, 101/.
Применение современных рентгенографических и ультразвуковых методов неразрушающего контроля позволяют оценивать плотность и структуру древесины, а также выполнить оценку качественных характеристик клеевых соединений в режиме реального времени /22, 23, 43, 49, 90, 92 - 97, 103, 105,107,113,114/.
Внедрение тепловизионных методов анализа свойств древесины и материалов на ее основе позволяют определять требования к конструкциям из древесины на основании ее тепловых свойств /76 - 82, 90/.
Применение компьютерной и магнитно-резонансной томографии (рис. 1.6, 1.7) позволяют определять /68, 83, 86, 90, 100, 109, 111/: размеры и форму сортиментов (пиловочных бревен, чураков); вид, форму, размеры и месторасположение основных пороков (сучков и трещин), а также размеры ядровой и заболонной части сортимента (пиловочного бревна, пиломатериала); размеры и форму годичного слоя и его составных частей (ранней и поздней зоны). Использование физических методов позволяет идентифицировать породу древесины на основании измерения и компьютерной обработки с помощью специализированных программ размеров, формы, места расположения основных макроструктурных элементов дерева, а также сортировать сортименты на основании измерения и компьютерной обработки размеров, формы и месторасположения сортообразующих пороков.
Влажность древесины, как и ее плотность - основные физические свойства древесины, оказывающие влияние, как на свойства будущей продукции, так и на выбор параметров ее обработки /18 - 21, 59, 95/. Совместное использование методов позволяет определять функции распределения древесинного вещества и влаги по объему сортиментов на основании измерения и компьютерной обработки разности ослабления рентгеновского излучения различными по плотности зонами древесины (методом компьютерной томографии) с одновременным определением влажности (методом магнитно-резонансной томографии).
Компьютерная томография позволяет производить оценку прочности клеевого соединения на основании измерения толщины клеевого слоя.
При этом для решения прикладных задач с использованием методов томографии необходимо учитывать специфику свойств различных пород древесины и их анатомического строения.
Электронное сканирование /84, 85, 87, 90/ позволяет установить: размеры микроструктурных элементов древесины (размеры полостей, пор, толщину стенок трахеид и т.п., рис. 1.8); толщину клеевого слоя и проникновение клея в полости клеток; степень разрушения клеток на поверхности древесины.
Использование цифровой микроскопии и пакетов прикладных программ для обработки полученных результатов позволяет оценить топографию поверхности с разрешающей способностью до - 1 мкм. Оценке подлежат размеры кинематических неровностей на поверхности древесины, определяющие площадь склеивания (рис. 1.10), и, как следствие, расход клея. Метод позволя ет также определить структуру поверхности древесины, формируемую частями разрушенных при механической обработке трахеид, рис. 1.11.
Оценка качества склеивания, а также сплошности клеевых соединений, может быть проведена методами рентгенографии и ультразвуковой диагно стики /87, 90, 93, 94/. Падение уровня ультразвукового давления свидетельствует о наличии пустот в клеевом слое (рис. 1.12). Наличие подобных дефектов можно определять по А-сканам ультразвукового дефектоскопа, рис. 1.13. /90, 93, 94/.
Использование методов неразрушающего контроля с учетом строения и свойств древесины, технологий её обработки, даёт возможность обосновано подходить к выбору средств контроля на всех стадиях производственного процесса изготовления материалов из древесины.
Выбор метода контроля зависит от многих факторов. Основные из них: назначение круглых лесоматериалов и пиломатериалов; возможность реализации метода в режиме реального времени в технологическом потоке, не снижая его производительность; экономическая целесообразность использования метода, учитывая их высокую стоимость /87, 90/.
В то же время, недостаточно внимания уделяется вопросам исследования эффективности конструкций и сооружений из древесины в процессе их эксплуатации. Одним из таких направлений исследований является оценка энергетической эффективности не только каждого здания в целом, но и различных видов материалов для ограждающих конструкций. Как известно, энергосбережение является одной из приоритетных задач в различных отраслях экономики народного хозяйства.
Для оценки эффективности тепловых свойств древесины, используемой для изготовления деревянных домов заводского изготовления, оконных и дверных блоков, представляет практический интерес тепловидение. Метод позволяет обосновать возможность снижения затрат энергии при эксплуатации зданий, а также и определить влияние влажности древесины (поглощения и испарения влаги, образование инея) на оценку тепловых свойств древесины /9, 10, 13/.
Среди возможных инструментальных способов определения тепловой нагрузки зданий и сооружений можно выделить следующие принципиальные подходы /9, 10, 13, 25 - 30, 46, 47/:
- первый - определение тепловой нагрузки здания путем измерения расхода теплоносителя в подающем трубопроводе и температур теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе (в случае, когда теплоносителем является -вода);
- второй - определение тепловой нагрузки здания путем проведения те-пловизионного обследования ограждающих конструкций с последующей расшифровкой полученных тепловых изображений.
В первом случае тепловая нагрузка здания при закрытой системе теплоснабжения определится из следующего выражения (без учета утечек теплоносителя) /46/
Исследование теплопотерь домов через элементы оконных коробок и створок
Изображение объектов (окна, стены) в видимом и инфракрасном спектрах, а также графическое изменение температуры по площади выделенной области в начальный отопительный период для различных видов конструкций представлены на рис. 3.1 - 3.4. Анализ полученных термограмм показал, что теплоизоляционные характеристики элементов стен, рам и створок ограждающих конструкций во многих случаях не соответствуют предъявляемым требованиям нормативных документов по перепаду между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (Аґ). В соответствии с СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» этот перепад At не должен превышать 4С.
В условиях отрицательных температур (зимние месяцы) At существенно увеличится, что может привести к промерзанию стен, элементов светопрозрачных ограждающих конструкций, значительно понизить температуру внутреннего воздуха в помещении, что следует, например, из рис. 3.1 и 3.2. Кроме того, из анализа термограмм видно нарушение изоляционного слоя между рамами и ограждающими стенками, приводящее к повышенным потерям тепловой энергии, в том числе и вследствие неправильной регулировки запорной арматуры. Характер изменения температур на термограммах по длине сечений Р1 и Р4 (рис. 3.1 в, е) позволяет сделать вывод о тепловых потерях характерных для дефектных зон, образованных в результате не соблюдения технологического процесса изготовления элементов светопрозрачных ограждающих конструкций.
В рамках исследований был проведен сравнительный анализ максимально допустимых потерь тепловой энергии через створки светопрозрачных ограждающих конструкций с фактическими. В целях исключения влияния фактора локальных дефектов при монтаже конструкций, расчет проводился без учета потерь теплоты через монтажный слой между ограждающей стеной и светопрозрачной ограждающей конструкцией. Расчет тепловых потерь выполнен при условии максимально допустимых отклонений температур внутреннего воздуха и элементов ограждающих конструкций (регламентированный соответствующими нормативными документами) и фактическими.
Определение трансмиссионных тепловых потерь створок светопрозрачных ограждающих конструкций выполняли на основе закона Ньютона-Рихмана [2] (3.1)
At - разница между температурой внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции, С (для расчета максимально допустимых потерь по стандартной методике на основании СП 50.13330.2012 величина At принята равной 4С, при определении фактических потерь значение At принято на основании полученных термограмм).
&- коэффициент теплопередачи ограждающих материалов, Вт/(м С). Так, некоторые результаты укрупненных расчетов по оценке тепловых потерь через элементы створок различных светопрозрачных ограждающих конструкции на 1 м элементов створок представлены на рис. 3.5 при температуре наружного воздуха 0 С.
Зависимость трансмиссионных потерь тепловой энергии от толщины створок деревянных оконных блоков может быть описана уравнениями (3.2) и (3.3)
Результаты расчетов трансмиссионных потерь тепловой энергии показывают, что при толщине створок в 110 мм из древесины фактические потери более чем в три раза ниже допустимых, что указывает на значительное превышение рациональной толщины элементов светопрозрачных ограждающих конструкций в климатических условиях проведения эксперимента при температуре наружного воздуха 0 С. Необоснованное увеличение толщины элементов, используемых для различных климатических условий, влечет за собой не только дополнительные затраты на изготовление этих элементов, но и на энергоносители. И наоборот - относительно малые толщины свето-прозрачных ограждающих конструкций не обеспечивают необходимой энергоэффективности этих элементов. При толщине створок 50 и 40 мм допустимые трансмиссионные потери тепловой энергии превышают нормативы более чем в 1,25 и 2 раза соответственно, что требует дополнительных энергозатрат на отопление.
Проведенные экспериментальные исследования показали, что энергоэффективность различных элементов ограждающих конструкций зависит не только от размерно-качественных характеристик применяемых материалов, но и климатических условий региона эксплуатации.
Исследование теплопотерь домов через элементы стеновых ограждающих конструкций
Изображения стен в видимом и инфракрасном спектрах, а также процентное распределение температуры по площади выделенных областей в начальный отопительный период для различных толщин стен деревянных домов заводского изготовления показаны на рис. 4.1 - 4.4. Из анализа полученных термограмм следует, что теплоизоляционные характеристики стен деревянных домов заводского изготовления могут не отвечать требованиям нормативных документов, в том числе и по перепаду между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции помещений. Одной из причин снижения энергоэффективности стен является нарушение изоляционного слоя между строительными элементами бруса, что отчетливо видно на рис. 4.1 б. Такого рода дефекты могут быть образованы вследствие нарушений технологии сборки деревянного дома или вызваны неправильными геометрическими формами брусьев.
Распределение температуры в процентном соотношении по поверхности стен, в соответствии с контурами «К1» на термоснимках соответствующих стен, показаны на рис. 4.1 - 4.4. Как видно из графика на рис. 4.1 в, в зависимости от наличия различных дефектных зон и нарушения сплошности ограждающей конструкции, распределение температурного диапазона на поверхности стены находится в достаточно широком диапазоне от 17,7 до 22,3 С. Отмеченный разброс температур позволяет сделать вывод о вероятности в условиях отрицательных температур (зимние месяцы) еще большего снижения температур на внутренних поверхностях ограждающих конструкций и, как следствие, понижения температуры внутреннего воздуха в помещении и даже промерзания элементов стен.
На рис. 4.1 - 4.4 представлено процентное распределение температур на поверхности стен деревянных ограждающих конструкций, характеризующее распределение температур на поверхностях стен по контуру «К2», отмеченного на термоснимках в бездефектных зонах. С целью оценки влияния отдельного фактора в этих зонах исключено влияние ряда дефектов (нарушение сплошности стеновых элементов, неравномерного прилегания бруса друг дру гу) на изменение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции не по естественным причинам. Исключается также влияние нарушения технологии монтажа и сборки элементов стен деревянных домов, систем отопления и солнечного света, иных факторов на изменение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции не по естественным причинам. Оценивается только влияние температуры наружного воздуха на энергоэффективность ограждающих конструкций.
В рамках исследований был проведен сравнительный анализ максимально допустимых потерь в окружающую среду тепловой энергии через элементы стен деревянных ограждающих конструкций с фактическими, по аналогии с выполненным ранее анализом со светопрозрачными ограждающими конструкциями. В целях исключения влияния фактора локальных дефектов при монтаже конструкций и технологии их изготовления, расчет проводился без учета потерь теплоты через указанные дефектные места и в соответствии с контуром «К2», показанный на рис. 4.1 - 4.4, имеющий фактиче-ское значение площади 1 м .
Определение тепловых потерь через стены деревянных ограждающих конструкций выполнено по аналогии со светопрозрачными элементами, формула 3.1 раздела 3 диссертации.
На рис. 4.5 представлены результаты расчетов тепловых потерь эле-ментами стен ограждающих конструкции на 1 м площади поверхности.
Зависимость трансмиссионных потерь тепловой энергии от толщины стен деревянных ограждающих конструкций может быть описана уравнениями (4.1) и (4.2)
Результаты расчетов трансмиссионных потерь тепловой энергии показывают, что при температуре наружного воздуха не ниже 0 С, все фактические потери тепловой энергии через исследуемые стены деревянных домов заводского изготовления не превышают максимально допустимые, что в целом свидетельствует о низких потерях тепловой энергии через эти ограждаю щие элементы. Максимально допустимые потери тепловой энергии при толщине стен 150 и 220 мм в 2 и 5,74 раза, соответственно, превышают фактические. Это свидетельствует о необоснованном увеличении рациональных толщин ограждающих конструкции и перерасходе сырьевых ресурсов для возведения деревянных домов заводского изготовления в климатических условиях региона эксплуатации с температурой наружного воздуха не ниже 0 С.
Проведенные экспериментальные исследования подтверждают ранее представленные выводы о том, что энергоэффективность различных элементов ограждающих конструкций зависит не только от размерно-качественных характеристик применяемых материалов, но и климатических условий региона эксплуатации, что требует организации селективного подхода к обоснованию рациональных размерных характеристик стен деревянных домов заводского изготовления в этих регионах.
Обоснование рациональных толщин стен деревянных ограждающих конструкций
На основании анализа результатов проведенных экспериментов, а также с учетом максимально допустимых трансмиссионных потерь тепловой энергии, можно определить для каждой из исследованных температурных зон рациональные толщины стен.
Зависимости трансмиссионных потерь тепловой энергии от толщины стен деревянных ограждающих конструкции на 1 м их площади при различной температуре наружного воздуха представлены на рис. 4.12.
На рис. 4.13 представлена зависимость трансмиссионных потерь тепловой энергии на 1 м их площади от толщины стен деревянных ограждающих конструкций при температуре наружного воздуха -25 С, позволяющая на основе полученных уравнений определить необходимую энергоэффективную толщину стены при этой температуре наружного воздуха.
Зависимости максимально допустимых и фактических трансмиссионных потерь тепловой энергии от толщины стен деревянных оконных блоков при температуре наружного воздуха -25 С могут быть описаны уравнениями (4.9) и (4.10)
Приравняв уравнения 4.8 и 4.9, получим, что стена толщиной близкой к 202 мм, обеспечивает энергоэффективность деревянных ограждающих конструкций при температуре наружного воздуха -25 С. В соответствии с климатическими особенностями, с учетом наиболее холодной пятидневки в году при уровне вероятности свыше 0,9, в соответствии с СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» такая толщина стеновых элементов может быть рекомендована, например, для г. Санкт-Петербурга.