Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
Глава 2. Теплозащитные свойства покрытий производственных зданий 27
2.1. Тепловлажностный режим покрытий 27
2.2. Обеспечение тепловлагозащитных требований 34
Глава 3. Нестационарный теплообмен газовых инфракрасных излучателей с многослойной конструкцией кровли 39
3.1. Физико-математическая постановка задачи нестационарного одномерного теплопереноса в однородном фрагменте многослойной конструкции кровли 45
3.2 Численное решение задачи теплопереноса итерационно-интерполяционным методом 48
3.3. Лучисто-конвективный теплообмен 58
Глава 4. Экспериментальные исследования систем лучистого отопления 62
Глава 5. Экспериментальные исследования кровель 87
Основные результаты и выводы 97
Список литературы 98
Приложение 1 102
Программа теплового состояния кровли 102
Приложение 2 117
Акты внедрения 117
- Обзор литературы
- Обеспечение тепловлагозащитных требований
- Лучисто-конвективный теплообмен
- Экспериментальные исследования кровель
Введение к работе
Актуальность работы. Активная техническая политика тепло- энергоресурсосбережения, начавшаяся в начале 90-х годов, послужила причиной масштабного внедрения радиационной системы отопления. Так, для отопления корпусов одноэтажных промышленных предприятий больших объемов, повсеместно производилась замена конвективной системы отопления на лучистую (радиационную) с использованием газовых инфракрасных излучателей (ГИИ).
В свою очередь, ограждающие конструкции эксплуатируемых промышленных зданий, рассчитанные с учетом традиционных конвективных систем отопления, оставались без изменения.
В настоящее время, по различным оценкам специалистов, износ кровельного ковра промышленных предприятий приблизился к критическому уровню. Это обусловлено, прежде всего, работой кровли в широком диапазоне температур, не исключая значений температур ниже точки росы и значений, превышающих максимально допустимые температуры.
Проблема тепло- энерго- ресурсосбережения при отоплении производственных зданий не может быть решена исключительно за счет экономии энергетических ресурсов при использовании радиационной системы отопления без учета влияния систем лучистого отопления на теплотехнические свойства покрытий.
Кроме решения вопросов о создании оптимальных условий микроклимата в рабочей зоне и экономии топливно-энергетических ресурсов при использовании газовых инфракрасных излучателей, необходимо уделять внимание отдельным аспектам лучистого отопления, в частности, сложному процессу лучисто-конвективного теплообмена с многослойной конструкцией кровли.
Цель работы: создание рекомендаций эксплуатирующим организациям при внедрении лучистой системы отопления, а также проектным организациям
при проектировании вновь строящихся зданий с лучистой системой отопления
по устройству или реконструкции существующих конструкций кровель, оптимальному размещению ГИИ по высоте с учетом излучения в верхнюю зону, выбору конструкции и единичной мощности ГИИ.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
разработать физико-математическую модель процесса нестационарного теплопереноса через многослойную конструкцию кровли при условии лучисто-конвективного теплообмена с ГИИ и численно показать ее состоятельность;
получить эмпирические зависимости, позволяющие определить влияние лучистого отопления на теплозащитные свойства покрытий, при помощи экспериментальных исследований тепловлажностного состояния кровли и теплообмена газовых инфракрасных излучателей с многослойной конструкцией кровли производственных зданий.
Научная новизна диссертационной работы:
впервые изучено влияние тепловой радиации ГИИ на теплотехнические свойства покрытий производственных зданий;
для исследования влияния систем лучистого отопления на многослойные конструкции кровель разработан и опробован теоретико-экспериментальный метод, позволяющий в зависимости от интенсивности лучистого теплообмена определять тепловое состояние кровель, а также находить из решения обратной задачи эффективный коэффициент теплоотдачи на ее внутренней поверхности;
разработан новый комплексный метод проведения теплотехнического тепловизионного измерения влияния ГИИ на теплозащитные свойства покрытий;
разработаны рекомендации по выбору вида и типа покрытия производственного здания при радиационной системе отопления.
Практическая значимость работы заключается в эффективном внедрении результатов теоретико-экспериментальных исследований.
Реализация результатов работы: на основании теоретико-экспериментальных исследований обоснована необходимость реконструкции и реконструированы существующие кровли ряда производственных зданий; отдельные положения диссертации включены в курс лекций по строительной теплофизике.
На защиту выносятся:
физико-математическая модель, описывающая процесс нестационарного теплопереноса через многослойную конструкцию кровли при условии лучисто-конвективного теплообмена с ГИИ;
методика экспериментальных исследований по определению эмпирических зависимостей, отражающих влияние лучистого отопления на теплозащитные свойства покрытий;
рекомендации по устройству и реконструкции кровель производственных зданий и сооружений, отапливаемых радиационной системой отопления.
Результаты исследований, включенные в диссертацию, базируются на аналитической теории теплопроводности, математической физике, математическом моделировании, метрологии и метрологическом эксперименте, на результатах научно-исследовательских работ.
Достоверность результатов подтверждается обоснованием принятых допущений при проведении теоретических и экспериментальных исследований и обеспечена:
использованием современных методов проведения экспериментальных исследований на основе поверенного сертифицированного измерительного оборудования;
сравнением результатов, полученных численными и экспериментальными методами;
сопоставлением полученных результатов с результатами других исследователей.
Апробация работы в виде докладов проходила на следующих конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири», г. Тюмень, 2008 г.; научная конференция молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСУ, 2008, 2009 г.; III Международная научно-техническая конференция «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции», г. Москва, 2009 г.
Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 6 научных публикациях, в том числе в издании, включенном в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы из 37 источников, приложений. В приложениях представлены программа расчета теплового состояния многослойной конструкции кровли на языке Фортран, а также документы, подтверждающие внедрение полученных результатов в практику.
Полный текст диссертации содержит 120 страниц машинописного текста, включая 49 рисунков, 8 таблиц и два приложения.
Обзор литературы
Общепринятым является то, что основной задачей отопления любого помещения является создание комфортных температурных условий для находящихся в нем людей [2]. Поэтому, до настоящего времени, вопрос использования лучистого (радиационного) отопления был связан с решением ряда научно-технических проблем, которые можно классифицировать следующим образом: создание оптимальных условий микроклимата в рабочей зоне; компенсация тепловых потерь здания, экономия топливно-энергетических ресурсов. При этом расчет лучистой системы отопления, как правило, сводился к определению максимальной интенсивности излучения в рабочей зоне, мощности отопительных приборов и их эффективному размещению в помещении при обеспечении теплового комфорта в рабочей зоне [1]. Данное разграничение относится не только к лучистой системе отопления, но и ко всем приоритетным направлениям в строительстве. Так, по мнению А.Г. Перехоженцева [3], на первом месте при проектировании зданий и сооружений должно быть условие комфортности, на втором — надежности и долговечности, и только затем энергосбережения.
В зданиях павильонного типа (помещения высотой более 4 м и площадью в плане более 100 м2) производственного назначения применяют прежде всего лучистое отопление с использованием ГИИ [1], которые условно разделяют на «светлые» и «темные».
В ходе эксплуатации таких зданий возникли следующие проблемы: нарушение теплового режима кровель, образование влаги на поверхности кровли и в фактурных слоях, конденсация влаги на внутренней поверхности кровли, разрушение кровли. Для решения перечисленных проблем, прежде всего, необходимо произвести исследование влияния лучистого отопления на тепловлажностный режим кровель производственных зданий, а также анализ лучисто-конвективного теплообмена ГИИ с многослойной конструкцией кровли. Принцип теплового взаимодействия устройств газового радиационного нагрева с ограждающими конструкциями подчиняется фундаментальным законам лучисто-конвективного теплообмена. При этом рассматривается влияние отдельных переменных на общий характер протекания процесса, то есть количество тепловой энергии, передаваемое конвекцией и лучеиспусканием, определяют отдельно с последующим суммированием [1].
Следует отметить, что процесс теплоотдачи ГИИ также сопровождается переносом вещества, поэтому для полноты анализа влияния ГИИ на теплоизолирующие свойства покрытий промышленных зданий следует вести речь о сложном процессе нестационарного тепломассообмена.
Законы лучистого теплообмена Вина, Планка, Стефана-Больцмана, Ламберта, Кирхгофа изучены следующими авторами: А. Мачкаши [1], А.Г. Блох [4], Э.М. Сперроу [5], А.К. Родиным [6], С.С. Кутателадзе [7], О.Н. Брюхановым [8]; закон конвективного теплообмена Ньютона-Рихмана описан в работе В.П. Исаченко [9].
Основные теоретические принципы, . связанные с расчетом радиационного отопления крупных зданий павильонного типа с бесконечно большой площадью в плане, составлены, исходя из главного допущения, -тепловая радиация направлена только вниз. Сведения о теплотехнических характеристиках радиационных отопительных приборов, которые приводятся в технической литературе, относятся к «нижней зоне», то есть представленные значения направлены прежде всего для расчета микроклимата в рабочей зоне.
Так, по утверждению Л.Ю. Михайловой [10], тепловой баланс между ограждающими поверхностями здания и нагретыми поверхностями ГИИ записывается в виде уравнения:
В данном уравнении условно обозначены:
1. Поверхности ограждающих конструкций помещения, где пл. — пол, пт. — потолок, ст.нз. — наружные ограждения охваченные влиянием теплового излучения высоких температур ГИИ, ст.вз. — наружные ограждения, не охваченные влиянием теплового излучения высоких температур ГИИ.
2. Воздух помещения, где в.вз. — воздух верхней зоны, в.нз. — воздух нижней зоны.
3. Тип теплопередачи, где л. - посредством лучистой теплопередачи, к. — посредством конвекции.
Автор при решении данного уравнения не учитывает такие факторы, как влияние тепловых волн над излучателем на теплозащитные свойства покрытий, тепловое излучение с верхней поверхности ГИИ в верхнюю зону помещения (автор производит допущение Qw-cmju = QL-nm =) конструкцию излучателя, конструкцию кровли, площадь световых проемов, расстояние между излучателем и кровлей, наличие дефлектора излучателя или его отсутствие.
Конвективные тепловые потоки в верхнюю зону от излучающих труб детально изучены в работе Б.М. Зиганшина [11]. Следует отметить, что рассмотренные в работе излучающие трубы условно относят к «темным» ГИИ [1]. Конструкция данных излучателей предусматривает отвод продуктов сгорания газа в атмосферу. В свою очередь, для «светлых» ГИИ, у которых продукты сгорания поступают непосредственно в верхнюю зону помещения (между ГИИ и кровлей), значение конвективного теплового потока значительно отличается, относительно «темных» ГИИ.
Одним из результатов теоретических и экспериментальных исследований [11] является определение распределения температур по стене и на полу помещения. Б.М. Зиганшин приходит к выводу, что расчет радиационного теплообмена, между излучателем и ограждающими конструкциями аналитическим путем не решается, поэтому автор принимает соответствующие допущения: плоский источник излучения интегрируется как совокупность линейных, а линейный источник — как совокупность точечных источников излучения. Согласно отчету Международной финансовой корпорации (IFC) «Руководство по энергоэффективному оборудованию: газовые инфракрасные обогреватели для промышленности», российский рынок радиационного отопительного оборудования представлен тремя российскими производителями: ЗАО «Сибшванк» (совместное предприятие «Запсибгазпром» (г. Тюмень) и германской фирмы «Schwank»), ОАО «Ижевский электромеханический завод — Купол» (г. Ижевск), ЗАО «Теплоэлектромаш» (г. Нижний Новгород), а так же пятнадцатью иностранными производителями. Анализ рынка ГИИ в Приволжском федеральном округе показал, что лидерами считаются излучатели следующих фирм: «GoGaz» (Германия), «Fraccaro» (Италия), «Сибшванк» (Россия), «Купол» (Россия), и «Adrian» (Словакия), при этом доля продаж соответственно уменьшается в порядке их перечисления.
Для суровых климатических условий Тюменской области подобные исследования рынка радиационных отопительных приборов не проводились. Однако правомерным будет следующее предположение, что основную долю рынка систем лучистого отопления занимают излучатели местного производителя «Сибшванк», также большое количество действующих лучистых систем в Тюменской области основано на использовании высокотемпературных излучателей предприятий «Schwank» и «GoGaz».
Принципиальные конструктивные схемы и общий вид излучателей ГИИ «Сибшванк» (Россия) и «Schwank» (Германия) представлены на рисунках 1.1, 1.2 и 1.3, 1.4.
Конструктивные особенности «светлых» ГИИ зарубежного и российского производства по своей принципиальной схеме не отличаются. Основными элементами излучателя, являются [12]: корпус, рефлектор инфракрасного излучения, инжектор, состоящий из газового сопла и смесителя, отражатель, излучающий керамический насадок, сетка. Материалом излучателей, как правило, является жаропрочная листовая сталь с алюминиевым покрытием, позволяющая максимально увеличить полезную лучистую составляющую теплового потока.
Обеспечение тепловлагозащитных требований
На сегодняшний день проектирование кровель основано лишь на двухуровневом принципе нормирования тепловлагозащитных качеств:
по санитарно-гигиеническим условиям, не допускающим образования конденсата и плесени на внутренней поверхности покрытий, а также их морозного разрушения в результате переувлажнения;
из условий энергосбережения и долговечности.
Второй уровень установлен с целью экономии энергозатрат на отопление зданий и снижения расходов на капитальный ремонт.
Следует отметить, что данные принципы применимы для зданий, использующих традиционную конвективную систему отопления. Для условий лучистого отопления . необходима разработка дополнительных принципов, учитывающих процесс теплового взаимодействия кровли с ГИИ.
Основная причина образования различного рода-разрушения кровли -увлажнение кровли вследствие таяния снежного покрова (рисунок 2.3), а также конденсации водяного пара. Характер разрушений при этом может достигать масштабов полного разрушения кровли (коррозия металлических несущих конструкций, циклические замораживания несущего бетонного основания кровли и др.).
Следует отметить, что в п. 2.4.2.4. РД 34.21.521-91 «Типовая инструкция по технической эксплуатации производственных зданий и сооружений энергопредприятий» указаны требования по контролю толщины снежного покрова, однако, данный норматив предназначен для предотвращения аварийной перегрузки покрытий. «Ледяное разрушение» кровли в данном случае не учитывается.
Результаты выполненных теоретико-экспериментальных исследований позволили рекомендовать к применению энергоэффективные конструкции на основе напыляемого пенополиуретана, полимерных мембран и отражающей изоляции. Особенностью данных конструкции является возможность устройства, без демонтажа старой кровли. Так для мембранных кровель в связи с нулевой водопроницаемостью мембран, что делает их предельно устойчивыми к воздействию воды и льда, возникает возможность обеспечения герметичности кровли при неизменном значении сопротивления теплопередаче. Для напыляемого пенополиуретана осуществима возможность нанесения, как с внутренней стороны покрытия, так и с наружной на неподготовленную поверхность.
Пенополиуретан (ППУ) — теплоизоляционный материал, обладающий тремя главными преимуществами по сравнению с другими материалами, представленными на Российском рынке: низкий коэффициент теплопроводности, малое значение водопоглащения, простота получения на месте его применения.
Сравнительная характеристика теплоизоляционных материалов представлена в таблице 2.3.
Значения таблицы указаны на основании информации завода изготовителя данных материалов.
При использовании жесткого ППУ обеспечивается сплошное бесшовное распределение материала на поверхности кровли любой сложности, без использования крепления изоляции. Высокая адгезия позволяет производить напыление на большую часть известных материалов используемых в конструкции кровель. Необходимым условием устройства кровли, с использованием ППУ, является его защита от прямых электромагнитных волн. Возможность окраски поверхности материала служит альтернативой устройства дополнительного защитного слоя над слоем ППУ. При невозможности окраски производится засыпка гравием. Низкий коэффициент теплопередачи материала обеспечивается наличием замкнутых ячеек. Конструкция кровли на основе ППУ исключает наличие мостиков холода. Класс горючести Г2. ППУ относиться к трудногорючим материалам. Устройство теплоизоляционного слоя кровли на основе ППУ возможно методом напыления.
Готовое покрытие не подвержено разложению под действием температурных колебаний, атмосферных осадков, агрессивной промышленной атмосферы. Гидроизоляция по пенополиуретану может быть выполнена полимерными мастиками. Выравнивающая стяжка может быть выполнена под слоем ППУ или над ним.
Правильно спроектированное покрытие не требует проведения ремонтных работ в течении всего срока службы.
Главным недостатком ППУ является малое значение максимальной температуры использования. При этом следует отметить, что данный материал применим для здания с лучистой системой- отопления, в которых наблюдается образование конденсата, на внутренней поверхности кровли вследствие значительного удаления ГИИ от кровли, свыше 15 м, т.е. при охлаждении кровли ниже точки росы.
Оптимальное тепловое и влажностное состояние кровли на наружной поверхности и в фактурных слоях может быть обеспечено благодаря простому решению устройства отражающей изоляции на внутренней поверхности покрытия. Следует отметить, что при таком конструктивном решении дополнительно обеспечивается энергоэффективность систем радиационного отопления, за счет возврата тепловой энергии в рабочую зону помещения посредством лучистой теплопередачи.
Использование энергоэффективной отражающей изоляции позволяет произвести локальную защиту конструкций покрытий над ГИИ при одновременном обеспечении парозащиты конструкции.
Лучисто-конвективный теплообмен
Обладая информацией о процессе нестационарного теплопереноса через фрагмент плоской многослойной конструкции кровли, основанной на численном решении задачи итерационно-интерполяционным методом, необходимо произвести решение обратной задачи. В данном случае такой задачей является определение доли теплового потока, переданного в верхнюю зону помещения от ГИИ. В свою очередь, эту задачу можно свести к определению эффективного коэффициента теплоотдачи для плоской внутренней поверхности кровли, учитывающего как конвективную, так и лучистую составляющую теплообмена, при известных значениях теплового состояния кровли, наружной среды, характера распределения температур воздуха и внутренней поверхности кровли.
Как было отмечено ранее, решение данной задачи аналитическим путем является крайне затруднительно, в связи с этим данную задачу возможно упростить основываясь, на достоверных результатах теплотехнических измерений.
Фактическое распределение температур на внутренней поверхности всего покрытия здания крайне неравномерно вследствие нестационарности процессов, переменного режима работы ГИИ, локального распределения тепловой энергии ГИИ по поверхности кровли. В связи с этим возникает проблема выбора краевых значений, позволяющих провести решение поставленной задачи.
Однако, если произвести анализ решаемой исходной задачи она сводится к определению условий, при которых нарушается тепловое состояние кровли, то есть к определению причин образования влаги на внутренней, наружной поверхности кровли и в фактурных слоях при образовании точки росы и перегреве кровли, а также определение максимально допустимых значений температур материала конструкций.
Следовательно, из всего множества значений в поставленной задаче важны лишь несколько критических значений: минимальные и максимальные, которые характеризуют указанные условия. Иными словами: значение температур поверхности кровли, при которых образуется точка росы на поверхности или в толще ограждения; значения, при которых происходит разрушение конструкции и таяние снежного покрова вследствие перегрева кровли.
Решение поставленной задачи достигается путем выявления зависимости, графическое изображение которой показано на рисунке 3.9, между эффективным коэффициентом теплоотдачи аЭф и стационарной температурой внутренней поверхности кровли to.
При этом, как было отмечено ранее, аЭф определяется согласно закону аддитивности между конвективной и лучистой составляющей.
Справедливым будет следующее предположение — задаваясь результирующей температурой внутренней поверхности, полученной экспериментальным путем, можно определить искомую величину аЭф из графической зависимости.
При этом важно отметить, что результирующая температура характеризует собой, по аналогии с оцф, совокупность значений радиационной температуры tR и внутренней температуры воздуха t;n.
Приближенный метод расчета лучисто-конвективного теплообмена ГИИ с многослойной конструкцией кровли позволяет результаты, полученные для нескольких типов ГИИ, распространить на подобные системы, однако, немаловажным является тот факт, что здесь рассматриваются только типовые решения кровель производственных зданий, расположенных в северной климатической зоне.
Сравнение результатов с результатами, полученными по стандартным методикам [36], показывает их удовлетворительное согласование, что свидетельствует о работоспособности предлагаемого автором теоретико-экспериментального метода. Приближенный метод расчета лучисто-конвективного теплообмена ГИИ с многослойной конструкцией кровли позволяет результаты, полученные для нескольких типов ГИИ, распространить в дальнейшем на подобные системы.
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что разработанный теоретико-экспериментальный метод может быть использован для анализа влияния лучистых систем отопления на теплозащитные свойства покрытий производственных зданий и сооружений.
Экспериментальные исследования кровель
Работоспособность кровли, теплозащитные свойства, целостность конструкции на протяжении всего регламентного периода эксплуатации напрямую связаны с тепловлажностным состоянием. Нарушение тепловлажностного режима покрытий влечет за собой возникновение различного рода разрушений и дефектов.
Образование влаги, как правило, вызвано двумя процессами: конденсацией водяных паров и таянием снежного покрова.
Увеличение теплопроводности, уменьшение термического сопротивления теплопередаче является одним из следствий негативного воздействия влаги.
Механическое разрушение кровельного ковра вызвано проникновением влаги в трещины рулонного гидроизоляционного ковра.
Негативное воздействие влаги также сказывается на прочностных свойствах материалов в связи с тем, что металлическое и железобетонное основание кровли подвержено коррозии.
Условия разрушения конструкции кровли определены натурными исследованиями существующей кровли производственного здания «Сибгазаппарат», г. Тюмень.
Исследования проводились в период с 2007 по 2009 г.
Отопление производственного здания лучистое, газовыми инфракрасными излучателями ГИИ-40, ГИИ-20. Общая площадь исследуемой кровли: 4732 м". План кровли здания показан на рисунке 5.1.
Здание представляет собой два совмещенных корпуса. Каждый корпус имеет свою конструктивную схему (рисунок 5.2 — 5.3).
Ограждающие конструкции: не. несущие наружные стены выполнены из трехслойных сэндвич-панелей-с негорючим утеплителем, толщиной 0,10 м.
Конструктивная схема корпус в осях 7-27 образована каркасом, выполненным из металлических профилей, высота корпуса — 9,30 м. Условно корпус разделен на семь пролетов (I - VII) (рисунок 5.2).
Конструктивная схема корпус в осях 1-6 образована каркасом, выполненным из металлических профилей, высота корпуса — 12,90 м. Корпус имеет один пролет с условным номером VIII (рисунок 5.3).
Кровля в пролете I-VII состоит из несущего металлического профилированного листа, минераловатного утеплителя и трехслойного рулонного гидроизоляционного ковра: подкладочный слой из рубероида, слой пергамина, покровный рубероидный слой на битумной мастике.
Кровля в пролете VIII состоит из несущего металлического профилированного листа, слоя полиэтиленовой пароизоляции, минераловатного утеплителя, цементно-песчаной стяжки и однослойного наплавляемого рулонного гидроизоляционного ковра на основе стеклохолста.
На момент проведения исследования тепловлажностного режима здания были зафиксированы следующие характерные особенности.
Помещения в пролете с I по VII отапливаются ГИИ-20 производства «Сибшванк». Излучатели подвешены наклонно под углом 70 на колоннах, на высоте 6 м от уровня пола. Расстояние от корпуса ГИИ до кровли — 3 м.
Теплотехнические исследования были произведены с использованием описанного ранее комплексного метода исследования влияния ГИИ.
На основании теплотехнических измерений получены данные о распределении температур на поверхности ограждающих конструкций и воздуха помещений.
При средней температуре наружного воздуха в холодный период года, равной -7,2 С, получены следующие зависимости:
- в отапливаемом пролете в зоне неподверженного прямому облучению ГИИ температурный градиент между поверхностью пола и потолка составил 2 С;
- в отапливаемом пролете в зоне непосредственного облучения ГИИ температурный градиент между поверхностью пола и потолка составил 8 С.
Следует отметить, что при температуре внутреннего воздуха 18 С, среднее значение температуры потолка составило 25 С, максимальное - 49 С. Помещения в пролете VIII отапливаются ГИИ-40 производства «Сибшванк». Излучатели подвешены горизонтально под перекрытием на высоте 11 м от уровня пола. Расстояние от корпуса ГИИ до кровли - 1,9 м.
При средней температуре наружного воздуха в холодный период года, равной -7,2 С, получены следующие зависимости:
- в отапливаемом пролете в зоне неподверженного прямому облучению ГИИ температурный градиент между поверхностью пола и потолка составил 5 С.
- в отапливаемом пролете в зоне непосредственного облучения ГИИ температурный градиент между поверхностью пола и потолка составил 48 С.
Следует отметить, что при температуре внутреннего воздуха 18 С, среднее значение температуры потолка составило 25 С, максимальное — 105 С.
Анализ полученных значений теплового режима выявил следующее: вследствие нагрева корпуса ГИИ свыше 250 С, возникает значительный перегрев кровли. Что в свою очередь приводит к значительным потерям тепловой энергии, возникновению температурных деформаций кровли, нагреву наружной поверхности кровли.
На рисунке 5.4 представлена термограмма распределения температур над газовым инфракрасным излучателем ГИИ-40, на которой зафиксированы значение температур корпуса ГИИ, а также изображены области нафева кровли над ГИИ
Неравномерный тепловой режим работы кровли приводит к нарушению целостности, разрушению гидроизоляционного ковра, необеспечению тепловой защиты. При нагреве наружной поверхности кровли наблюдается образование влаги на наружном слое гидроизоляционного ковра вследствие таяния снежного покрова. Образовавшаяся влага проникает через нарушенные соединения гидроизоляционного слоя в фактурные слоя, нарушая тем самым целостность работы покрытия. Следствием является проникновение влаги в производственное здание.
На рисунках 5.5, 5.6. показано таяние снежного ковра вследствие нагрева кровли и проникновение влаги в цех.
Основным подтверждением достоверности теоретических и экспериментальных исследований является решение искомой проблемы. Так для устранения проникновения влаги в производственный цех было предложено произвести дополнительные теоретические и натурные исследования с последующим проведением ремонта части кровли в пролетах Т, II, III на основании разработанных рекомендаций.
Натурные исследования покрытия выполнялись согласно действующим нормативам: ГОСТ 25380 «Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции»; ГОСТ 26254 «Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций»; ГОСТ 16381-77 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные»; ГОСТ 17177-94 «Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний».
Определение температурных разрушающих напряжений и физико-технических свойств конструкции кровли произведены следующими поверенными приборами и оборудованием.
Плотность теплового потока проходящего через конструкцию кровли определялась с помощью измерителя плотности тепловых потоков ИТП-МГ4.03 «Поток».
Прибор предназначен для измерения плотности тепловых потоков, проходящих через однослойные и многослойные ограждающие конструкции зданий и сооружений по ГОСТ 25380 «Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции» при экспериментальном исследовании и в условиях эксплуатации.
Прибор позволяет определять термическое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций и изделий пс ГОСТ 26254 «Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций», а также измерять температуру воздуха внутри и снаружи помещения.
Общий вид прибора изображен на рисунке 5.7
