Определение теплотехнических характеристик окон с энергосберегающими ставнями в натурных условиях
Г.И. Парфенов, Н.Н. Смирнов, В.В. Тютиков
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 5, сс. 5—12
Скачать PDF
Состояние вопроса. Снижение удельных характеристик расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий и сооружений является одной из приоритетных задач в строительстве, что подтверждается требованиями нормативных документов. Значительная часть тепловых потерь приходится на светопрозрачные ограждающие конструкции. Учеными ИГЭУ были разработаны энергосберегающие конструкции оконных блоков с теплоотражающими экранами, осуществлены их испытания в климатической камере, а также выполнено имитационное моделирование процесса теплопередачи через данные объекты. В предложенных ранее конструкциях ставней не был учтен энергосберегающий потенциал от использования малотеплопроводных и легковесных материалов, применяемых в качестве основы для теплоотражающих покрытий. Наиболее достоверные и экономически обоснованные результаты от использования ставней в окнах можно получить при проведении натурных испытаний в условиях реальной эксплуатации. Таким образом, разработка новых конструкций ставней с увеличенными теплозащитными характеристиками и их испытание в натурных условиях является актуальной задачей при обеспечении снижения затрат топливно-энергетических ресурсов на отопление зданий.
Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбраны энергосберегающие ставни с металлизированным покрытием слоев и заполнением прослоек воздухом и аргоном, смонтированные на оконные блоки частного дома со стороны окружающей среды. Физический эксперимент по определению теплотехнических характеристик окон со ставнями произведен на основе методики определения приведенного сопротивления светопрозрачных ограждающих конструкций, а также правил обследования технического состояния оконных блоков в натурных условиях. Результаты обработаны методами математической статистики.
Результаты. По результатам натурного эксперимента получены новые данные по влиянию применения разработанных ставней в окнах на повышение тепловой защиты светопрозрачных ограждающих конструкций. Установлено, что при применении ставня с заполнением прослоек аргоном приведенное сопротивление теплопередаче конструкции увеличилось в 5,4 раза относительно контрольного варианта. Получено значительное повышение температуры на внутренней поверхности остекления. Адекватность полученных данных подтверждена сравнением с данными нормативной документации.
Выводы. Проведенные натурные испытания позволили установить, что заполнение прослоек в ставне, образованных металлической фольгой, воздухом и аргоном, позволяет кратно увеличить зональное приведенное сопротивление теплопередаче оконного блока с экранами по отношению к базовому варианту (стеклопакет). Разработанные ставни позволят значительно снизить тепловые потери из помещения в окружающую среду. Созданный ставень может рассматриваться как пилотный образец и имеет возможность масштабирования для внедрения при строительстве новых и реконструкции существующих зданий. Полученные данные могут также использоваться для верификации математических моделей теплопередачи через окна со ставнями.
1. Иванова Ю.В., Федорова И.В., Кадокова С.Ю. Методы повышения тепловой защиты стеновых конструкций зданий // Инженерный вестник Дона. – 2023. – № 6(102). – С. 514–525.
2. Грахов В.П., Мохначев С.А., Егорова В.Г. Эффективность энергосберегающих мероприятий в жилищном строительстве // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1. – С. 273–280.
3. Савин В.К. Строительная физика: энергоперенос, энергоэффективность, энергосбережение. – М.: Лазурь, 2005. – 432 с.
4. Подковырина К.А., Подковырин В.С. Светопрозрачные ограждающие конструкции (методы снижения тепловых потерь и мировой опыт применения) // Архитектура и дизайн. – 2018. – № 1. – С. 46–51.
5. Шибеко А.С. Некоторые способы экономии тепловой энергии при производстве вертикальных стеклопакетов // Наука и техника. – 2018. – № 2. – С. 157–164.
6. Численная оценка приведенного сопротивления теплопередаче оконных блоков различных конфигураций / М.В. Драница, П.С. Пахомов, Н.Е. Киреев, А.С. Орешонков // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2022. – № 10(766). – С. 76–81.
7. Gas-filled panels for building applications: A state-of-the-art review / R. Baetens, B.P. Jelle, A. Gustavsen, S. Grynning // Energy and Buildings. – 2010. – Vol. 42, No. 11. – P. 1969–1975.
8. Бушо А.В. Факторы, определяющие температурный режим стеклопакетов в краевых зонах // Вестник МГСУ. – 2011. – № 1-1. – С. 64–69.
9. Смирнов Н.Н. Совершенствование систем по созданию динамического микроклимата для помещений с энергоэффективными светопрозрачными конструкциями: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.14.04. – Иваново, 2022. – 20 с.
10. Разработка и верификация имитационной модели процесса теплопередачи через оконный блок с теплоотражающими экранами / Г.И. Парфенов, Н.Н. Смирнов, А.В. Соколов и др. // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 5. – С. 28–39.