Impact of the form of the outside corners upon the temperature for indoor surface of the building walls

Podkovyrin Vladimir Sergeevich Post-graduate student, the department of Building Design and Real Estate Expertise, Siberian Federal University, Architectural Engineer, LLC “Noria” 660028, Russia, Krasnoyarsk, Pereulok Svobodnyi 82a v.pdk@yandex.ru Other publications by this author

Podkovyrina Kseniya Alekseevna Educator, the department of Building Engineering and Real Estate Expertise, Siberian Federal University 660028, Russia, Krasnoyarsk, Prospekt Svobodnyi 82 A suusha92@mail.ru Other publications by this author

Введение

Ни одна наука не связана так тесно с геометрией как архитектура. Геометрия архитектурного пространства зависит от функционального назначения объекта строительства, а так же влияет на психологическое состояние человека, находящегося в этой среде. Плоскость помещения образовывает геометрическую фигуру, которая может иметь углы различных градусов. В настоящее время большое количество зданий имеет прямоугольную форму с наружными углами 90°, однако существуют объекты, где наружные углы являются острыми или тупыми. Наружный угол – это одно из наиболее уязвимых мест в структуре тепловой защиты здания. Температура на внутренней поверхности наружного угла всегда ниже, чем на глади стены, что в некоторых случаях является причиной промерзания углов, выпадения конденсата и образования плесени. Согласно ^[2] и ^[3], потери через наружный угол здания, а так же температура на внутренней поверхности зависят от его формы и конструкции.

Данная проблема изучена рядом исследователей ^[4-7].

В статье ^[4] рассмотрены теплонапряженные элементы, такие как угловой фрагмент наружной стены и фрагмент сопряжения угловой части наружной стены с балконной плитой, а так же дана количественная оценка теплопереноса через них. Приведены мероприятия, с помощью которых можно увеличить температуру в области теплонапряженных элементов.

В работах ^[5-6] предлагается алгоритм теплотехнического расчета строительных конструкций с теплотехнически неоднородными участками (краевыми зонами) на основе характеристик, которые непосредственно влияют на теплозащиту зданий. При определении поэлементных требований, следует учитывать, что форма здания влияет на уровень его теплозащиты.

В ^[7] предположено, что дополнительные потери тепла пропорциональны отношению площадей наружной и внутренней поверхности угла. В результате выполнен пересчет коэффициента, который учитывает добавочные потери теплоты на угловую часть (для углов от 30° до 165°).

Целью работы являлось экспериментальное определение и сравнение температуры внутренней поверхности наружных углов 90° и 135° при одних и тех же климатических условиях.

Материалы и методы

В ходе эксперимента велась инфракрасная съемка углов 90° и 135°. Эксперимент проводился в корпусе №24 Сибирского федерального университета в кабинете А423. Наружные стены представляют собой многослойную конструкцию, где несущим слоем является кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе толщиной 640 мм, с утеплением каменной ватой толщиной 100 мм и навесным фасадом в качестве наружного лицевого слоя. На рисунке 1 представлен план кабинета с точками съемки.

В ходе работы были установлены следующие климатические параметры: температура наружного воздуха,
tн = -12 °С; температура внутреннего воздуха, tв = 30 °С; относительная влажность внутреннего воздуха, φв = 15%.

Рисунок 1 – План кабинета с точками съемки

Для тепловизионной съемки углов использовался инфракрасный тепловизор FLIR ThermaCAM SC640 (рис.2) с объективом FOL 19 мм и параметрами, представленными в таблице 1.

Рисунок 2 - FLIR ThermaCAM SC640

Таблица 1 – Параметры тепловизора FLIR ThermaCAM SC640

Результаты и обсуждения

На рисунках 3-4 представлены результаты тепловизионной съемки углов 90° и 135°.

Рисунок 3 – Распределение температуры внутренней поверхности угла 90°

Рисунок 4 – Распределение температуры внутренней поверхности угла 135°

Согласно полученным данным, на рисунке 5 были построены графики линейного распределения температуры на внутренней поверхности стен для углов 90° и 135°.

Рисунок 5 – Распределение температуры на внутренней поверхности углов 90° и 135°

Заключение

В результате эксперимента установлено, что при данных условиях и данной конструкции стен разница температуры внутренней поверхности наружных углов 90° и 135° составила 5,2°С. Возможно, здесь оказывает влияние оконный проем, и при глухой стене разница в температуре внутренней поверхности будет меньше.

Следует заметить, что эксперимент проводился в пустом кабинете, при относительной влажности внутреннего воздуха – 15%. Соответственно при повышении относительной влажности до привычной – 30-60% (во время занятий при нахождении в кабинете большого количества студентов), температура точки росы повысится и тогда вероятность выпадения конденсата на внутренней поверхности угла 90° будет значительно выше, чем у угла 135°.