Експериментальні дослідження витрати повітря через щілини реальних вікон та балконних дверей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Експериментальні дослідження витрати повітря через щілини реальних вікон та балконних дверей

Кінаш О.В.

В статті наведено методику та результати експериментальних досліджень вікон і балконних дверей на повітропроникність. Визначені повітропроникні характеристики щільних і розущільнених вікон та балконних дверей до та після їх міцнісних випробувань. Аналіз результатів досліджень засвідчує, що показник повітропроникності у всіх випадках проведених досліджень пропорційно зростає зі збільшенням різниці тисків, у той же час значення коефіцієнта інфільтрації для розущільнених вікон і балконних дверей знижується на 10-20%.

Для аналізу повітряного і теплового режимів окремих приміщень і помешкань загалом, необхідно знати повітропроникність (інфільтраційність) віконних і дверних щілинних отворів (надалі щілин) та інші їхні характеристики, наприклад коефіцієнти місцевого опору (втрат тиску) спричинені перепадом природних тисків назовні і всередині, або штучно створеним надлишковим тиском всередині приміщення (помешкання) [1-5]. У зв'язку з цим необхідно виконати спеціальні лабораторні (або натурні) дослідження [6].

Особливості проведення лабораторних досліджень вікон і дверей на повітропроникність.

Експериментальні дослідження вікон і дверей на повітропроникність проводили в лабораторії «Досліджень Легких і Скляних Огороджень» Інституту Будівельної Техніки, м. Варшава РП.

Методика дослідження повітропроникності вікон і дверей прийнята відповідно до [1], що використовується в Україні та нормативних документів [2, 3, 4 та інші], які використовуються у західноєвропейських країнах.

Рис. 1. Графік дослідження інфільтрації повітря

Вікно (балконні двері) встановлюють у випробувальну камеру дослідного комплексу (рис.2, 3, 4 і 5) і піднімають тиск ступенями, як це показано на рис.1. Перед початком досліджень зразок піддають дії трьох короткотривалих імпульсів тиску (3 с) за величиною рівною 500 Па. Виконується це з метою усунення всіх зазорів і такого взаємного припасування елементів, щоб їхнє переміщення в процесі випробування не впливало на результат досліджень.

Рис. 2. Загальний вигляд дослідної камери з встановленим вікном для досліджень повітропроникності

Рис. 3. Вигляд випробувального комплексу для досліджень повітропроникності вікон та балконних дверей

а) б)

Рис. 4. Фрагменти кріплення вікна під час досліджень повітропроникності:

а - кріплення зразка у випробувальному стенді; б - те ж, нижньої частини зразка над лотком для водовідведення

Для певного, заданого надлишкового тиску в камері, після стабілізації процесу, проводили знімання показів значень витрати повітря, яке перетікає через притвори стулок і інші нещільності вікна (балконних дверей). Методику досліджень ілюструє рис.1.

Предметом досліджень були віконні та дверні конструкції (блоки) з ударостійкого ПВХ профілю з ущільненням АД (скорочення від німецької назви anschlagdichtung - зовнішнє ущільнення) і МД (скорочення від німецької назви mitteldichtung - внутрішнє ущільнення). Вікна і балконні двері, які призначені для приміщень з природною вентиляцією, застосовують розущільнені, а для приміщень з механічною вентиляцією - щільні.

а) б)

Рис. 5. Компресорна станція автоматизованого комплексу для дослідження повітро- і водопроникності вікон фірми Holten:

а) загальний вигляд компресорної станції автоматизованого комплексу;

б) фрагмент вікна під час дослідження повітро- і водопроникності

Метою оцінювання було дослідження повітропроникності та міцнісно-функційних характеристик вікон (балконних дверей).

Відповідно до вимог [1, 4] проводились такі роботи:

зовнішній огляд вікна і застосованих матеріялів, перевірка розмірів;

дослідження повітропроникності перед міцнісними випробуваннями;

проведення міцнісних випробувань;

дослідження повітропроникності після міцнісних випробувань;

дослідження водопроникності перед і після міцнісних випробувань.

Програма експериментальних досліджень повітропроникності вікон і дверей, їх геометричні розміри наведені в табл. 1.

Дослідження повітропроникності (інфільтрації) полягали на визначенні кількості повітря, яке перетікає за певний період часу через щілини вікон (балконних дверей) при певній різниці тисків з обох сторін виробу. Дослідження виконували на встановленому у випробувальну камеру щільному (розущільненому) виробі при створені, з постійним зростанням, різниці тисків в 50, 100, 200, 250, 300, 450 і 600 Па, а далі з відповідним зниженням тиску в зворотному порядку і щоразу заміряли витрату повітря.

Результати вимірювань фіксували за допомогою автоматизованого дослідницького комплексу з використанням ПК із відповідним програмним забезпеченням (рис. 3 та рис. 6).

Показник повітропроникності щілинного отвору одиничної довжини аl за нормованого перепаду тисків (10 Па) і температури 0оС обчислювали за формулою:

, (1)

де - виміряна витрата повітря, через щілини вікна або балконних дверей за певної температури та певної різниці тисків протягом 1 год, (м3/год), l - довжина периметра зовнішніх щілинних притворів вікна або балконних дверей, м; ?p - значення різниці тисків, в даПа; - коефіцієнт для визначення кількості повітря, яке проникає через щілини виробу, при температурі 00С , тобто

. (2)

З обчислених значень коефіцієнта інфільтрації “аl” для кожного з тискових рівнів обчислювали середнє значення для кожного виробу.

повітропроникність балконний вікно

а) б)

Рис. 6. Реєстрація результатів вимірювань з використанням ПК з відповідним програмним забезпеченням в: а - графічній; б - табличній формі

Коефіцієнт інфільтрації (опору повітропроникності) є однією з характеристик щільності вікон і балконних дверей.

У житлових, громадських і промислових будинках, зовнішні непрозорі конструкції огородження, з'єднання між огородженнями і частинами цих огороджень, а також з'єднання вікон рамами необхідно проєктувати і виконувати з метою досягнення їх повної щільності на проникнення повітря.

У житлових і громадських будинках коефіцієнт інфільтрації повітря для вікон, які відкриваються і балконних дверей в приміщеннях, в яких притікання зовнішнього повітря передбачається через віконні провітрювачі, не повинен перевищувати 0,3 м3/(м.год.даПа2/3), а в інших випадках - в межах від 0,5до 1,0 м3/(м.год.даПа2/3).

Таблиця 1

Програма експериментальних досліджень повітропроникності вікон і дверей

Примітка: “+” - дослідження проводились; “-“ - дослідження не проводились.

Результати експериментальних досліджень реальних вікон та балконних дверей.

В лабораторних умовах досліджувались витратні характеристики (повітропроникність) і коефіцієнти місцевого опору фрагментів вікон довжиною 100 мм, що пропонуються на ринку різними фірмами-виробниками. Результати експериментальних досліджень повітропроникності віконних отворів одиничної довжини (1 м) представлені на рис. 7 у вигляді графічних залежностей витрати повітря від перепаду тисків у віконному щілинному отворі, причому дослідження проводились в режимі всмоктування (у більшості приміщень майже всіх поверхів, за винятком декількох найвищих, має місце розрідження).

В табл. 2 і 3 наведено результати досліджень повітропроникності повнорозмірних вікон та балконних дверей для перепаду тисків р=100 Па і р=200 Па перед міцнісними випробуваннями.

У [6] наведено результати експериментальних досліджень для всіх випробуваних зразків вікон і балконних дверей у табличній формі.

Таблиця 2

Результати досліджень повітропроникності вікон та балконних дверей для р=100 Па

Після статистичної обробки одержані залежності для визначення об'ємної витрати повітря, яке перетікає через щілини розущільнених вікон та балконних дверей після міцнісних випробувань наведених на рис.8 а, 9 б, 11 б, 13 б:

Таблиця 3

Результати досліджень повітропроникності вікон та балконних дверей для перепаду тисків р=200 Па

Результати досліджень повітропроникності (об'ємна витрата повітря Q та коефіцієнт інфільтрації a) для окремих типів вікон та балконних дверей до і після проведення міцнісних випробувань за методикою [1 і 4] наведено на рис. 8 - 14.

Значення повітропроникності для досліджених вікон при ?p=100 Па коливаються в межах від 0,2 до 0,7 м3/(год.м) для щільних і від 2,94 до 13,43 м3/(год.м) для розущільнених (див. табл. 2).

Аналіз результатів досліджень засвідчує, що повітропроникність Q у всіх випадках проведених досліджень пропорційно зростає із збільшенням різниці тисків ?p (рис.8, 9, 11 і рис.13), у той же час значення коефіцієнта інфільтрації а для розущільнених вікон і балконних дверей спадає на 10-20% (рис. 8, б).

Для щільних вікон і балконних дверей (рис. 9а) повітропроникність також зростає відповідно до залежностей (рис. 9а, 11а і 13а), які визначені за результатами експериментальних досліджень. Коефіцієнт інфільтрації для щільних вікон і балконних дверей практично залишається незмінним і не залежить від зміни перепадів тиску (рис.10а, 12а і 14а).

Висновки

1. Проведено дослідження повітропроникності реальних вікон та балконних дверей відповідно до вимог чинних нормативних документів.

2. Визначені повітропроникні характеристики щільних і розущільнених вікон та балконних дверей до та після їх міцнісних випробувань за перепаду тисків 100 Па і 200 Па.

3. Встановлено, що за перепаду тисків 100 Па показник повітропроникності al щільних вікон змінюється в межах від 0,2 до 0,7м3/(год/м), а розущільнених вікон від 2,94 до 13,43 м3/(год/м).

4. Аналіз результатів досліджень засвідчує, що показник повітропроникності у всіх випадках проведених досліджень пропорційно зростає зі збільшенням різниці тисків ?p, у той же час значення коефіцієнта інфільтрації для розущільнених вікон і балконних дверей знижується на 10-20%.

5. Виявлена стійка тенденція зменшення коефіцієнта інфільтрації вікон та балконних дверей внаслідок здійснення їх міцнісних випробувань.

Література

1. ДСТУ Б В.2.6-18-2000. Конструкції будинків і споруд. Блоки віконні та дверні. Методи визначення повітро- та водопроникності. - К., 2000. - 15 с.

2. DIN 18055. Blatt 1, 2. Fenster, Fugendurchlassigkeit, Schlagregendichtheit und Mechanische Beanspruchung Anforderungen und Prufung. - 2003. - 34 p.

3. DIN 18017. Lьftung von Bдdern und Toilettenrдumen ohne AuЯenfenster; Einzelschachtanlagen ohne Ventilatoren. Fenster. - 2002. - 18 p.

4. PN-EN 1026. Okna i drzwi. Przepuszczalnosc powietrza. Metoda badania. - Warszawa: Polski Komitet Normalizacyjny, 2001. - 12 s.

5. ASHRAE. American Society of Heating, Refrigerating and Air - Conditioning Engineers, Fundamentals Handbook. Atlanta: 2005. - 121 p.

6. Кінаш О.В. Повітрообмін у приміщеннях житлових будинків і його вплив на мікроклімат. - Рукопис. Дис. к.т.н. спец. 05.23.03. - НУ”ЛП”, Львів, 2007. - 252 c.

Размещено на Allbest.ru