Ограждающая конструкция с регулируемой воздухопроницаемостью

Ограждающая конструкция с регулируемой воздухопроницаемостью
Полезная модель относится к промышленному и гражданскому строительству, преимущественно к строительству зданий с нормальным и влажным режимом эксплуатации.
Известно устройство воздухопроницаемых ограждающих конструкций из крупнопористого керамзитобетона с фактурными слоями из раствора на керамзитовом песке (Валов В. М., Пахотин Г. А. «Температзфновлажностный режим ограждающих конструкций зданий при фильтрации воздуха - Омск, СибАДИ. - 1982. стр. 64), а также другие многослойные жесткие и гибкие воздухопроницаемые ограждающие конструкции (Валов В. М. «Энергосберегающие животноводческие здания (физико-технические основы проектирования) - М., Изд-во АСВ, 1997. стр. 249) Эти ограждающие конструкции проектируются и обладают заданной сквозной воздухопроницаемостью по массе фильтрующегося воздуха через их толщу. При работе воздухопроницаемых конструкций в условиях устойчивой инфильтрации наружного воздз а проявляются положительные эффекты поровой инфильтрации: тепловой эффект, заключающийся в возврате трансмиссионных теплопотерь инфильтрующимся воздухом; вентиляционный эффект, заключающийся в организованном и равномерном поступлении через воздухопроницаемые ограждения в помещения наружного воздуха, подогретого за счет теплового эффекта; осушающий эффект, заключающийся в интенсивном отборе влаги из материала ограждения фильтрующимся наружным сухим воздухом; эффект отдува внутреннего влажного воздуха с его микрофлорой от внутренней поверхности наружных ограждений; эффект фильтрования приточного воздуха от различных примесей.
Однако эти известные устройства воздухопроницаемых ограждающих конструкций обладают следующим основным недостатком: возможность их работы в условиях эксфильтрации внутреннего влажного возд)гха, что вызывает их значительное увлажнение с проявлением следующих последствий: интенсивное увлажнение материала воздухопроницаемых ограждений с промерзанием в зоне отрицательных температур, снижение воздз опроницаемых свойств, увеличение теплопотерь, неудовлетворительное санитарногигиеническое состояние ограждений, снижение долговечности ограждений.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявленному объекту является ограждающая конструкция неотапливаемого здания (Авторское свидетельство № 1474244 М. кл. Е04Н 5/08, Е04В 1/62 от 05.08.1986). Здание содержит воздухопроницаемое ограждение, состоящее из наружного воздухопроницаемого защитного слоя, расположенные за ним теплоизоляционный и аккумулирующий воздухопроницаемые промежуточные слои и внутренний защитный слой. В качестве внутреннего
2003107725
экз № 1
Z0031r07725 Е04Н 5/08, Е04В 1/62
защитного слоя с односторонней возд)гхонроницаемостью использован эластичный пленочный материал с наколотыми точечными отверстиями, закрепленный на промежуточном слое в отдельных точках с возможностью отдува. Он выполняет функцию защиты ограждения от проникновения внутреннего воздуха в толщу ограждения. Если давление воздуха у наружной поверхности ограждения выше, чем у внутренней происходит отдув пленочного материала фильтрующимся возд)осом. В результате пленочный материал растягивается, отверстия в нем растягиваются и наружный воздух проникает в здание. В обратном случае внутренний воздух прижимает пленочный материал без его растяжения и раскрытия отверстий, что предотвращает фильтрацию (эксфильтрацию) внутреннего воздуха.
В этом устройстве имеется ряд недостатков , возможность повреждения внутреннего эластичного пленочного материала механическими воздействиями; трудность организации мероприятий защиты пленочного слоя от механических повреждений; низкая долговечность эластичного пленочного материала; неудовлетворительные эстетические качества внутренней поверхности наружных ограждений.
Задачей изобретения является улучшение тепловлажностного режима эксплуатации конструктивных элементов здания за счет исключения возможности эксфильтрации внутреннего влажного воздуха через воздухопроницаемые ограждающие конструкции, так как в противном случае она способствует интенсивному увлажнению наружных ограждений.
Указанный технический результат достигается устройством в толще воздухопроницаемого ограждения вместо регулирующего слоя из эластичного пленочного материала с наколотыми точечными отверстиями, слоя, состоящего из капиллярнопористого материала, регулирующего воздухопроницаемость ограждающих конструкций в зависимости от его влажности с обеспечением инфильтрации наружного воздуха и исключения эксфильтрации внутреннего влажного воздуха. Регулирующий слой располагается в плоскости наибольшего увлажнения и имеет минимальную толщину.
Анализ уровня техники не позволил выявить аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемого решения, т.е. оно отвечает условию новизна.
Воздухопроницаемая ограждающая конструкция с расположенным в ее толще регулирующим слоем в зависимости от перепадов тепловых и ветровых давлений будет находиться либо в условиях инфильтрации, либо в условиях эксфильтрации. Если инфильтрация наружного холодного и сухого воздуха оказывает, как правило, положительное влияние на возд)гхопроницаемое ограждение (тепловой, осушающий эффект, вентиляционный, фильтрующий эффекты и др.), то эксфильтрация теплого и влажного внутреннего воздуха отрицательное влияние (увлажнение материала ограждения). Капиллярнопористый материал регулирующего слоя в зависимости от условий фильтрации будет либо увлажняться (при эксфильтрации), либо сохнуть (при инфильтрации). Если давление воздуха у наружной поверхности больше, чем у внутренней (за счет тепловых и ветровых давлений), то возникает эксфильтрация сквозь воздухопроницаемое ограждение. При увлажнении конденсационной влагой при эксфильтрации капиллярнопористый материал имеет свойство набухать, изменяя свое агрегатное состояние, заполнять собой все микротрещины и поры и становиться воздзосонепроницаемым, тем самым исключая дальнейшую эксфильтрацию. Далее, работая как обычное непроницаемое ограждение, происходит высыхание капиллярнопористого материала за счет продольной фильтрации и влагопроводности, что приводит к его усадке с образованием множества микро- и макротрещин и восстановлению первоначальных воздухопроницаемых свойств, а инфильтрация способствует более интенсивному высыханию материала регулирующего слоя. Таким образом, регулирующий слой из капиллярнопористого материала, расположенный в зоне наибольшего увлажнения воздухопроницаемой ограждающей конструкции, является автономно-надежным механизмом регулирования сопротивления воздухопроницаемости в зависимости от условий фильтрации (инфильтрации или эксфильтрации).
Данный анализ показал появление у полезной модели свойств, не совпадающих со свойствами известных технических решений, при этом все перечисленные эффекты могут быть достигнуты известными техническими приемами, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения условию изобретательский уровень.
На фиг. 1 изображено здание с воздухопроницаемыми ограждающими конструкциями, частично находящимися в зоне положительных перепадов тепловых и ветровых давлений, а частично в отрицательных; на фиг. 2 - разрез А - Анафиг. 1; на фиг. 3 -разрезБ - Б на фиг 1.
Предлагаемое воздухопроницаемое ограждение состоит из: наружного воздз опроницаемого фактурного слоя 1, защищающего воздз опроницаемое ограждение от внешних механических воздействий; элементарного армированного слоя из капиллярнопористого материала 2, регулирзтощего воздз хопроницаемость ограждения; теплоизоляционного слоя 3, обеспечивающего необходимый уровень теплозащиты здания; внутреннего воздухопроницаемого фактурно-аккумулирующего слоя 4, защищающего ограждение от внешних механических воздействий и аккумулируюшего тепловую энергию.
Внутренний и наружный защитные слои должны обладать необходимой прочностью для защиты ограждения от внешних воздействий и эстетическими качествами, кроме того, внутренний слой должен обладать определенной массивностью для обеспечения аккумулирующих свойств. Толщина теплоизолирующего слоя определяется теплотехническим расчетом в зависимости от климатического района и условий эксплуатации ограждения. Элементарный регулирующий слой представляет собой армирующую сетку, на которую нанесен капиллярнопористый материал. Плоскость размещения регулирз ющего слоя в толще ограждения будет находиться в зоне наибольшего увлаж3экз № 1
нения, которая определяется расчетом влажностного режима. Все слои воздухопроницаемого ограждения должны обладать необходимой воздухопроницаемостью, суммарное сопротивление воздухопроницанию слоев ограждения должно соответствовать расчетной величине, определенной в зависимости от воздушного и теплового режима здания.
Устройство работает следующим образом. В условиях положительных перепадов давлений (давление снаружи больше давления изнутри) будет наблюдаться инфильтрация наружного воздуха сквозь воздухопроницаемое ограждение с проявлением всех положительных эффектов норового проветривания. При этом регулируюший слой будет находиться в сухом состоянии и обладать минимальным сопротивлением воздухопроницанию, обеспечивая равномерное поступление воздуха сквозь ограждение внутрь здания. При возникновении отрицательного перепада давлений (давление изнутри больше, чем снаружи), например, в результате воздействия ветровых воздействий, будет наблюдаться эксфильтрация. В результате чего регулирующий слой начнет интенсивно увлажняться, набухать и увеличивать сопротивление воздухопроницанию, которое в определенный момент достигнет величины прекрашаюшей фильтрацию (эксфильтрацию). При возвращении положительных перепадов давлений, регулирующий слой, находящийся во влажном состоянии и являющийся непроницаемым на данный момент, будет испытывать воздушный напор наружного воздуха. При этом будет возникать продольная и внутренняя фильтрация, которая будет постепенно высушивать материал слоя. В определенный момент за счет высыхания сопротивление воздухопроницанию слоя несколько )пменьшится, что приведет к возникновению инфильтрации, которая значительно интенсифицирует процесс С5Ш1ки материала регулируюшего слоя.
Использование минимального количества капиллярнопористого материала в регулирующем слое позволит активизировать процесс его увлажнения и сушки, т.е. повысить его чувствительность к условиям фильтрации (инфильтрации или эксфильтрации), тем самым являться автономно надежной системой регулирования воздухопроницаемости ограждающих конструкций.
Предложенное техническое решение в отличии от прототипа обладает большей долговечностью, расположенный в толще ограждения регулирующий слой не подвержен внешним механическим воздействиям и не влияет на эстетические качества воздухопроницаемых ограждающих конструкций.
Детальные расчеты влажностного режима воздухопроницаемых ограждающих конструкций, работающих в условиях знакопеременной фильтрации воздуха, многочисленные экспериментальные лабораторные исследования фильтрационных свойств капиллярнопористых материалов в зависимости от их влажности и воздухопроницаемых ограждающих конструкций со слоем, регулирующим воздухопроницаемость показали их преимущества по сравне№i
экз
нию с ограждениями без регулирующего слоя. Влажность материала воздухопроницаемого ограждения без регулирующего слоя значительно выше, чем ограждения с регулирующим слоем в одинаковых условиях фильтрации. Что позволит сказать об улучшении технического состояния воздухопроницаемых ограждающих конструкций, обеспечении условий инфильтрации воздуха с проявлением всех положительных эффектов порового проветривания и исключением эксфильтрации с ее з лажняющим эффектом. Проректор по  АвторыA.М. Завьялов B.М. Валов А. Н. Цвяк