Исследование теплотехнических характеристик жидкой керамической теплоизоляции

INVESTIGATION OF THE THERMAL CHARACTERISTICS OF LIQUID CERAMIC THERMAL INSULATION

Irina Anashkina

Master student Tyumen Industrial University, Russia, Tyumen

Irina Poljanskaja

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor in Tyumen Industrial University, Russia, Tyumen

Аннотация. Данная статья посвящена исследованию теплотехнических характеристик жидкой керамической теплоизоляции. Выполнено экспериментальное определение коэффициента теплопроводности данного материала. Сделана оценка соответствия полученных данных заявленным производителем характеристикам.

Abstract. This article is devoted to the study of the thermal characteristics of liquid ceramic thermal insulation. An experimental determination of the thermal conductivity coefficient of this material has been carried out. An assessment was made of the compliance of the obtained data with the characteristics declared by the manufacturer.

Ключевые слова: жидкая керамическая теплоизоляция, коэффициент теплопроводности, теплограф.

Keywords: liquid ceramic thermal insulation, thermal conductivity coefficient, teplograf.

В качестве объекта исследования была выбрана жидкая керамическая теплоизоляция марки «Актерм Фасад». Для определения коэффициента теплопроводности был использован измеритель теплофизических величин «Теплограф», представленном на рисунке 1.

Рисунок 1. Прибор регистратор ТЕПЛОГРАФ Модуль 02

Измеритель теплофизических величин предназначен для:

• Определение сопротивления теплопередаче и термического сопротивления ограждающих конструкций [1].
• Определение сопротивления теплопередаче и термического сопротивления блоков оконных и дверных [2].
• Измерение и регистрация плотности тепловых потоков, проходящих через одно- и многослойные ограждающие конструкции [3].
• Измерение температуры поверхностей ограждающих конструкций.
• Измерение температуры воздуха внутри и снаружи помещений.
• Определение количественной оценки эффективности тепловой защиты ограждающих конструкций.

Основные технические характеристики:

• Диапазон измерения плотности тепловых потоков,   10...500 Вт/м2
• Диапазон измерения температуры, -40...+100°С
• Диапазон измерения влажности воздуха, 0...100%    

Прибор состоит из регистратора и подключенных к нему модулей различных модификаций, включающих в себя адаптеры ДТП, ПДТ и ЦДТ.

Схема расположения датчиков показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема расположения датчиков температуры и теплового потока:

1-адаптер для регистрации теплофизических величин; 2-прибор регистратор ТЕПЛОГРАФ Модуль 02; ДТП-датчик теплового потока; ПДТ-платиновый датчик температуры; ЦДТ-цифровой датчик температуры; T/W-совмещенный датчик температуры и влажности

Принцип работы Теплографа заключается в преобразовании плотности тепловых потоков в электрический сигнал напряжения с помощью датчиков тепловых потоков (ДТП), преобразовании температуры в сопротивление с помощью платиновых термопреобразователей (датчиков) сопротивления (ПДТ) или непосредственно в цифровой код с помощью цифровых датчиков температуры (ЦДТ).

При обработке результатов натурных испытаний выбирают периоды с наиболее установившимся режимом с отклонением среднесуточной температуры наружного воздуха от среднего значения за этот период в пределах ± 1,5°С и вычисляют средние значения сопротивления теплопередаче для каждого периода [4].

В соответствии с расчетом тепловой инерции [4] регистрация температурно-влажностные параметры внутри и снаружи помещений, а также величина теплового потока осуществлялась в течение 3 суток.

Измерения были проведены на 2-х участках наружной стены из силикатного полнотелого кирпича, толщиной 640мм. Расположение датчиков на 1-ом участке представлено на рисунке 3,4:

Рисунок 3. Расположение датчиков температуры и теплового потока на внутренней поверхности стены без утеплителя

Рисунок 4. Расположение датчиков температуры и теплового потока на наружной поверхности стены без утеплителя

На 2-й участок был нанесен слой жидкой керамической теплоизоляции, толщиной 1мм. Расположение датчиков на 1-ом участке представлено на рисунке 5,6:

Рисунок 5. Расположение датчиков температуры и теплового потока на внутренней поверхности стены с утеплителем

Рисунок 6. Расположение датчиков температуры и теплового потока на внутренней поверхности стены с утеплителем

Сопротивление теплопередаче для термически однородной зоны ограждающей конструкции вычисляется по формуле 9.1 [4]:

где  - сопротивления теплопередаче внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, м²·ºС/Вт;

 - термическое сопротивление однородной зоны ограждающей конструкции, м²·ºС/Вт;

 - средние за расчетный период измерений значения температур внутреннего и наружного воздуха, ºС;

 - средние за расчетный период измерений значения температур внутренней и наружной поверхностей ограждающей конструкции, ºС;

 - средняя за расчетный период измерения фактическая плотность теплового потока Вт/м², определяемая по формуле 9.6 [4]:

где  - средняя за расчетный период измеренная плотность теплового потока, Вт/м²;

 - термическое сопротивление преобразователя теплового потока, определяемое по его паспортным данным, в данном случае 3·10^-3м²·^оС/Вт;

 - термическое сопротивление слоя, прикрепляющего преобразователь теплового потока, м²·ºС/Вт, определяемое расчетом по формуле 8.2[4]:

где  - толщина слоя, м;

 - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м °С).

По результатам измерений был получен массив данных. Осредненные результаты измерений температуры в двух базовых участках и значения коэффициента сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты измерений

Сопротивление теплопередаче 1 участка наружной стены без утеплителя из формулы 8.2[4]:

                                                                                                                  (1)

Сопротивление теплопередаче 2 участка наружной стены с утеплителем равно:

                                                                                                         (2)

Из формулы 8.2[4]:

                                                                                                               (3)

Тогда:

                                                                                                           (4)

Из формулы 4 находим коэффициент теплопроводности утеплителя:

 Вт/(мК)

Таким образом, в ходе эксперимента был получен коэффициент теплопроводности жидкой керамической теплоизоляции марки «Актерм Фасад» Вт/(мК), что отличается от заявленного производителем коэффициента теплопроводности  Вт/(мК). Однако, полученное значение свидетельствует о том, что 2 мм жидкой теплоизоляции заменяют 50 мм минераловатного утеплителя, что характеризует исследуемый материал как высокоэффективный.