Исследования теплофизических характеристик при моделировании условий эксплуатации, а также расчёт эмиссии волокон плит минераловатных теплоизоляционных производства Saint-Gobain
Введение повышенных требований к теплозащите ограждающих конструкций привело к развитию конструктивных решений с применением эффективных теплоизоляционных материалов. К новым ограждающим конструкциям относятся теплоизоляционные навесные фасадные системы (НФС) с вентилируемой воздушной прослойкой.
Ограждающие конструкции с вентилируемыми воздушными прослойками давно использовались при строительстве зданий. Применение вентилируемых воздушных прослоек имело одну из следующих целей:
Нормализация влажностного режима ограждающих конструкций, которые в силу особенностей их эксплуатации характеризовались повышенным влагонакоплением (например, стены производственных зданий с мокрым режимом);
Предотвращение перегрева конструкций солнечной радиацией (например, совмещенные покрытия);
Защита конструкций от увлажнения атмосферной влагой (косыми дождями).
Основная цель, с которой в настоящее время применяются (НФС) с вентилируемой воздушной прослойкой – повышение до уровня нормативных требований теплозащиты ограждающих конструкций зданий с нормальным температурно-влажностным режимом. Основными отличиями конструкций современных НФС от давно известных стен с вентилируемой воздушной прослойкой является наличие мощного теплоизоляционного слоя, металлической подконструкции и облицовочного слоя, определяющего архитектурный облик здания. Если стены с вентилируемой воздушной прослойкой применялись в малоэтажных зданиях, НФС применяются и в многоэтажных зданиях высотой в десятки метров, что также определяет специфику их эксплуатационных свойств.
В связи с обсуждением вопроса о необходимости установки ветрозащитной пленки в конструкции НФС возникла необходимость более внимательного рассмотрения процессов, происходящих в воздушной прослойке конструкции. Одним из аргументов в пользу установки ветрозащитных пленок является возможная эмиссия волокна, которая объясняется следующими соображениями :
При движении воздуха вдоль поверхности минеральной ваты, не защищенной ветрозащитной пленкой, на приповерхностные волокна действует аэродинамическая сила, вызывающая напряжения растяжения в сечении волокна и касательные напряжения в капельках связующего, которое закрепляет волокно в материале. Вследствие нарастания усталостных явлений волокна могут отрываться и вылетать из воздушной прослойки. Это явление и получило название «эмиссия волокна»
Теоретический и экспериментальный опыт НИИ механики МГУ НИИСФ РААСН исследований проблемы эмиссии волокон из минеральной ваты лег в основу национального стандарта «Материалы и изделия теплоизоляционные. Методы определения характеристик эмиссии волокон при обдувании воздухом»
На испытания были предоставлены девять марок плит минераловатных теплоизоляционных производства производства ООО «Сен-Гобен Строительная Продукция Рус»: ВентФасад Низ Лайт, Каркас П37, Каркас М37, Скатная Кровля, ВентФасад Оптима, Каркас П32, ВентФасад Моно, ВентФасад Верх, Оптимал, Венти Оптимал.
Эксперимент по определению эмиссии волокон из минераловатных плит ВентФасад Низ Лайт, Каркас П37, Каркас М37, Скатная Кровля, ВентФасад Оптима, Каркас П32, ВентФасад Моно, ВентФасад Верх, Оптимал, Венти Оптимал был начат 16 марта 2017 года и продолжался до 10 июля 2017 года.
По полученным экспериментальным данным изменения массы образцов вычислены значения абсолютного изменения массы образцов. По данным были рассчитаны скорости эмиссии волокон из образцов. Также были вычислены коэффициенты эмиссии волокон для исследуемых марок.Полученные экспериментальные данные свидетельствуют об отсутствии необходимости устройства ветрозащиты по поверхности исследованных марок минераловатных плит.В результате выполнения научно-технической работы проведены экспериментальные исследования эмиссии волокон из плит минераловатных теплоизоляционных производства ООО «Сен-Гобен Строительная Продукция Рус»: ВентФасад Низ Лайт, Каркас П37, Каркас М37, Скатная Кровля, ВентФасад Оптима, Каркас П32, ВентФасад Моно, ВентФасад Верх, Венти Оптимал, Оптимал, после искусственного состаривания образцов по методикам ГОСТ Р 56732-2015 «Материалы и изделия теплоизоляционные. Методы определения характеристик эмиссии волокон при обдувании воздухом».
В результате проведенных исследований установлено, что суммарная эмиссия волокон с одного квадратного метра исследуемых марок минераловатных плит при возможном использовании в навесной фасадной системе с вентилируемой прослойкой при эксплуатации в течение 50 лет составила: ВентФасад Низ Лайт – 26 г, ВентФасад Оптима – 13,2 г, ВентФасад Моно – 1,11 г, ВентФасад Верх – 2,77 г, Венти Оптимал – 27,6 г, Оптимал – 54,5 г. При этом изменение сопротивления теплопередаче ограждения за 50 лет эксплуатации навесной фасадной системы при использовании исследуемых марок минераловатных плит составляет менее от 0,1% до 3,4% от начальных значений сопротивления теплопередаче слоя утеплителя.
Данные величины представляются малыми и незначительными с практической точки зрения. Проведенные расчеты эмиссии волокон плит минераловатных ВентФасад Низ Лайт, Каркас П37, Каркас М37, Скатная Кровля, ВентФасад Оптима, Каркас П32, ВентФасад Моно, ВентФасад Верх, Венти Оптимал, Оптимал производства ООО «Сен-Гобен Строительная Продукция Рус» подтверждают возможность использования исследованных марок минераловатных плит в навесной фасадной системе с вентилируемой прослойкой при ее эксплуатации в течение 50-ти лет без устройства ветрозащиты по поверхности исследованных минераловатных плит.