Наружная многослойная монолитная стена многоэтажного здания
Владельцы патента RU 2466244:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении наружных многослойных стен монолитных многоэтажных зданий. Технический результат: поддержание нормированных теплоизоляционных параметров наружной многослойной монолитной стены в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации, особенно при отрицательных температурах наружного воздуха, повышение эффективности эксплуатации. Наружная многослойная монолитная стена многоэтажного здания содержит монолитные бетонные слои, теплоизоляционный слой с воздушными отверстиями и разделенный плоским разъемом, соединяющие бетонные слои связи, расположенные в отверстиях, причем отверстия для расположения связей выполнены в виде вертикальных воздушных каналов, при этом связи расположены попарно на расстоянии друг от друга, равном толщине вертикального воздушного канала, и каждая из связей состоит из не менее четырех последовательно соединенных элементов, причем пространственное размещение соответствующих элементов в каждой из попарно расположенных связей соответственно выполнено в виде суживающейся и расширяющейся фигуры. На внутренней поверхности теплоизоляционного слоя со стороны воздушного отверстия выполнены криволинейные канавки, причем на одной части изоляционного слоя, разделенного плоским разъемом, касательная криволинейных канавок имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а на второй части теплоизоляционного слоя касательная криволинейных канавок имеет направление против хода движения часовой стрелки. 3 ил.
Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении наружных многослойных стен монолитных многоэтажных зданий.
Известна трехслойная монолитно-бетонная наружная стена здания (см. а.с. №1527390, МКИ Е04В 2-84, 1989. Бюл. №45), включающая связанные между собой соединительными элементами внутренние и наружные бетонные слои, средний слой плитного утеплителя и арматуру, расположенную в бетонных слоях. При этом арматура выполнена в виде волнообразных сеток, высота волн которых равна толщине слоя плитного утеплителя.
Недостатком является снижение прочностных параметров наружной стены здания за счет деформации утеплителя при смещении бетонных слоев.
Известна наружная многослойная монолитная стена многоэтажного здания (см. свидетельство на похожую модель №41475, МПК Е04В 2/84, Е04С 2/26, опубл. 27.10.2004), содержащая монолитные бетонные слои, теплоизоляционный слой с воздушными отверстиями и разделенный плоским разъемом, соединяющие бетонные слои связи, расположенные в отверстиях, причем отверстия для расположения связей выполнены в виде вертикальных воздушных каналов, при этом связи расположены попарно на расстоянии друг от друга, равном толщине вертикального воздушного канала, и каждая из связей состоит из не менее четырех последовательно соединенных элементов, причем пространственное размещение соответствующих элементов в каждой из попарно расположенных связей соответственно выполнено в виде суживающейся и расширяющейся фигуры.
Недостатком является снижение теплозащитных свойств из-за понижения «застойных» зон в воздушных отверстиях, приводящих в местах контакта внутренней поверхности теплоизоляционного слоя с воздухом в пограничном слое воздушного отверстия, когда возникает встречно поправка или градиент температур от теплоизоляционного слоя к ламинарно перемещающему потоку воздуха, а от данных воздуха к теплоизоляционному слою. Это особенно существенно при отрицательных температурах окружающей среды, когда со стороны наружного воздуха интенсивность промерзания монолитного бетонного слоя провисает порог прогрева монолитного бетонного слоя со стороны внутреннего здания.
На внутренней поверхности теплоизоляционного слоя со стороны воздушного отверстия выполнен криволинейными канавками, причем на одной части теплоизоляционного слоя разделенные плоским разъемом касательная криволинейных канавок имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а на второй части теплоизоляционного слоя касательная криволинейных канавок имеет направление против хода движения часовой стрелки.
Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированных теплоизоляционных параметров наружной многослойной монолитной стены в изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации, особенно при отрицательных температурах наружного воздуха путем устранения «застойных зон» воздуха в отверстиях при расположении связей, за счет турбулизации пограничного слоя на внутренней поверхности теплоизоляционного слоя, посредством выполнения криволинейных канавок, касательные которых имеют противоположное направление относительно движения часовой стрелки.
Технический результат на повышение эффективности эксплуатации достигается тем, что наружная многослойная монолитная стена многоэтажного здания содержит монолитные бетонные слои, теплоизоляционный слой с воздушными отверстиями и разделенный плоским разъемом, соединяющие бетонные слои связи, расположенные в отверстиях, причем отверстия для расположения связей выполнены в виде вертикальных воздушных каналов, при этом связи расположены попарно на расстоянии друг от друга, равном толщине вертикального воздушного канала, и каждая из связей состоит из не менее четырех последовательно соединенных элементов, причем пространственное размещение соответствующих элементов в каждой из попарно расположенных связей соответственно выполнено в виде суживающейся и расширяющейся фигуры, при этом на внутренней поверхности теплоизоляционного слоя со стороны воздушного отверстия выполнены криволинейные канавки, причем на одной части изоляционного слоя, разделенного плоским разъемом касательных криволинейных канавок, имеется направление по ходу движения часовой стрелки, а из второй части теплоизоляционного слоя касательные криволинейных канавок имеют направление против хода движения часовой стрелки.
На фиг.1 изображена наружная монолитная трехслойная стена с заглушками, расположенными в теле теплоизоляционного слоя. На фиг.2 - план расположения гибких связей в вертикальном канале, на фиг.3 - внутренняя поверхность теплоизоляционного слоя с криволинейными канавками.
Наружная многослойная монолитная стена, образованная из двух бетонных слоев 1 и 2 и расположенным между ними теплоизоляционным слоем 3, выполненным из плитного утеплителя, например пенополистерола, разделенным по всей высоте вертикальным плоским разъемом 4. В теплоизоляционном слое образованы отверстия 5, сквозь которые пропущены гибкие связи 6, 7, прикрепленные своими концами к арматуре 8 бетонных слоев. Связи закрепляются в отверстиях при помощи фиксаторов-заглушек 9, располагаемых непосредственно в толще теплоизоляционного слоя, но по разные стороны от вертикального разъема 4.
Воздух, находящийся в отверстиях 5, контактирует с внутренними поверхностями как теплоизоляционного слоя 3, так и монолитных бетонных слоев 1 и 2, при этом, особенно с отрицательными температурами наружного воздуха, процесс охлаждения со стороны наружного воздуха по монолитным бетонным слоям 1 и 2 идет более интенсивно, т.е. слой 2 быстро охлаждается и градиент температуры (gradt1) перемещается к внутренней поверхности контакта с воздухом в отверстиях 5, осуществляющих энергичный отбор тепла в пограничном слое. Одновременно при прогреве монолитных бетонных слоев 1 и 2 со стороны внутреннего воздуха здания процесс нагрева идет менее интенсивно и градиент температур (gradt2) перемещается (см., например, стр.90-92. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. М.: Энергоиздат. 1981 - 416 с., ил) практически со незначительным смещением к внутренней поверхности отверстия 5, т.е. прогревается слой 1 и лишь частично нагревается слой 2, осуществляется подвод теплоты в пограничный слой контактируемого воздуха. В результате в воздушной прослойке теплофизические параметры воздуха в различных по периметру отверстиях 5 пограничных слоях при ламинарном движении имеют отличительные значения по теплозащитным свойствам, что в конечном итоге существенно ухудшает теплозащиту в целом всей наружной многослойной наружной стены.
Для устранения данного явления необходимо осуществлять турбулизации пограничных слоев воздуха, контактирующих с внутренними поверхностями различной температуры (разных градиентов температур gradt1 и gradt2) монолитных бетонных слоев 1 и 2, что и происходит при выполнении на внутренних поверхностях 10 и 11 теплоизоляционного слоя 3 криволинейных канавок 12 и 13. На одной части 14 поверхности 10 теплоизоляционного слоя 3. Касательная криволинейных канавок 12 имеет направление движения по ходу часовой стрелки (см., стр.509, например, Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1965 - 872 с., ил.), а на другой части 15 касательных криволинейных канавок 13 имеется направление движения против хода часовой стрелки.
В этом случае пограничный слой воздуха, контактирующий с поверхностью 10, перемещаясь по криволинейным канавкам 12 части 14 теплоизоляционного слоя 3, закручивается по ходу движения часовой стрелки, образуя микрозавихрения. Одновременно пограничный слой воздуха, контактирующий с поверхностью 10 перемещаясь по криволинейным канавкам 13 части 15 теплоизоляционного слоя 3 закручивается против хода движения часовой стрелки, образуя микрозавихрения, вращающиеся в данном направлении. При этом на разъеме 4 встречаются микрозавихрения с противоположно направленном вращательном движении, что приводит к образованию микровзрывов (см., например, Меркулов В.П. Ветровой эффект и его применение в технике. Самара, 2002 г. - 387 с., ил.) с резко выраженной турбулизацией пограничного слоя как на внутренней поверхности 10 теплоизоляционного слоя 3, так и частично на внутренней поверхности монолитного бетонного слоя 2. Аналогичные процессы происходят и на поверхности 11 теплоизоляционного слоя 3 с турбулизацией пограничного слоя воздуха.
В результате турбулизация режимов движения воздуха в пограничных слоях по всему периметру отверстия 5 усредняет теплообменные процессы как нагрева слоев 1 и 2 внутренним воздухом здания, так и охлаждения их наружным воздухом, поддерживая заданную теплоизоляционную способность воздуха в отверстиях 5.
Гибкие связи 6 и 7 расположены попарно на расстоянии друг от друга, равном толщине вертикального воздушного канала, и каждая из связей состоит из не менее четырех последовательно соединенных элементов. При вертикальном смещении слоя 1 относительно слоя 2 в гибких связях возникают деформации, вызывающие вибрационные колебания, воздействующие на упругую сплошную среду воздушных вертикальных потоков. Известно, что вибрационные колебания элементов упругих связей создают дополнительные давления в среде воздушных вертикальных каналов. Это приводит к увеличению величины смещения слоя 1 относительно слоя 2 и дополнительно способствует, в конечном итоге, разрушению гибких связей. Величина дополнительного давления в воздушной сплошной среде вертикальных каналов определяется максимумом амплитуды вибрационных колебаний, которые ограничиваются шириной воздушного вертикального канала.
Для устранения возможности возрастания давления в воздушных вертикальных полостях элементы гибких связей 6, 7 расположены таким образом, что в плане воздушного вертикального канала они изображаются в виде геометрических фигур как сужения, где наблюдается возрастание давления воздушной упругой сплошной среды, так и расширения - уменьшения давления в воздушной упругой среде, сосредоточенной между данными элементами гибких связей. Последовательное пространственное размещение элементов парных гибких связей в виде геометрических фигур сужения и расширения приводит к пульсирующему изменению давления по длине гибких связей в воздушных вертикальных полостях, что обеспечивает поддержание усредненного постоянного давления.
Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в поддержании в изменяющихся погодно-климатичсских условиях эксплуатации здания, особенно при отрицательных температурах наружного воздуха, нормированных теплоизоляционных параметров наружной многослойной монолитной стены путем обеспечения постоянства теплофизических свойств воздуха по всему пространству воздушного отверстия, для расположения связей, соединяющих бетонные слои. При этом теплоизоляционные параметры воздуха в отверстиях определяются режимом движения пограничного слоя по периметру воздушного отверстия, достигая оптимальных значений при его турбулизации. Кроме того достигается повышение прочностных параметров наружной многослойной монолитной стены многоэтажного здания за счет выполнения гибких связей из последовательно соединенных элементов с пространственным расположением в воздушных отверстиях, устраняющих возрастание в них давления при вибрационных колебаниях воздушной среды.
Наружная многослойная монолитная стена многоэтажного здания, содержит монолитные бетонные слои, теплоизоляционный слой с воздушными отверстиями и разделенный плоским разъемом, соединяющие бетонные слои связи, расположенные в отверстиях, причем отверстия для расположения связей выполнены в виде вертикальных воздушных каналов, при этом связи расположены попарно на расстоянии друг от друга равном толщине вертикального воздушного канала и каждая из связей состоит из не менее четырех последовательно соединенных элементов, причем пространственное размещение соответствующих элементов в каждой из попарно расположенных связей соответственно выполнено в виде суживающейся и расширяющейся фигуры, отличающаяся тем, что на внутренней поверхности теплоизоляционного слоя со стороны воздушного отверстия выполнены криволинейные канавки, причем на одной части изоляционного слоя, разделенного плоским разъемом, касательная криволинейных канавок имеет направление по ходу движения часовой стрелки, а на второй части теплоизоляционного слоя касательная криволинейных канавок имеет направление против хода движения часовой стрелки.
