Теплоустойчивость ограждений холодильников. Определение коэффициента теплоустойчивости.

Для упрощения расчетов предполагались постоянство теплового потока через ограждение и стационарность в нем температурного поля. В действительности, теплота через ограждения охлаждаемых объектов передается в нестационарных условиях, что, прежде всего, обусловлено периодическими изменениями температуры наружного воздуха и периодическими воздействиями солнечной радиации на наружную поверхность ограждения. Так, в южных районах страны амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха достигает 13-15 К, что вызывает соответственные изменения температуры наружной поверхности ограждения: амплитуда колебаний этой температуры может значительно возрастать из-за действия солнечного излучения на наружную поверх­ность ограждения.

В таких условиях ограждения охлаждаемых объектов должны обладать теплоустойчивостью. Теплоустойчивость есть свойство ограждения сохранять относительное постоянство температуры на внутренней поверхности при колебаниях плотности теплового потока. В холодильных сооружениях допустимые колебания темпе­ратуры на внутренней поверхности нормируются в настоящее время для помещений, в которых хранятся овощи и фрукты в холодное время года. Возникающие колебания температуры наружной поверхности ограждения должны существенно затухать в ограждении, имеющем достаточную теплоустойчивость, чтобы не оказывать большого влияния на температуру, поддерживаемую внутри охлаждаемого объекта, и на состояние хранящихся или обрабатываемых продуктов.

Обычно свойства теплоустойчивости ограждений расматривают, предполагая, что колебания температуры наружного воздуха являются простыми гармоническими колебаниями. Если происходит синусоидальное изменение наружной температуры t_н, то плотность потока q через ограждение будет и зменяться так же по синусоиде и с тем же периодом Т часов (рис. 4). Средняя плотность теплового потока q_m = (t_нm – t_пм)/R_H, где t_нm — среднее значение наружной температуры за период времени Т.

Если обозначить амплитуду колебаний плотности теплового потока А_q, то плотность теплового потока изменяется от q_mq—A_q до q_m+ A_q. Изменения температуры наружной поверхности ограждения от среднего значения t`<sub>нm</sub> при амплитуде А`_t будет осуществяться с тем же периодом Т,но запаздывать по времени на r часов.

Отношение величины амплитуды колебаний теплового потока к величине амплитуды колебаний A'_t температуры поверхности, периодически воспринимающей этот тепловой поток, равное / A'_t, называется коэффициентом теплоусвоения поверхности ограждения [Вт/(м2×К)], т. е. s = /A'_t, или

s = (18)

Коэффициент теплоусвоения представляет собой изменение плотности теплового потока, вызывающее колебания температуры поверхности на 1 К. Для ограждения из однородного материала, при достаточной толщине стенки, теплоусвоение оказывается физической характеристикой стенки и оценивается коэффициентом теплоусвоения материала. Он также характеризует большую или меньшую способность материала воспринимать теплоту при колебаниях температуры на его поверхности.

Если период колебаний Т = 24 ч, то коэффициент теплоусвоения обозначается s₂₄ и определяется по формуле s₂₄ = 0,27 , если теплоемкость подставляется в кДж/(кг×К). Теплоизоляционные материалы, обладающие малыми и r, имеют и относительно малый коэффициент теплоусвоения.

Различием значений коэффициента теплоусвоения объясняется, например, тот факт, что предметы из разных материалов с резко отличным теплоусвоением, находящиеся в одном помещении, т. е. имеющие одинаковую температуру, при прикосновении к ним кажутся — одни теплыми, а другие — холодными. Теплоизоляционные материалы высокой эффективности обладают весьма низкими коэффициентами теплоусвоения, т. е. при изменении температуры поверхности отдают меньшее количество теплоты и поэтому должны применяться для изоляции сооружений с резко переменным режимом работы (испытательные камеры, регенераторы и т. п.).

В результате затухания колебаний температуры в толще ограждения на внутренней поверхности при средней температуре поверхности t"_пм колебания имеют значительно меньшую амплитуду A"_t.

Отношение амплитуды на поверхности ограждения, воспринимающей колебания температуры внешней среды, к амплитуде А” на внутренней поверхности называется затуханием амплитуды внутри ограждения толщиной , т. е. u = / А” . Амплитуда колебаний температур внутренней поверхности

Тогда после ряда математических преобразований можно получить соотношение (19)

Теперь в показатель степени входит произведение термического сопротивления слоя материала на коэффициент теплоусвоения этого материала. Эту безразмерную величину D=Rs называют характеристикой тепловой инерции (массивности) ограждения, выполненного из данного материала. Она является мерой интенсивности затухания колебаний температуры внутри однородного ограждения.

Поскольку выражение (19) примет вид . Из него следует, что при D = 1 затухание колебаний u = 2. Массивностью D = 1 характеризуется так называемый слой резких колебаний температуры, непосредственно прилегающий к поверхности, воспринимающей периодически поступающий тепловой поток.

При прохождении через него тепловой волны амплитуда колебаний температуры уменьшается в два раза. Действительная толщина слоя резких колебаний может быть найдена по соотношению = /s. Например, для стали =45,4/109,3 = 0,415 м, а для пенополиуретана = 0,019/0,22 = 0,086 м.

Для многослойного ограждения его массивность определяется как сумма массивности отдельных слоев:

D = R_ls₁+R₂s₂+R₃s₃ +.... (20)

Это выражение не учитывает затухания тепловой волны при переходе из одного материала в другой, поэтому является приближенным. Ограждение считается легким, если D - 1,5¸4, средним — при D = 4¸7 и массивным — при D > 7, а при D < 1,5 — безынерционным.

 

Лекция 9. Производство изоляционных работ. Эксплуатация ограждений холодильников

 

Тщательное выполнение работ по изоляции ограждений является одним из главных условий долговечности и надежности работы изоляционной конструкции. Изоляционные работы являются скрытыми, так как установить качество из выполнения после окончания работ оказывается практически невозможным ввиду того, что элементы конструкции, требующие наибольшей тщательности выполнения, оказываются закрытыми последующими слоями ограждения.

Поэтому при выполнении теплоизоляционных ограждающих конструкций должен проводиться промежуточный (пооперационный) контроль выполненных работ, например состояния поверхности, подготовленной под изоляцию, нанесенного слоя пароизоляции. Каждый последующий слой разрешается выполнять после приемки предыдущего.

Пароизоляционные работы

Изоляция рулонными материалами. В сборных конструкциях ограждений холодильников из железобетонных плит для упрощения работ пароизоляцию наносят на горизонтально расположенные плиты (еще до их установки в конструкцию стен), что значительно упрощает производство работ.

При использовании битумизированных рулонных материалов поверхность плит очищают от возможных наростов и пыли и протирают керосином или зеленым маслом, а затем окрашивают битумом или битумной мастикой. На обработанную поверхность наклеивают нарезанные из рулонов полотнища пароизоляции внахлестку шириной около 50 мм. Раскатываемый рулонный материал смазывают сверху горячим битумом, прижимая одновременно к изолируемой поверхности, чтобы он разогрелся и приклеился к ней. Полотнища пароизоляции, прилегающие к углам плиты, должны иметь соответствующий раскрой. После наклейки пароизоляции все швы тщательно промазывают горячим битумом.

Проверяют и принимают пароизоляцию вместе с представителем дирекции холодильника, ответственным по технадзору. Только после приемки пароизоляционных работ на панели укладывают тепловую изоляцию.

При использовании пленок из полимерных материалов пароизоляционные работы выполняют аналогичным образом. В этом случае применяют другой клеящий материал, зависящий от температуростойкости пленки, а также иной способ предварительной обработки поверхности плиты.

Наклейка рулонных материалов на вертикальную поверхность стен — более сложная операция, чем нанесение изоляции на горизонтально расположенные плиты. Перед нанесением пароизоляции поверхность кирпичной стены должна быть выровнена цементным раствором и хорошо просушена. Заранее должны быть установлены всё закладные детали для крепления теплоизоляции (пробки, болты, усики). Порядок наклейки рулонной, пароизоляции на поверхность стены такой же, как на железобетонные плиты сборных конструкций.

Пароизоляционные работы следует выполнять при температуре не ниже 5° С. В зимнее время помещения, в которых производят работы. необходимо отапливать, а изолируемую поверхность стен или железобетонных плит прогревать до температуры не ниже 5—10° С, чтобы на них не конденсировалась влага. Если недостаточно хорошо просушена изолируемая поверхность, первую покраску следует произвести водно-битумной эмульсией 40—50%-ной концентрации и подсушить, после чего повторно красят горячим битумом до получения слоя требуемой толщины.

Битумизированные рулонные материалы, применяемые как пароизоляторы, должны иметь минеральную основу (асбест, асбестовый картон, стекловолокно, стеклоткань и т. п.). Для увеличения сопротивления паропроницанию каждый слой из рулонного материала необходимо наклеивать на изолируемую поверхность по сплошному слою битума и таким же слоем покрывать сверху после наклейки. Во избежание образования складок при приклейке рулоны заранее раскатывают, складывают полотна в штабель (желательно под гнет) и выдерживают не менее суток. Поверхность полотна должна быть чистой и сухой.

На вертикальные и наклонные поверхности рулонные материалы наклеивают снизу вверх, а затем тщательно притирают к основанию деревянным шпателем с удлиненной ручкой и прикатывают катком с мягкой обкаткой. В местах пропуска средств крепления (усиков, болтов, пробок и т. п.) через пароизоляцию производят тщательную промазку зазоров и покраску поверхности усиков, болтов и пробок клеящим материалом (битумом, битумной мастикой и т. п.). С целью получения непрерывного пароизоляционного слоя по всей изолируемой поверхности деревянные рейки ставят только во втором, (последнем) слое плитной изоляции и крепят их болтами, заделанными в плиту при ее бетонировании, не только к стене, но и к торцу (вертикальной грани) железобетонной плиты перекрытия.

При выполнении тепловой изоляции ограждений из блоков пенобетона, пеностекла целесообразно совместить устройство пароизоляционного слоя с приклейкой блоков к изолируемой поверхности. В этом случае применяют холодные пароизоляционные мастики,

Изоляция мастичными материалами. Мастичная пароизоляция является более эффективной по сравнению с рулонной: ее применяют только при механизированном способе нанесения ее (распылением) под давлением 500 — 600 кПа. При этом способе обеспечивается заполнение всех пор основания, хорошее сцепление мастики с изолируемой поверхностью и равномерность нанесения слоя пароизоляции.

Пароизоляционные покрытия на ограждениях холодильника создаются послойным нанесением на них мастичного состава. В случае использования для этих целей эмульсионных битумно-полимерных мастик одновременно с мастикой распыляется раствор коагулянта. Толщина отдельных слоев не должна превышать 1 — 1,5 мм. Общее число слоев определяют исходя из требуемой толщины покрытия.

Мастичные покрытия могут быть армированными и неармированными. Покрытия армируют стеклосеткой. Армированные покрытия выполняют следующим образом. Из рулона нарезают полотнища стеклосетки, длина которых должна соответствовать высоте камеры, наносят грунтовочный слой из битумной эмульсии или битумной мастики на органическом растворителе, по грунтовочному слою до исчезновения отлипания наклеивают полотнища стеклосетки. Для этого один конец полотнища, закрепленный битумной мастикой наверху, приглаживают сверху вниз деревянной гладилкой к загрунтованной поверхности конструкции. Отдельные полотнища стеклосетки наклеивают на ограждение с напуском в стыках 10 см. После закрепления стеклосетки на ограждения наносят битумную мастику вторым, третьим и последующими слоями до получения покрытия заданной толщины. На изолируемой поверхности не допускают впадин. Перед нанесением покрытия их нужно заделать цементным раствором. Швы сборных железобетонных конструкций и места, где трещины могут раскрыться, должны быть армированы стеклосеткой.

Покрытия из битумных мастик формируются в естественных условиях. Продолжительность формирования зависит от характеристики применяемых мастик и в среднем колеблется от 1—2 ч до нескольких суток. Качество готового пароизоляционного покрытия устанавливают осмотром. Готовое и сформировавшееся покрытие должно удовлетворять следующим требованиям:

- покрытие не должно иметь трещин, раковин, вздутий, губчатости и отслоений;

- толщина покрытия его конструкция должны соответствовать проектной.

Теплоизоляционные работы

К теплоизоляционным работам приступают только после приемки пароизоляции — проверяют качество примененных материалов лабораторными испытаниями и тщательным обследованием качества выполнения работ.

Теплоизоляционные материалы должны находиться в воздушно-сухом состоянии и предохраняться от попадания в них влаги во время работы и после ее окончания.

Изоляция плитными материалами. Теплоизоляционные плиты (минеральная и натуральная пробка, плиты из пенопластов, жесткие минераловатные плиты и др.) как правило, предварительно склеивают в блоки (две или три плиты по толщине), чтобы общая толщина изоляции состояла из двух или максимум из трех слоев.

Склейку плит в блоки, а также приклейку второго слоя блоков к первому делают не сплошной, а точечной или полосовой, чтобы не создавать пароизоляционного слоя внутри теплоизоляции. Первый слой блоков приклеивают к пароизоляции сплошным слоем битума или другого клея.

Склеенные блоки обрезают по длине и ширине, а иногда пропускают через фуговочный станок для выравнивания по толщине, чтобы они плотно прилегали к изолируемой поверхности или предыдущему слою.

Детали для крепления теплоизоляции готовят из сухого дерева хвойных пород; антисептированного раствором кремнефтористого натрия; перед установкой в конструкцию их окрашивают со всех сторон битумом.

После наклейки первого слоя блоков на сплошном слое битума по пароизоляции неплотности в швах тщательно проконопачивают изоляционной крошкой, смешанной с битумом или битумной мастикой — на вертикальных стенах, или без битума — при изоляции горизонтальных плоскостей.

Если изоляция состоит из двух слоев пакетов, то после наклейки и шпаклевки швов первого слоя устанавливают рейки по середине каждого ряда приклеенных пакетов. Между рейками наклеивают второй слой пакетов с перекрытием швов первого слоя. По рейкам крепят металлическую сетку с ячейками 5X5 см, а на высоте до 1 м от пола — 6X6 мм (от грызунов). По сетке наносят цементную штукатурку. При изоляции из минеральной пробки сетку от грызунов не ставят.

Если пароизоляции на внутренней поверхности теплоизоляционного слоя нет, рекомендуется вместо мокрой штукатурки применять асбоцементные листы (перфорированные). При их использовании между ними и поверхностью теплоизоляции сохраняют воздушное пространство шириной 30—50 мм; у пола и потолка в обшивке оставляют щели для сообщения воздушного пространства с холодильной камерой.

Перегородки изолируют плитными материалами в том же порядке, как и наружные стены.

При отсутствии ограждающей стенки плитные материалы укладывают в каркас из деревянных реек. С теплой стороны наносят пароизоляционный слой на поверхность теплоизоляции и цементную штукатурку по сетке. Поверхность изоляции с другой стороны штукатурят цементно-известковым раствором.

Различают два варианта взаимного расположения камер холодильника, междуэтажных, чердачных перекрытий и бесчердачных покрытий:

1. Ниже перекрытия расположены камеры с более высокой температурой (например, подвальные нулевые камеры) и соответственно пароизоляция наклеена на поверхность железобетонной плиты перекрытия. В этом случае первый слой плитных материалов наклеивают на пароизоляцию сплошным слоем битума или битумной мастики. Последующие слои укладывают насухо. Поверхность последнего слоя плит красят сплошным слоем битума, а сверху наклеивают один слой пергамина или гидроизола для защиты от влаги при укладке бетонной подготовки под чистый пол.

2. Более теплые камеры расположены над перекрытием (например, универсальные камеры верхнего этажа или чердачное помещение). В этом случае пароизоляция должна быть нанесена сверху по теплоизоляции. Все слои плитной изоляции укладывают на несущую плиту перекрытия насухо; поверхность последнего слоя красят сплошным слоем битума и на нее наклеивают рулонную пароизоляцию. Сверху укладывают армированную бетонную подготовку (на междуэтажное перекрытие) или защитную стяжку (на чердачное перекрытие или бесчердачное покрытие).

Изоляция блочными материалами. Блочные материалы (газо- и пенобетон, пеностекло и т. п.) Применяют в перегородках между камерами с одинаковыми температурами, а также в покрытиях.

Теплоизоляционные блоки должны иметь правильную геометрическую форму, быть без трещин, вмятин, отбитых углов и ребер.

В однослойных перегородках из газо- и пенобетона между низкотемпературными камерами блоки укладывают на теплом растворе и штукатурят с обеих сторон цементным раствором.

Перегородки из пеностекольных блоков без ограждающей стенки во, всех случаях кладут на мастике с точечной приклейкой блоков второго слоя к первому. (при двухслойной перегородке). Пароизоляционный слой со стороны теплой камеры делают из мастики, а со стороны холодной камеры его штукатурят известково-цементным раствором.

При изоляции блочными материалами покрытий сверху перед укладкой блоков на поверхность несущей железобетонной плиты (с пароизоляцией или без нее) насыпают слой сухого просеянного песка толщиной 2 см. Подобранные по толщине блоки укладывают на слой песка и заполняют швы между ними. Так же укладывают и второй слой. Поверхность газо- и пенобетонной изоляции затирают цементным раствором, пеностекольной изоляции — битумной мастикой и сверху -наклеивают гидроизоляцию, а затем укладывают бетонную армированную защитную стяжку, по которой наклеивают кровлю.

При расположении пароизоляции снизу на покрытие насыпают защитный слой песка и укладывают блоки. Поверхность последнего слоя блоков красят за один раз битумом для защиты от увлажнения при последующей укладке бетонной стяжки.

Изоляцию высокотеплопроводных элементов (мостиков тепла) в виде наклейки на стены и перегородки, а также подклейки к потолку (фартуки) производят плитными материалами, соблюдая изложенные выше указания.

Подклейку фартуков по потолку более рационально выполнять из пенопластов как более легких материалов. Гладкая поверхность плит пенопластов позволяет обходиться без штукатурки фартука, что в свою очередь уменьшает возможность отслаивания его под действием собственного веса.

Изоляция пористо-зернистыми материалами. Пористо-зернистые (сыпучие) материалы, главным образом неорганические (топливные и доменные шлаки, пемза, керамзитовый гравий), применяют для изоляции полов и редко — для изоляции чердачных покрытий (при высоком коэффициенте теплопередачи).

Сыпучие материалы органического происхождения (пробковая крошка, древесные опилки и др.) применяют крайне редко, в основном для изоляции стен и перегородок в холодильниках малой емкости (до 100 т). При этом принимают меры против их загнивания и возгорания.

Засыпные материалы укладывают (в смеси с фосфатами, затрудняющими возгорание) в конструкцию слоями толщиной не более 10 см, тщательно уплотняя каждый слой с тем, чтобы последующая осадка была минимальной. Особенно тщательно должен быть выполнен пароизоляционный слой для защиты засыпной изоляции с теплой стороны. Если засыпную изоляцию укладывают между деревянными обшивками, то обшивку делают двухслойной с тем, чтобы между слоями обшивки заложить рулонную пароизоляцию. При укладке изоляции между двумя кирпичными или блочными стенками сначала возводят стенку, расположенную с теплой стороны от слоя изоляции, наносят на ее поверхность требуемый по проекту пароизоляционный слой. Затем постепенно выкладывают вторую стенку и засыпают между ней и первой стенкой изоляцию с тщательной послойной ее трамбовкой.

Изоляция, крупноразмерными блоками и панелями из пенопласта. Применение пенопласта в виде крупноразмерных теплоизоляционных блоков 2x3 м) и теплоизоляционных панелей 2x3, 2x4,5 м) дает возможность значительно уменьшить количество крепежного материала (деревянных реек, анкеров), отказаться от деревянных реек (безреечный способ крепления) и, кроме того, получить теплоизоляционный слой более высокого качества.

Блоки двух типов склеивают из плит с перекрытием швов нижележащего слоя вышележащим и с образованием четвертей по периметру блока. Для получения панели блоки скрепляют гвоздями и клеем с деревянным каркасом. Размеры стеновых изоляционных блоков и панелей обусловлены высотой холодильных камер, размерами плит теплоизоляции и облицовочных листовых материалов; Плиты склеивают между собой полосами, чтобы не создавать сплошного пароизоляционного слоя внутри изоляции. Склеенные блоки складывают в штабеля в помещении с температурой воздуха не ниже 15° С и выдерживают не менее суток (до полного отвердения клеевого слоя).

Изоляция заливкой и напылением пенополиуретана. Создание монолитного бесшовного теплоизоляционного слоя ограждений холодильников из жесткого пенополиуретана путем переработки жидковязкой двухкомпонентной смеси на месте производства работ является более эффективным способом по сравнению с применением плиточных и блочных теплоизоляционных материалов. Этот способ изоляции имеет следующие преимущества: малая трудоемкость производства изоляционных работ, особенно при наличии конструкций сложной конфигурации; непрерывность получаемого изоляционного слоя (нет щелей, стыков); возможность получить расчетную толщину изоляционного слоя. Ограждения холодильников можно изолировать методом напыления смеси или методом заливки, а также сочетанием их.

При методе напыления на подготовленную и покрытую мастичной пароизоляцией поверхность с помощью специальной установки из пистолета равномерно наносится тонкий слой распыленной смеси. Нанесенная на поверхность жидковязкая смесь вспенивается, увеличиваясь в объеме в 15—20 раз, затвердевает и прочно сцепляется с поверхностью. Таким образом, поверхность покрывается слоем высокопористого жесткого малотеплопроводного материала.

Толщина напыленного слоя пенополиуретана за один проход распыляющего устройства равна примерно 10 мм. Последующие слои наносят сразу после вспенивания предыдущего. Напыленный слой пенополиуретана твердеет в течение часа (окончание процесса твердение материала происходит за 24 ч).

Для последующего крепления облицовочных листов или металлической сетки под штукатурку до окончания напыления предварительно устанавливают враспор между полом и потолком вертикальные деревянные стойки сечением 60X60 мм. Расстояние между стойками принимается ~1,5 м. Образованный слой пенополиуретана облицовывают со стороны охлаждаемых помещений твердыми асбоцементными листами или штукатурят цементно-песчаным раствором по металлической сетке.

При создании теплоизоляции методом заливки между покрытой пароизоляцией поверхностью и установленной на заданном расстоянии облицовкой или временной опалубкой сверху с помощью специального устройства заливают равномерный слой дозированного количества полиуретановой смеси. Толщина слоя заливаемой смеси не должна превышать 60 мм. Последующий слой смеси заливают после 1-1,5- часовой выдержки. За один прием заливки можно изолировать стенку на высоту 1 м и на 6 м по фронту.

Залитая смесь увеличивается в объеме в среднем в 15 раз и заполняет пространство между поверхностью стены и опалубки. По окончании вспенивания смесь затвердевает и сцепляется с ограничивающими поверхностями. При использовании временной опалубки для предотвращения сцепления со смесью ее внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем смазки.

Во избежание деформации и сдвига по отношению к проектному положению (за счет развиваемого давления при вспенивании полиуретана) опалубку необходимо укреплять на время заливки.

При заливке полиуретановой смеси применяют временную (скользящую) опалубку, по окончании твердения слой пенополиуретана облицовывают. Демонтаж временной опалубки можно производить через 1—1,5 ч после заливки смеси. При создании изоляционного, слоя вертикальных поверхностей (стен) холодильников из пенополиуретана толщиной более 100 мм предпочтителен метод заливки.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: