ДЕФОРМАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ОКОННЫХ ПВХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАГРУЗКАХ

Опыт эксплуатации ПВХ окон в климатических условиях РФ показывает, что они подвержены значительным температурным деформациям. Температурные деформации ПВХ окон приводят к снижению их эксплуатационно-технических характеристик. Тем не менее, в настоящее время расчет данных конструкций на действие температурных нагрузок не выполняется. Это обусловлено в т.ч. и тем, что пока не разработаны методики расчета НДС ПВХ окон при действии температурных нагрузок. Разработка данной методики является целью настоящего исследования. Для расчета НДС ПВХ окна предложено разделить её на комбинации профилей и рассматривать комбинацию профилей как единичный элемент расчета. При введении ряда упрощений была создана расчетная схема комбинации профилей. Была получена универсальная форма системы дифференциальных уравнений, описывающих деформацию (и следовательно, НДС) комбинации оконных профилей. Было получено решение общего вида для данной системы уравнений, которое учитывает температурный изгиб профильных элементов ПВХ окон, влияние жесткости стеклопакета, условия закрепления профилей, действие произвольного количества сосредоточенных сил и моментов. Это позволяет вести расчет НДС любой оконной конструкции, которую можно представить в виде совокупности комбинаций профилей. Было предложено условие, ограничивающее температурные деформации оконной конструкции. Оно заключается в обеспечении деформаций оконного уплотнителя, не выходящих за пределы его рабочего диапазона, что может быть реализовано с использованием описанной расчетной методики.

1. Борискина И.В., Плотников А.А., Захаров А.В. Проектирование современных оконных систем гражданских зданий. 3-е изд. Москва: Издательство ABC, 2003. 320 c.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3 т. Т. 1. 8-е изд., перераб. и доп., Москва: Машиностроение, 2001. 920 с.

3. Verkhovskiy A., Bryzgalin V., Lyubakova E. Thermal Deformationof Windowfor Climatic Conditionsof Russia [Температурная деформация окна в климатических условиях России] // IOPConf. Series: Materials Science and Engineering. 2018. № 463. 032048.

4. Konstantinov A., Verkhovsky A. Assessment of the Wind and Temperature Loads Influence on the PVC Windows Deformation [Оценка влияния ветровых и температурных нагрузок на деформацию окон из ПВХ] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. № 3 (753). 032022.

5. Елдашов Ю.А., Сесюнин С.Г., Ковров В.Н. Экспериментальное исследование типовых оконных блоков на геометрическую стабильность и приведенное сопротивление теплопередаче от действия тепловых нагрузок // Вестник МГСУ. 2009. № 3. С. 146–149.

6. Elmahdy A.H. Air leakage characteristics of windows subjected to simultaneous temperature and pressure differentials [Воздухопроницаемость окон, подверженных одновременному воздействию перепадов температуры и давления] // Window Innovations. 05 June 1995, Toronto, Ontario, Canada. 1995. С. 146–163.

7. Henry R., Patenaude A. Measurements of window air leakage at cold temperatures and impact on annual energy performance of a house [Измерение воздухопроницаемости окон при низких температурах и её влияние на годовые энергетические показатели дома] // ASHRAE Transactions. 1998. № Pt 1B (104). С. 1254–1260.

8. Шеховцов А.В. Воздухопроницаемость оконного блока из ПВХ профилей при действии отрицательных температур // Вестник МГСУ. 2011. № 1 (3). С. 263–269.

9. Верховский А.А., Зимин А.Н., Потапов С.С. Применимость современных светопрозрачных ограждающих конструкций для климатических регионов России // Жилищное строительство. 2015. № 6. С. 16–19.

10. Konstantinov A., Verkhovsky A. Assessment of the Negative Temperatures Influence on the PVC Windows Air Permeability [Оценка влияния отрицательных температур на воздухопроницаемость окон ПВХ] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. № 2 (753). 022092.

11. Кунин Ю.С., Алекперов Р.Г., Потапова Т.В. Зависимость воздухопроницаемости светопрозрачных конструкций от температурных воздействий // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 10. С. 114–120.

12. Konstantinov A., Verkhovsky A., Lyabakova E. Sound insulation of PVC windows at negative outdoor temperatures [Звукоизоляция окон из ПВХ при отрицательных наружных температурах] // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. № 1 (896). 012054.

13. Константинов А.П., Верховский А.А. Влияние отрицательных температур на теплотехнические характеристики оконных блоков из ПВХ профилей // Строительство и реконструкция. 2019. № 83 (3). С. 72–82.

14. Гныря А. И. [и др.]. Влияние инфильтрации холодного воздуха на сопротивление теплопередаче стеклопакета // Известия ВУЗов. Строительство. 1999. № 3 (2). С. 102–105.

15. Емельянов Р.Т., Ревенко В.В. Оценка влияния изменения естественного воздухообмена на энергопотребление здания с учётом показателя герметичности современных окон // Молодой ученый. 2018. № 188 (2). С. 21–25.

16. Веснин В.И. Инфильтрация воздуха и тепловые потери помещений через оконные проёмы // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2016. № 24 (3). С. 10–16.

17. Halle S. [и др.]. The Combined Effect of Air Leakage and Conductive Heat Transfer in Window Frames and Its Impact on the Canadian Energy Rating Procedure [Комбинированный эффект воздухопроницаемости и кондуктивной теплопередачи в оконных рамах и его влияние на канадскую процедуру энергетической классификации]. AIVС. 1998. SF-98-12-3 (4108).

18. Elghamry R., Hassan H. Impact of window parameters on the building envelope on the thermal comfort, energy consumption and cost and environment [Влияние параметров окон ограждающей конструкции здания на тепловой комфорт, потребление, стоимость энергии и окружающую среду] // International Journal of Ventilation. 2020. № 4 (19). С. 233–259.

19. Wang L., Greenberg S. Window operation and impacts on building energy consumption [Эксплуатация окон и влияние на энергопотребление здания] // Energy and Buildings. 2015. № 92. С. 313–321.

20. Heydari A., Sadati S. E., Gharib M. R. Effects of different window configurations on energy consumption in building: Optimization and economic analysis [Влияние различных конфигураций окон на потребление энергии в здании: оптимизация и экономический анализ] // Journal of Building Engineering. 2021. № 35. 102099.

21. Choi Y., Ozaki A., Lee H. Impact of Window Frames on Annual Energy Consumption of Residential Buildings and Its Contribution to CO2 Emission Reductions at the City Scale [Влияние окон на годовое энергопотребление жилых зданий и его вклад в сокращение выбросов CO2 в масштабах города] // Energies. 2022. № 10 (15). 3692.

22. Cuce E. Role of airtightness in energy loss from windows: Experimental results from in-situ tests [Роль герметичности в потерях энергии из окон: экспериментальные результаты натурных испытаний] // Energy and Buildings. 2017. № 139. С. 449–455.

23. Chen S. [и др.]. Measured air tightness performance of residential buildings in North China and its influence on district space heating energy use [Измеренные показатели герметичности жилых зданий в Северном Китае и их влияние на энергопотребление при централизованном отоплении помещений] // Energy and Buildings. 2012. № 51. С. 157–164.

24. Сесюнин С. Г., Елдашов Ю. А. Моделирование сопряженной задачи термоупругости на примере анализа вариантов конструктивного оформления оконного блока зданий // Светопрозрачные конструкции. 2005. № 4.

25. Власенко Д.В. Почему коробит окно. Кто виноват и что делать? // Оконное производство. 2014. № 39. С. 42–44.

26. Калабин В.А. Оценка величины тепловой деформации ПВХ-профиля. Часть 2. Летние поперечные деформации. // Светопрозрачные конструкции. 2013. № 3. С. 12–15.

27. Калабин В.А. Оценка величины тепловой деформации ПВХ-профиля. Часть 1. Зимние поперечные деформации. // Светопрозрачные конструкции. 2013. № 2 (1). С. 6–9.

28. Аксёнов И.С., Константинов А.П. Упрощенный подход к моделированию уплотнителя для прочностного расчета оконных конструкций // Вестник МГСУ. 2021. № 3 (16). С. 317–330.

29. Аксёнов И.С., Константинов А.П. Аналитический метод расчета напряженно-деформированного состояния оконных профилей ПВХ при действии температурных нагрузок // Вестник МГСУ. 2021. № 11. С. 1437–1451.

30. Аксёнов И.С., Константинов А.П. Аналитический расчет сложного напряженно-деформированного состояния армированного ПВХ профиля при температурной нагрузке // Жилищное строительство. 2022. № 11. С. 19–28.

31. Цвей А. Ю. Балки и плиты на упругом основании. Лекции с примерами расчета по специальному курсу строительной механики: учеб. пособие. Москва: МАДИ, 2014. 96 c.