Исследование теплового режима ограждающих конструкций зданий и воздуховодов с экранной теплоизоляцией

Введение 6
1 Область исследования – теплопередача ограждающих конструкций с экранной тепловой изоляцией 7
1.1 Теплозащитные свойства экранной теплоизоляции. Объект исследования 7
1.2 Материалы экспериментального исследования эффективности экранной изоляции 15
2 Изучение теплообменных процессов в изоляционных конструкциях с использованием экранной изоляции в теории 19
2.1 Изучение теплопередачи в утепленных воздуховодах в рамках теоретических исследований 19
2.1.1 Исследование теплообмена в коротких воздуховодах с изоляцией 19
2.1.2 Исследование теплообмена в длинных воздуховодах с изоляцией 30
2.1.3 Исследование теории теплообмена в конструкциях с использованием экранной теплоизоляции. 34
2.2 Влияние экранной теплоизоляции на тепловой режим здания 46
2.3 Выводы по главе 48
3 Технико-экономическое исследование эффективности применения экранной изоляции в ограждающих конструкциях и ее применение на практике в строительстве 49
3.1 Применение тепловой экранированной изоляции в конструкциях зданий и сооружений 49
3.1.1 Вычисление уровня влажности в наружной стене, изолированной с помощью экранной тепловой изоляции 62
3.1.2 Исследование проницаемости пара в пенополиэтилене 68
3.2 Оценка эффективности использования экранной изоляции в строительных конструкциях. 71
3.3 Выводы по главе 75
4 Заключение 76
Список используемых источников 77

Весь текст будет доступен после покупки

Для улучшения энергоэффективности зданий и сооружений необходимо проводить разборку конструкций стен, покрытий и воздуховодов, что может привести к дополнительным затратам на капитальный ремонт для уменьшения теплопотерь через строительные ограждающие конструкции и инженерные системы. С целью сэкономить и сохранить внешний вид здания, утепление фасадов и инженерных систем можно провести с использованием теплозащитных систем внутреннего утепления. Чтобы избежать скопления влаги во внешних стенах при таком утеплении, следует использовать теплоизоляционные материалы с низкой паропроницаемостью, такие как напыляемый пенополиуретан, экструзионные пенополистиролы и вспененный полиэтилен. Напыляемый пенополиуретан с обоих сторон защищен алюминиевой фольгой, что обеспечивает отличную отражающую способность и совместно с воздушными прослойками обеспечивает высокую эффективность теплоизоляции.
Задачи исследования:
1. Изучить процесс теплопередачи через строительные ограждающие конструкции, утепленные с помощью тепловой экранной изоляции;
2. Изучить процесс теплообмена в изолированных воздуховодах систем вентиляции и кондиционирования воздуха с применением тепловой экранной изоляции;
3. Исследовать теплопроводность вспененных полиэтиленов, защищенных алюминиевой фольгой, тонкостенных защитных покрытий;
4. Исследовать инженерную методику теплотехнического расчета строительных ограждающих конструкций и воздуховодов, утепленных с помощью экранной теплоизоляции;
5. Рассчитать финансово-экономическую модель для двух видов топлива;
6. Сформировать на основе результатов исследования вывод по эффективности применения экранной теплоизоляции.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Область исследования – теплопередача ограждающих конструкций с экранной тепловой изоляцией

1.1 Теплозащитные свойства экранной теплоизоляции. Объект исследования


Специалисты прогнозируют, что мировое потребление энергии будет увеличиваться на 3% ежегодно, и нарастающее потребление энергии из природных ресурсов не будет достаточным для его удовлетворения. Проблема энергосбережения становится важной не только для России, но и для всего мира. Один из основных факторов увеличенного расхода тепла на отопление и вентиляцию - низкий уровень теплоизоляции строительных конструкций зданий.
Проведение мероприятий по энерго- и ресурсосбережению становится ключевым элементом уменьшения энергозатрат российской экономики, которая превышает в 3-4 раза уровень энергозатрат развитых стран Запада, а фактическое потребление тепловой энергии на одного жителя превышает европейские стандарты в 2-3 раза.
Для решения проблем с энергосбережением в современном строительстве предусматривается применение теплоизоляционных материалов в составе многослойных оболочек зданий, сооружений и воздуховодов. В настоящее время для утепления как уже существующих, так и только что возводимых зданий активно используются традиционные материалы для теплоизоляции, такие как минеральная вата и пенополистирол, пенополиуретан из полимерных материалов.
Можно наблюдать, что увеличение толщины эффективного утеплителя для увеличения сопротивления теплопередаче в конструкции может повлечь за собой рост капитальных затрат на строительство ограждений, и этот шаг может оказаться нерентабельным с экономической точки зрения.
Необходимо учитывать, что увеличенные требования к теплоизоляции зданий и сооружений должны быть рассмотрены с учетом охраны окружающей среды и экономичного использования невозобновляемых энергоресурсов. Поэтому выбор правильного теплоизоляционного материала для строительных конструкций является ключевым фактором, определяющим их устойчивость, надежность и долговечность.
Государственная программа "Энергосбережение в строительстве" направлена на уменьшение теплопотерь на отопление помещений зимой и сохранение прохлады в жаркое время. Усиление теплоизоляционных свойств ограждающих конструкций представляет собой одно из решений этой задачи, позволяющее достичь необходимого уровня сопротивления теплопередаче без излишнего использования традиционных теплоизоляционных материалов. Это можно осуществить только с использованием высокоэффективной теплоизоляции, обладающей высокими теплоизоляционными характеристиками, экономичностью, адаптированностью к различным температурам и безопасностью для здоровья.
В России, в рамках Федерального закона № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 года "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности", строительство ставит перед собой задачу уменьшения расхода тепла на отопление новых и реконструируемых зданий на не менее чем треть.
Поэтому одним из методов уменьшения потерь тепла через ограждающие конструкции является увеличение их теплоизоляционных характеристик за счет использования современных высокоэффективных материалов для теплоизоляции.
Предлагается использовать материалы с высокой отражательной способностью в качестве теплоизоляции, что позволяет эффективно использовать воздух в качестве естественного теплоизолятора. Экранная изоляция обладает высокими характеристиками теплозащиты, имеет небольшой вес, не впитывает влагу и подходит для особенностей эксплуатации зданий.
На рынке строительных материалов представлено много отражательной изоляции как отечественного, так и зарубежного производства. Однако существует нехватка объективной информации о теплоизоляционных свойствах этих материалов из-за противоречивости данных от производителей. Поэтому возникает необходимость в проведении более детальных исследований свойств экранной изоляции с воздушными прослойками для оптимального применения их в строительстве.
Для использования экранной изоляции в строительных конструкциях рекомендуется использовать пакет материалов с малой поглощательной способностью и высокой отражательной способностью экранов в сочетании с невентилируемыми воздушными прослойками. Однако ограничения в применении такой изоляции связаны с отсутствием эффективных методов теплотехнического расчета для практического использования материалов в строительстве.
Передача тепла через слой воздуха от одной поверхности к другой из-за разности температур происходит через теплопроводность, конвекцию и излучение. Из-за значительных различий в характерах излучения, теплопроводности и конвекции решение задач становится сложным, даже если каждый из этих процессов протекает независимо друг от друга.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Аметистов, Е. В. Основы теории теплообмена / Е. В. Аметистов. – М.:издво МЭИ, 2000.
2 Ананьев, В. А. Системы вентиляции и кондиционирования / В. А. Ананьев, Л. Н. Балуева, А. Д. Гальперин и др. – 2-е изд. – М.: Евроклимат, 2000.
3 Безроднов Д. В. Тепловой режим зданий с использованием автономной котельной и панельно-лучистого отопления // Университетский комплекс как региональный центр образования, науки и культуры [Электронный ресурс]: материалы Всероссийской научно-методической конференции; Оренбург. гос. ун-т. — Электрон. дан. — Оренбург: ОГУ, 2024.
4 Белова, Е. М. Центральные системы кондиционирования воздуха в зданиях / Е. М. Белова. – М.: Евроклимат, 2006.
5 Беляев, Н. М. Методы теории теплопроводности / Н. М. Беляев, А. А. Рядно. – 1 и 2-я ч. – М.: Высшая школа, 1982.
6 Блох, А. Г. Основы теплообмена излучением / А. Г. Блох. – Л.: Госэнергоиздат, 1962.
7 Богословский, В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) / В. Н. Богословский . – 3-е изд . – М. : АВОК Северо-Запад, 2006. – 400 с.
8 Богуславский, Л. Д. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции / Л. Д. Богуславский и др. – М.: Стройиздат, 1988. –279 с.
9 Бояринцев, Д. И. Теплопередача через газовые и жидкостные прослойки / Д. И. Бояринцев // ЖТФ. –1950. – т. XX.–вып. 9.
10 Видин, Ю. В. Инженерные методы расчетов процессов теплопереноса / Ю. В. Видин. – Красноярск, 1974. – 142 с.
11 Вытчиков, Ю. С. Эффективность применения экранной теплоизоляции при утеплении воздуховодов / Ю.С. Вытчиков, М.Е. Сапарёв // Научное обозрение. № 2. Москва, 2014 г. – С. 104-109.
12 Гагарин, В. Г. Учет теплотехнических неоднородностей при оценке теплозащиты ограждающих конструкций в России и европейских странах / В. Г. Гагарин , К.А. Дмитриев // Строительные материалы. №3. Москва, 2013 г. – С. 12-14.
13 Ерёмкин, А. И. Экономика энергосбережения в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха / А. И. Ерёмкин, Т. И. Королёва, Г. В. Данилик, В. В. Бызеев, А. Г Аверкин. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2008. – 185 с.

Весь текст будет доступен после покупки