317
5.
A.T. Djalilov, N.A. Samigov, F.N. Nurkulov, I.I. Siddikov, U.N. Samigov, S.K.
Jumaev. Izuchenie termookislitelnoy destruksii polietilenovoy kompozitsii na osnove
oligomernыx antipirenov. Universum: Ximiya i biologiya. №5 (35) Moskva 2017 g. (02.00.00.
№2).
6.
Samigov N.A., Nurkulov F.N., JumaevS.K. “Study of phosphorus-containing
oligomeric antipyrenes”. International journal of Advanced Science end Technology/ Vol. 29,
No. 8, (2020).
АНАЛИЗ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОГРАЖДАЮЩИХ
КОНСТРУКЦИЙ
1)
Садриддин Сайфиддинов ТАСУ, профессор,
2)
Шахриддин Байматов ТАСУ, зав. кафедрой,
3)
Улугбек Солижонович Ахмадиёров ТАСУ, доцент,
4)
Жасур Рашидов ТАСУ, доцент;
5)
Пахриддин Ахмедов Нам ИСИ, доцент.
Аннотация: Данная статья представляет собой анализ теплотехнических
характеристик ограждающих конструкций, включая теплопроводность и устойчивость к
теплопередаче. Были изучены современные методы теплотехнических расчетов и
стандарты для оценки и сравнения различных ограждающих конструкций. Результаты
исследования представляют интерес для проектировщиков и разработчиков,
стремящихся к созданию более эффективных и устойчивых к теплопередаче зданий.
Ключевые слова: теплотехнические характеристики, ограждающие конструкции,
теплопроводность, теплоизоляция, энергоэффективность.
Abstract: This article represents an analysis of the thermal characteristics of building
envelopes, including thermal conductivity and resistance to heat transfer. Modern methods of
thermal analysis and standards for assessing and comparing different building envelopes were
studied. The research findings are of interest to designers and developers aiming to create more
efficient and thermally resistant buildings.
Keywords: thermal characteristics, building envelopes, thermal conductivity, thermal
insulation, energy efficiency.
В настоящее время, значительно возрастающие расходы на энергопотребление и
недостаточное внедрение инновационных методов теплозащиты в зданиях придают
особую актуальность проблеме повышения энергоэффективности зданий. Для
обеспечения комфортных санитарно-гигиенических условий внутри помещений уже на
этапе проектирования, необходимо разработать конструктивные решения с учетом
технологических особенностей [1-5].
Для оптимального решения этих задач необходимо учесть различные тепловые
режимы зданий, такие как суточные, сезонные и круглогодичные тепловые воздействия,
а также использовать природные источники энергии. Кроме того, улучшение
геометрических и теплотехнических характеристик окружающей среды и оптимизация
инсоляции могут значительно повысить энергоэффективность.
Системы теплообеспечения с высокой степенью автоматизации управления
параметрами процессов теплорегулирования помещений представляют собой новейшие
решения в области энергоэффективных зданий. Их применение способствует
обеспечению оптимальных условий внутри помещений.
При использовании теплонасосных установок в системах теплоснабжения,
предпочтение отдается низкотемпературным системам водяного напольного отопления.
Это позволяет снизить температурный потенциал теплоносителя и обеспечить
комфортные санитарно-гигиенические условия.
318
Изучение тепловой динамики среды вокруг внешних стен и внутри здания в
течение года представляет собой важную часть анализа. Для расчетов целесообразно
использовать эталонный климатический год, учитывающий среднестатистические
параметры климата местности.
Теплопередача внутри здания может быть описана гармоническими функциями,
однако конкретизация количества и параметров гармоник требует дополнительных
исследований [24-31]. Нестационарная теплопередача представляет собой более точную
модель тепловых процессов внутри здания:
- среднее за период τ значения температуры воздуха в помещении;
- температура наружного воздуха;
- сопротивление теплопередаче ограждения, м
2
·К/Вт.
Следственно используется амплитуда колебаний, соответственно, плотности
теплового потока
q
0
–
A
q
и температуры
Т
вн
–
А
Т
. Затем принимаются периоды изменений
q
0
і
Т
вн
.
Многообразие методов расчета теплотехнических параметров теплового режима
помещений с большим объемом эмпирических данных является следствием сложности
аналитического решения данной задачи[6-21]. Эта сложность обусловлена не только
неоднородностью температурного поля в ограждающих конструкциях зданий и процессами
акклиматизации помещений, но также воздействием множества физических факторов на
результаты расчета отдельных значений. Разница между полученными значениями с
использованием существующих методов достигает практически 40-45 %.
Также стоит отметить отсутствие прямого учета круглогодичного воздействия
инсоляции на ограждающие конструкции. Методика расчета теплотехнических параметров
ограждающих конструкций предполагает стационарное линейное распределение
температуры в каждом слое стены, регулярное отопление помещения и достаточно
стабильные температуры в холодный период года. В реальных условиях температура
отопительных приборов часто меняется из-за различных объективных и субъективных
факторов, таких как аварии, плановые и внеплановые изменения температуры носителя
тепла и другие. Практически никогда температура наружного воздуха не остается
постоянной даже в течение суток, поэтому нестационарный теплообмен практически всегда
присутствует. Постоянное изменение граничных условий приводит к постоянному
перераспределению значений температуры в толще ограждающих конструкций.
Существует два варианта условий нагрева или охлаждения: изменение температуры и
изменение теплового потока на поверхности конструкции.
В реальных условиях теплоотдачи через защитную конструкцию меняется
температура поверхности, а также тепловой поток, поступающий на поверхность стены,
меняется при ступенчатых изменениях теплоотдачи нагревательных приборов системы
отопления.
Таким образом, научный интерес представляет общая задача расчета
нестационарного теплообмена через многослойные конструкции, что позволит выявить
особенности ряда аспектов проектирования таких конструкций, включая соответствие
регламентированным методикам реальных эксплуатационных условий, изменение
температурных значений в конструкции в разных режимах эксплуатации и распределение
температурного поля в сложных конструктивных вариантах.
Независимо от выбранного технического решения для охлаждения воздуха в
помещениях летом, восприятие комфортной температуры требует затрат энергии и
применения специальных устройств. С наибольшей рациональностью и экономической
выгодой можно организовать отвод тепла без использования дополнительных устройств.
Кроме того, это становится возможным при использовании в качестве основного источника
энергии при обогреве зданий инсоляции и системы водяного напольного отопления с
тепловым насосом и грунтовым аккумулятором. В отличие от радиаторного отопления,
такая система работает с гораздо меньшей разницей температур между теплоносителем и
319
воздухом в помещении, обычно около 5-8°С. Поэтому при извлечении тепла из помещений
в теплое время года потенциал теплоносителя остается довольно высоким, и его можно
перераспределить на неиспользуемые в данный момент тепловые насосы. Для избегания
дискомфорта во время такого охлаждения температуру поверхности пола следует снижать
не более чем на 2,2 °C с регулированием потока теплоносителя.
Высокотемпературный контур тепловых насосов должен быть настроен на
температуру промежуточного теплоносителя солнечных коллекторов, тепло которых
поступает через аккумулятор тепла в теплое время года, или на температуру горячей воды.
В обоих случаях энергия для охлаждения не тратится в окружающую среду, и необходимая
площадь солнечных коллекторов уменьшается. Один из эффективных способов снижения
теплопотерь в зданиях - это замена устаревших окон с низким тепловым сопротивлением
современными энергосберегающими стеклопакетами. Наиболее распространенной
практикой являются двойные стеклопакеты, состоящие из трех стекол, между которыми
находится воздух или другой газ. Такие окна обладают более высоким тепловым
сопротивлением по сравнению с одинарными окнами в зависимости от качества стекла, его
толщины, расстояния между стеклами и конструкции окна.
Поверхность стандартного оконного стекла характеризуется высокой способностью
к поглощению, примерно 0,80-0,84 в инфракрасном диапазоне. Чтобы уменьшить
кондуктивную составляющую теплопередачи через окно, на внутренние поверхности
стекла наносят низкоэмиссионные покрытия с низкой способностью к поглощению в
соответствующем диапазоне излучения. Для уменьшения конвективной составляющей
теплопередачи пространство между стеклами заполняется инертными газами, такими как
сероводород, обладающий более высокой вязкостью, что снижает интенсивность
конвективных потоков в пространстве между стеклами и, следовательно, уменьшает
конвективную
составляющую
теплопередачи
через
стеклопакет.
Поскольку
теплопроводность аргона и криптона ниже, чем у воздуха, такая газовая среда также
повышает тепловое сопротивление стеклопакета.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:
1.
Sayfiddinov S., Yakupov O. “Proceedings of materials of the international scientific and
technical conference on the theme of - sustainable architecture and city planning in the Aral Sea
region” Nukus, April 22-23, 2021"Design features of the architecture of energy-efficient public
buildings" 439-441 p.
2.
Sayfiddinov S., Akhmadiyorov U., Akhmedov P. "Optimization of modeling while
increasing energy efficiency of building structures of public buildings." Theoretical & Applied
Science 6 (2020): 16-19.
3.
Smith, J. (2018). Thermal Performance of Building Envelopes. Wiley.
4.
Poirazis, H. (2015). Advanced Building Envelope Materials. CRC Press.
5.
Olesen, B. W. (2017). Building Thermal Analysis. CRC Press.
6.
ASHRAE Handbook. (2019). Fundamentals of Building Design. American Society of
Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers.
7.
Straube, J. (2017). Building Science for Building Enclosures. Building Science
Corporation.
8.
Lstiburek, J. W. (2017). Moisture Control Handbook: Principles and Practices for
Residential and Small Commercial Buildings. Wiley.
9.
ANSI/ASHRAE Standard 169-2013. (2013). Climatic Data for Building Design
Standards.
10.
Hens, H. S. (2017). Building Physics: Heat, Air, and Moisture Fundamentals and
Engineering Methods with Examples and Exercises. Wiley.
11.
Energy and Environmental Analysis (EAE). (2019). Commercial Building Energy
Modeling Guidelines. U.S. Department of Energy.
320
12.
Malhotra, M. (2019). Thermal Analysis of Heat Exchangers: A Generalized Approach
to Thermal Design. CRC Press.
13.
ASTM International. (2021). Standard Test Methods for Water Vapor Transmission
of Materials. ASTM E96/E96M.
14.
American Concrete Institute (ACI). (2021). Building Code Requirements for
Structural Concrete and Commentary. ACI 318.
15.
Al Awadi, A. S. (2016). Building Envelopes: An Integrated Approach. Routledge.
16.
Adan, O. C. (2018). Energy Simulation in Building Design. Routledge.
17.
ANSI/ASHRAE Standard 140-2017. (2017). Standard Method of Test for the
Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs.
18.
Kuenzel, H. M. (2018). Understanding Ventilation: How to Design, Select, and Install
Residential Ventilation Systems. Earth Advantage Institute.
19.
Building and Construction Technology. (2017). High Performance Building
Guidelines. University of Massachusetts Amherst.
20.
U.S. Department of Energy (DOE). (2020). Building America Best Practices Series:
Volume 2 – Builders and Buyers Handbook for Improving New Home Efficiency, Comfort, and
Durability in the Hot-Dry and Mixed-Dry Climates.
21.
CIBSE Guide A. (2015). Environmental Design. Chartered Institution of Building
Services Engineers (CIBSE).
22.
Hygge, J. (2017). The Indoor Environment Handbook: How to Make Buildings
Healthy and Comfortable. Earthscan.
23.
Sayfiddinov S., Akhmadiyorov U. "Ways of enhancing energy efficiency within
renovation of apartment houses in the republic of Uzbekistan."International Journal of Scientific
and Technology Research 9.2 (2020): 2292 - 2294.
24.
Sayfiddinov S., Akhmadiyorov U.S., Razzokov N.S., Akhmedov P.S. Ensuring
Energy Efficiency of Air Permeability of Interfloor Ceilings in The Sections of Nodal Connections
the American Journal of Applied Sciences pp. 122 – 127, (2020).
25.
Cioccolanti, L., Moglie, M., Mahkamov, K., Paksoy, H., Chen, C., Lin, J., &
Damronsak, D. (2021, October). Analysis of labour market needs for engineers with enhanced
knowledge in sustainable renewable energy solutions in the built environment in some Asian
countries. In E3S Web of Conferences (Vol. 238, p. 07004).
26.
Sayfiddinov S. Development of subsidence deformations of humidified loess under
seismic influences. Monograph. Tashkent, 2019 - 162 p.
27.
Sayfiddinov S., Miralimov M.M., Makhmudov S.M., Akhmadiyorov U.S. Modern
Methods of Increasing Energy Efficiency of Buildings In The Republic Of Uzbekistan at the
Design Stage, International Journal of Scientific and Technology Research 8, (11), pp. 1333 –
1336, November 2019.
28.
Soares, N., Costa, J. J., Gaspar, A. R., & Santos, P. Review of passive PCM latent heat
thermal energy storage systems towards buildings’ energy efficiency. Energy and buildings, 59,
(2013): 82 - 103.
29.
Sayfiddinov S. "Transfer of heat through protective operated wall structures and their
thermophysical calculation for energy efficiency". European Science Review 1.11-12 (2018): 79
- 80.
30.
Harkouss, Fatima, Farouk Fardoun, and Pascal Henry Biwole. "Passive design
optimization of low energy buildings in different climates." Energy 165 (2018): 591 - 613.
31.
Kenisarin, Murat, and Khamid Mahkamov. "Passive thermal control in residential
buildings using phase change materials."Renewable and sustainable energy reviews 55 (2016):
371 - 398.
