ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7170| Title: | Підвищення енергоефективності огороджувальних конструкцій будівель шляхом використання теплоізоляційних матеріалі |
| Authors: | Плахотний, Олександр Петрович Власенко, Віталій Сергійович |
| Keywords: | енергоефективність;теплоізоляція |
| Issue Date: | 30-Jan-2026 |
| Abstract: | У першому роботі виконано аналіз проблем оцінки ефективності теплоізоляційних матеріалів в енергозберігаючих проєктах: теплова ізоляція з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції, «точкове» утеплення, утеплення з використанням начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком. У другому розділі визначено ефективність утеплення огороджувальних конструкцій при безпосередньому монтажі теплоізоляційного матеріалу на зовнішню поверхню. У третьому розділі визначено ефективність начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком при реконструкції житлових будинків. У четвертому розділі визначено економічну ефективність теплоізоляційних матеріалів при різних варіантах модернізації огороджувальних конструкцій. У п'ятому розділі наведено вимоги до порядку складання планів реагування у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій в організаціях. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7170 |
| Appears in Collections: | 144 Теплоенергетика (Теплоенергетика) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Диплом Власенко.pdf Restricted Access | 3.38 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
2 АНОТАЦІЯ На магістерську роботу на тему: «Підвищення енергоефективності огороджувальних конструкцій будівель шляхом використання теплоізоляційних матеріалів». Виконавець: ст. гр. мТЕ-45 Власенко Віталій Сергійович. Керівник: д.т.н., професор Плахотний Олександр Петрович. Захищено: "____" грудня 2025 р. 121 с.; 28 рис.; 27 таблиць; 20 літературних джерел. У першому роботі виконано аналіз проблем оцінки ефективності теплоізоляційних матеріалів в енергозберігаючих проєктах: теплова ізоляція з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції, «точкове» утеплення, утеплення з використанням начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком. У другому розділі визначено ефективність утеплення огороджувальних конструкцій при безпосередньому монтажі теплоізоляційного матеріалу на зовнішню поверхню. У третьому розділі визначено ефективність начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком при реконструкції житлових будинків. У четвертому розділі визначено економічну ефективність теплоізоляційних матеріалів при різних варіантах модернізації огороджувальних конструкцій. У п'ятому розділі наведено вимоги до порядку складання планів реагування у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій в організаціях. 3 ЗМІСТ ВСТУП ............................................................................................................................. 6 РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРОБЛЕМ ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ В ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ ПРОЄКТАХ . 8 1.1. Теплова ізоляція з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції ..................................................... 9 1.2. «Точкове» утеплення ............................................................................................. 18 1.3. Утеплення з використанням начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком ..................................................................................................................... 22 1.4. Критерії оцінки економічної ефективності заходів щодо утеплення огороджувальних конструкцій, будинків ..................................................................... 26 Висновки до першого розділу ...................................................................................... 30 РОЗДІЛ 2. ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ УТЕПЛЕННЯ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ БЕЗПОСЕРЕДНЬОМУ МОНТАЖІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ НА ЗОВНІШНЮ ПОВЕРХНЮ .............. 32 2.1. Цільовий об'єкт ....................................................................................................... 33 2.2. Формування вхідних і вихідних даних для аналізу ефективності теплової ізоляції огороджувальних конструкцій ....................................................................... 34 2.3. Визначення припустимих та ефективних значень товщини теплоізоляційного шару δт ............................................................................................................................ 37 2.3.1. Критерії вибору ефективної товщини теплоізоляційного матеріалу ........ 37 2.3.2. Припустима та ефективна товщина теплоізоляційного матеріалу ............ 42 2.3.3. Розрахунок ефективної товщини теплоізоляційного шару для заданої конструкції .................................................................................................................. 42 2.3.4. Попередні обмеження товщини теплоізоляційного шару .......................... 43 МКР 25.144.85 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Власенко Літ. Арк. Акрушів Зміст Перевір. Плахотний магістерської Реценз. Н. Контр. кваліфікаційної роботи ЧДТУ, мТЕ-45 Затверд. Калєйніков 4 2.3.5. Визначення припустимого інтервалу товщини теплоізоляційного шару згідно теплотехнічним і санітарно-гігієнічним критеріям.................................... 43 2.4. Визначення ефективності теплоізоляційних матеріалів при «точковому» утепленні ........................................................................................................................ 44 2.4.1. Визначення опору теплопередачі .................................................................. 44 2.4.2. Визначення температури внутрішнього повітря.......................................... 47 2.4.3. Формування алгоритму визначення температури внутрішнього повітря при «точковому» утепленні ...................................................................................... 49 2.4.4. Приклади розрахунку температури внутрішнього повітря tint після «точкового утеплення» .............................................................................................. 50 2.4.5. Аналіз результатів розрахунку ....................................................................... 56 Висновки до другого розділу ....................................................................................... 57 РОЗДІЛ 3. ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ НАЧІПНИХ ФАСАДІВ З ВЕНТИЛЬОВАНИМ ПОВІТРЯНИМ ПРОШАРКОМ ПРИ РЕКОНСТРУКЦІЇ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ ............................................................................................ 59 3.1. Опір теплопередачі повітряного прошарку ......................................................... 60 3.2. Коефіцієнт теплотехнічної однорідності .............................................................. 64 3.3. Розрахунок енергоефективності начіпного вентильованого фасаду ................ 65 3.4. Визначення коефіцієнта теплотехнічної однорідності r ...................................... 67 3.5. Результати розрахунку параметрів ефективності начіпного вентильованого фасаду ............................................................................................................................. 71 3.6. Вплив ступеня однорідності системи начіпного вентильованого фасаду на енергоефективність його застосування ........................................................................ 73 3.7. Вологий режим начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком ... 75 3.7.1. Визначення розташування площини можливої конденсації ...................... 75 3.7.2. Визначення опору паропроникнення елементів конструкції з начіпним фасадом з вентильованим повітряним прошарком ................................................. 77 3.7.3. Вологопередача в конструкції з повітряним прошарком. ............................ 78 3.7.4. Розрахунок вологого режиму системи начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком для будинків типових серій I-447 і I-464 ......................... 80 5 3.8. Визначення фактичних параметрів теплового комфорту в приміщенні ........... 86 Висновки до третього розділу ....................................................................................... 95 РОЗДІЛ 4. ЕКОНОМІЧНА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ РІЗНИХ ВАРІАНТАХ МОДЕРНІЗАЦІЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ ................................................................. 96 4.1. Визначення енергоефективної товщини теплоізоляційного шару при безпосередньому монтажі на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції . 97 4.2. Начіпний фасад з вентильованим повітряним прошарком ................................ 99 4.3. Вплив ступеня однорідності системи начіпного вентильованого фасаду на ефективність його застосування ................................................................................ 101 Висновки до четвертого розділу ................................................................................ 103 РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НС ............................................... 104 5.1. Загальні вимоги до конструкції зовнішніх стін із фасадною теплоізоляцією105 5.2. Вимоги до забезпечення експлуатаційної придатності конструкцій із фасадною теплоізоляцією ............................................................................................................. 106 5.3. Основні вимоги до проектування ....................................................................... 109 5.4. Оцінка придатності конструкцій із фасадною теплоізоляцією ....................... 112 5.5. Вимоги до збирання системи конструкцій із фасадною теплоізоляцією та контролю якості виконання робіт .............................................................................. 113 5.6. Вимоги до порядку складання планів реагування у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій в організаціях ...................................................................... 114 Висновки до п’ятого розділу ...................................................................................... 117 ВИСНОВКИ ................................................................................................................ 118 СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ........................................................... 119 6 ВСТУП Тенденція до підвищення вартості енергетичних ресурсів існує у світі протягом десятиліть. Це привело до того, що інтерес до енергозберігаючих технологій зріс як на законодавчому рівні, так і в приватній сфері. У результаті виник цілий напрямок по дослідженню об'єктів різного призначення на предмет їх енергетичної ефективності. Одним з найбільш популярних напрямків енергозбереження є модернізація теплового захисту огороджувальних конструкцій будинків. У нашій країні більшість житлових будинків не відповідають сучасним стандартам енергоефективності. Особливе місце серед житлового фонду нашої країни займають будинки типових серій, що зводилися з 1959 по 1985 рік. Частка таких будинків перевищує 50 % огороджувальні конструкції будинків типових серій не відповідають сучасним нормам по тепловому захисту. У зв'язку з цим виникає необхідність у модернізації теплового захисту існуючих будинків і проектуванні теплового захисту нових будинків з урахуванням сучасних стандартів енергозбереження. У нашій країні вартість енергетичних ресурсів відносно невисока, у порівнянні із середньосвітовими, а теплоізоляційні матеріали й технології досить дорогі. Існує необхідність у детальному аналізі енергозберігаючих заходів на предмет їх ефективності. Можливість і способи підвищення енергоефективності є частиною Національних стратегій енергозбереження більшості закордонних країн. Об'єкт дослідження – енергоефективність різних способів термомодернізації огороджувальних конструкцій. Предмет дослідження – тепломасообмінні процеси в огороджувальних конструкціях при термомодернізації. Метою роботи є підвищення енергоефективності різних методів термомодернізації огороджувальних конструкцій будинків шляхом удосконалення методів оцінки енергоефективності використовуваних теплоізоляційних матеріалів. При цьому були поставлені наступні завдання: - розробити й обґрунтувати критерії енергоефективності для різних способів 7 термомодернізації огороджувальних конструкцій; - розробити методи визначення енергоефективності «точкового утеплення» і визначити його енергоефективність на прикладі житлових будинків типових серій; - визначення опору теплопередачі конструкцій з начіпним вентильованим фасадом з урахуванням наявності повітряного прошарку; - визначити вплив кріпильних елементів начіпних вентильованих фасадів на енергоефективність даного способу термомодернізації; - проаналізувати вплив процесів переносу вологи та конденсації в конструкціях з начіпним вентильованим фасадом на енергоефективність; - провести аналіз економічної ефективності розглянутих способів термомодернізації, використовуючи розроблені методи для житлових будинків типових серій 1-447 і 1-464. 8 РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРОБЛЕМ ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ В ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ ПРОЄКТАХ МКР 25.144.85 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Власенко Літ. Арк. Акрушів Перевір. Плахотний РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПРОБЛЕМ ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ Реценз. МАТЕРІАЛІВ В ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧИХ Н. Контр. ПРОЄКТАХ ЧДТУ, мТЕ-45 Затверд. Калейніков 9 1.1. Теплова ізоляція з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції Одним із основних напрямків енергозбереження є вдосконалення теплової ізоляції будинків і споруджень. Розробка енергозберігаючих заходів щодо вдосконалення теплової ізоляції може проводитися на стадії проектування цільового об'єкта та при його реконструкції. При цьому ефективність енергозберігаючого заходу найбільшою мірою залежить від вибору теплоізоляційного матеріалу або конструкції. На сьогоднішній день існує широка номенклатура теплоізоляційних матеріалів. Теплоізоляційні матеріали відрізняються по фізичних параметрах (щільність, жорсткість, пористість та ін.), по теплотехнічних параметрах (теплопровідність, теплотривкість, паропроникливість та ін.), по довговічності, по екологічності та за вартістю. На даний час найбільше поширення отримали три способи утеплення огороджувальних конструкцій будинків: - ізоляція з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції; - «точкове» утеплення (теплоізоляція окремо взятих квартир у багатоквартирних будинках); - утеплення з використанням технології начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком. Перераховані вище варіанти вдосконалення теплової ізоляції мають свої переваги та недоліки, а також особливості визначення теплотехнічної та економічної ефективності. При такому способі вдосконалення теплової ізоляції теплоізоляційний матеріал наноситься на зовнішню поверхню огороджувальних конструкцій (рис. 1.1) або за допомогою кріпильних елементів (пластмасовий дюбель), або за допомогою різних клеючих складів. Після цього проводиться декоративна обробка зовнішньої поверхні. При такому способі монтажу використовуються теплоізоляційні матеріали високої щільності, як правило, полімерні (різні пінопласти й пінополістироли, 10 пінополіуретан, пеноізол) [1-9] або мінераловатні плити підвищеної щільності [10]. Рис. 1.1. Теплова ізоляція з безпосереднім монтажем. Переваги такого способу утеплення: простота монтажу; широкий спектр можливих теплоізоляційних матеріалів для реконструкції; можливість зниження теплового навантаження на опалення після реконструкції. Недоліки: ступінь горючості деяких полімерних теплоізоляційних матеріалів обмежує можливість їх використання для утеплення огороджувальних конструкцій; необхідність детального аналізу ефективності при виборі теплоізоляційного матеріалу; матеріалу для реконструкції через широкий діапазон технічних характеристик і різної вартості; монтаж додаткового теплоізоляційного шару приводить до збільшення вологонакопичення в конструкції. Зазначені недоліки безпосереднього монтажу теплоізоляційного шару визначають необхідність установлення певних критеріїв ефективності, за допомогою яких можна оцінити вплив технічних характеристик теплоізоляційного матеріалу на теплотехніку огороджувальної конструкції і на економічну ефективність заходу щодо вдосконалення теплового захисту. Головним теплотехнічним критерієм ефективності теплоізоляційного матеріалу є коефіцієнт теплопровідності. Згідно [11-13], коефіцієнт теплопровідності λ є фізичним параметром речовини, 11 який характеризує інтенсивність процесу теплопровідності в речовині й чисельно дорівнює щільності теплового потоку при градієнті температур, рівному одиниці. Коефіцієнт теплопровідності λ входить у математичний вираз закону Фур'є (1.1), на якому, у свою чергу, ґрунтується рівняння теплопровідності (1.2) q = − gradT (1.1) Q = −divqV (1.2) тепл де q – густина теплового потоку, Вт/м2; ΔV – об’єм нескінченно малого тіла, м3; Δτ – елементарний проміжок часу, с; ΔQтепл – кількість теплоти, що підводиться до тіла, Вт; λ – коефіцієнт теплопровідності, Вт/м·°С. Теплопровідність матеріалу залежить від температури речовини, структури, щільності, зволоження. Розрахункове значення коефіцієнта теплопровідності для звичайних умов приводяться в таблицях теплофізичних властивостей матеріалів. Для деякого діапазону температур теплопровідність багатьох матеріалів визначається згідно з наступною залежністю: = (1+ Т ) (1.3) 0 де Т – температура, °С; λ0, β - постійні, визначені дослідним шляхом. Для аналізу теплотехнічних характеристик теплоізоляційних матеріалів при розрахунку енергозберігаючих проектів використовують термічний опір або опір теплопередачі R. Згідно [14], термічний опір – це величина, що дорівнює відношенню різниці температур двох ізотермічних поверхонь і щільності теплового потоку в якій-небудь точці на одній із цих поверхонь: R = (T −Т ) / q (1.4) С1 сп де ТС1,n – температури поверхонь стінки, °С. 12 З врахуванням (1.1) отримаємо вираз для плоскої стінки: R = / (1.5) При розрахунку R для огороджувальних конструкцій, необхідно також враховувати два зовнішні термічні опори: R = (T −Т ) / q =1/ а (1.6) а1 ж1 С1 1 R = (T −Т ) / q =1/ а (1.7) а2 С 2 ж2 2 де Т – температура поверхні, що стикається із зовнішнім середовищем, °С; С1 Т – температура поверхні, що стикається із внутрішнім середовищем, °С; С 2 T – температура повітря всередині і зовні приміщення, °С; ж1,2 Таким чином, вираз для визначення повного термічного опору огороджувальної конструкції приймає вигляд: R =1/ а + / +1/ а . (1.8) інт ext З врахуванням того, що огороджувальні конструкції будинків можуть мати декілька шарів матеріалів з різними теплотехнічними показниками, вираз (1.8) приймає вигляд: n R =1/ а + / +1/ а . (1.9) інт i i ext n=1 де - товщина i-го шару, м. i Основним завданням проектування теплового захисту будинку є приведення параметрів енергоефективності у відповідність із існуючими стандартами. Розрахункова при проектуванні величина R порівнюється з нормативним значенням. Таким чином, можна зробити висновок відносно ефективності розглянутого заходу. При розрахунку опору теплопередачі огороджувальної конструкції повинна 13 виконуватися наступна умова: R ≥Rreq p , (1.10) де Rreq - нормований опір теплопередачі огороджувальної конструкції, (м2·°С/Вт). Визначається залежно від градусо-доби опалювального періоду, Dd, °С·доб. D = (t − t ) z , (1.11) d інт ht ht де tint – розрахункова середня температура внутрішнього повітря будинку, °С [15]; tht – середня температура зовнішнього повітря [16]; zht – тривалість опалювального періоду, доб. Визначивши фактичне значення опору теплопередачі огороджувальної конструкції з врахуванням додаткової теплової ізоляції необхідно порівняти його з нормативним значенням опору теплопередачі, що визначається для даного типу будинку при існуючих кліматичних параметрах і тривалості опалювального періоду. Якщо умова 1.10 не виконується, то подальший розрахунок не має змісту, тому що в такому випадку здійснення енергозберігаючого заходу не приведе огороджуючу конструкцію у відповідність із існуючими стандартами. Однак, розрахунок можна продовжити в тому випадку, якщо метою заходу не є приведення конструкції до сучасних стандартів енергозбереження. Як у холодний період року, так і в період з позитивними температурами зовнішнього повітря через огороджувальні конструкції будинку здійснюється перенос вологи у вигляді насиченої пари. Матеріали огороджувальної конструкції мають властивість протидіяти переносу насиченої пари. Ця властивість називається опір паропроникненню. Залежно від таких факторів, як температура й вологість внутрішнього й зовнішнього повітря, парціального тиску насиченої водяної пари й опору паропроникненню матеріалів у огороджувальної конструкції будинку на деякій відстані від внутрішньої поверхні відбувається конденсація водяної пари. 14 При цьому відбувається нагромадження вологи всередині огороджувальної конструкції протягом періоду конденсації. Тільки після підвищення температури зовнішнього повітря відбувається зворотний процес випарювання нагромаджуючої вологи. Як правило, процес конденсації й нагромадження вологи відбувається в період з негативними середньомісячними температурами, а випарювання – з позитивними. При розрахунку вологонакопичення в огороджувальних конструкціях використовують таке поняття як площина можливої конденсації, тобто площина, у якій найімовірніше можливе випадання вологи в період з негативними середньомісячними температурами. Розташування площини можливої конденсації залежить від типу огороджувальної конструкції і наявності внутрішнього теплоізоляційного шару. В одношарових конструкціях (без внутрішнього теплоізоляційного шару) таких, як цегельна кладка, одношарова панель і т.п., площина конденсації може перебувати на відстані 2/3 від внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції. У багатошарових конструкціях із внутрішнім теплоізоляційним шаром (трьохшарова залізобетонна панель та ін.) площина конденсації може перебувати на внутрішній поверхні теплоізоляційного шару. Опір паропроникненню багатошарової огороджувальної конструкції визначається за формулою: n Rn = / , (1.12) vp i i i=1 де – товщина i-го шару огороджувальної конструкції, м; – розрахунковий i i коефіцієнт паропроникнення матеріалу i-го шару огороджувальної конструкції, мг/(м·год·Па). Для визначення нормативних показників розрахунок опору паропроникнення огороджувальної конструкції ведеться від внутрішньої поверхні до площини можливої конденсації. Опір паропроникнення огороджувальної конструкції до площини можливої des конденсації R повинно бути не менше найбільшого з наступних нормованих vp 15 опорів паропроникнення – R reg і R reg – нормований опір паропроникнення з умови vp1 vp2 недопущення нагромадження вологи за річний період і нормованого опору паропроникнення з умови обмеження нагромадження вологи за період з негативними середньомісячними температурами. Чисельні значення R reg і R reg визначаються за формулою: vp1 vp2 Rreg = (е − E) Rb /(E − е ); (1.13) vp1 int vp ext reg 0,0024 z (е − E) R = 0 int , (1.14) vp2 w + w w aw де е – парціальний тиск водяної пари внутрішнього повітря, Па; int е = ( /100) E , (1.15) int int int E – парціальний тиск насиченої водяної пари, Па, при tint; φint – відносна int вологість внутрішнього повітря, %; R в - опір паропроникнення, мг/(м·год·Па), vp огороджувальної конструкції між площиною можливої конденсації та зовнішньою поверхнею; eext - середній парціальний тиск водяної пари зовнішнього повітря, Па, за річний період; z0 – тривалість періоду вологонакопичення, тобто періоду з негативними середньомісячними температурами, доб.; Е0 - парціальний тиск водяної пари в площині можливої конденсації, що визначається при середній температурі зовнішнього повітря за період місяців з негативними середньомісячними температурами, Па; ρw – густина матеріалу зволожуваного шару, кг/м3; δw – товщина зволожуваного шару, м; Δwav – гранично допустиме збільшення розрахункового масового відношення вологи в матеріалі зволожуваного шару за період вологонакопичення z0, %; Е – парціальний тиск водяної пари у площині можливої конденсації за річний період експлуатації, Па; Е = (Е z + Е z + Е z ) /12, (1.16) 1 1 2 2 3 3 де Е1, Е2, Е3 – парціальні тиски водяної пари в площині можливої конденсації зимового, літнього та осінньо-весняного періоду, Па; z1, z2, z3 – 16 тривалість відповідних періодів, міс.; η – коефіцієнт: = 0,0024(Е − еext ) z / Rв , (1.17) 0 0 0 vp де еext – середній парціальний тиск водяної пари зовнішнього повітря періоду 0 місяців з негативними середньомісячними температурами, Па. Парціальні тиски водяної пари Е1, Е2, Е3 можна визначити згідно з наступними залежностями [23]: - для t<0: 18,7t −115,72 Е = exp i ; (1.18) 233,77 + 0,881t i - для t>0: 16,57t −115,72 Е = exp i , (1.19) 233,77 + 0,997t i де ti - температура в площині можливої конденсації відповідного періоду, °С. Температура в площині можливої конденсації τс визначається за формулою [20]: = t − (t − t ) R / R , (1.20) с int int ext b 0 де Rв – опір теплопередачі конструкції до площини можливої конденсації, м2·°С/Вт; R0 – повний опір теплопередачі огороджувальної конструкції, м2·°С/Вт. Визначення відповідності опору паропроникнення нормативним значенням відбувається в такий спосіб: 1. За формулою 1.12 визначаємо значення опору паропроникнення огороджувальної конструкції до площини можливої конденсації. R reg reg 2. Визначаємо і R . vp1 vp2 3. Порівнюємо Rdes з R reg і R reg . Повинна виконуватися наступна умова: vp vp1 vp2 Rdes R reg (R reg ). (1.21) vp vp1 vp2 Якщо умова 1.21 не виконується, то, отже, у огороджувальної конструкції буде 17 накопичуватися зайва кількість вологи, що говорить про непридатність теплоізоляційної конструкції. Температурний перепад між температурою внутрішнього повітря й температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції. Розрахункове значення температурного перепаду Δt0, °C між температурою внутрішнього повітря в приміщенні й внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції визначається за формулою: n(t − t ) t = int ext , (1.22) 0 R a 0 int де n – коефіцієнт, що враховує залежність положення зовнішньої поверхні, що огороджує конструкції відносно зовнішнього повітря [21]; tint – розрахункова середня температура внутрішнього повітря, °С; text – розрахункова температура зовнішнього повітря в холодний період року, °С; R0 – наведений опір теплопередачі огороджувальної конструкції, м2·°С/Вт; aint – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, Вт/м2·°С [21]. Отримане розрахункове значення температурного перепаду необхідно порівняти з нормованим температурним перепадом, який визначається залежно від типу будинку й виду огороджувальної конструкції [21] Δt0. Повинна виконуватися умова: Δt0≤Δtn. (1.23) Опір повітропроникненню Rdes багатошарової огороджувальної конструкції inf визначається як сума опорів повітропроникнення окремих шарів огороджувальної конструкції: Rdes = R + R + ...R , (1.24) inf inf 1 inf 2 inf n Нормований опір повітропроникненню визначається за формулою: Rdes = p /G , (1.25) inf n 18 де Δр – різниця тисків повітря на зовнішній і внутрішній поверхні огороджувальної конструкції, Па; Gn - нормована повітропроникність огороджувальної конструкції , кг/м2·год [10]. При проведенні порівняльного аналізу енергозберігаючих заходів з використанням теплоізоляційних матеріалів перераховані вище критерії повинні відповідати визначеним умовам. Відповідність або невідповідність критеріїв оцінки умовам ефективності й буде чинником вибору більш ефективного енергозберігаючого проекту. Rdes Rreg , Rdes Rreg (Rreg Умови ефективності: ), t t , Rdes Rreg. р vр vр1 vр2 0 n inf inf Перераховані вище умови дозволяють визначити відповідність параметрів ефективності нормативним значенням і визначити більш ефективний теплоізоляційний матеріал з декількох можливих. 1.2. «Точкове» утеплення Незадовільні параметри теплового комфорту, які закладалися на стадії проектування житлових будинків згідно із санітарними нормами, а також невідповідність огороджувальних конструкцій проектованим теплотехнічним параметрам привели до того, що на даний момент широко поширилася практика так званого «точкового» утеплення в багатоквартирних будинках (рис. 1.2) – монтаж зовнішнього теплоізоляційного шару в окремо взятих квартирах. В умовах централізованого теплопостачання без поквартирного регулювання теплового навантаження подібні заходи не є енергозберігаючими, тому що кількість теплоти, що надходить у квартиру, не зміниться й буде відповідати температурному графіку котельні. 19 Рис. 1.2. «Точкове» утеплення. «Точкове» утеплення є частним випадком утеплення огороджувальних конструкцій з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції і має ті ж теплофізичні основи. Переваги «точкового» утеплення: - можливість підвищення температури внутрішнього повітря в приміщенні; - можливість проведення заходу незалежно, безпосередньо власниками квартири; - широкий спектр можливих теплоізоляційних матеріалів. Недоліки: - при відсутності поквартирного регулювання теплового навантаження не є енергозберігаючим заходом; - відсутня методика, що дозволяє визначити ефективність такого заходу; - негативний вплив на зовнішній вигляд будинку; - підвищення вологонакопичення в окремих сегментах будинку. «Точкове» утеплення не є енергозберігаючим заходом і про його економічну ефективність не йдеться. Однак, таким способом можна підвищити температуру повітря всередині квартири шляхом зниження втрат тепла через огороджувальні конструкції. Саме температура повітря в приміщенні після проведення утеплення tint і є критерієм ефективності «точкового» утеплення. При цьому не проводиться ніяких досліджень і розрахунків, за допомогою яких можна було б спрогнозувати 20 потенційне підвищення температури внутрішнього повітря у квартирі після проведення теплоізоляційних робіт. Завданням дослідження є створення методики, за допомогою якої можливо визначити підвищення температури повітря в приміщенні при різному розташуванні квартир у будинку. Для визначення потенційного збільшення внутрішньої температури у квартирі необхідно спочатку визначити існуюче теплове навантаження опалення квартири. Розрахункове теплове навантаження опалення визначається за формулою [22]: Q =Q +Q −Q , (1.26) 0 m u тв де Qт – теплові втрати через огороджувальні конструкції, Вт; Qи - теплові втрати інфільтрацією через вступ холодного повітря через нещільності зовнішніх огороджень, Вт; Qтв – внутрішні тепловиділення, Вт; Аналізуючи вираз 1.26 слід зазначити, що найбільш значимою складовою є Qт – тепловтрати через огороджувальні конструкції. Теплові втрати через огороджувальні конструкції визначаються за формулою [13, 16]: A Q = (t − t ) n , (1.27) m int ext R n де tint – температура внутрішнього повітря, °С; text – температура зовнішнього повітря, °С; Аn – площа окремої огороджувальної конструкції, м2; Rn – опір теплопередачі огороджувальної конструкції, м2·С/Вт; Ψ – коефіцієнт, що враховує розрахунковий перепад температур для горизонтальних огороджень (для підлоги – 0,6; для стелі – 0,8). Згідно 1.27 значення tint при проектуванні теплового навантаження опалення є постійною величиною й визначається в значеннях 18-20 °С відповідно санітарним нормам й правила. При розрахунку прогнозованого підвищення внутрішньої температури повітря у квартирі необхідно враховувати реальну існуючу внутрішню температуру tф int, яка може не відповідати проектованому значенню. У якості зовнішньої температури повітря text при розрахунку теплового навантаження 21 буде використовуватися середня температура зовнішнього повітря протягом опалювального періоду. При розрахунку максимального теплового навантаження застосовується температура найбільш холодного п'ятиденного січня. Таким чином, вираз для визначення теплових втрат через огороджувальні конструкції приймає вид: ср ф ср A Q = (t − t ) n int ext , (1.28) т R n Вираз для визначення теплових втрат через огороджувальні конструкції після проведення теплоізоляційних робіт має вигляд: Qср = (t − t ср A n т int ext ) , (1.29) Rт n де tint – температура внутрішнього повітря після проведення теплоізоляційних робіт, °С. Теплові втрати з інфільтрацією Qи визначаються або дослідним шляхом, або згідно з виразом [14]: Q = Q , (1.30) u m де µ - коефіцієнт інфільтрації. Згідно [15], коефіцієнт інфільтрації визначається за формулою: 273+ t н. р.о. =10−2 2gl 1− +w2 , (1.31) p 273+ t p int де g – прискорення вільного падіння, м/с2; l – вільна висота будинку, м; w2 – p розрахункова для даної місцевості швидкість вітру в опалювальний період, м/с [9]. Внутрішні тепловиділення Qтв, як правило, не враховуються при розрахунку теплових навантажень опалення, тому що температура внутрішнього повітря у квартирі повинна залишатися на рівні нормативних значень незалежно від наявності або відсутності людей у квартирі. 22 Таким чином, вираз для визначення теплового балансу в приміщенні після теплоізоляційних робіт має вигляд: (1.32) Аналіз даних, отриманий за допомогою розрахунку втрат з інфільтрацією згідно з виразом 1.31 показав, що при незначній (±5-8°С) зміні внутрішньої температури повітря в приміщенні tр int і незмінних інших параметрах (l, wp, tн.р.) значення коефіцієнта інфільтрації µ практично не змінюється. Таким чином, для зручності розрахунку підвищення температури повітря у квартирі, складову інфільтрації в обох частинах рівності можна вважати постійною. Після математичних перетворень, вираз 1.32 приймає вигляд: У виразі 1.33 величина tint (підвищення температури повітря в приміщенні після проведення «точкового» утеплення) є критерієм ефективності цього способу утеплення. 1.3. Утеплення з використанням начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком Вважається, що начіпний фасад з вентильованим повітряним прошарком (рис. 1.3) є одним з найефективніших сучасних способів утеплення зовнішніх стін будинків. Особливістю такої системи є наявність тонкого повітряного прошарку між теплоізоляційним і декоративним шаром конструкції (фасадна панель). Головне завдання повітряного прошарку – покращення теплотехнічних характеристик всієї конструкції, зокрема, видалення надлишків вологи, яка може накопичуватися в конструкції після монтажу додаткового теплоізоляційного шару й збільшення 23 опору теплопередачі конструкції. Монтаж начіпного вентильованого фасаду можливий як на стадії будівлі нового будинку, так і при реконструкції вже існуючого. Використання начіпного лицьового шару при цьому надає широкий спектр можливостей для поліпшення зовнішнього вигляду будинку. Рис. 1.3. Начіпний вентильований фасад. У якості теплоізоляційного матеріалу в системах начіпних вентильованих фасадів, як правило, використовують мінеральну вату. Товщина теплоізоляційного шару й повітряного прошарку визначається необхідним опором теплопередачі й паропроникненням огороджувальної конструкції, параметрами вологопереносу, а також характеристиками обраного для монтажу типу конструкції вентильованого фасаду [3, 8, 9, 10]. Тип і характеристика лицьового шару визначаються міцністними розрахунками для існуючої огороджувальної конструкції. Начіпні фасади з вентильованим повітряним прошарком мають ряд особливостей, які впливають на теплотехнічний розрахунки конструкції, а саме: - наявність великої кількості кріпильних елементів (кронштейни, металеві профілі, анкерні болти, дюбелі та ін.), які впливають на однорідність конструкції; - повітря в повітряному прошарку має свої характеристики (температура, 24 швидкість руху), які впливають на теплотехнічні характеристики конструкції в цілому. Перераховані вище особливості ускладнюють визначення економічної й теплотехнічної ефективності використання начіпного вентильованого фасаду, а саме опору теплопередачі й вологопереносу конструкції. Підвищений інтерес у сучасному будівництві й енергозбереженні до вентильованих начіпних фасадів обумовлений тими можливостями, які така система може забезпечити в порівнянні з іншими методами утеплення зовнішніх стін будинків, а саме: - можливість знизити вологонакопичення в конструкції; - усунути зайве нагрівання конструкції сонячним випромінюванням; - захист від атмосферної вологи. При цьому, основна мета застосування начіпного вентильованого фасаду – підвищення теплозахисних характеристик огороджувальної конструкції і приведення її у відповідність із існуючими стандартами. У зв'язку із зазначеними вище особливостями застосування начіпних вентильованих фасадів, необхідно окремо розглянути кожний аспект цієї технології для конкретного об'єкта. Опір теплопередачі конструкції з начіпним вентильованим фасадом визначається за формулою [3, 4, 8, 9, 10]: 1 1 R = + (R + R )r + R + R + , (1.34) нф cm ут пр д а а int ехt R - опір теплопередачі зовнішньої стіни будинку, м2·°С/Вт; R - опір cm ут теплопередачі шару утеплювача, м2·°С/Вт; R - опір теплопередачі повітряного пр прошарку, м2·°С/Вт; R - опір теплопередачі декоративного шару, м2·°С/Вт; r - д коефіцієнт теплотехнічної однорідності, обумовлений наявністю теплопровідних включень. Переваги вентильованих фасадів: 25 - високі теплозахисні характеристики; - можливість видалення вологи з конструкції; - широкий спектр можливостей для декоративної обробки будинку. Недоліки: - складність монтажу конструкції, пов'язана з використанням великої кількості кріпильних елементів; - висока вартість конструкції; - обмеженість у виборі теплоізоляційного матеріалу; - відсутність методики для перевірки розташування площини можливої конденсації в конструкції. Найбільш істотними недоліками систем начіпних вентильованих фасадів є велика кількість кріпильних елементів, які є теплопровідними включеннями, і відсутність методики для визначення площини можливої конденсації вологи й вологонакопичення в конструкції. Для огороджувальних конструкцій, з вентильованими начіпними фасадами визначальними теплопровідними включеннями є кронштейни й анкерні болти [13]. За допомогою кронштейна несучий каркас з'єднується з основою, сам же кронштейн кріпиться до стіни будинку за допомогою анкерного болта. Очевидно, що зменшення коефіцієнта теплотехнічної однорідності негативно позначиться не тільки на теплотехнічній ефективності конструкції, але й знизить економічний ефект від реконструкції. Існуючі методики розрахунків начіпних вентильованих фасадів [9, 10] не передбачають обліку впливу кріпильних елементів на теплотехнічну однорідність конструкції. Також методики [9, 10] не передбачають оцінки економічної ефективності застосування начіпних вентильованих фасадів. Як було сказано, мінеральна вата дуже чутлива до зволоження. Згідно з методичними рекомендаціями по проектуванню начіпних вентильованих фасадів [9, 10], площина можливої конденсації вологи в огороджувальних конструкціях з вентильованим прошарком розташовується або на зовнішній межі теплоізоляційного шару, або на внутрішній поверхні декоративного шару, тобто в самому повітряному прошарку. При цьому не передбачаються розрахунки 26 можливого розташування площини конденсації й не враховується матеріал існуючої огороджувальної конструкції. Наприклад, тришарові залізобетонні панелі мають свій внутрішній теплоізоляційний шар і конденсація вологи можлива всередині самої огороджувальної конструкції, на межі теплоізоляційного шару. Після монтажу додаткового утеплювача площина можливої конденсації може або зміститися, або розширитися. Досліджувати вологий режим в огороджувальної конструкції і поведінка площина можливої конденсації вологи можлива за допомогою графоаналітичного методу Фокіна-Власова [3]. Суть цього методу полягає в графічному визначенні зон можливої конденсації вологи для періоду вологонакопичення й періоду випарювання вологи з подальшим графічним порівнянням, після чого можна судити про вологий режим конструкції. 1.4. Критерії оцінки економічної ефективності заходів щодо утеплення огороджувальних конструкцій, будинків Економічні критерії оцінки ефективності енергозберігаючих заходів у більшості випадків є визначальними при виборі проекту. Максимізація економічного ефекту на тлі мінімізації витрат - головна мета інвестиційного проекту. Часто саме мінімальна вартість проєкту є основним чинником, по якому визначають вибір того або іншого теплоізоляційного матеріалу (зневажаючи при цьому теплотехнічними й фізичними параметрами). Згідно з методичними рекомендаціями по оцінці ефективності інвестиційних проектів і відбору для фінансування [17] порівняння різних інвестиційних проектів і вибір кращого з них рекомендується робити з використанням різних показників, до яких відносяться: чистий дисконтований дохід (ЧДД) або інтегральний ефект, індекс дохідності (ІД), внутрішня норма дохідності (ВНД) і строк окупності Ток. Таким чином, за допомогою цих критеріїв можна визначити ефективність енергозберігаючого проекту з економічної точки зору. - чистий дисконтований дохід Чистий дисконтований дохід визначається як сума поточних ефектів за весь 27 розрахунковий період, наведена до початкового кроку, або як перевищення інтегральних результатів над інтегральними витратами [72]. У випадку відсутності інфляційних змін протягом розрахункового періоду, ЧДД визначається за формулою: Т 1 ЧДД = (R − З ) , (1.35) t t t=0 (1+ E)t де Rt - результати на t-ому кроці розрахунку, грн.; Зt - витрати на тому ж кроці (без врахування капітальних вкладень), грн.; t – номер кроку розрахунку; Тсл – передбачуваний строк експлуатації об'єкта, років; Е – норма дисконту, рік-1. Для визначення ЧДД використовують також модифіковану формулу, у якій до складу витрат виключають капітальні вкладення К: Т 1 К = К , (1.36) t t=0 (1+ E)t де Кt – капітальні вкладення на t-ому кроці, р. Як правило, капітальні вкладення в енергозберігаючі проекти, пов'язані з теплоізоляційними матеріалами, носять одноразовий характер. При цьому поточні витрати можуть зростати у зв'язку з інфляційним ростом цін. Інфляція – зниження купівельної спроможності коштів, у результаті чого прогнозовані масштаби витрат і доходів по роках розрахункового періоду зростають відповідно до прийнятих темпів інфляції [12]. При проведенні економічних розрахунків з врахуванням інфляції розрізняють номінальну ставку дисконту Ен (що включає інфляцію) і реальну ставку дисконту (очищену від інфляції). Взаємозв'язок між цими величинами наступний: - при темпі інфляції від 3 до 5 %: Ер=Ен–a; (1.37) - при темпі інфляції вище 5 %: 28 Е − а Е = п , (1.38) р 1+ а де a – темп інфляційного росту, рік-1. Таким чином, формула для визначення ЧДД приймає вигляд: Т 1 ЧДД = (R − З ) − К. (1.39) 0 0 t=0 (1+ E)t Критерієм фінансової ефективності інвестиційного проєкту є виконання наступної умови ЧДД >0. (1.40) З ростом ЧДД зростає економічна привабливість проекту. - індекс дохідності Відповідно до [12], через природні обмеження, пов'язані з масштабом діяльності, більше значення ЧДД не завжди буде відповідати більш ефективному варіанту капіталовкладень. Тому для оцінки ефективності фінансових проектів використовую індекс дохідності. Індекс дохідності (ІД) – відношення чистого дисконтованого доходу до величини капіталовкладень. При одноразових капітальних витратах вираз для визначення індексу дохідності має вигляд: Т 1 ІД = (R0 − З0 ) / К. (1.41) t=0 (1+ E)t За аналогією з ЧДД, чим вищий ІД, тим вища ефективність інвестиційного проєкту. Таким чином, умова економічної доцільності має вигляд: ІД>1. (1.42) Якщо два і більше інвестиційні проекти мають однаковий ЧДД, то більш ефективним буде проект із максимальним ІД. - дисконтований строк окупності Строк окупності – це період, протягом якого, повністю відшкодовуються 29 дисконтовані капітальні вкладення за рахунок чистого доходу [12]. Строк окупності вважається показником ліквідності, показуючи строк, протягом якого засоби будуть заморожені в проекті. Чим коротший строк окупності, тим вище значення річного чистого потоку коштів. Критерієм ефективності інвестиційних проектів є виконання умови: Ток→min. (1.43) Строк окупності може бути визначений графічно або аналітично шляхом розв'язку наступного рівняння: Ток 1 Ток 1 (R − З ) = К . (1.44) t t t t t t=0 (1+ E) t=0 (1+ E) У випадку одноразових капіталовкладень і з врахуванням інфляції вираз 1.44 приймає вигляд: Ток 1 (R − З ) = К. (1.45) 0 0 (1+ E )t t=0 вн Застосовуючи аналітичний метод визначення строку окупності, шляхом математичних перетворень одержуємо вираз для визначення Ток: Ток 1 К = . (1.46) t=0 (1+ E )t R − З вн 0 0 Ліва частина виразу 1.46 являє собою геометричну прогресію. При цьому сума Ток – член геометричної прогресії повинен задовольняти рівність 1.46. Після математичних перетворень із врахуванням формули суми n-членів геометричної прогресії, одержуємо наступний вираз: 1 1− Т (1+ E ) ок К вн = . (1.47) 1 R − З 1− 0 0 (1+ E ) вн 30 Шляхом подальших математичних перетворень одержуємо формулу для аналітичного визначення строку окупності дисконтованих інвестицій. Висновки до першого розділу У розділі обґрунтована необхідність аналізу енергоефективності теплоізоляційних матеріалів при проведенні заходів щодо модернізації огороджувальних конструкцій, будинків. Виділено три основні напрямки при термомодернізації огороджувальних конструкцій, будинків: - ізоляція без повітряного прошарку (з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції); - «точкове» утеплення (теплоізоляція окремо взятих квартир у багатоквартирних будинках); - утеплення з використанням технології начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком. Для теплової ізоляції з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції виділені критерії оцінки теплотехнічної ефективності: опір теплопередачі конструкції Rdes р, (м2·°К/Вт); опір паропроникнення Rdes vp, мг/(м·год·Па); температурний перепад Δt0, °С; опір повітропроникненню Rdes inf, мг/(м·год·Па). Розглянуті переваги й недоліки такого способу утеплення огороджувальних конструкцій. Для «точкового» утеплення було запропоновано використовувати в якості критерію ефективності температуру внутрішнього повітря tint після монтажу теплоізоляційного шару, яке отримано з виразу для визначення теплового навантаження. Розглянуті переваги й недоліки даного методу. У розділі виділені основні проблеми начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком і обґрунтована необхідність їх розв'язку: - необхідність обліку впливу кріпильних елементів на теплотехнічну 31 однорідність конструкції й, відповідно, на теплотехнічну й економічну ефективність фасадів; - необхідність визначення площини можливої конденсації й параметрів вологопередачі в конструкціях з начіпними вентильованими фасадами. У розділі були запропоновані наступні економічні критерії ефективності використання теплоізоляційних матеріалів при проведенні модернізації огороджувальних конструкцій: чистий дисконтований дохід ЧДД; індекс дохідності ІД; строк окупності Ток. Вирази для визначення економічних критеріїв енергоефективності були перетворені для заходів щодо вдосконалення теплової ізоляції огороджувальних конструкцій. 32 РОЗДІЛ 2. ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ УТЕПЛЕННЯ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ ПРИ БЕЗПОСЕРЕДНЬОМУ МОНТАЖІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ НА ЗОВНІШНЮ ПОВЕРХНЮ МР 25.144.85 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Власенко РОЗДІЛ 2. ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ Літ. Арк. Акрушів Перевір. УТЕПЛЕННЯ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ Плахотний КОНСТРУКЦІЙ ПРИ БЕЗПОСЕРЕДНЬОМУ Реценз. МОНТАЖІ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОГО МАТЕРІАЛУ НА ЗОВНІШНЮ ПОВЕРХНЮ Н. Контр. ЧДТУ, мТЕ-45 Затверд. Калейніков 33 2.1. Цільовий об'єкт Цільовим об'єктом енергозберігаючого заходу є житловий будинок типової серії 1-464 і 1-447 з відомими параметрами (площа огороджувальних конструкцій, висота, опалювальний об’єм і т.п.). Конструкційні особливості будинку дозволяють використовувати кілька типів теплоізоляційних матеріалів заводського виробництва із установленими теплотехнічними й фізичними характеристиками. Із запропонованих теплоізоляційних матеріалів необхідно вибрати той, використання якого принесе найбільший економічний ефект, не порушуючи при цьому встановлених норм і стандартів. При цьому відомі наступні параметри теплоізоляційних матеріалів: 1. Питома вартість 1 м³ матеріалу й питома вартість монтажу 1 м² теплоізоляційного матеріалу (з врахуванням декоративного шару); 2. Теплопровідність матеріалу λ, Вт/м·°С; 3. Густина матеріалу ρ, кг/м3; 4. Коефіцієнт паропроникнення, мг/(м·год·Па); 5. Опір повітропроникненню, кг/(м·год·Па); 6. Строк експлуатації теплоізоляційного матеріалу, років Алгоритм для визначення найбільш ефективного теплоізоляційного матеріалу наступний: 1. Визначити кліматичні параметри й тривалість опалювального періоду; 2. Визначити нормативне значення опору теплопередачі огороджувальної конструкції; 3. Визначити опір теплопередачі існуючої огороджувальної конструкції; 4. Визначити значення повного опору теплопередачі конструкції, опору теплопередачі частини конструкції до площини можливої конденсації й частини конструкції між площиною можливої конденсації й зовнішньою поверхнею після реконструкції; 5. Порівняти розрахункові й нормативні значення опору теплопередачі; 6. Визначити параметри навколишнього середовища для розрахунку опору 34 паропроникнення; 7. Визначити фактичні й нормативні значення опору паропроникнення конструкції й порівняти їх; 8. Визначити нормативні й фактичні значення температурного перепаду між внутрішньою поверхнею й внутрішнім повітрям і опору повітропроникненню. Порівняти отримані значення; Відповідність теплотехнічних і санітарно-гігієнічних критеріїв нормативним значенням визначає допустимість використання того або іншого матеріалу для реконструкції. Розрахунок необхідно провести для кожного теплоізоляційного матеріалу. Отримані результати необхідно порівняти між собою. 2.2. Формування вхідних і вихідних даних для аналізу ефективності теплової ізоляції огороджувальних конструкцій Для експериментального розрахунку параметрів ефективності теплоізоляційних матеріалів як цільового об'єкта обрано 5-ти поверховий панельний житловий будинок типової серії I-464. Огороджувальні конструкції цього будинку являють собою трьохшарові залізобетонні панелі (рис. 2.1-2.2), що складаються із наступних шарів: внутрішній лицьовий шар, дві залізобетонні плити, проміжні внутрішній теплоізоляційний шар (мінераловатні вкладиші). Площа зовнішньої поверхні огороджувальних конструкцій, під теплову ізоляцію Аст становить 2468,97 м2, висота будинку – 13,5 м, висота будинку від рівня підлоги першого поверху по верхи витяжної шахти – 15 м. Слід зазначити, що конструкція має внутрішній теплоізоляційний шар. Отже, площина можливої конденсації знаходиться між теплоізоляційним шаром і зовнішньою залізобетонною панеллю. 35 Рис. 2.1. Панель житлового будинку типової серії I-464. Рис. 2.2. Структура трьохшарової залізобетонної панелі. У якості можливих теплоізоляційних матеріалів для реконструкції обрані наступні: - плити мінераловатні на бітумному сполучному з наступними параметрами: λт=0,056 Вт/м·К; δт=0,1 м; ρ=200 кг/м3; µт=0,49 мг/м·год·Па; ст.э.=900 грн./м3; см=300 грн./м2; Тсл=30 років. - пінополістирол ПБС-С з наступними параметрами: λт=0,038 Вт/м·К; δт=0,1 м; ρ=40 кг/м3; µт=0,03 мг/м·год·Па; с 3 2 т.е.=1100 грн./м ; см=250 грн./м ; Тсл=30 років. - пінопласт марки ФФ-170 з наступними параметрами: λт=0,047 Вт/м·К; 36 δт=0,1 м; ρ=170 кг/м3; µт=0,23 мг/м·год·Па; ст.е.=1000 грн./м3; см=250 грн./м2; Тсл=30 років. - пінополіуретан ППУ-331 з наступними параметрами: λт=0,029 Вт/м·К; δт=0,1 м; ρ=45 кг/м3; µт=0,05 мг/м·год·Па; ст.е.=2000 грн./м3; см=150 грн./м2; Тсл=50 років. Заявлений виробниками термін служби деяких теплоізоляційних матеріалів може становити 50 і більше років. Однак, при розрахунку економічних параметрів ефективності термін служби теплоізоляційного матеріалу не може перевищувати строку експлуатації самого будинку. У розглянутому випадку для панельного будинку типової серії I-464 1970-го року будівлі строк експлуатації подовжений на 30 років. Тому в цьому випадку, якщо заявлений термін служби теплоізоляційного матеріалу перевищує 30 років, то при розрахунку економічних параметрів як строку служби ми будемо використовувати строк експлуатації будинку, тобто 30 років. Проведений аналіз варіантів застосування теплоізоляційних матеріалів дозволяє визначити ефективність кожного можливого варіанта реконструкції огороджувальних конструкцій, будинків при відомих параметрах теплоізоляційних матеріалів. У ході розрахунку були отримані розрахункові й нормативні показники опору теплопередачі, паропроникнення й повітропроникнення, температурний перепад. Ці показники дозволяють визначити рівень допустимості того або іншого теплоізоляційного матеріалу для реконструкції. Розрахунок економічних показників дозволяє визначити найбільш ефективний матеріал з економічної точки зору. Такі розрахунки дозволяють проаналізувати ефективність енергозберігаючих заходів на стадії проектування й дозволяють вибрати найбільш привабливий інвестиційний проект. З деякими доповненнями подібний розрахунок можна проводити для будинків будь-яких типів і призначень і при будь-яких джерелах фінансування інвестиційних проектів. У розглянутому випадку ефективним матеріалом для реконструкції житлового будинку типової серії 1-464, враховуючи значення індексу дохідності й складності монтажу, є пінополістирол. Утеплення мінеральною ватою має найгірші економічні показники. 37 2.3. Визначення припустимих та ефективних значень товщини теплоізоляційного шару δт При проєктуванні енергозберігаючих заходів, особливо масштабних реконструкцій житлових або адміністративних будинків, проводитися аналіз ринку теплоізоляційних матеріалів, робота з постачальниками або виробниками матеріалів, підрядними організаціями. Великі постачальники або виробники, як правило, здатні запропонувати різноманітний асортименти теплоізоляційних матеріалів різних теплотехнічних характеристик. Однак існують деякі обмеження в застосуванні тих або інших матеріалів. Наприклад, пінопласти мають високий ступінь горючості й, як правило, не застосовуються при утепленні висотних будов, при утепленні фасадів будинків застосовують тверді або напівжорсткі мінераловатні плити та т.п. Таким чином, ще на початковій стадії проектування енергозберігаючих заходів можна приблизно визначити тип матеріалу, який буде використовуватися при реконструкції. Постачальник або виробник пропонує матеріал із встановленим набором теплотехнічних властивостей (δ, µ, λ, ρ). Однак, якщо такі властивості матеріалу, як теплопровідність, густина, паропроникнення пов'язані з технологією виготовлення й не регулюються, то товщина теплоізоляційного виробу може варіюватися. Таким чином, завдання зводиться до знаходження ефективної товщини теплоізоляційного шару при відомих фізичних і теплотехнічних параметрах матеріалу (µ, λ, ρ). 2.3.1. Критерії вибору ефективної товщини теплоізоляційного матеріалу У розділі 1 були визначені критерії оцінки ефективності використання теплоізоляційних матеріалів. Ці ж критерії будуть використовуватися для визначення ефективної товщини теплоізоляційного шару. За допомогою теплотехнічних і санітарно-гігієнічних критеріїв ми отримаємо діапазон зміни прийнятної для реконструкції товщини теплоізоляційного матеріалу, а за допомогою економічних критеріїв визначимо найбільш ефективну товщину на цьому діапазоні. 38 Умова відповідності необхідному опору теплопередачі. Після перетворення виразів для визначення параметрів теплотехнічної ефективності, розглянутих у розділі 1 (пункт 1.1), отримаємо вираз для визначення оптимальної товщини теплоізоляційного шару: (R − R − R ). (2.1) т т reg дек c Вираз 2.1 є першим критерієм для визначення прийнятної товщини теплоізоляційного матеріалу. Слід зазначити, що даний критерій має сенс у тому випадку, якщо опір теплопередачі існуючої огороджувальної конструкції менше нормативного значення, оскільки умова 2.1 буде виконуватися при будь-яких δт. З умови відповідності нормативному значенню перепаду температур: n(t − t ) int ext − R − R . (2.2) т т дек c t a n int Вираз 2.2 є санітарно-гігієнічним критерієм визначення ефективної товщини теплоізоляційного шару. Умова відповідності опору паропроникнення. Для розрахунку параметрів опору паропроникнення необхідно знайти опір паропроникнення конструкції в межах від внутрішньої поверхні до площини можливої конденсації. Існує два варіанти розташування площини можливої конденсації: - огороджувальні конструкції не мають внутрішнього теплоізоляційного шару (цегельна кладка, одношарова панель та ін.); У цьому випадку площина можливої конденсації розташовується на відстані 2/3 загальної товщини конструкції від внутрішньої поверхні. З врахуванням наявності в конструкції внутрішнього лицьового шару: 2 = ( + ), (2.3) ув 1 2 3 де – товщина конструкції до площини можливої конденсації (вологий шар), ув 39 м; – товщина внутрішнього лицьового шару, м; – товщина основного шару 1 2 конструкції, м. Позначимо вологу частину основного шару ' . Його товщина дорівнює: 2 2 1 ' = ( + )− = (2 − ). (2.4) 2 1 2 1 2 1 3 3 Таким чином, опір паропроникнення огороджувальної конструкції до площини можливої конденсації дорівнює: 1 (2 − ) 2 1 Rdes = 1 + 3 . (2.6) vp 1 2 Позначимо товщину основного шару конструкції між площиною можливої конденсації й зовнішньою поверхнею як ' ' . Його товщина дорівнює: 2 1 1 ' ' = − ( − ) = ( + ). (2.7) 2 2 2 1 2 1 3 3 З врахуванням 2.6 отримаємо вираз для визначення опору паропроникнення шару огороджувальної конструкції між площиною можливої конденсації й зовнішньою поверхнею після реконструкції: 1 ( + ) 2 1 d R = 3 + m + дек . (2.8) vp 2 m дек З врахуванням 2.7: 1 ( + ) 2 1 3 (e − E) + m + дек int 2 m дек Rdes = . (2.8) vp1 (E − e ) ext 40 Температура в площині можливої конденсації з врахуванням перетворень у пункті 2.4, визначається виразом: (t − t ) R = е − int i в . (2.9) с int R + R + m дек c m Вираз для визначення парціального тиску водяної пари приймає вигляд: Таким чином, з врахуванням 2.10 вираз 1.16 приймає вигляд: де t1, t2, t3 – середні температури зовнішнього повітря літнього, зимового й осінньо-весняного періодів, °С. Нормований опір паропроникненню з умови обмеження нагромадження вологи за період з негативними середньомісячними температурами визначається з врахуванням 2.6, 2.8 і 2.9 приймає вигляд: 41 де t 0 – середня температура періоду з негативними середньомісячними ср температурами, °С; - огороджувальна конструкція має внутрішній теплоізоляційний шар (трьохшарову залізобетонну панель та ін.) В цьому випадку площина можливої конденсації збігається в зовнішньою поверхнею внутрішнього теплоізоляційного шару. Таким чином, опір паропроникненню частини огороджувальної конструкції від внутрішньої поверхні до площини можливої конденсації має вигляд: n Rdes = i = 1 + 2 + ...+ n , (2.13) vp i=1 i 1 2 n де – товщина внутрішнього теплоізоляційного шару, м; – коефіцієнт n n паропроникнення внутрішнього теплоізоляційного шару, мг/м·год·Па. Опір паропроникнення частини конструкції від площини можливої конденсації до зовнішньої поверхні визначається за формулою: в R = n+1 + m + дек . (2.14) vp n+1 m дек З врахуванням 2.3-2.4 вирази для визначення нормативних значень опорів паропроникнення 2.8-2.12 приймають вигляд: reg R = e − E n+1 + m + дек /(E − e ). (2.15) vp1 int ext n+1 m дек 42 2.3.2. Припустима та ефективна товщина теплоізоляційного матеріалу Першим кроком при визначенні припустимої товщини теплоізоляційного шару є розв'язок нерівностей 2.17 з урахуванням вищевказаних висновків і підстановок: (R − R − R ) m m reg дек c n(t − t ) int ext − R − R m m дек c (2.16) t a n int Rdes des R vp vp1,2 Отримані при цьому дані повинні бути інтерпретовані. Мінімальне значення діапазону δmin не повинно бути менше 0, оскільки мова йде про товщину матеріалу. Максимальне значення товщини теплоізоляційного шару δmax не повинно перевищувати максимально припустиму товщину теплоізоляційного шару, яку можливо використовувати при утепленні. Наприклад, при утепленні фасадів будинків товщина теплоізоляційного шару, як правило, не перевищує 20 см. Таким чином, отриманий уточнений діапазон припустимої товщини теплоізоляційного шару повинен укладатися в діапазон від 0 до 0,2 м. 2.3.3. Розрахунок ефективної товщини теплоізоляційного шару для заданої конструкції Для розрахунку ефективної товщини теплоізоляційного матеріалу вибираємо трьохповерховий житловий будинок. Матеріал огороджувальних конструкцій – керамічна цегла. Товщина зовнішніх стін – 0,3 м. У якості теплоізоляційного матеріалу обраний екструдований пінополістирол з наступними характеристиками: λт=0,031 Вт/м·К; µт=0,03 мг/м·год·Па; ст.м.=1100 грн./м3; см=250 грн./м2; Тсл=30 років. 43 2.3.4. Попередні обмеження товщини теплоізоляційного шару При послідовному розв'язку 2.17 можна отримати неадекватні розв'язки, тобто негативні значення товщини теплоізоляційного шару, або навпаки – такі значення товщини теплоізоляційного шару, які перевищують товщину самої огороджувальної конструкції або максимальну товщину, заявлену виробником матеріалу. Щоб уникнути одержання неадекватних результатів і максимально спростити розрахунок необхідно попередньо задати припустимий інтервал зміни товщини теплоізоляційного шару. З врахуванням товщини огороджувальної конструкції поточного розрахунку й можливої максимальної товщини шару екструдованого пінополістиролу, приймемо інтервал зміни товщини теплоізоляційного шару δтє(0;0,2]. 2.3.5. Визначення припустимого інтервалу товщини теплоізоляційного шару згідно теплотехнічним і санітарно-гігієнічним критеріям Шляхом розв'язку 2.9-2.12 отримані наступні припустимі інтервали: - із умови нормативного опору теплопередачі: δтє[0,063;0,2], м - з умови нормативного температурного перепаду: δтє[0,017;0,2], м Таким чином, підсумковий інтервал - δтє[0,063;0,2],м. - з умови відповідності нормативним параметрам паропроникнення (період з негативними середньомісячними температурами). Для визначення відповідності визначеного параметра побудуємо графік залежності опору паропроникнення від товщини теплоізоляційного шару (рис. 2.3). Згідно рис. 2.3 на всьому отриманому інтервалі зміни товщини теплоізоляційного шару не порушуються вимоги по нагромадженню вологи протягом періоду з негативними середньомісячними температурами, про що говорять позитивні значення функції f(δт). 44 Рис. 2.3. Графік залежності функції опору паропроникнення від товщини теплоізоляційного шару δт Таким чином, був отриманий оптимальний діапазон товщини теплоізоляційного матеріалу. У розділі 4 за допомогою економічних критеріїв енергоефективності буде отримано максимально ефективне значення товщини теплоізоляційного шару. 2.4. Визначення ефективності теплоізоляційних матеріалів при «точковому» утепленні «Точкове» утеплення є частковим випадком монтажу теплоізоляційного матеріалу на зовнішню поверхню огороджувальних конструкцій. У розділі 1 запропоновано використовувати значення температури внутрішнього повітря в приміщенні після монтажу теплоізоляційного шару як критерію ефективності. Однак, залежно від розташування квартири в будинку, вирази для визначення внутрішньої температури повітря будуть відрізнятися. 2.4.1. Визначення опору теплопередачі Залежно від розташування квартири, розрізняю наступні огороджувальні конструкції через які можливі теплові втрати: зовнішні стіни; стіни, що виходять у під'їзд; стелеві перекриття (для квартир верхнього поверху); перекриття підлоги (для квартир першого поверху); світлопрозорі огороджувальні конструкції. 45 Розрахунок опору теплопередачі для кожного типу конструкції має свої особливості: - зовнішні стіни. Вираз для визначення теплових втрат через зовнішні стіни має вигляд: 1 n 1 R = + i + , (2.18) н а n=1 а int i ext де δn – товщина шару n, м; λn – коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару n, Вт/(м·°С); αint – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкції, Вт/м2·°С), (для гладких стін та стель дорівнює 8,7 Вт/(м2·°С)); αext – коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огорожі; для зимових умов приймається рівним 23 Вт/(м2·°С). При розрахунку теплового навантаження опалення розраховується опір теплопередачі до теплоізоляційних робіт. При розрахунку тепловтрат після утеплення додаються опір теплопередачі теплоізоляційного шару: 1 n 1 R = + i + + m , (2.19) н а n=1 а int i ext m Теплові втрати через зовнішні стіни визначаються за формулою: cp A Q = (t − t ) н , (2.20) m int ext R + m н m А - площа зовнішніх стін, м2. Слід зазначити, що у випадку «точкового» утеплення в багатоквартирних будинках декоративний шар являє собою тонкий шар шпаклівки, а в деяких випадках, взагалі відсутній. Це пов'язано з технічною складністю монтажу якісного декоративного шару при проведенні верхолазних робіт і дешевиною утеплення. Тому, при розрахунку «точкового» утеплення опір теплопередачі декоративного шару враховуватися не буде. 46 - перекриття стелі Теплові втрати через стельові перекриття актуальні для квартир верхніх поверхів. У випадку наявності неопалюваних горищ, вираз для розрахунку опору теплопередачі приймає вигляд: 2 n R = + i . (2.21) nm а n=1 int i Вираз для визначення теплових втрат у цьому випадку приймає вигляд: nm A Q = (t − t ) nm , (2.22) m int ext nm R nm де t nm - внутрішня температура повітря горищного приміщення, °С; A - площа ext nm стельових перекриттів, м2. - перекриття підлоги Теплові втрати через перекриття підлоги актуальні для квартир першого поверху й визначаються за виразом: nл A Q = (t − t ) nл , (2.23) m int ext nл R nл nл де t - температура повітря в підвалі або підпіллі, °С; А - площа підлоги ext квартири, м2. - стіни під'їзду Теплові втрати через стіни, що виходять у під'їзд, актуальні для багатоквартирних будинків, тому що практично всі квартири частково межують з простором під'їзду, а температура в під'їзді, особливо в неопалюваних, нижче температури у квартирі. Опір теплопередачі в цьому випадку визначається в такий спосіб: Q = (t − t nоо A ) nоо , (2.24) m int ext R nоо t nоо - температура повітря в під'їзді, °С; A – площа під'їзних стін, м2. ext nоо - світлопрозорі огороджувальні конструкції 47 Будь-яка квартира має вікна й значна частка теплових втрат квартири припадає на втрати через світлопрозорі конструкції. Старі вікна, або неякісно встановлені сучасні склопакети, впливають на тепловий баланс приміщення. Повний опір теплопередачі світлопрозорих огороджувальних конструкцій визначається за формулою: 1 1 R = + R + , (2.25) с аок 0 int а ext аок int – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкції, Вт/(м2·°С), (для вікон - 8 Вт/(м2·°С)); R0 – наведений опір теплопередачі світлопрозорої конструкції, м2·°С/Вт. Теплові втрати через світлопрозорі конструкції визначаються за виразом: A Q = (t − t ср ) с , (2.26) m int ext R с де Ас – площа світлопрозорих огороджувальних конструкцій, м2. 2.4.2. Визначення температури внутрішнього повітря З урахуванням пункту 2.4.1 вираз для визначення загальних теплових втрат через огороджувальні конструкції для кожного випадку розташування квартири має вигляд: - квартира верхнього поверху: ср A A A A Q = (t − t ) н + с + nm + (t − t под ) под , (2.27) m int ext nm int ext m R R R R + с nm под н m - квартира першого поверху: 48 Q = (t − t ср A A ) н + с A A + (t − t под ) под + (t − t пл ) nл , (2.28) m int ext int int int int nл m R R R с под nл R + н m - квартира загального розташування: A A A Q = (t − t ср ) н + с + (t − t под ) под , (2.29) m int ext int int R R R + m с под н m - квартира верхнього поверху з горищним перекриттям: A A A A Q = (t − t ср ) н + с + (t − t под ) под + (t − t пт ) nт . (2.30) m int ext int int int int nт m R R R R + с под nт н m Вираз для визначення температури внутрішнього повітря після проведення теплоізоляційних робіт для кожного конкретного випадку розташування квартири має вигляд - квартира верхнього поверху: ср A A A A Q + (t н + с + nт + t под под m ext nт int R + m R R R с nт под н t = m . (2.31) int A A A A н + с + nт + под nт m R R R R + с nт под н m - квартира верхнього поверху з горищним перекриттям: A A A A Q + (t ср н + с ) + t под под + t пm nт m ext int int nт R R R R + m с под nт н t = m , (2.32) int A A A A н + с + nт + под nт R R R R + m с nт под н m 49 - квартира першого поверху: Q + (t ср A A н + с ) + t под A пл A под + t nл m ext int int nл m R R R R + с под nл н t = m , (2.33) int A A A A н + с + nл + под nл R R R R + m с nл под н m - квартира загального розташування: Q + (t ср A A н + с ) + t под A под m ext int m R R R + с под н t = m . (2.34) int A A A н + с + под m R R R + с под н m Отримавши вираз для визначення потенційної температури внутрішнього повітря у квартирі після «точкового» утеплення необхідно провести дослідження роботи формул для реальних будинків з визначеними параметрами зовнішніх огороджувальних конструкцій і реальним значенням температури повітря у квартирі для кожного випадку розташування квартири. 2.4.3. Формування алгоритму визначення температури внутрішнього повітря при «точковому» утепленні Визначення температури внутрішнього повітря у квартирі після «точкового» утеплення стін розбивається на наступні кроки: 1. Визначення розташування квартири в будинку (кутове, загальне, перший поверх, останній поверх і т.п.). 2. Визначення типів і характеристик огороджувальних конструкцій будинку в цілому й квартири зокрема (зовнішні стіни, внутрішні стіни, покриття й перекриття). 3. Визначення температури повітря у квартирі ( t р і розрахункових кліматичних int 50 параметрів ( t ср , t р ). ext ext 4. Визначення теплових втрат квартири до точкового утеплення Qт. 5. Вибрати теплоізоляційний матеріал з визначеними характеристиками (δт, λт). 6. Визначити температуру внутрішнього повітря tint при визначених параметрах теплоізоляційного матеріалу. 2.4.4. Приклади розрахунку температури внутрішнього повітря tint після «точкового утеплення» 2.4.4.1. Панельний будинок Для першого розрахунку обрано 5-типоверховий панельний будинок типової серії I-464. Панелі зовнішніх стін будинку – трьохшарові залізобетонні. Покрівля сполучена з перекриттям, опалювальна підлога. Для визначення характеристик огороджувальних конструкція використовувався типовий проєкт для будинку типової серії I-464 [18] та інвентарна справа. Для повноти розрахунку було обрано три квартири – кутова квартира першого поверху, кутова квартира п'ятого поверху й кутова квартира третього поверху: - характеристики огороджувальних конструкцій. Зовнішні стіна будинку являють собою трьохшарові залізобетонні панелі із внутрішнім теплоізоляційним шаром. Опір теплопередачі R такої панелі 1,996 м2·°С/Вт. Світлопрозорі конструкції являють собою вікна з двійним склінням зі звичайного скла. Наведений опір теплопередачі R0 такої конструкції 0,4 м2·°С/Вт. Плити перекриття над під полом залізобетонні товщиною δ=0,1 м. Теплопровідність залізобетону λ=1,7 Вт/м·°С. Опір теплопередачі перекриття над полом 0,289 м2·°С/Вт. Внутрішні стіни квартири залізобетонні товщиною δ=0,12 м. Опір теплопередачі внутрішніх стін 0,3 м2·°С/Вт. Покрівля будинку сполучена з перекриттям і має наступну структуру (рис. 2.4). 51 Рис. 2.4. Структура сумісного перекриття: 1 – захисний шар товщиною 6 мм із просіяного шлаку; 2 – рулонний рубероїд товщиною 8 мм; 3 – цементна стяжка товщиною 20 мм; 4 – пароізоляція з одного-двох шарів рубероїду на бітумній мастиці товщиною 6 мм; 5 – керамзитобетонний утеплювач товщиною 150 мм; 6 – залізобетонна плита перекриття товщиною 100 мм; 7 – шар шпаклівки товщиною 10 мм. Для шлаків коефіцієнт теплопровідності λ=0,15 Вт/м·К, для рубероїда λ=0,17 Вт/м·К, для цементного розчину λ=0,76 Вт/м·К, для керамзитобетона λ=0,16 Вт/м·К. Опір теплопередачі покрівлі становить R=1,32 м2∙К/Вт. Використовуючи проектну документацію будинку [18], були отримані дані, необхідні для вимірювання розрахунку характеристики огороджувальних конструкцій для досліджуваних квартир різних варіантів розташування (табл. 2.1). Таблиця 2.1 Характеристики огороджувальних конструкцій, квартир Характеристика Од. вим. Значення Площа утеплення зовнішніх стін, Ан м2 21,7 Опір теплопередачі зовнішніх стін, Rн м2·К/Вт 1,996 Площа внутрішніх стін, що виходять у під'їзд, Апод м2 14,4 Опір теплопередачі стін, що виходять в під'їзд, R 2 под м ·К/Вт 0,3 Площа перекриття підлог (для 1-го поверху), Апл м2 31,41 Опір теплопередачі перекриття підлог, R м2 пл ·К/Вт 0,289 Площа перекриття над верхнім поверхом (покрівля сполучена з м2 31,41 перекриттям), Апт Опір теплопередачі перекриття над верхнім поверхом, Rпт м2·К/Вт 1,32 Площа вікон, Ас м2 7,2 Опір теплопередачі вікон, Rc м2·К/Вт 0,568 52 Враховуючи отримані характеристики огороджувальних конструкцій, необхідно визначити теплові втрати через окремі конструкції огороджувальних (табл. 2.2). - розрахунок теплових втрат Таблиця 2.2 Дані по теплових втратах Теплові втрати Од. вим. Значення Теплові втрати через зовнішні стіна, Qн Вт 202,21 Теплові втрати через перекриття верхнього поверху (для Вт 376,62 квартир верхнього поверху), Qпт Теплові втрати через перекриття підлоги (для квартир Вт 260,84 першого поверху), Qпл Теплові втрати в під'їзд, Qпод Вт 96,00 Теплові втрати через вікна, Qc Вт 235,77 Для розрахунку теплових втрат необхідно визначити розрахункові дані по температурах внутрішнього й зовнішнього повітря, характеристики теплоізоляційного матеріалу для «точкового» утеплення. У якості теплоізоляційного матеріалу для утеплення зовнішньої стіни будемо використовувати пінопласт марки ФФ-170, його характеристики й дані по температурах представлені в табл. 2.3. Таблиця 2.3 Розрахункові характеристики Параметр Од.вим. Значення Фактична температура внутрішнього повітря, t ф int °С 18 Середня температура повітря за опалювальний період, t ср ext °С -0,6 Температура повітря в під'їзді, t под int °С 16 Температура повітря в підвалі (під полом), t под int °С 14 Товщина передбачуваного теплоізоляційного шару, δн м 0,15 Теплопровідності матеріалу теплоізоляційного шару, λн Вт/м·К 0,037 Залежно від розташування квартири в будинку загальні теплові втрати через огороджувальні конструкції будуть відрізнятися. Дані по загальних теплових втратах представлені в табл. 2.4. 53 Таблиця 2.4 Загальні теплові втрати розглянутих квартир залежно від розташування в будинку Загальні теплові втрати Qт Од. вим. Значення Кутова квартира 3-го поверху Вт 533,99 Кутова квартира п'ятого поверху Вт 910,61 Кутова квартира першого поверху Вт 811,44 - розрахунок температури внутрішнього повітря Потенційна температура повітря у квартирі при різному розташуванні квартири представлена в табл. 2.5. Таблиця 2.5 Значення температури внутрішнього tint повітря після проведення «точкового» утеплення Розташування квартири Од. вим. Значення Кутова квартира 3-го поверху °С 20,1 Кутова квартира п'ятого поверху °С 19,0 Кутова квартира першого поверху °С 19,6 Розрахунок температури внутрішнього повітря проводився для середньої за опалювальний період температури зовнішнього повітря. Однак, враховуючи нелінійну залежність температури tint від розрахункового значення температури зовнішнього повітря text можна припустити, що залежно від зміни температури зовнішнього повітря, температура внутрішнього повітря також буде змінюватися. У зв'язку з цим, необхідно досліджувати залежність tint після «точкового» утеплення від зовнішньої температури повітря. Для початку опалювального періоду необхідно, щоб середньодобова температура повітря tint протягом 5-ти днів не піднімалася вище 8 °С. Мінімальною розрахунковою температурою повітря, при якій теплове навантаження опалення забезпечує нормативне значення температури внутрішнього повітря, є середня температура найбільш холодного п'ятиденного січня (для м. Черкаси вона становить -22 °С). Таким чином, досліджуємо залежність tint від text на проміжку від +8 °С до -22 °С при незмінних параметрах характеристики конструкції будинку й теплоізоляційного матеріалу. - визначення залежності tint від δ Для розрахунку «точкового» утеплення був використаний пінопласт. Для 54 зовнішнього утеплення квартир використовується пінопласт досить високої щільності, що обумовлюється умовами монтажу. При цьому товщина додаткового теплоізоляційного шару також впливає на потенційну температуру внутрішнього повітря. Зі збільшенням товщини теплоізоляційного шару також збільшуються витрати на теплоізоляційний матеріал. У зв'язку з цим, досліджуємо залежність потенційної температури внутрішнього повітря від товщини теплоізоляційного шару tint=f(δт) із встановленим значенням коефіцієнта теплопровідності. Товщина плит пінопласту на ринку теплоізоляційних матеріалів змінюється від 0,05 до 0,2 м. На рис. 2.5 зображені залежності tint=f(δт) для різних варіантів розташування квартир. Рис. 2.5. Залежність tint=f(δ). За допомогою графіків можна визначити необхідну для проведення «точкового» утеплення товщину теплоізоляційного шару. «Точкове» утеплення у квартирах панельного будинку при середній температурі зовнішнього повітря за опалювальний період – 0,6 °С та при існуючій температурі внутрішнього повітря у квартирі 18 °С дає наступні результати: - для кутової квартири першого поверху температура tint склала 19,6 °С; - для кутової квартири третього поверху температура tint склала 20,1 °С; - для кутової квартири п'ятого поверху температура tint склала 19 °С. Максимальне підвищення температури внутрішнього повітря спостерігається в кутовій квартирі третього поверху – 2,1 °С, а у квартирах першого й п'ятого поверхів підвищення температури незначне й з врахуванням нерівномірного розподілу тепла 55 в приміщенні може залишитися непоміченою мешканцями. Така ситуація пов'язана з тим, що для розглянутого будинку у квартирах першого та п'ятого поверхів частка теплових втрат через зовнішні стіни рівна, відповідно, 25 і 22 %. Невисока частка теплових втрат через зовнішні стіни пов'язана з особливостями конструкції будинку й з досить високим значенням опору теплопередачі зовнішніх стін – 1,996 м2·°С/Вт, яка хоч і не відповідає сучасним нормам для огороджувальних конструкцій житлових будівель – 2,72 м·°С/Вт (для м. Черкаси), проте перевищує середнє значення існуючих будівель. Для вивчення залежності ефективності «точкового» утеплення від частки теплових втрат через зовнішні стінки потрібно розглянути будівлю з нижчим значенням опору теплопередачі зовнішніх стінок. 2.4.4.2. П'ятиповерховий цегельний будинок типової серії 1-447С Графіки залежності tint=f(δ) для кожного варіанта розташування квартири в будинку відображені на рис. 2.6. Рис. 2.6. Залежність tint=f(δ). Результати розрахунків значення внутрішньої температури: - для кутової квартири першого поверху температура tint склала 21,8 °С; - для кутової квартири третього поверху температура tint склала 23,8 °С; - для кутової квартири п'ятого поверху температура tint склала 20,5 °С. Максимальне підвищення температури внутрішнього повітря спостерігається в кутовій квартирі третього поверху – 5,8 °С. 56 2.4.5. Аналіз результатів розрахунку Результати розрахунку потенційної температури внутрішнього повітря для трьох варіантів розташування квартир у панельному будинку серії 1-464 і цегельному будинку серії 1-447 представлені в табл. 2.6. Таблиця 2.6 Результати розрахунку Розташування квартири Температура tint, °С Панельний будинок Цегельний будинок Кутова 1-го поверху 19,6 21,8 Кутова 3-го поверху 20,1 23,8 Кутова 5-го поверху 19 20,5 При плануванні «точкового» утеплення попередньо необхідно оцінити його ефективність, проаналізувавши частку втрат через зовнішні стіни в загальних тепловтратах квартири. Встановлено, що чим вища частка теплових втрат через зовнішні стіни в загальному тепловому балансі, тобто чим більше теплоти втрачається через зовнішні стіни, тим більшу температуру внутрішнього повітря можна отримати після реалізації «точкового» утеплення. Таким чином, найбільш ефективним «точкове» утеплення буде для кутових квартир. Залежність підвищення температури Δt, % від частки теплових втрат через зовнішні стіни Qн, % для панельного будинку типової серії 1-464 і цегельного будинку типової серії 1-464 представлена на рис. 2.7. Рис. 2.7. Залежність підвищення температури Δt, % від частки теплових втрат через зовнішні стіни Qн, % для панельного будинку типової серії 1-464. 57 Рис. 2.8. Залежність підвищення температури Δt, % від частки теплових втрат через зовнішні стіни Qн, % для цегельного будинку типової серії 1-447. На рис. 2.7-2.8 наведено залежність підвищення температури внутрішнього повітря після проведення «точкового» утеплення від частки теплових втрат через зовнішні стіни в загальних теплових втратах приміщення. Висновки до другого розділу На прикладі житлового будинку типової серії 1-464 були розраховані параметри ефективності для чотирьох різних теплоізоляційних матеріалів. Виділений найбільш ефективний теплоізоляційний матеріал для реконструкції – пінополістирол ПБС-С. Отримані вирази для визначення ефективної товщини теплоізоляційного шару. Отримано значення оптимального діапазону товщини пінополістиролу ПБС-С при реконструкції цегельного будинку типової серії 1-447-[0,063-0,2] м. Отримані вирази для визначення потенційної температури повітря в приміщенні після проведення «точкового» утеплення. На прикладі житлових будинків типових серій 1-464 і 1-447 проведений аналіз ефективності «точкового» утеплення для різного розташування квартир. При цьому були отримані значення температур у приміщенні після утеплення зовнішніх стін квартир: - типова серія 1-464: кутова 1-го поверху – 19,6 °С; кутова 3-го поверху - 58 20,1°С; кутова 5-го поверху - 19°С - типова серія 1-447: кутова 1-го поверху – 21,8 °С; кутова 3-го поверху - 23,8 °С; кутова 5-го поверху - 20,5 °С. Встановлено, що чим вища частка теплових втрат через зовнішні стіни в загальному тепловому балансі, тобто чим більше теплоти втрачається через зовнішні стіни, тим більшу температуру внутрішнього повітря можна отримати після реалізації «точкового» утеплення. Таким чином, найбільш ефективним «точкове» утеплення буде для кутових квартир. 59 РОЗДІЛ 3. ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ НАЧІПНИХ ФАСАДІВ З ВЕНТИЛЬОВАНИМ ПОВІТРЯНИМ ПРОШАРКОМ ПРИ РЕКОНСТРУКЦІЇ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ МР 25.144.85 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Власенко Літ. Арк. Акрушів Перевір. Плахотний РОЗДІЛ 3. ВИЗНАЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ НАЧІПНИХ ФАСАДІВ З ВЕНТИЛЬОВАНИМ Реценз. ПОВІТРЯНИМ ПРОШАРКОМ ПРИ Н. Контр. РЕКОНСТРУКЦІЇ ЖИТЛОВИХ БУДИНКІВ ЧДТУ, мТЕ-45 Затверд. Калейніков 60 3.1. Опір теплопередачі повітряного прошарку Особливістю визначення опору теплопередачі повітряного прошарку є наявність двох складових – теплообміну конвекцією й теплообміну випромінюванням. Конвективний теплообмін пов'язаний із циркуляцією повітря. При розрахунках повітряного прошарку необхідно враховувати швидкість руху повітря. У зв'язку з цим, визначення опору теплопередачі повітряного прошарку має свої особливості. Згідно з рекомендаціями по проектуванню начіпних фасадних систем з вентильованим повітряним зазором для нового будівництва й реконструкції будинків [9], опір теплопередачі повітряного прошарку визначається за формулою: 1 R = , (3.1) пр 5,5+ 5,7 V + а пр л де а - коефіцієнт променистого теплообміну; V - швидкість руху повітря в л пр повітряному прошарку, м/с. Згідно [20], опір теплопередачі повітряного прошарку визначається за формулою: 1 R = , (3.2) пр 0,5а + а к л де а - коефіцієнт конвективного теплообміну. к Коефіцієнт променистого теплообміну а визначається за виразом [30]: л а = с b , (3.3) л пр 0 де – коефіцієнт опромінення (для повітряних прошарків начіпних вентильованих фасадів рівний 1); с - коефіцієнт випромінювання абсолютно 0 чорного тіла; - наведений коефіцієнт випромінювання, який визначається за пр формулою: 61 1 = , (3.4) пр 1 1 + −1 вн1 вн 2 де , - відносні коефіцієнти випромінювання матеріалу внутрішніх стінок вн1 вн2 повітряного прошарку (згідно з табличними даними); b – коригувальний множник (для температур близьких до 0 °С b=0,8). Підставивши 3.4 в 3.3, отримаємо вираз для визначення коефіцієнта променевого теплообміну: с b а = 0 , (3.5) л 1 1 + −1 вн1 вн 2 Згідно [20] середнє значення коефіцієнта конвективного теплообміну ак для повітряного прошарку визначається за формулою: V 0,2 t 0,1 а = (0,896+1,5110−3 t) пр , (3.6) к d 0,5 де V - те ж, що й в 3.1; t – різниця між середньою температурою повітря в пр прошарку й температурою поверхні прошарку, °С; t = t − t ст , (3.7) ср пр t ст де - температура поверхні повітряного прошарку, °С; пр t − t ст ср пр t = , (3.8) 2 d – еквівалентний діаметр повітряного прошарку, м, який дорівнює d = 2 , (3.9) пр де - ширина повітряного прошарку, м; - коефіцієнт, що залежить від пр 62 відношення l/d, де l – висота каналу. При l/d>50 (як правило, будинку вище 4-х поверхів), =1. При температурі повітря в прошарку близько 0 °С і при l/d>50, формула 3.6 приймає вигляд: а = 3,51V 0,2 d −0,2 , (3.10) л пр Швидкість повітря в повітряному прошарку визначається за формулою: к(к − к ) V 2 + 0,08Н (t − t ) л з н ср н V = , (3.11) пр де к ,к л з - аеродинамічні коефіцієнти на різних стінах будинку; Vн - швидкість руху зовнішнього повітря, м/с; к – коефіцієнт зміни швидкості повітря по висоті; H - різниця висоти від входу повітря в прошарок до виходу з нього, м; tcр - середня температура повітря в прошарку, °С; tн - температура зовнішнього повітря, °С; - сума коефіцієнтів місцевих опорів (для прошарку, у якому місцеві опори – це тільки вхід/вихід із двома поворотами =3,5). Вираз к(к − к ) V 2 л з н являє собою складову, яка враховує швидкості руху зовнішнього повітря на швидкість руху повітря в прошарку. Враховуючи змінність впливу зовнішнього повітря на стіни будинку, цією складовою можна знехтувати. Тоді вираз для знаходження швидкості зовнішнього повітря V приймає вигляд: 0,08Н (t − t ) ср н V = , (3.12) пр Середня температура повітря повітряного прошарку визначається за формулою: Н Х − Х t = t − (t − t ) 0 (1− е 0 ), (3.13) ср 0 0 н Н де t - гранична температура повітря в повітряному прошарку, °С; 0 tн - 63 температура на вході в прошарок, °С; X0 - коефіцієнт, що характеризує висоту, на якій різниця температур t − t ст стає менше свого граничного значення t − t в е ср пр н н0 разів. Гранична температура повітря в прошарку t0 визначається за формулою: t t в + н R0 R t = ст д , (3.14) 0 1 1 + R0 R ст д R0 - опір теплопередачі ділянки конструкції між внутрішньою поверхнею й ст повітряним прошарком, м2·К/Вт 1 1 R0 = + (R + R )r + . (3.15) ст ст ут а а int пр Коефіцієнт X0 визначається за формулою: С V в пр пр в Х = , (3.16) 0 1 1 + R0 R ст д де С - питома теплоємність повітря (1005 Дж/кг·К); - ширина повітряного в пр прошарку, м; - густина повітря в прошарку, кг/м3. в Швидкість руху повітря в прошарку Vпр є присутнім в 3.6, 3.10 і 3.16, у той же час, середня температура повітря в повітряному прошарку tср повинна бути відома при знаходженні Vпр. Таким чином, існує необхідність спільного визначення значень Vпр і tср. Зробити це можна в такий спосіб: необхідно задатися первісним значенням tср і визначити швидкість руху повітря в повітряному прошарку. Надалі використовується отримане значення Vпр для уточнення значення середньої температури повітря повітряного прошарку tср. Для цього пропонується 64 скористатися залежністю, яка була отримана шляхом апроксимації експериментально отриманих залежностей при дослідженні різних існуючих систем начіпних вентильованих фасадів: t = t −Н (−0,035) ln Н −0,1568, (3.17) ср вх 0 0 де H0 - висота каналу повітряного прошарку, м. За допомогою отриманого згідно 3.17 значення середньої температури повітря в прошарку визначаємо швидкість руху повітря в прошарку, а після – уточнення значення температури tср за формулою 3.13. Надалі уточнені значення Vпр і tср можна використовувати для розрахунків необхідних теплотехнічних параметрів повітряного прошарку й конструкції в цілому. 3.2. Коефіцієнт теплотехнічної однорідності Коефіцієнт теплотехнічної однорідності r відображає наявність у огороджувальної конструкції ділянок зі значно більшою теплопровідністю ніж вся конструкція, тобто теплопровідних включень. Коефіцієнт теплотехнічної однорідності визначається за формулою: r = R* / R , (3.18) пр ст де R* - наведений опір теплопередачі огороджувальної конструкції, пр тобто з врахуванням теплопровідних включень, м2·°С/Вт; R ст – опір теплопередачі огороджувальної конструкції без теплопровідних включень, м2·°С/Вт. При розрахунках теплотехнічних параметрів огороджувальних конструкцій з начіпними вентильованими фасадами існує два основні способи визначення коефіцієнта теплотехнічної однорідності. Перший – з використанням табличних значень, наведених у методичних рекомендаціях із проектування начіпних фасадів. Однак, у цьому випадку, одержання достовірних результатів малоймовірно, тому що 65 значення коефіцієнта теплотехнічної однорідності, наведені в рекомендаціях, не враховують матеріал, з яких виготовлений кріпильний елемент, а також не враховують матеріал огороджувальної конструкції, будинку. Другий спосіб – шляхом розрахунків температурних полів. З використанням ПК визначаються температурні поля й тепловий потік через конструкції з теплопровідним включенням і без нього. Коефіцієнт теплотехнічної однорідності при цьому визначають із відношення теплових потоків: r =Q /Q , (3.19) ст пр де Q - тепловий потік через огороджуючу конструкцію без теплопровідного ст включення, Вт; Q - тепловий потік через огороджуючу конструкцію з пр теплопровідним включенням, Вт. Знаючи кількість кронштейнів на одиницю площі конструкції можна визначити коефіцієнт теплотехнічної однорідності конструкції. Надалі для обраного типу будинку будуть проводитися розрахунки температурних полів для ділянки стінки із кронштейном. 3.3. Розрахунок енергоефективності начіпного вентильованого фасаду Для розрахунку начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком у якості досліджуваного об'єкта приймаємо житловий будинок типової серії 1-447с зі стінами із силікатної цегли товщиною 0,5 м (розділ 2). Характеристики конструкції, а також кліматичні й економічні параметри, необхідні для розрахунків, представлені в табл. 3.1. Характеристики системи начіпного вентильованого фасаду представлені в табл. 3.2. Представлений у табл. 3.1-3.2 коефіцієнт теплотехнічної однорідності був визначений методом побудови температурних полів у середовищі ANSYS. Опис знаходження коефіцієнта теплотехнічної однорідності наведено в 3.4. 66 Таблиця 3.1 Характеристики досліджуваного об'єкта Параметр Од. вим. Значення Площа ізольованої поверхні, Аст м² 2468,97 Товщина зовнішньої стіни, δ м 0,5 Теплопровідність матеріалу зовнішньої стіни шару, λ Вт/м·К 0,7 Висота будинку, Н м 13,5 Тривалість опалювального періоду, zht доб. 183 Тривалість опалювального періоду, zht с 15811200 Розрахункова температура внутрішнього повітря, tint °C 20 Градус-доба опалювального періоду, Dd °С·доб 3769,8 Розрахунковий коефіцієнт a 0,00035 Розрахунковий коефіцієнт b 1,4 Коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні, аint Вт/м²·К 8,7 Коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні, аext Вт/м²·К 23 Розрахункова температура зовнішнього повітря, text °C -22 Середня температура повітря за опалювальний період, t cр ext °C -0,6 Економічні параметри Номінальна ставка дисконтування, Ен рік-1 0,1 Темп інфляції, а рік-1 0,06 Вартість теплової енергії, ст.е. грн./Гкал 1534 Таблиця 3.2 Параметри системи начіпного вентильованого фасаду Параметр Од. вим. Значення Товщина теплоізоляційного шару, δт м 0,15 Теплопровідність теплоізоляційного шару, λт Вт/м·°С 0,056 Питома вартість теплоізоляційного матеріалу, ст.м. грн./м³ 900 Товщина декоративного шару, δд м 0,03 Теплопровідність декоративного шару, λд Вт/м·°С 3,5 Коефіцієнт теплотехнічної однорідності, r 0,84 Товщина повітряного прошарку, δпр м 0,06 Коефіцієнт випромінювання ξвн1 0,45 Коефіцієнт випромінювання ξвн2 0,75 Питома вартість монтажних робіт (з врахуванням грн./м² 1100 декоративного шару), см. Термін служби, Ттл років 30 67 3.4. Визначення коефіцієнта теплотехнічної однорідності r Теплопровідним включенням у системах начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком є кронштейн із анкерним болтом, який служить для монтажу вертикальних і горизонтальних профілів. Анкерний болт виконаний зі сталі та має наступні параметри: діаметр Ø10 мм, довжина l=120 мм. Кронштейн П-подібної форми виконаний зі сталі має наступні параметри: висота h=210 мм (відповідно товщини теплоізоляційного шару й товщини повітряного прошарку), ширина b=40 мм, товщина δ=2 мм. При монтажі конструкції в розглянутій системі кронштейни розташовуються із кроком 600×900 мм. Інакше кажучи, на 1 м2 конструкції доводиться 1,85≈2 кронштейна. Першим кроком при визначенні коефіцієнта теплотехнічної однорідності ділянки конструкції із кронштейном і анкерним болтом є побудова геометричної моделі в середовищі ANSYS. Будується ділянка зовнішньої огороджувальної конструкції 600×900×500 мм. Далі відбувається побудова геометричної моделі несучого кронштейна з анкерним болтом, який заглиблено в несучу конструкцію на 105 мм. Надалі будується шар теплоізоляційного матеріалу відповідної товщини. Геометрична модель ділянки конструкції представлена на рис. 3.1-3.2. Рис. 3.1. Геометрична модель ділянки конструкції із кронштейном. 68 Рис. 3.2. Геометрична модель ділянки конструкції із кронштейном. Наступним кроком є введення теплотехнічних характеристик елементів геометричної моделі в розділі Engineering Data (рис. 3.3). Рис. 3.3. Завдання теплотехнічних характеристик елементів моделі. Далі в розділі Model задаються граничні умови для розрахунку температурних полів і теплового потоку. У розглянутому випадку це умови третього роду, тобто задається температура та коефіцієнт конвективного теплообміну для внутрішньої та зовнішньої поверхні (рис. 3.4). Надалі проводиться побудова сітки кінцевих елементів (рис. 3.5). У якості результатів розрахунків ми отримуємо розподіл температур на ділянці конструкції із кронштейном (рис. 3.6-3.7) і значення сумарного теплового потоку через розглянуту ділянку конструкції (рис. 3.8). 69 Рис. 3.4. Граничні умови. Рис. 3.5. Побудова сітки. Рис. 3.6. Розподіл температур на ділянці конструкції. 70 Рис. 3.7. Розподіл температур на ділянці конструкції (розріз). Рис. 3.8. Значення сумарного теплового потоку. Для визначення коефіцієнта теплотехнічної однорідності конструкції необхідно визначити тепловий потік розмірної ділянки конструкції, але без кронштейна та анкерного болта. Розподіл температур у ділянці конструкції без кронштейна та тепловий потік через цю ділянку наведено на рис. 3.9-3.10. Рис. 3.9. Розподіл температур ділянки конструкції без кронштейна. 71 Рис. 3.10. Тепловий потік ділянки конструкції без кронштейна. У табл. 3.3 представлені результати дослідження ділянки огороджувальної конструкції із кронштейном та анкерним болтом, коефіцієнтом теплотехнічної однорідності r. Таблиця 3.3 Результати розрахунку Параметр Од. вим. Значення Тепловий потік через ділянку із кронштейном, Qпр Вт 3,0178 Тепловий потік через ділянку без кронштейна, Qст Вт 2,8043 Коефіцієнт теплотехнічної однорідності, r 0,93 Таким чином, для поточного розрахунку з встановленими параметрами системи начіпного вентильованого фасаду – товщиною теплоізоляційного шару та шару повітряного прошарку, розмірами, кроком розташування кріпильних елементів – коефіцієнт теплотехнічної однорідності r дорівнює 0,93. 3.5. Результати розрахунку параметрів ефективності начіпного вентильованого фасаду Після визначення коефіцієнта теплотехнічної однорідності розглянутої системи начіпного вентильованого фасаду можна здійснювати розрахунок теплотехнічних і економічних параметрів системи для цільового об'єкта. У табл. 3.4 представлені теплотехнічні параметри конструкції. 72 Таблиця 3.4 Теплотехнічні параметри Параметр Од. вим. Значення Необхідний опір теплопередачі, Rreq м²·К/Вт 2,719 Опір теплопередачі існуючої конструкції, Rc м²·К/Вт 0,873 Опір теплопередачі ділянки конструкції до повітряного м²·К/Вт 3,270 прошарку, R0 cт Коефіцієнт променистого теплообміну, aл 1,806 Температура на вході в прошарок, tвх °С -0,570 Наближена температура повітря в прошарку, tcр* °С 0,503 Швидкість руху повітря в прошарку, Vпр м/с 1,845 Еквівалентний діаметр прошарку, d м 0,120 Коефіцієнт конвективного теплообміну, aк 8,755 Гранична температура повітря в прошарку, t0 °С -0,516 Опір теплопередачі повітряного прошарку, Rпр* м²·К/Вт 0,162 Коефіцієнт Х0 1,230 Наближена температура повітря в прошарку, tcр** °С -0,521 Уточнені параметри Швидкість руху повітря в прошарку, Vпр м/с 0,388 Температура поверхні прошарку, tпр °С 0,446 ст Коефіцієнт Х0 °С 0,259 Середня температура повітря в прошарку, tср °С -0,517 Різниця температур у прошарку, Δt °С -0,963 Розрахункова температура t °С -0,482 Коефіцієнт конвективного теплообміну, aк 2,131 Опір теплопередачі повітряного прошарку, Rпр м²·°К/Вт 0,348 Опір теплопередачі конструкції після утеплення, R des нф м²·°К/Вт 3,671 При розрахунку були визначені наближені значення параметрів tср та Vпр, а потім ці значення були уточнені й були використані для визначення опору теплопередачі повітряного прошарку й конструкції в цілому, що важливо для подальшого визначення економічної ефективності системи при реконструкції розглянутого будинку типової серії 1-447с. 73 3.6. Вплив ступеня однорідності системи начіпного вентильованого фасаду на енергоефективність його застосування Кріпильні елементи начіпного вентильованого фасаду впливають на однорідність конструкції в цілому, що позначається на енергоефективності застосування цих систем. Слід виділити наступні фактори, які визначають вплив кріпильних елементів на ефективність систем вентильованих фасадів: - матеріал кріпильних елементів; - геометричні параметри кріпильних елементів; - кількість кріпильних елементів, що доводиться на 1м2 конструкції. - вплив матеріалу кріпильних елементів на однорідність конструкції. У системах начіпних вентильованих фасадів використовуються як кронштейни, виготовлені зі сталі, так і кронштейни, виготовлені з алюмінію, який має більшу в порівнянні зі сталлю теплопровідність (200 Вт/м·°С). Відобразимо параметри однорідності конструкції та економічні параметри ефективності системи навісного вентильованого фасаду для будівлі, що розглядається в п. 3.5, за умови, що кронштейн виготовлений з алюмінію (табл. 3.5). Таблиця 3.5 Результати розрахунку кронштейна з алюмінію Параметр Од. вим. Значення Тепловий потік через ділянку із кронштейном, Qпр Вт 3,1079 Тепловий потік через ділянку без кронштейна, Qст Вт 2,8043 Коефіцієнт теплотехнічної однорідності, r 0,9 - вплив геометричних параметрів і кількості на 1 м2 кріпильних елементів на однорідність конструкції Значну роль у визначенні ступеня однорідності конструкції відіграє концентрація кріпильних елементів на 1 м2 зовнішньої стіни будинку. Для того, щоб досліджувати залежність кількості кронштейнів, що доводяться на 1 м2 конструкції, скористаємося розробленою в п.3.5 моделлю. Використовуючи дану модель знайдено коефіцієнт однорідності конструкції для різної концентрації 74 кріпильних елементів і різних геометричних параметрах. У табл. 3.6 представлені знайдені коефіцієнти однорідності. Таблиця 3.6 Коефіцієнти однорідності r Кількість Сталевий кронштейн Алюмінієвий кронштейн кронштейнів на 210×40×2 мм з 210×60×2 мм 210×40×2 мм 210×60×2 мм з 1м2 анкерним з анкерним з анкерним анкерним болтом болтом болтом болтом 120*10 мм 120*12 мм 120*10 мм 120*12 мм 2 0,93 0,9 0,9 0,87 3 0,89 0,85 0,85 0,81 4 0,86 0,81 0,81 0,76 5 0,83 0,77 0,78 0,72 6 0,79 0,74 0,74 0,67 Отримані дані наочно демонструють, як змінюється коефіцієнт однорідності конструкції залежно від кількості кронштейнів з анкерними болтами, що доводяться на 1 м2 огороджувальної конструкції. Очевидно, що коефіцієнт однорідності конструкції значною мірою впливає на опір теплопередачі системи начіпного вентильованого фасаду. На прикладі розглянутого в п. 3.5 будинку типової серії 1- 447 відобразимо залежність опору теплопередачі Rнф конструкції після монтажу начіпного вентильованого фасаду (рис. 3.11). Рис. 3.11. Коефіцієнт однорідності r. 75 Рис. 3.12. Залежність Rнф від r (серія 1-447). 3.7. Вологий режим начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком Наявність повітряного прошарку в системах начіпних фасадів відіграє важливу роль у вологому режимі всієї огороджувальної конструкції. Завдяки прошарку можлива асиміляція вологи, що проходить через конструкцію. Однак у конструкції можлива конденсація вологи. Як правило, при наявності в конструкції теплоізоляційного шару площина можливої конденсації вологи збігається з його зовнішньою поверхнею. Оскільки у системах начіпних вентильованих фасадів як теплоізоляційного матеріалу використовується мінеральна вата, то питання про вологонакопичення в конструкції відіграє особливу роль. Це пов'язано з тим, що при зволоженні мінеральна вата втрачає свої теплоізоляційні властивості, а це, у свою чергу, буде негативно впливати на енергетичну ефективність усієї системи. Тому питання про вологонакопичення в системах начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком повинен бути розглянутий досить докладно. 3.7.1. Визначення розташування площини можливої конденсації Першим кроком є визначення параметрів внутрішнього й зовнішнього повітря 76 text, eext, eint, Eint і φint для кожного періоду року (розділ 1,2). Наступним етапом є побудова графіку розподілу температур по шарах огороджувальної конструкції (теплоізоляційний шар при цьому необхідно розбити на чотири ділянки). Температура по шарах конструкції tс визначається за формулою: t = t − (t − t )R / R , (3.20) c int int ext c 0 де R - опір теплопередачі конструкції до розглянутого шару, м2·°С/Вт; R - c 0 опір теплопередачі всієї конструкції, м·°С/Вт. Після цього, згідно з отриманими температурами, визначається тиск насиченої водяної пари по шарах конструкції згідно з виразами: - для t<0 18,7 t −115,72 Е = exp c , (3.21) 233,77 + 0,881 t c - для t≥0 16,57 t −115,72 Е = exp c , (3.22) 233,77 + 0,997 t c Після цього будується графік, на якому згідно з обраними перерізами відкладаються значення Е і будується графік eext-eint. Побудови проводяться для всіх періодів року. Для визначення площини можливої конденсації з кінців прямої eext-eint проводиться дотична до графіка Е. Область між точками торкання Ек’ і Ек” - зона конденсації. При збігу точок Ек’ і Ек” - площина конденсації. За допомогою значень Ек’ і Ек” можна визначити кількість вологи, що приходить зону конденсації P' та виходить з неї P” е − E ' ' Р'= int k z 722, (3.23) R' vp E ' ' −е Р' '= k ext z 722, (3.24) Re vp де R' - опір паропроникнення від внутрішньої поверхні до зони конденсації, vp 77 м2·год·Па/мг; Re vp - опір паропроникнення від зони конденсації до зовнішньої поверхні, м2годПа/мг; z - тривалість періоду, міс. Річний баланс вологи визначається за формулою: 3 3 Р = Р' + Р' ' . (3.25) г i i і=1 і=1 При цьому конструкція задовольняє будівельні норми, якщо Р≥0. Кількість конденсату, що нагромадився в конструкції за період вологонакопичення визначається за формулою: 3 3 Р = Р' + Р' ' . (3.26) г i i і=1 і=1 Значення Р при цьому беруться тільки за період вологонакопичення. Припустима кількість вологи, яка може поглинути 1 м2 вологого шару визначається за формулою: Р =104 w , (3.27) av де w - гранично припустиме збільшення розрахункового масового av відношення вологи в матеріалі, %; - густина матеріалу зволожуючого шару, кг/м3. 3.7.2. Визначення опору паропроникнення елементів конструкції з начіпним фасадом з вентильованим повітряним прошарком Опір паропроникнення огороджувальної конструкції Rvp визначається так само, як і в розділах 1, 2. Визначення опору паропроникнення декоративного шару начіпного фасаду має свої особливості, пов'язані з наявністю швів-зазорів. Опір паропроникнення в стикових швах визначається за формулою: R'дек = дек , (3.28) vp ( / w ) 78 де - сума коефіцієнтів місцевих опорів (для прошарку, у якому місцеві опори – це тільки вхід/вихід із двома поворотами =3,5); = 6,5мг / м2 год Па; w - товщина декоративного шару, м. дек Наведений опір паропроникнення декоративного шару визначається за формулою: Rдек F = , (3.29) vp F F ' n + Rn R'дек vp vp де Fп, F' - відповідно, площа панелей без швів-зазорів і площа швів-зазорів, м2; F - сумарна площа декоративного шару, м2. З врахуванням 3.28, вираз 3.29 приймає вид: дек F Rvp = , (3.30) Fn п F ' + w дек дек Нормативні значення опору паропроникнення визначається так само, як і в розділах 1, 2. 3.7.3. Вологопередача в конструкції з повітряним прошарком. Основним завданням повітряного прошарку в системах начіпних фасадів є видалення вологи з конструкції, що можливо завдяки здатності повітря, що проходить через прошарок, асимілювати вологу. Здатність одиниці маси повітря в 1кг асимілювати певну кількість водяної пари (г) визначається виразом [20]: 8,27 104 = , (3.31) Р − 0,387е де Р – повний барометричний тиск, Па; е – парціальний тиск водяної пари, Па. При Р=101,1 кПа величина приблизно рівна 0,835. Вираз для визначення парціального тиску водяної пари в довільному перерізі повітряного прошарку визначається виразом [20]: 79 ех − ев.п. = е−Ах , (3.32) е0 − ев.п. де е - парціальний тиск водяної пари на вході в прошарок, Па; ев.п. - граничний парціальний тиск водяної пари в прошарку, Па, яке визначається за формулою: еint е + ехt Rст Rдек vp vp ев.п. = . (3.33) 1/ Rст vp +1/ Rдек vp Параметр А являє собою вираз: 1/ Rст vp +1/ Rдек vp А = , (3.34) j де j - витрата повітря в повітряному прошарку, кг/год, визначений за формулою: j =Vпр 3600 пр пр , (3.35) де пр - густина повітря в прошарку, кг/м3. Парціальний тиск водяної пари змінюється по довжині прошарку й залежить як від зовнішніх факторів, так і від параметрів системи фасаду. Однак, для визначення можливої конденсації вологи в огороджувальної конструкції і побудови графіків розподілу парціальних тисків конструкції необхідно задатися середнім значенням парціального тиску водяної пари в прошарку. Для цього перетворимо вираз 3.32 у більш зручну форму е = е − (е − е )е−Ах х в.п. в.п. 0 , (3.36) Далі за допомогою інтегрування виразу 3.36 по dx отримаємо вираз для визначення середнього значення парціального тиску водяної пари по довжині прошарку 80 1 L еср = (е − (е −Ах в.п. в.п. − е0)е )dx. (3.37) L 0 Після інтегрування й математичного перетворення отримаємо вираз для визначення середнього значення парціального тиску водяної пари в повітряному прошарку: L еср = ев.п. − (ев.п. − е0 ) (1− е−АL ). (3.38) A Умова відсутності конденсації вологи в повітряному прошарку навісного фасаду виглядає в такий спосіб: еL Etв.п., (3.39) еL - парціальний тиск водяної пари наприкінці прошарку, Па; Etв.п. - парціальний тиску повітря при граничній температурі повітря в прошарку, Па. 3.7.4. Розрахунок вологого режиму системи начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком для будинків типових серій I-447 і I-464 Панельний будинок типової серії I-464 Детальні характеристики огороджувальної конструкції, панельного будинку типової серії I-464 представлено в розділі 2. Характеристики огороджувальної конструкції із системою начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком представлені в табл. 3.7. Таблиця 3.7 Характеристики системи начіпного фасаду Характеристики цільового об'єкта 1 2 3 Параметр Од. вим. Значення Площа изолируемой поверхні, Аст м² 2468,97 Товщина зовнішньої стіни, δ м 0,25 Опір теплопередачі зовнішньої стіни, R м·°С/Вт 1,996 Висота будинку, Н м 13,5 Кліматичні характеристики 81 Розрахункова температура зовнішнього повітря, text °C -22 Середня температура повітря за опалювальний період, t ср ext °C -0,6 Характеристики системи вентильованого фасаду Товщина теплоізоляційного шару, δт м 0,15 Теплопровідність теплоізоляційного шару, λт Вт/м·°К 0,056 Товщина декоративного шару, δд м 0,03 Теплопровідність декоративного шару, λд Вт/м·°К 3,5 Коефіцієнт теплотехнічної однорідності, r 0,94 Товщина повітряного прошарку, δпр м 0,06 Коефіцієнт випромінювання ξвн1 0,45 Коефіцієнт випромінювання ξвн2 0,75 Теплотехнічні параметри Необхідний опір теплопередачі, Rreq м²·°К/Вт 2,719 Опір теплопередачі існуючої конструкції, Rc м²·°К/Вт 1,996 Опір теплопередачі ділянки конструкції до повітряного м²·°К/Вт 4,394 прошарку, R0 cт Коефіцієнт променевого теплообміну, aл 1,806 Температура на вході в прошарок, tвх °с -0,570 Наближена температура повітря в прошарку, tcр* °с 0,503 Швидкість руху повітря в прошарку, Vпр м/с 1,845 Эксивалентный діаметр прошарку, d м 0,120 Коефіцієнт конвективного теплообміну, aк 8,755 Гранична температура повітря в прошарку, t0 °С -0,530 Опір теплопередачі повітряного прошарку, Rпр* м²·°К/Вт 0,162 Коефіцієнт Х0 1,231 Наближена температура повітря в прошарку, tcр** °С -0,534 Уточнені параметри Швидкість руху повітря в прошарку, Vпр м/с 0,335 Температура поверхні прошарку, tпр °С 0,195 Коефіцієнт Х0 °С 0,224 Середня температура повітря в прошарку, tср °С -0,531 Різниця температур у прошарку, Δt °С -0,726 Розрахункова температура t °С -0,363 Коефіцієнт конвективного теплообміну, aк 2,012 Опір теплопередачі повітряного прошарку, Rпр м²·°К/Вт 0,356 Опір теплопередачі конструкції після утеплення, Rdes м²·°К/Вт 4,802 Характеристики елементів конструкції й значення температур представлені в табл. 3.8-3.9. 82 Таблиця 3.8 Характеристики шарів конструкції Конструкційна межа 1 внут.повітря/шпаклівка - - 0,115 0,115 2 шпаклівка/з.б. плита 0,01 0,76 0,013 0,128 3 з.б. плита/мінвата 0,04 1,7 0,024 0,152 4 мінвата 0,04 0,09 0,444 0,596 5 мінвата 0,04 0,09 0,444 1,041 6 мінвата 0,04 0,09 0,444 1,485 7 мінвата/з.б. плита 0,04 0,09 0,444 1,929 8 з.б. плита/мінвата 0,04 1,7 0,024 1,953 9 мінвата 0,0375 0,056 0,670 2,623 10 мінвата 0,0375 0,056 0,670 3,292 11 мінвата 0,0375 0,056 0,670 3,962 12 мінвата/повітряний 0,0375 0,056 0,670 4,632 прошарок 13 повітряний 0,06 0,340 4,972 прошарок/декорат 14 Декоративний 0,03 3,5 0,009 4,980 шар\зовн.повітря Таблиця 3.9 Розподіл температури по шарам № п/п Температура шару, °С шару зима літо осінь/весна 1 19,4 19,9 19,5 2 19,3 19,9 19,5 3 19,2 19,9 19,4 4 16,9 19,6 17,5 5 14,7 19,3 15,6 6 12,4 19,0 13,8 7 10,1 18,7 11,9 8 10,0 18,7 11,8 9 6,6 18,2 9,0 10 3,2 17,8 6,2 11 -0,3 17,3 3,4 12 -3,7 16,9 0,5 13 -5,4 16,6 -0,9 14 -5,5 16,6 -0,9 № п/п шару Товщина шару, м Теплопро- відність, Вт/м·°С Опір тепло- передачі шару, R м2·°С/Вт Опір теплопередачі конструкції, R м2·°С/Вт 83 Графік розподілу температури по шарам конструкції представлений на рис. 3.13. Рис. 3.13. Розподіл температури по шарам. Параметри зовнішнього й внутрішнього повітря, необхідні для розрахунків, представлені в табл. 3.10. Таблиця 3.10 Параметри повітря Параметр Од. вим. Значення Розрахункова температура внутрішнього повітря, tint °С 20 Парціальний тиск водяної пари в приміщенні, еint Па 1285,9 Парціальний тиск водяної пари зимового періоду, еext1 Па 321 Парціальний тиск водяної пари літнього періоду, еext2 Па 1213 Парціальний тиск водяної пари осінньо-весняного періоду, еext3 Па 533 Парціальний тиск водяної пари на вході в прошарок для Па 337,05 зимового періоду, е0 Парціальний тиск водяної пари на вході в прошарок для Па 1273,65 літнього періоду, е0 Парціальний тиск водяної пари на вході в прошарок для Па 559,65 осінньо-весняного періоду, е0 Значення опорів паропроникнення по шарам конструкції представлені в 84 табл. 3.11. Таблиця 3.11 Опір паропроникнення елементів конструкції Конструкційна межа 1 внут.повітря/штукатурка - - - 2 штукатурка/з.б. плита 0,01 0,09 0,111 0,111 3 з.б. плита/мінвата 0,04 0,03 1,333 1,444 4 мінвата 0,04 0,6 0,067 1,511 5 мінвата 0,04 0,6 0,067 1,578 6 мінвата 0,04 0,6 0,067 1,644 7 мінвата/з.б. плита 0,04 0,6 0,067 1,711 8 з.б. плита/мінвата 0,04 0,03 1,333 3,044 9 мінвата 0,0375 0,6 0,063 3,107 10 мінвата 0,0375 0,6 0,063 3,169 11 мінвата 0,0375 0,6 0,063 3,232 12 мінвата/повітряний прошарок 0,0375 0,6 0,063 3,294 Значення парціального тиску по шарам конструкції для періодів року відображені в табл. 3.12. Таблиця 3.12 Парціальний тиск насиченої водяної пари № п/п шару Парціальний тиск насиченої водяної пари Е, Па зима літо осінь-весна 1 2255,9 2328,6 2270,8 2 2246,5 2327,3 2263,0 3 2229,7 2325,0 2249,1 4 1932,5 2282,0 2000,5 5 1670,5 2239,7 1776,2 6 1440,2 2198,0 1574,3 7 1238,2 2157,1 1392,8 8 1228,2 2154,9 1383,7 9 972,7 2094,5 1146,3 10 765,1 2035,6 945,4 11 596,2 1978,1 776,2 12 448,5 1922,1 634,2 № п/п шару Товщина шару, м Коефіцієнт паропроникнення, мг/м·год·Па Опір паропроникнення шару, Rvp м2·год·Па/мг Опір паропроникнення конструкції, R м2·год·Па/мг 85 Параметри повітря й водяної пари в повітряному прошарку відображені в табл. 3.13. Таблиця 3.13 Параметри вологопередачі в прошарку Параметр Од. Значення вим. зима літо весна-осінь Середня температура повітря в прошарку, tср °С -5,4 15,8 -1,0 Швидкість руху повітря в прошарку, Vпр м/с 0,39 0,164 0,356 Витрата повітря в прошарку, j кг/с 0,0309 0,0121 0,0277 Граничний парціальний тиск водяної пари в Па 534,4 1229 699,5 прошарку, ев.п. Середній парціальний тиск водяної пари в Па 486,19 1223 668,86 прошарку, еср Парціальний тиск водяної пари наприкінці Па 534,4 1229 699,5 прошарку, е1 Граничний парціальний тиск повітря в Па 390 1795,8 561,5 прошарку, Ев.п. Графіки розподілу парціального тиску по шарам конструкції зображені на рис. 3.14-3.15. Згідно графіків, зона можливої конденсації в зимовий період починається в зовнішньому теплоізоляційному шару на відстані 0,03 м від повітряного прошарку, а в осінньо-весняний період – на відстані 0,015 м від повітряного прошарку. Згідно даним табл. 3.19, виходячи з умови 3.29, можна зробити висновок, що волога, що конденсується в повітряному прошарку протягом періоду вологонакопичення, повністю не випаровується. Таким чином, у такій конструкції відбувається постійне зволоження теплоізоляційного шару, що негативно позначається на його теплотехнічних характеристиках. Також слід зазначити, що даний розрахунок для будинків типових серій 1-447 і 1-464 проходив без врахування теплопровідних включень, які можуть вплинути на процеси вологопоглинання в конструкції. Виходячи з отриманих даних можна зробити висновок, що конденсація вологи в конструкціях будинків типової серії 1-464 відбувається в самому теплоізоляційному шарі поблизу зовнішньої поверхні. Накопичення вологи в теплоізоляційному шарі сприяє погіршенню його теплоізоляційних характеристик. 86 Рис. 3.14. Парціальний тиск за шарами Рис. 3.15. Парціальний тиск за шарами конструкції (зима). конструкції (осінь-весна). 3.8. Визначення фактичних параметрів теплового комфорту в приміщенні При проведенні розрахунків потенційної температури внутрішнього повітря після проведення «точкового» утеплення одним із основних параметрів є фактична температура повітря у квартирі. Від значення фактичної температури залежить існуюче теплове навантаження квартири й теплові втрати. Шляхом порівняння з фактичною температурою ми можемо визначити ефективність «точкового» утеплення. Саме значення фактичної температури повітря є визначальним чинником при ухваленні рішення про проведення «точкового» утеплення. Однак, слід зазначити, що при вимірюванні фактичної температури повітря у квартирі можуть виникнути деякі складності. Наприклад, розподіл теплоти від 87 радіатора в приміщенні нерівномірний, у приміщенні присутні більш теплі зони (над радіатором і поблизу його) і більш холодні зони. Таким чином, виникає необхідність визначити таку точку приміщення, у якій значення температури повітря й коефіцієнта тепловіддачі від радіатора ak ближче всього до середньооб’ємного значення. Визначивши цю точку, ми зможемо визначити фактичну температуру повітря в приміщенні й ефективність «точкового» утеплення. Визначити точку приміщення, у якій значення tф і ak ближче всього до середньооб’ємного, визначити фактори, які найбільшою мірою впливають на параметри теплового комфорту в приміщенні, що можна визначити за допомогою багатофакторного експерименту. Обстежуване приміщення – житлова кімната квартири третього поверху торцевої секції п'ятиповерхового цегляного будинку типової серії 1-447. Приміщення має наступні габаритні розміри: висота h=2,5 м; довжина l=5,61 м; ширина b=3 м. Для вимірювання температури обрано 9 точок простору – на висоті 0,5; 1,25 і 2 м від підлоги й на відстані 0,5 м; 2,8 м; 5,1 м від радіатора. Вимірювання температур проводилося за допомогою цифрового мультиметра моделі М-83. Цифровий мультиметр М-83 - це компактний кишеньковий електричний мультиметр, призначений для вимірювання постійної й змінної напруги, струму, опору й діода. Даний прилад має також датчик температур. Вимірювання температур може проводитися як за допомогою термоелектричного елемента, так і без нього. За допомогою мультиметра проводилися виміри температур в 9 точках приміщення, а також на поверхні радіатора. Вимірювання з використанням термоелектричного елемента дало більш точні результати. Результати вимірів і попередніх розрахунків занесені в табл. 2.12. Вимірювання температур можуть проводитися контактними й безконтактними методами. Для контактних вимірів застосовують різні види термометрів розширення, термоперетворювачі опору й термоелектричні перетворювачі. Безконтактні виміри проводяться за допомогою пірометрів. Цифровий мультиметр М-83 (рис. 3.16) має вбудований термоелектричний перетворювач (термопара). Принцип дії термопар засновано на властивості двох 88 різнорідні провідників створювати термоелектрорушійну силу (термо-е.р.с.) при нагріванні місця їх з'єднання – спаю. Провідники в цьому випадку називають термоелектродами, а все обладнання – термопарою. Величина термо-е.р.с. термопари залежить від матеріалу термоелектродів і різниці температур гарячого спаю й холодних спаїв. Проведення експерименту: 1) Вимірюємо геометричні параметрів приміщення (довжина, ширина, висота) по внутрішніх стінках приміщення за допомогою будівельної рулетки; 2) Відміряємо три точки, що перебувають на відстані 0,5; 2,8; і 5,1 м від радіатора; 3) У кожній з отриманих точок проводяться виміри висот 0,5; 1,25 і 2 м від підлоги. Таким чином, одержуємо 9 точок у просторі для вимірювання температур (рис. 3.17); 4) У першій точці, що перебуває на відстані 0,5 м від радіатора й 0,5 м від підлоги, робимо 3 вимірювання температури за допомогою мультиметра М-83. З отриманих трьох значень температур знаходимо середнє арифметичне й затягаємо його в табл. вимірів як температуру в даній точці; 5) Дії з п.4 повторюємо для інших 8-ми точок простору. Рис. 3.16. Цифровий мультиметр. 89 Джерела похибки при вимірюванні термопарою: неоднорідність матеріалу термоелектродів, старіння термоелектродів, похибки при перетворенні сигналу, зовнішні перешкоди, випадкові похибки. У табл. 3.14 представлені результати вимірювань температури й проміжні обчислення. Таблиця 3.14 Результати вимірювань № Висота h, м Відстань d, м tп,°С t0,°С Δt,°С tcр=0,5·(tп+tо) 1 0,5 0,5 47 17,5 29,5 32,25 2 1,25 0,5 47 18 29 32,5 3 2 0,5 47 19,5 27,5 33,25 4 0,5 2,8 47 17 30 32 5 1,25 2,8 47 17,5 29,5 32,25 6 2 2,8 47 18,5 28,5 32,75 7 0,5 5,1 47 17 30 32 8 1,25 5,1 47 18 29 32,5 9 2 5,1 47 18 29 32,5 Δt – різниця температур на поверхні радіатора й повітря в приміщенні Δt=tп-t0, °С, (3.40) де tп – температура на поверхні опалювального приладу,°С; t0 – температура приміщення, °С; tcр – середня температура, °С. tcр=0,5·(tп+tо) (3.41) По середній температури tcр визначаються необхідні параметри повітря всередині приміщення. Статистичним методом дослідження впливу однієї або декількох незалежних змінних Х1, Х2, ... Хn на залежну змінну Y є регресійний аналіз [4, 8]. У нашому випадку можна визначити зв'язок між вимірювання й видаленням від радіатора й залежної змінної – середнім значенням коефіцієнта конвективної тепловіддачі αk. Натуральні величини необхідно замінити на кодовані: Х1 – різниця температур 90 поверхні опалювального приладу й повітря в приміщенні; Х2 – висота приміщення; Х3 – відстань від радіатора; Y – коефіцієнт конвективної тепловіддачі. t −t Х 0 1 = ; (3.42) X1 h − h Х 2 = 0 ; (3.43) X 2 d − d Х 0 3 = ; (3.44) X3 де t0, h0, d0 - значення змінної на «нульовому» рівні. t0 = (t) / п; (3.45) h0 = (h) / п; (3.46) d0 = (d ) / п. (3.47) Інтервали варіації X1, X2, X3 визначаються за формулою X1=(tmax-tmin)/2; (3.48) X2=(hmax-hmin)/2; (3.49) X3=(dmax-dmin)/2. (3.50) Рівні змінних у натуральних і умовних масштабах представлені в табл. 3.15. Таблиця 3.15 Рівні змінних у натуральному та умовному масштабах Компоненти Фактор Середній Крок Значення рівнів у натуральному рівень нат. варіації ΔX, змінних нат. од. відповідно масштабі од. нат. од. з ум. од. -1 0 1 Δt X1 29 1,25 27,75 29 30,25 h X2 1,25 0,75 0,5 1,25 2 d X3 2,8 2,3 0,5 2,8 5,1 Вихідний параметр Y розраховується за формулою [13]: αк=(Nu·)/h, (3.51) де - коефіцієнт теплопровідності повітря, Вт/(мС); Nu – критерій Нуссельта. 91 В умовах вільної конвекції при ламінарному режимі для визначення критерію Нуссельта використовуються наступні формули [13]: Nu=0,347(GrPr)0,267, 1105 GrPr 1,7108, (3.52) Nu=0,02(GrPr)0,416, GrPr>1,7108. (3.53) Теплофізичні параметри повітря визначаються по середній температурі tcp. Використовую довідкову літературу [12, 13], визначаємо наступні параметри повітря в приміщенні: коефіцієнт кінематичної в'язкості v, м2/c; коефіцієнт теплопровідності λ, Вт/(мС) і критерій Прандтля Pr. Критерій Грасгофа для умов вільної конвекції на нагрітих поверхнях в обмеженому об’ємі визначається за формулою [12, 13]: Gr=(g··t·h3)·v-2, (3.54) де - коефіцієнт об’ємного розширення. =1/T -1 cp, Tcp=tcp+273,5, К . (3.55) Отримані результати складання матриці планування, дозволяють отримати регресійну залежність між параметрами й трьома змінними факторами: у = b0 +b1x1 +b2x2 +b3x3 +b11x 2 2 2 1 +b22x2 +b33x3 +b12x1x2 +b13x1x3 +b23x3x2. (3.56) Для того, щоб матриця планування мала властивості ортогональності, необхідно ввести стовпці з корегованими значеннями рівня X' [14], які обчислюються за формулою: (X ' )2 = X 2 −X 2 i i i / N (3.57) Вільний коефіцієнт регресії визначається за формулою: Y b u 0 = + (−0,67b11)+ (−0,67b22 )+ (−0,67b33) (3.58) N де Y - значення вихідного параметра при u-му вимірюванні. u 92 Коефіцієнти для лінійних членів рівняння визначаються за формулою: 1 N b0 = X iuYu , (3.59) N 1 де X iu - значення і-го фактора в ряді матриці при u-му вимірюванні. Квадратичні коефіцієнти визначаються за формулою: 1 N bi = (X ' 2 iu ) Yu . (3.60) N 1 Коефіцієнти взаємодій визначаються за формулою: 1 N X iu X juYu bij = . (3.61) N 1 N У результаті розрахунку коефіцієнтів рівняння були отримані наступні значення: b1=0,053 b11=-0,00089 b12=0,00596 b2=0,4987 b22=-0,0407 b13=0,000037 b3=0,00089 b33=-0,000037 b23=0,000185 b0=4,5039 Після проведення розрахунків було отримане рівняння регресії: у = 4,5039+ 0,053x 2 2 1 + 0,4987x2 + 0,00089x3 − 0,00089x1 − 0,0407x2 − (3.62) − 0,000037x2 3 + 0,00596x1x2 + 0,000037x1x3 + 0,000185x3x2. Необхідно перейти від кодових значень змінних до натуральних фізичних величин. Після цього одержуємо рівняння регресії в натуральному вигляді: ак = 4,5039+ 0,053 t + 0,4987 h + 0,00089 d − 0,00089 t2 − 0,0407h2 − (3.63) − 0,000037 d 2 + 0,00596 t h + 0,000037 t d + 0,000185 h d Одержавши рівняння регресії в натуральному вигляді, можна визначити фактори, які впливають на значення коефіцієнта тепловіддачі αk. Проаналізувавши 93 отримані значення αk, можна зробити висновок, що найбільший вплив має таке значення, як висота точки вимірювання температури. Значення коефіцієнта тепловіддачі αk у різних точках вимірювання представлені в табл. 3.16 Таблиця 3.16 Значення αk у точках вимірювань № Висота Відстань tп,°С t0,°С Δt,°С tcр=0,5(tп+tо) ak точки h, м d, м 1 0,5 0,5 47 17,5 29,5 32,25 3,692 2 1,25 0,5 47 18 29 32,5 4,599 3 2 0,5 47 19,5 27,5 33,25 5,047 4 0,5 2,8 47 17 30 32 3,721 5 1,25 2,8 47 17,5 29,5 32,25 4,631 6 2 2,8 47 18,5 28,5 32,75 5,126 7 0,5 5,1 47 17 30 32 3,721 8 1,25 5,1 47 18 29 32,5 4,599 9 2 5,1 47 18 29 32,5 5,167 Значення коефіцієнта конвективної тепловіддачі збільшується з ростом висоти приміщення h і з ростом значення температури t0 в точці виміру. Найбільш достовірне значення тепловіддачі опалювального приладу можна отримати в точці, що перебуває на віддаленні 5,1 м від радіатора й на висоті 1,25 м, тому що саме в цій точці значення різниці температур Δt ближче всього до середньоб’ємному значенню. Отримане рівняння дійсне в діапазоні середньоб’ємних температур від 27,5 °С до 30 °С і підходить для визначення параметрів теплового комфорту в приміщенні дослідного будинку. Перевірка адекватності математичної моделі перевірялася за критерієм Фішера: F 2 2 p = Sад / S у (3.64) N S 2 ад = (y jc − y' j ) /(N − (k +1)) (3.65) j=1 де S 2 ад - дисперсія адекватності; S2 y – дисперсія відтворюваності 2 1 N S y = (y jc − y 2 f ) /(n −1), (3.66) N j=1 94 де yjc – середнє арифметичної значення yf для n паралельних експериментів; yf – довільне значення параметра оптимізації; yf’ – значення параметра оптимізації, обчислене по моделі; N – кількість проведених досвідів; k – кількість факторів. Отримані значення параметрів для перевірки адекватності моделі представлені в табл. 3.17. Таблиця 3.17 Перевірка адекватності моделі Параметр N k n S2 2 y S ад Fр Значення 27 3 3 0,00764 0,0829 10,857 Табличне значення критерію Фішера (при числі ступенів вільності 24 для великої дисперсії та 2 для малої дисперсії) для 5-% рівня значимості дорівнює Fтаб=19,4. Fр<Fтаб, отже, модель адекватна для прийнятого числа значимості й чисел ступенів вільності. Визначення довірчого інтервалу. Оскільки об’єм вибірки великий (N=27), то довірчий інтервал визначається за формулою: s s х − t y a х + t y , (3.67) n n де х - вибіркове середнє значення; ty - квантиль розподілу Стьюдента (при рівні значимості 0,01 і кількості дослідів N=6, приймаємо рівним 3,707); a - середнє значення генсукупності; s - вибіркове середньоквадратичне відхилення; n - число елементів вибірки. Таблиця 3.18 Розрахунки довірчого інтервалу для різниці температур опалювального приладу й повітря в приміщенні Параметр х s2 s N ty Значення 30,25 0,083333 0,288675 6 3,707 Довірчий інтервал має вигляд – х 0,44. 95 Висновки до третього розділу Сформована методика визначення опору теплопередачі конструкції з начіпним вентильованим фасадом. Побудована модель ділянки конструкції із кріпильним елементом начіпного вентильованого фасаду й визначена його теплотехнічна однорідність. На прикладі житлового будинку типової серії 1-447 розраховані теплотехнічні й економічні параметри начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком. Визначено значення коефіцієнта теплотехнічної однорідності для розглянутої системи – 0,93. Визначено значення опору теплопередачі конструкції з обліків теплопровідних включень і наявності повітряного прошарку - 3,671 м²·°К/Вт. Досліджено вплив геометричних параметрів та кількості кріпильних елементів конструкції на ступінь її теплотехнічної однорідності. Визначено значення коефіцієнтів теплотехнічної однорідності для сталевих та алюмінієвих кронштейнів за різної концентрації на 1 м2 конструкції. Сформована методика оцінки процесів вологопередачі в конструкції з начіпним вентильованим фасадом і визначення розташування площини можливої конденсації вологи. Отримано вираз для визначення середнього значення парціального тиску водяної пари в повітряному прошарку. На прикладі житлових будинків типових серій 1-447 і 1-464 визначено розташування площини можливої конденсації вологи (зовнішня поверхня теплоізоляційного матеріалу) і значення середнього й граничного парціального тиску водяної пари в прошарку – відповідно, 486,19 і 534,4 Па для типової серії 1-464, а також 433,81 і 475,8 Па для типової серії 1-447. Отримано рівняння регресії, за допомогою якого можна визначити значення коефіцієнта конвективної тепловіддачі поверхні опалювального приладу, а також точку приміщення, у якій температура повітря ближче всього до середньоб’ємного значення – [5,1; 1,25]. Шляхом порівняння значень існуючої температури в приміщенні й розрахункової температури після проведення «точкового» утеплення можна найбільш точно визначити ефективність методу. 96 РОЗДІЛ 4. ЕКОНОМІЧНА ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ РІЗНИХ ВАРІАНТАХ МОДЕРНІЗАЦІЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ МКР 25.144.85 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Власенко РОЗДІЛ 4. ЕКОНОМІЧНА Літ. Арк. Акрушів Перевір. Плахотний ЕНЕРГОЕФЕКТИВНІСТЬ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ ПРИ Реценз. РІЗНИХ ВАРІАНТАХ МОДЕРНІЗАЦІЇ Н. Контр. ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ ЧДТУ, мТЕ-45 Затверд. Калейніков 97 4.1. Визначення енергоефективної товщини теплоізоляційного шару при безпосередньому монтажі на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції Найкращі теплотехнічні характеристики теплоізоляційного матеріалу не гарантують ефективності проекту, тому що невиправдано висока ціна проєкту може звести до мінімуму економічний ефект від заходу й підвищити строк його окупності. Тому, дійсно ефективним енергозберігаючим проєктом буде той, у якому співвідношення економічних, теплотехнічних і фізичних показників формують найбільш прийнятну картину інвестиційного проекту. Для розглянутих у розділах 2-3 варіантів термомодернізації огороджувальних конструкцій будинків були визначені параметри економічної ефективності, а також визначений ступінь впливу теплотехнічних характеристик теплоізоляційних матеріалів на ці параметри. Для випадку, коли інвестиційним проєктом є вдосконалення теплової ізоляції огороджувальних конструкцій, а економічний ефект визначається економією теплової енергії, вираз для визначення критеріїв економічної ефективності приймає вигляд: Aст - площа утеплюючих огороджувальних конструкцій, м2; z - тривалість ср опалювального періоду, с; text - середня температура повітря в опалювальний період, 0С; λт – теплопровідність теплоізоляційного шару, Вт/м·К; ст.е. - питома вартість теплової енергії, грн.; т - товщина теплоізоляційного матеріалу, м; ст.м. - питома 98 вартість 1 м3 теплоізоляційного матеріалу, грн./м3; см - питома вартість монтажу 1 м теплоізоляційного матеріалу (з врахуванням декоративного шару), грн./м2. Таким чином, вираз 4.1-4.3 являє собою підсумкові розрахункові формули для визначення економічних критеріїв застосування теплоізоляційних матеріалів при утепленні огороджувальних конструкцій будинків. У розділі 2 для будинку типової серії 1-447 був визначений оптимальний діапазон товщини теплоізоляційного матеріалу при утепленні пінополістиролом ПБС-С. Для знаходження максимально ефективної товщини теплоізоляційного шару необхідно досліджувати залежності ЧДД від товщини теплоізоляційного шару на проміжку δтє[0,063; 0,2], м. Для цього спочатку побудуємо графік функції f(δ) на отриманому інтервалі. Рис. 4.1. Залежність ЧДД від товщини теплоізоляційного шару. Детально проаналізувавши функцію f(δт) встановлено, що на припустимому проміжку δтє[0,063;0,2] ЧДД приймає позитивні значення на всьому інтервалі, приймаючи максимальне значення при δт=0,2 м. Необхідно дослідити залежність ІД від товщини теплоізоляційного шару в інтервалі δ еф т є [0,063;0,2]. Рис. 4.2. Залежність ІД від товщини теплоізоляційного шару. 99 Аналізуючи залежність ІД від товщини теплоізоляційного шару встановлено, що на всьому ефективному діапазоні δ еф т є[0,063;0,2] ІД>1, що є умовою ефективності заходу. Максимальне значення ІД приймаємо при δ еф т =0,07 м. Необхідно дослідити залежність струму від товщини теплоізоляційного шару в інтервалі δ еф т є[0,063;0,2]. Побудуємо графік залежності строку окупності від товщини теплоізоляційного шару. Рис. 4.3. Залежність дисконтованого строку окупності від товщини теплоізоляційного шару. Аналізуючи графік можна зробити висновок, що для поточного розрахунку найменше значення строку окупності спостерігається при товщині теплоізоляційного шару 0,07 м≈2,63 років. 4.2. Начіпний фасад з вентильованим повітряним прошарком Вираз для знаходження економічних параметрів енергоефективності для начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком мають вигляд: 100 Параметри економічної ефективності розглянутої в розділі 3 системи на прикладі цегельного житлового будинку типової серії 1-447 представлені в табл. 4.1. Слід зазначити більш високу вартість монтажу системи начіпного вентильованого фасаду в порівнянні з технологією «мокрого фасаду». Однак важливо розуміти, що технологія начіпного вентильованого фасаду сприяє збереженню властивостей теплоізоляційного матеріалу протягом тривалого часу, відповідно, до більш тривалого строку використання, що немаловажно для такого теплоізоляційного матеріалу, як мінеральна вата, яка значною мірою піддана впливу вологи. Таблиця 4.1 Параметри економічної ефективності Параметр Од. вим. Значення Реальна ставка дисконтування, Ер рік-1 0,038 Коефіцієнт дисконтування (за період експлуатації) рік-1 18,45 Капітальні витрати, К грн. 3049177,95 Економічний ефект, Е грн. 257148,50 Чистий дисконтований дохід, ЧДД грн. 1694785,78 Індекс дохідності, ІД 1,56 Дисконтований строк окупності, Тск років 15,2 Таким чином, отримані економічні параметри відображають ефективність системи начіпного вентильованого фасаду для розглянутого будинку типової серії 1- 447с. Термін служби, який був закладений при розрахунках дисконтованих параметрів – 30 років – відповідає очікуваній експлуатації самих будинків типової серії, а не строку експлуатації системи вентильованого фасаду. Що немаловажно, тому що для більш сучасних будинків ефективність застосування буде вищою. 101 4.3. Вплив ступеня однорідності системи начіпного вентильованого фасаду на ефективність його застосування Кріпильні елементи начіпного вентильованого фасаду впливають на однорідність конструкції в цілому, що позначається на ефективності застосування цих систем. Слід виділити наступні фактори, які визначають вплив кріпильних елементів на ефективність систем вентильованих фасадів: матеріал кріпильних елементів; геометричні параметри кріпильних елементів; кількість кріпильних елементів, що доводяться на 1м2 конструкції. У системах начіпних вентильованих фасадів використовуються як кронштейни, виготовлені зі сталі, так і кронштейни, виготовлені з алюмінію, який має більшу в порівнянні зі сталлю теплопровідність (200 Вт/м·°С). Для наочності відобразимо параметри однорідності конструкції та економічні параметри ефективності системи навісного вентильованого фасаду для будівлі з тією умовою, що кронштейн виготовлений з алюмінію (табл. 4.2-4.3). Таблиця 4.2 Результати розрахунків для кронштейна з алюмінію Параметр Од. вим. Значення Тепловий потік через ділянку із кронштейном, Qпр Вт 3,1079 Тепловий потік через ділянку без кронштейна, Qст Вт 2,8043 Коефіцієнт теплотехнічної однорідності, r 0,9 Таблиця 4.3 Параметри економічної ефективності Параметр Од. вим. Значення Реальна ставка дисконтування, Ер рік-1 0,038 Коефіцієнт дисконтування (за період експлуатації) рік-1 18,45 Капітальні витрати, К грн. 3049177,95 Економічний ефект, Е грн. 254842,50 Чистий дисконтований дохід, ЧДД грн. 1652243,88 Індекс дохідності, ІД 1,54 Дисконтований строк окупності, Тск років 15,4 102 Застосування алюмінієвих кронштейнів привело до зниження ЧДД на 42541,9 грн. (2,5 %) і підвищенню строку окупності заходу на 1,3 %. На прикладі розглянутої системи відобразимо вплив коефіцієнта однорідності конструкції на економічні параметри ефективності системи начіпного вентильованого фасаду: ЧДД, ІД та С. На рис. 4.4-4.6 зображені залежності вищевказаних параметрів від r для будинків типової серії 1-447С і при раннє встановлених розрахункових параметрах. Рис. 4.4. Чистий дисконтований дохід. Згідно графіка, при зменшенні коефіцієнта теплотехнічної однорідності фасаду знижується величина чистого дисконтованого доходу, тобто знижується економічна ефективність системи. Рис. 4.5. Індекс дохідності. 103 Аналогічна ситуація має місце й для значення індексу дохідності (рис. 4.5) і строку окупності (рис. 4.6). Рис. 4.6. Строк окупності. Згідно графіків, ступінь однорідності системи вентильованого начіпного фасаду, яка залежить від типу й питомої кількості кріпильних елементів конструкції, впливає на економічну ефективність використання конструкції - підвищення концентрації кріпильних елементів на 1 м2 конструкції може привести до зниження економічних показників на 25 %. Висновки до четвертого розділу Отримане значення ефективної товщини теплоізоляційного шару для будинку типової серії 1-447 при утепленні пінополістиролом ПСБ-С – 0,07 м. Отримані значення економічних параметрів ефективності для начіпного вентильованого фасаду: - чистий дисконтований дохід - 1694785,78 грн.; - індекс дохідності - 1,56; - дисконтований строк окупності – 15,2 років. Визначений ступінь впливу теплотехнічної однорідності на економічну ефективність начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком. Встановлено, що збільшення кількості кріпильних елементів може привести до зниження економічної ефективності до 25 %. 104 РОЗДІЛ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НС МКР 25.144.85 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Власенко Літ. Арк. Акрушів Перевір. Цікановський РОЗДІЛ 5. Реценз. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НС Н. Контр. ЧДТУ, мТЕ-45 Затверд. Калейніков 105 5.1. Загальні вимоги до конструкції зовнішніх стін із фасадною теплоізоляцією Збірна система складається з несучої частини зовнішньої стіни та комплекту теплоізоляції, яка розміщується на зовнішній поверхні стіни та включає шар теплової ізоляції, опоряджувальний шар, засоби їх кріплення на несучій частині. Конструкції фасадної теплоізоляції відносяться до відновлювальних елементів будівель і споруд, що мають високі показники ремонтопридатності. Вимоги до збірної системи встановлюються цими нормами, а також вимогами ДБН В.2.6-31, ДСТУ Б В.2.6-34, ДСТУ Б В.2.6-35, ДСТУ Б В.2.6-36, ДСТУ Б EN 13830, ДСТУ-Н Б ETAG 017. В залежності від конструктивного рішення застосовують збірні системи з опорядженням: штукатурками або дрібноштучними елементами; індустріальними елементами, дрібнорозмірними плитками або стіновими виробами; світлопрозорими шарами та елементами. Основні вимоги до застосування конструкцій із фасадною теплоізоляцією з різними видами опоряджувального шару: 1. Збірні системи з комплектами ізоляції із опорядженням легкою або товстошаровою штукатуркою, або дрібноштучними виробами виконуються з тепловою ізоляцією, що закріплюється на несучій частині стіни, з нанесенням опоряджувального шару на поверхню шару теплової ізоляції. Комплект складається з клейових матеріалів, теплоізоляційного матеріалу, механічних засобів кріплення теплової ізоляції, армуючої сітки, опоряджувального покриття. 2. Збірні системи з комплектами ізоляції із опорядженням індустріальними елементами виконуються з тепловою ізоляцією, що кріпиться на несучу частину стіни з улаштуванням вентильованого повітряного прошарку між її зовнішньою поверхнею та опоряджувальним шаром. Комплект складається з теплової ізоляції, повітрозахисного шару, опоряджувальних індустріальних еле- ментів; кріпильного каркаса, до складу якого входять несучі та з’єднувальні елементи, кронштейни, напрямні вироби; елементів кріплення тепло- і повітрозахисних шарів; елементів 106 примикання до будівельних конструкцій будівлі або споруди. 3. Збірні системи з комплектами ізоляції із опорядженням світлопрозорими елементами виконуються з тепловою ізоляцією, що може бути прикріпленою або самонесучою в межах поверху (ярусу), яка встановлюється з повітряним прошарком між її зовнішньою поверхнею та захисним світлопрозорим шаром. Комплект складається із світлопрозорих елементів; несучого каркаса, до складу якого входять стояки, ригелі, елементи кріплення; непрозорих з боку приміщення елементів із тепловою ізоляцією. Для кожної збірної системи, що передбачається для застосування, визначають конструктивний тип, марку виробів і компонентів згідно з 4.6 із перевіркою відповідно до вимог цих норм та вимог ДСТУ Б В.2.6-34, ДСТУ Б В.2.6-35, ДСТУ Б В.2.6-36, ДСТУ Б EN 13830, ДСТУ-Н Б ETAG 017. У разі зміни марки та типу компонентів комплекту (теплоізоляційного шару, опоряджувального шару, армуючої сітки, елементів кріплення) перевіряють збірну систему в цілому за теплотехнічними показниками, характеристиками несучої здатності, довговічності. 5 .2. Вимоги до забезпечення експлуатаційної придатності конструкцій із фасадною теплоізоляцією Проектування конструкцій із фасадною теплоізоляцією згідно з ДБН В.1.1-7, ДБН В.1.1-12, ДБН В.1.1-24, ДБН В.1.1-31, ДБН В.2.2-9, ДБН В.2.2-15, ДБН В.2.6- 31, ДГН 6.6.1-6.5.001 повинне забезпечувати безпеку життя та здоров’я людини і захист навколишнього природного середовища. Безпеку експлуатаційної придатності будівель та споруд із застосуванням конструкції із фасад- ною теплоізоляцією забезпечують відповідно до цих норм та ДСТУ Б В.2.6-34, ДСТУ Б В.2.6-35, ДСТУ Б В.2.6-36, ДСТУ Б EN 13830 залежно від конструктивного рішення системи теплоізоляції. Конструкції із фасадною теплоізоляцією повинні відповідати вимогам ДБН В.1.1-1, ДБН В.1.1-12, ДБН В.1.1-24 щодо забезпечення несучої здатності елементів кріпильного каркасу. 107 Вимоги до пожежної безпеки конструкцій із фасадною теплоізоляцією: 1. Конструкції із фасадною теплоізоляцією повинні відповідати вимогам ДБН В.1.1-7. 2. При застосуванні матеріалів теплової ізоляції та опоряджувального шару групи горючості НГ згідно з ДБН В.1.1-7 конструкції із фасадною теплоізоляцією можуть застосовуватися для будівель та споруд з умовною висотою понад 47 м без обмежень. 3. Конструкції з шаром теплової ізоляції групи низької горючості Г1 і групи помірної горючості Г2 та опоряджувальним шаром із матеріалів, які відносяться до групи низької горючості Г1 і групи помірної горючості Г2 згідно з ДБН В.1.1-7, можуть застосовуватися тільки для будівель та споруд з умовною висотою менше ніж 9 м, за винятком будівель та споруд дошкільних закладів освіти, закладів освіти, закладів охорони здоров’я, закладів для літніх людей згідно з ДБН В.2.2-3, ДБН В.2.2-4, ДБН В.2.2-10, ДБН В.2.2-17, ДБН В.2.2-18, ДБН 363 та будівель і споруд І ступеня вогнестійкості, а також для будівель і споруд ІІ та ІІІ ступенів вогнестійкості, при застосуванні опоряджувального шару з матеріалів, які відносяться до групи помірної горючості Г2. 4. Конструкції із фасадною теплоізоляцією з опорядженням штукатуркою або дрібноштучними виробами при застосуванні теплової ізоляції групи низької горючості Г1 і групи помірної горючості Г2 згідно з ДБН В.1.1-7 та штукатуркою або дрібноштучними виробами із негорючих матеріалів, та матеріалів групи низької горючості Г1 можуть застосовуватися для багатоповерхових будівель та споруд з умовною висотою менше ніж 26,5 м, за винятком дошкільних закладів освіти, закладів освіти та закладів охорони здоров’я, закладів для літніх людей згідно з ДБН В.2.2-3, ДБН В.2.2-4, ДБН В.2.2-10, ДБН В.2.2-17, ДБН В.2.2-18, ДБН 363 та будівель і споруд І ступеня вогнестійкості, будівель та споруд ІІ та ІІІ ступенів вогнестійкості культурно-видовищних закладів, дозвіллєвих закладів. У разі застосування теплової ізоляції групи низької горючості Г1 і групи помірної горючості Г2 та опоряджувальним шаром із негорючих матеріалів, та матеріалів групи низької горючості Г1 для будівель з умовною висотою від 9 м до 26,5 м 108 включно обов’язково виконують пояси через кожних три поверхи та обрамлення віконних та балконних прорізів тепловою ізоляцією із негорючих матеріалів завширшки не менше ніж дві товщини використаної ізоляції. 5. Конструкції із фасадною теплоізоляцією з опорядженням індустріальними елементами з шаром теплової ізоляції із негорючих матеріалів та з личкувальним шаром групи низької горючості Г1 згідно з ДБН В.1.1-7 можуть застосовуватися для багатоповерхових будівель та споруд з умовною висотою менше ніж 26,5 м, за винятком будівель та споруд дошкільних закладів освіти, закладів освіти та закладів охорони здоров’я, закладів для літніх людей згідно з ДБН В.2.2-3, ДБН В.2.2-4, ДБН В.2.2-10, ДБН В.2.2-17, ДБН В.2.2-18, ДБН 363 та будівель та споруд І ступеня вогнестійкості, будівель та споруд ІІ та ІІІ ступенів вогнестійкості культурно- видовищних закладів, дозвіллєвих закладів. 6. Конструкції із фасадною теплоізоляцією з опорядженням прозорими елементами при застосуванні теплової ізоляції групи низької горючості Г1 згідно з ДБН В.1.1-7 можуть застосовуватися для багатоповерхових будівель та споруд з умовною висотою менше ніж 26,5 м, за винятком дошкільних закладів освіти, закладів освіти та закладів охорони здоров’я згідно з ДБН В.2.2-3, ДБН В.2.2-4, ДБН В.2.2-10 та будівель та споруд І, ІІ та ІІІ ступенів вогнестійкості культурно- видовищних закладів, дозвіллєвих закладів. При умовній висоті будівлі більше ніж 9 м обов’язково виконують пояси через кожних три поверхи та обрамлення віконних та балконних прорізів тепловою ізоляцією із негорючих матеріалів завширшки не менше ніж дві товщини використаної ізоляції. 7. Вимоги, що наведені в 5.3.3 щодо застосування горючих матеріалів у конструкціях із фасадною теплоізоляцією, не розповсюджуються на одноквартирні житлові будинки V ступеня вогнестійкості згідно з ДБН В.2.2-15. Проектування елементів кріпильного каркаса конструкцій із фасадною теплоізоляцією має здійснюватися так, щоб їх механічний опір та стійкість забезпечували сприйняття навантажень згідно з ДБН В.1.2-2. Клас енергетичної ефективності будівель та споруд з конструкцією із фасадною теплоізоляцією встановлюють при проектуванні будівель та споруд згідно 109 з ДБН В.2.6-31. Показники світлопрозорих елементів збірних систем слід встановлювати згідно з ДБН В.1.1-31, ДБН В.2.2-15, ДБН В.2.5-28, ДБН В.2.6-31, ДСТУ Б В.2.6-23, ДСТУ Б EN 1279-1, ДСТУ Б EN 1279-5, ДСТУ Б EN 13830 за показниками приведеного опору теплопередачі, температури внутрішньої поверхні та температурного перепаду при розрахункових температурах навколишнього природного середовища, повітропроникності, індексу ізоляції повітряного шуму, коефіцієнта направленого пропускання світла, інсоляції та природного освітлення приміщень. Емісія шкідливих хімічних речовин в атмосферне повітря від матеріалів, що використовуються в конструкціях фасадної теплоізоляції, не повинна перевищувати гранично допустимих концентрацій (ГДК) згідно з вимогами ДСаНПіН 8.2.1-181, ДСП № 173. Конструкції зовнішніх стін із фасадною теплоізоляцією та опорядженням прозорими елементами (світлопрозорого опоряджувального шару) повинні забезпечувати гігієнічні умови проживання населення у житлових та громадських приміщеннях, що проектуються (дотримання інсоляційного режиму, параметрів мікроклімату, якості повітря в закритих приміщеннях після провітрювання тощо), та в існуючих прилеглих будівлях, що знаходяться навпроти, у зв’язку з відбиваючими властивостями світлопрозорого опорядження та імовірним негативним впливом на умови проживання та праці (осліплення, порушення інсоляційного режиму, параметрів мікроклімату як у внутрішньому середовищі будівлі, так і на прибудинковій території). 5.3. Основні вимоги до проектування Під час проектування збірної системи слід виконувати розрахунок несучої здатності конструкцій збірної системи, теплотехнічних показників (опору теплопередачі та повітропроникності) та тепловологісного стану збірної системи. Несучу здатність конструкцій кріпильного каркаса фасадної теплоізоляції визначають відповідно до ДБН В.1.2-14, ДБН В.1.2-12, ДБН В.2.6-162, ДБН В.2.6-165, ДБН В.2.6-198. Розрахунки на навантаження і впливи і їх поєднання виконують 110 згідно з ДБН В.1.2-2, ДСТУ-Н Б EN 1991-1-1. При розрахунках несучої здатності слід враховувати такі навантаження і впливи: – власну вагу шару теплоізоляції та опорядження згідно з проектом; – вітрові навантаження; – температурні деформації і впливи кліматичних факторів; – сейсмічні та деформаційні навантаження. Вимоги до фізико-технічних показників встановлюють залежно від конструктивного класу збірної системи згідно з ДСТУ Б В.2.6-34, ДСТУ Б В.2.6-35, ДСТУ Б В.2.6-36, ДСТУ Б EN 13830. Несучу здатність елементів кріпильного каркаса фасадної теплоізоляції (металевих профілів, анкерних елементів та дюбелів, стикових з’єднань профілів між собою, їх кріплень до основних несучих конструкцій будівлі або споруди) оцінюють шляхом виконання розрахунку за двома групами граничних станів від розрахункових сполучень навантажень, наведених у 6.2.1.1. При проектуванні конструкцій із фасадною теплоізоляцією на горизонтальних, похилих та викривлених поверхнях фасадів слід передбачати заходи щодо запобігання впливу на ці поверхні природних і технологічних осадів, які можуть призводити до додаткових механічних навантажень на конструкцію стіни. У сейсмічно небезпечних районах у збірних системах із світлопрозорим опоряджувальним шаром необхідно застосовувати багатошарове скло згідно з ДСТУ Б EN 1279-1, а також передбачити проміжки між торцями скла та кріпильного каркаса для компенсування деформацій внаслідок сейсмічного впливу. Визначення теплотехнічних показників конструкцій із фасадною теплоізоляцією: 1. Теплотехнічні показники збірної системи (приведений опір теплопередачі, повітропроникність, теплостійкість) визначають згідно з ДБН В.2.6-31, ДСТУ Б В.2.6-189, ДСТУ-Н Б В.2.6-190, ДСТУ-Н Б В.2.6-191. 2. Тепловологісний стан збірної системи визначають відповідно до ДБН В.2.6- 31 та ДСТУ-Н Б В.2.6-192. 3. Для конструкцій із фасадною теплоізоляцією з вентильованим повітряним 111 прошарком з використанням горизонтальних елементів кріпильного каркаса, з комбінованою конструкцією крiпильного каркаса, при поверховому чи ярусному розділенні повітряного прошарку для забезпечення руху повітря у вентильованому повітряному прошарку в горизонтальних елементах слід забезпечувати виконання вимог ДСТУ Б В.2.6-35. 4. Товщина опоряджувального шару збірних систем класу А не повинна перевищувати 30 мм. Збірні системи повинні забезпечувати ізоляцію повітряного шуму відповідно до ДБН В.1.1-31: конструкції із фасадною теплоізоляцією не повинні створювати шумових ефектів. Конструктивні рішення парапетів, стиків, укосів, відливів, а також вікон, дверей повинні забезпечувати запобігання можливості потрапляння атмосферної вологи до товщі теплоізоляційного шару: 1. Штукатурний шар збірних систем класу А необхідно розділяти деформаційними швами на відстані не більше ніж 8 м. Конструкція шва повинна виключати можливість проникнення вологи в шар теплової ізоляції. 2. При використанні самонесучої теплової ізоляції в межах поверху або ярусу необхідно виконувати розрахунок міцності матеріалу шару теплової ізоляції в нижній частині поверху або ярусу на довготривале навантаження від власної ваги. 3. Декоративні елементи фасаду (зокрема карнизи, пілястри) необхідно виготовляти із легких матеріалів для мінімізації навантажень на конструкції із фасадною теплоізоляцією. Конструкції систем теплоізоляції повинні відповідати вимогам пожежної безпеки відповідно до ДБН В.1.1-7: 1. При застосуванні конструкцій із фасадною теплоізоляцією з опорядженням індустріальними та світлопрозорими елементами під опоряджувальним шаром по всьому периметру віконних і дверних прорізів фасаду слід встановлювати захисні козирки-екрани з оцинкованої сталі завтовшки не менше ніж 0,50 мм або з інших негорючих матеріалів. Захисні козирки-екрани слід розташовувати перпендикулярно до основної площі фасаду на відстані не менше ніж 70 мм від 112 відповідного укосу прорізу на всю ширину повітряного прошарку. 2. Застосування конструкцій з опорядженням штукатуркою з теплоізоляцією групи низької горючості Г1 і групи помірної горючості Г2 згідно з 5.3.3 для будівель та споруд з умовною висотою більше ніж 9 м необхідно за умови, якщо комплект фасадної теплоізоляції не поширює вогню. Здатність комплекту чи збірної системи поширювати вогонь по фасаду оцінюють за результатами натурних вогневих випробувань, які проводяться до початку будівельно-монтажних робіт. Проектну документацію на збірні системи слід розробляти відповідно до ДБН А.2.2-3, ДСТУ Б А.2.4-4. Спосіб кріплення опоряджувального шару повинен забезпечувати надійність вузлів кріплення, виключення вібрацій елементів та ослаблення монтажних з’єднань. Строк служби несучих конструкцій систем теплоізоляції встановлюють згідно з відповідними чинними нормативними документами, але не менше ніж 30 років для будівель або споруд із відповідними класами наслідків згідно з ДБН В.1.2-14. 5.4. Оцінка придатності конструкцій із фасадною теплоізоляцією Конструкції із фасадною теплоізоляцією використовують з урахуванням: – результатів випробувань теплотехнічних показників збірної системи та оцінки їх відповідності згідно з ДБН В.2.6-31; – результатів випробувань несучої здатності конструкцій із фасадною теплоізоляцією та оцінки їх відповідності цим нормам; – розрахунків на відповідність вимогам за вітровим навантаженням, температурними деформаціями з урахуванням поверховості, сейсмічності місцезнаходження будівлі або споруди, складних інженерно-геологічних умов; – результатів експериментальної оцінки строку ефективної експлуатації теплоізоляції; – результатів експериментальної оцінки класу енергетичної ефективності матеріалу теплоізоляційного шару ізоляційного комплекту; – результатів визначення горючості матеріалів шару теплової ізоляції та 113 здатності системи не поширювати вогонь по фасаду; – результатів оцінки санітарно-гігієнічних показників всіх складових елементів збірних систем. 5.5. Вимоги до збирання системи конструкцій із фасадною теплоізоляцією та контролю якості виконання робіт Монтаж конструкцій із фасадною теплоізоляцією здійснюють після завершення зведення та оцінки якості несучої частини зовнішньої стіни будівлі або споруди, де монтується фасадна теплоізоляція. До початку монтажних робіт проводять обстеження зовнішньої поверхні несучої частини стін, покрівлі і цоколя будівлі або споруди та визначають: – відхилення від вертикалі в межах поверху та будівлі або споруди в цілому несучої частини стіни шляхом вимірювань; – наявність пошкоджень у стінах і цоколі, місцях з’єднання цоколя і стін, місцях прилягання віконних і дверних блоків; – наявність нерівностей на поверхні стін і цоколя завглибшки або заввишки понад 10 мм; – наявність пошкоджень покрівлі в місцях прилягання її до стінових конструкцій; – наявність, характер та розміри забруднення на зовнішній поверхні несучої частини стіни. До монтажу конструкцій із фасадною теплоізоляцією на будівлі або споруді, що підлягає реконструкції, повинно бути виконано очищення фасаду від незв’язаних з основою стін елементів – шпаклівки, фарби. На фасаді необхідно демонтувати спеціальні пристрої – водостоки, кронштейни, антени, труби. Після встановлення риштування слід розміщувати сітку або плівку з зовнішньої сторони будівлі або споруди для унеможливлення падіння предметів на людей, що перебувають біля риштування. Монтажні роботи з улаштування конструкцій із фасадною теплоізоляцією 114 здійснюють згідно з проектом та відповідно до ДБН А.3.1-5, ДБН А.3.2-2, ДСТУ- Н Б В.2.6-212, ДСТУ Б В.2.6-34, ДСТУ Б В.2.6-35, ДСТУ Б В.2.6-36, ДСТУ Б В.2.6-199, ДСТУ Б В.2.6-200, ДСТУ-Н Б В.2.6-212, НАПБ А.01.001. При улаштуванні теплоізоляційного шару необхідно забезпечувати щільне прилягання плит одна до одної, до несучої частини стіни, а також до елементів несучого каркаса. Загальна площа повітропроникних щілин не має перевищувати 3 % від площі поверхні фасаду. Ці повітропроникні щілини можуть знаходитися у місцях стику плит теплоізоляційного шару та проходу через них елементів несучого каркаса. Під час монтажу конструкцій із фасадною теплоізоляцією необхідно здійснювати поопераційний виробничий контроль якості виконання робіт за показниками, що встановлюються залежно від конструктивного рішення фасадної теплоізоляції відповідно до вимог цих норм, ДБН А.3.1-5, ДСТУ Б В.2.6-35, ДСТУ Б В.2.6-36, ДСТУ Б В.2.6-88. Після закінчення монтажу збірна система підлягає приймальним випробуванням. 5.6. Вимоги до порядку складання планів реагування у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій в організаціях Призначення планів з питань ЦЗ полягає в обґрунтуванні цілей і шляхів їх досягнення на основі визначення комплексу завдань і робіт, а також ефективних методів, способів і ресурсів усіх видів, необхідних для захисту населення, територій, навколишнього природного середовища та майна від надзвичайних ситуацій шляхом запобігання таким ситуаціям, ліквідації їх наслідків і надання допомоги постраждалим у мирний час та в особливий період. І. Організаційні основи (підходи до) розроблення планів реагування на НС Основні питання, що мають бути відображені у планах реагування на надзвичайні ситуації на об’єктах суб’єкта господарювання є: − постановка та актуалізація цілей і завдань реагування на НС; 115 − визначення функцій, обов'язків та взаємовідносин між учасниками реагування; − встановлення порядку, правил, обмежень, графіків і планів виконання заходів і робіт; − отримання інформації про загрозу або виникнення НС та доведення її до керівництва; − оповіщення про загрозу або виникнення НС працівників, населення й зацікавлені (взаємодіючі) організації; − моніторинг, прогнозування та оцінка обстановки, управління ризиками виникнення НС; − прийняття оперативних рішень і доведення їх до виконавців, реєстрація ключових рішень і підстав для їх прийняття; − управління силами і засобами; − організація взаємодії; − контроль виконання прийнятих рішень. Зміст і структура планів реагування на надзвичайні ситуації, організація їх розроблення, узгодження, затвердження, коригування та введення в дію визначаються керівником територіальної підсистеми ЄДСЦЗ, де складу якої входить суб’єкт господарювання з урахуванням рекомендацій ДСНС України та її територіальних підрозділів. Плани підписуються керівником, який відповідає за стан цивільного захисту суб’єкта господарювання, погоджуються з керівниками відповідних ланок територіальної підсистеми ЄДСЦЗ і територіальних підрозділів ДСНС України та затверджуються керівником суб’єкта господарювання. Розроблені в плані реагування заходи повинні знайти узгоджене, правильне і адекватне відображення в планах реагування на надзвичайні ситуації відповідних структур територіальної підсистеми ЄДСЦЗ, абс галузі, області, району, а також територіальних підрозділів ДСНС України і формувань цивільного захисту які планується залучати до реагування на НС. II. Структура та зміст плану реагування на надзвичайні ситуації на об’єктах 116 (об’єкті) суб’єкта господарювання. У розділі І. Загальні положення викладаються: − призначення та мета плану реагування. Основні завдання реагування на НС та цілі, які заплановано досягти; − порядок введення розділів плану в дію (в залежності від встановленого режиму функціонування). У розділі II. Висновки з аналізу небезпеки на об’єктах суб’єкту господарювання викладаються: Перелік виробництв (цехів, відділень, виробничих дільниць) і окремих об'єктів, на яких існує загроза виникнення аварій. Перелік усіх можливих небезпечних подій (аварій), в тому числі й малоймовірних, можливості і умови їх виникнення на об’єктах (технологічних блоках, апаратах, машинах тощо), сценарії їхнього розвитку і оцінки наслідків: − наявність небезпечних речовин, небезпечних режимів роботи обладнання і об'єктів; − потенційні види небезпеки для кожного об’єкту (технологічного блоку, апарату, машини тощо) і процесу, що проходить у ньому; − прогнозовані сценарії виникнення і розвитку можливих аварій, що призводять до реалізації потенційних небезпек; − небезпечні чинники, що притаманні визначеному виду небезпеки, який реалізується під час аварії; − наслідки впливу небезпечних чинників аварії (масштаби зон руйнування, ураження людей і зараження місцевості тощо) на сусідні об'єкти (території) і людей з урахуванням властивостей цих об'єктів і їхньогс взаємного розташування для кожного рівня аварії; − безпечні зони й місця захисних споруд (сховищ, укриттів, споруд) та шляхи евакуації (такі, що не потрапляють під вплив небезпечних чинників аварії). Розподіл аварій в залежності від їх масштабу: − перший рівень - аварії, що характеризуються розвитком подій в межах одного виробництва (цеху, відділення, виробничої дільниці), яке є структурним підрозділом 117 підприємства (об’єкта). − другий рівень - аварії, що характеризуються переходом за межі структурного підрозділу і розвитком подій в межах підприємства (об’єкта). − третій рівень - аварії, що характеризуються розвитком і переходом за межі території підприємства (об’єкта), можливістю впливу небезпечних чинників аварії на населення та інші підприємства (об'єкти), що розташовані поблизу, а також на довкілля. Висновки до п’ятого розділу Виконано аналіз основних вимог до огороджуючих конструкцій: – загальні вимоги до конструкцій зовнішніх стін із фасадною теплоізоляцією; – вимоги до забезпечення експлуатаційної придатності огороджуючих конструкцій із фасадною теплоізоляцією; – основні вимоги до проектування огороджуючих конструкцій; – оцінки придатності огороджуючих конструкцій; – вимоги до збирання системи огороджуючих конструкцій із фасадною теплоізоляцією та контролю якості виконання робіт. Наведено вимоги до порядку складання планів реагування у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій в будинках. 118 ВИСНОВКИ 1. Обґрунтована необхідність аналізу ефективності теплоізоляційних матеріалів при проведенні заходів щодо модернізації огороджувальних конструкцій, будинків для трьох варіантів застосування теплоізоляційних матеріалів: ізоляція без повітряного прошарку (з безпосереднім монтажем теплоізоляційного шару на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції); «точкове» утеплення (теплоізоляція окремо взятих квартир у багатоквартирних будинках); утеплення з використанням технології начіпного фасаду з вентильованим повітряним прошарком. 2. На прикладі житлових будинків типових серій 1-464 і 1-447 проведений аналіз ефективності «точкового» утеплення для трьох різних варіантів розташування квартир. 3. Встановлено залежності ефективності «точкового» утеплення від товщини теплоізоляційного шару та частки втрат через зовнішні стіни в загальних теплових втратах квартири. 4. Сформована методика визначення ефективності начіпних фасадів з вентильованим повітряним прошарком з урахуванням теплопровідних включень. При цьому розроблена модель ділянки конструкції з кріпильним елементом начіпного вентильованого фасаду та визначена його теплотехнічна однорідність. 5. Досліджений вплив геометричних параметрів і кількості кріпильних елементів конструкції на ступінь її теплотехнічної однорідності. Визначені значення коефіцієнтів теплотехнічної однорідності для сталевих і алюмінієвих кронштейнів при різній концентрації на 1 м2 конструкції. 6. Сформована методика оцінки процесів вологопередачі в конструкції з начіпним вентильованим фасадом. 7. Сформовані вимоги до порядку складання планів реагування у разі загрози та виникнення надзвичайних ситуацій в будинках. 119 СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 1. Alin V. Rosca, Ioan Pop. Flow and heat transfer over a vertical permeable stretching/shrinking sheet with a second order slip /Rosca A.V., Pop. I. //Original Research Article. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2013. Vol.60. рp. 355-364. 2. Alvaro de Gracia, Luisa F. Cabeza. Phase change materials and thermal energy storage for buildings /De Gracia A., Cabeza L.F. //Energy and Buildings. 2015. рp.414- 419. 3. Anna Laura Pisello, Michael Bobker, Franco Cotana. A Building Energy Efficiency Optimization Method by Evaluating the Effective Thermal Zones Occupancy /Pizello A.L., Bobker M., Cotana F. //Energies, 2012, 5, 5257-5278 4. Ciampi M., Leccese F., Tuoni G. On the thermal behavior of ventilated facades and roofs /Ciampi M., Leccese F., Tuoni G.// La Termotecnica. 2002. №1. рp. 87-97. 5. Ciampi M., Leccese F., Tuoni G. Some thermal parameters influence on the energy performance of the ventilated walls/ Ciampi M., Leccese F., Tuoni G. //Proceedings of 20th UIT National Heat Transfer Conference, 2002, Maratea, Italy. рp. 357-362. 6. Dagnall M., Window A., Leung A., Thompson D. Analytical assessment of thermal performance of a ventilated glazed facade system /Dagnall M., Window A., Leung A., Thompson D. //Proceedings of Building Simulation: 12th Conference of International Building Performance Simulation Association, Sydney, 2011, 14-16 November. рp. 808- 815. 7. Dagnall M., Window A., Leung A., Thompson D. Analytical assessment of thermal performance of a ventilated glazed facade system /Dagnall M., Window A., Leung A., Thompson D //Proceedings of Building Simulation: 12th Conference of International Building Performance Simulation Association, Sydney, 2011, 14-16 November. рp. 808- 815. 8. De Gracia A, Navarro L, Castell A, Ruiz-Pardo A, A'lvarez S, Cabeza LF. Thermal analysis of a ventilated facade with PCM for cooling applications /De Gracia A, Navarro L, Castell A, Ruiz-Pardo A, A'lvarez S, Cabeza LF. //Energy Build, 2013, 65. рp.508-515 9. Domínguez, S., Sendra, J.J., León, A.L. Towards energy demand reduction in 120 social housing /Domínguez, S., Sendra, J.J., León, A.L. // Energies 2012, 5, рp.2263-2287. 10. Jae-Ki Byun, Young-Don Choi, Jong-Keun Shin, Myung-Ho Park, Dong-Kurl Kwak. Study on the Development of an Optimal Heat Supply Control Algorithm for Group Energy Apartment Buildings According to the Variation of Outdoor Air Temperature /Jae-Ki Byun, Young-Don Choi, Jong-Keun Shin, Myung- Ho Park, Dong- Kurl Kwak // Energies, 2012, 5, рp. 1686-1704 11. Kuang-Sheng Liu, Sung-Lin Hsueh, Wen-Chen Wu, Yu-Lung Chen. A Dfuzzy- dahp Decision-Making Model for Evaluating Energy-Saving Design Strategies for Residential Buildings / Kuang-Sheng Liu, Sung-Lin Hsueh, Wen-Chen Wu, Yu-Lung Chen //Energies 2012, 5, рp. 4462-4480 12. Lai, C.-M.; Wang, Y.-H. Energy-saving potential ofbuilding envelope designs in residential houses in Taiwan /Lai, C.-M.; Wang, Y.-H. //Energies 2011, 4, рp. 2061-2076. 13. Luis Ma. Bo-ot, Yao-Hong Wang, Che-Ming Chiang, Chi-Ming Lai. Effects of a Green Space Layout on the Outdoor Thermal Environment at the Neighborhood Level /Luis Ma. Bo-ot, Yao-Hong Wang, Che-Ming Chiang, Chi-Ming Lai // Energies 2012, 5, рp. 3723-3735 14. Miimu Airaksinen, Mika Vuolle. Heating Energy and Peak-Power Demand in a Standard and Low Energy Building /Miimu Airaksinen, Mika Vuolle // Energies 2013, 6, рp. 235-250. 15. Naylor D. A., Floryan J. D., Tarasuk J. D. Numerical study of Developing Free convection Between Isothermal vertical plates /Naylor D. A., Floryan J. D., Tarasuk J. D. //Journal of Heat Transfer. 1991. Vol. 113. рp. 620-626. 16. Pacheco R., Ordóñez J., Martínez G. Energy efficient design of building: A review. Renew. Sustain. /Pacheco R., Ordóñez J., Martínez G. //Energy Rev. 2012, 16, рp. 3559-3573. 17. Popescu D., Bienert S., Schützenhofer C., Boazu. R. Impact of energy efficiency measures on the economic value of buildings. Appl. /Popescu D., Bienert S., Schützenhofer C., Boazu. R// Energy 2012, 89, рp. 454-463. 18. Shameri M.A., Alghoul M.A., Sopian K., Zain M.F.M., Elayeb O. Perspectives of double skin façade systems in buildings and energy saving. Renew. Sustain. /Shameri 121 M.A., Alghoul M.A., Sopian K., Zain M.F.M., Elayeb O. //Energy Rev. 2011, 15, рp.1468-1475. 19. Study on Energy Efficiency and Energy Saving Potential in Industry from possible Policy Mechanisms. Contract No. ENER/C3/2012-439/S12.666002. A report submitted by ICF Consulting Limited. Date: 1 December 2015. 20. Tsikaloudaki K., Laskos K., Bikas D. On the establishment of climatic zones in Europe with regard to the energy performance of buildings [Текст] / Tsikaloudaki K., Laskos K., Bikas D. // Energies 2012, 5, рp. 32-44.