Регистрация / Вход
Прислать материал

14.576.21.0034

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.576.21.0034
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Открытое акционерное общество "ИНСОЛАР-ИНВЕСТ"
Название доклада
Исследование процессов тепломассопереноса в ограждающих конструкциях и разработка принципов и методов повышения теплотехнической однородности теплозащитной оболочки зданий на основе рассмотрения комплекса "здание + климат" как единой энергетической системы.
Докладчик
Васильев Григорий Петрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью проведения прикладных научных исследований - теоретические и экспериментальные исследования нестационарного тепловлажностного режима теплозащитной оболочки зданий, повышение на 25% её теплотехнической однородности и снижение трансмиссионных тепловых потерь здания до уровня 35 кВтч/м2 в год.
Задачами исследования являются:
- разработка математической модели нестационарного тепловлажностного режима теплозащитной оболочки зданий, на основе рассмотрения комплекса «здание +климат», как единой энергетической системы, учитывающей различные климатические воздействия, разработка численных алгоритмов её решения, проведение математического моделирования;
- разработка эскизной конструкторской документации и изготовление испытательных стендов для проведения теплотехнических исследований, имитирующих климатические воздействия в виде дождя и солнечной радиации, ветровой нагрузки, изготовление экспериментальных образцов наружной ограждающей конструкции здания с теплотехнической однородностью выше 0,85.
- проведение экспериментальных теплотехнических исследований в климатической камере и натурных условиях разработанных экспериментальных образцов, фрагментов многослойных наружных ограждающих конструкций, с теплотехнической однородностью выше 0,85.
Актуальность и новизна исследования
Научные знания о процессах тепломассопереноса и особенностях формирования тепловлажностного режима ограждающих конструкций зданий являются актуальными и определяющими при решении вопроса о снижении тепловых потерь зданий и долговечности конструкций.
Научная новизна выполненных исследований заключается в следующем:
- разработана математическая модель нестационарного тепловлажностного режима теплозащитной оболочки зданий на основе рассмотрения комплекса «здание + климат» как единой энергетической системы, учитывающая фазовые переходы, связанные с конденсацией и испарением влаги;
-разработаны динамические модели, позволяющие исследовать теплотехнические свойства двухкамерных стеклопакетов для различных способов напыления низкоэмиссионных покрытий;
- разработаны двух- и трехмерные гидрогазодинамические модели, описывающие процессы теплообмена в стеклопакетах, исследован эффект образования "линз";
- разработана техническая документация и изготовлены стенды, имитирующие климатические воздействия на экспериментальные образцы в виде дождя, солнечной радиации и ветровой нагрузки;
- разработан, изготовлен и испытан экспериментальный образец несветопрозрачной наружной ограждающей конструкции здания с теплотехнической степенью однородности выше 0,85;
- выполнена серия экспериментальных теплотехнических исследований в климатической камере и натурных условиях зимнего и летнего режимов эксплуатации экспериментальных образцов с теплотехнической однородностью выше 0,85;
- разработан ряд технических и конструкторских решений повышения теплотехнической однородности экспериментальных образцов , позволяющих снизить трансмиссионные потери здания до уровня 35 кВтч/м2 в год.
Описание исследования

 

Разработаны технические и конструкторские решения уменьшения тепловых потерь от точечных теплопроводных включений путем использования термонакладок, что позволяет увеличить коэффициент теплотехнической однородности в среднем на 25% , решения по уменьшению тепловых потерь узла примыкания оконного блока к стеновому проему, по уменьшению тепловых потерь узлов междуэтажных перекрытий и сопряжения балконных плит со стеной путем использования несущих теплоизоляционных элементов и др.

Методом математического моделирования проведены исследования влажностного нестационарного режима экспериментальных образцов в течение нескольких лет их эксплуатации. Показано, что за счет накопления влаги в несущих слоях конструкции и передаче её в слои минеральной ваты, сопротивление теплопередаче снижается в два раза, что приводит к преждевременному старению и износу. Взаимное расположение отдельных слоев ограждающих конструкций должно способствовать высыханию конструкций и исключать возможность накопления влаги в ограждении в процессе эксплуатации.

В климатической камере выполнен монтаж экспериментальных образцов и проведены их теплотехнические исследования в зимнем и летнем режимах эксплуатации. Проведены экспериментальные исследования и натурные испытания разработанных технических и конструкторских решений повышения теплотехнической однородности экспериментальных образцов несветопрозрачных наружных ограждающих конструкций в зимнем режиме эксплуатации. 
Для испытаний  экспериментального образца несветопрозрачной наружной  ограждающей конструкции были разработаны стенды , имитирующие климатические воздействия на образец в виде дождя, солнечной радиации и ветровой нагрузки
 

Результаты исследования

- Проведены  исследования  теплового и влажностного режимов непрозрачных ограждающих конструкций и определены методы снижения трансмиссионных потерь энергии за счет повышения теплотехнической однородности зданий;

- Исследованы процессы изменения агрегатного состояния влаги, переменности граничных  условий и места образования жидкой влаги в многослойных ограждающих конструкциях зданий, их  влияние  на теплотехнические характеристики ограждающих конструкций зданий;

- Разработаны принципы и методы повышения теплотехнической однородности теплозащитной оболочки зданий на основе рассмотрения комплекса "здание + климат" как единой энергетической системы, разработаны рекомендации по методам расчета теплотехнических характеристик НОК;

- Проведены  исследования  теплового режима светопрозрачных ограждающих конструкций зданий и определены методы  снижения, связанных с ними тепловых потерь здания, в том числе за счет использования энергетического   потенциала наружного климата;

- Исследовано влияние архитектурных решений теплозащитной оболочки здания на трансмиссионные  потери/поступления тепловой энергии, в том числе за счет изменения режимов и интенсивности теплообмена ограждения с окружающей средой, а также рационального использования солнечной радиации;

- Разработан, изготовлен и испытан экспериментальный образец несветопрозрачной наружной ограждающей конструкции здания с теплотехнической степенью однородности выше 0,85;

- Выполнены экспериментальные лабораторные исследования воздухопроницаемости современных пластиковых оконных блоков с сопротивлением теплопередаче выше 0,8 м2 0С /Вт . Проведены теоретические и экспериментальных исследований по определению теплопроводности современных эффективных теплоизоляционных материалов в условиях эксплуатации Б (СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»);

- Разработаны и экспериментально апробированы ( в зимнем и летнем режимах эксплуатации), в том числе и в натурных условиях технические и конструкторские решения повышения теплотехнической однородности экспериментального образца несветопрозрачных наружных ограждающих конструкций зданий, включающие решения по снижению теплового влияния теплопроводных включений, межэтажных перекрытий и «мостиков холода;

- Разработан ряд технических и конструкторских решений повышения теплотехнической однородности экспериментальных образцов наружных ограждающих конструкций зданий и разработан Альбом технических и конструкторских решений повышения теплотехнической однородности несветопрозрачных наружных ограждающих конструкций зданий;

- Разработаны научно-методические рекомендации по повышению теплотехнической однородности наружных ограждающих конструкций зданий и Рекомендации по созданию нового поколения зданий с энергопотреблением ниже 35 кВтч/м2 в год, со степенью теплотехнической однородности теплозащитной оболочки выше 0,85 и с эффективным использованием энергетического потенциала наружного климата;

- Обобщены результаты ПНИ и разработаны рекомендации по использованию их в дальнейших исследованиях и разработках, включая технические требования и предложения по дальнейшей разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера  и предложения по внесению изменений в СП 50.13330.2012. «Тепловая защита зданий». 

Практическая значимость исследования
Разрабатываемые технические и конструкторские решения повышения теплотехнической однородности должны обеспечить повышение теплотехнической однородности ограждающих конструкций зданий на 25% и снижение их энергопотребления до уровня 35 кВтч/м2 в год и предназначены:
- для применения при проектировании, строительстве и проведении капитального ремонта жилых и общественных зданий;
- для применения архитекторами, проектировщиками и строителями;
- для организаций и СРО проводящих энергетические обследования и энергоаудит зданий;
- для применения предприятиями и организациями независимо от форм их собственности, осуществляющими проектирование, изготовление, строительство и капитальный ремонт зданий.