CC BY
5
УДК 697.3-52
Б01: 10.15587/2312-8372.2018.128417
МОДЕЛЮВАННЯ ПАРАМЕТР1В ТРУБОПРОВОД1В СИСТЕМИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ВОДЯНОГО ОПАЛЕННЯ ТА ТЕПЛО1ЗОЛЯЦП ФАСАДУ УКРАШСЬКИХ БУДШЕЛЬ I СПОРУД ДЛЯ Р1ЗНИХ КЛ1МАТИЧНИХ УМОВ
Срьомш А. В.
Об'ектом дослгдження е конструктивт параметри та матергал виконання елементгв комплексноХ термомодернгзацИ буд1вл1 чи споруд, а саме системи центрального водяного опалення та фасадноХ теплогзоляцИ, з урахуванням дП клгматичних зон, в яких експлуатуютъся зазначет об'екти.
Одними з найбшъш проблемних мгсцъ е недостатнъя вивчешстъ та вгдсутнгстъ обгрунтування ефективних конструктивних параметргв та матергалу виконання трубопроводгв системи централъного водяного опалення та фасадноХ теплогзоляцгХ. Це необхгдно для суттевого зменшення енергоспоживання ¡снуючих будгвелъ I споруд укра'Хнсъкого житлового фонду.
В ходг дослгдження використовувся комплексний пгдхгд до виршення поставлених завданъ, включаючи економгчний I статистичний аналгз, аналгз свтового досвгду та синтез резулътатгв I ретроспективи, ¡сторико-еволюцтний та логгчний пгдхгд. Також використовувалисъ теор1я систем г системний аналгз для гдентифгкацг'Х стратеггчних перспектив значного скорочення енергоспоживання ¡снуючих украХнсъких будгвелъ г споруд. У перспективг передбачаетъся дисемгнацгя отриманих резулътатгв на зарубгжнг будгвлг г споруди, що маютъ аналоггчнг пробеми з енергоефективностг, у тому числг з урахуванням клгматичних зон.
Обхрунтувано ефективнг конструктивт параметри та матергал виконання трубопроводгв системи централъного водяного опалення для суттевого зменшення енергоспоживання ¡снуючих буд¡велъ ¡ споруд укра'Хнсъкого житлового фонду. Визначено мтталъну товщину шару фасадноХ тепло¡золяц¡'X, що становитъ 50 мм, для до^джуваного температурного режиму ¡ умов експлуатацИ', а також для характеристик використовуваних матер¡ал¡в, геометрГХ трубопровод¡в ¡ фасадноХ тепло¡золяц¡'X для першоХ температурно'Х зони. Отримана оптималъна товщина шару фасадноХ тепло¡золяц¡'X, що становитъ 100 мм, та приводитъ до 100 %-го захисту вiд замерзання трубопроводiв навтъ при повнт зупинц руху теплоноая протягом бЫъше, мж 24 години тсля припинення руху теплоноая.
Розроблеш Ыновацтт проектт та конструктивно-технологiчнi ршення приводятъ до значного зменшення енергоспоживання iснуючих будiвелъ г споруд житлового фонду, що експлуатуетъся понад 30 роюв i яю розмщет у рiзних кл\матичних зонах, i сприяютъ тдтриманню комфортних умов для життедiялъностi.
Ключовi слова: термомодерн1зац1я будгвелъ I споруд, фасадна тепло1золяц1я, система центрального водяного опалення.
1. Вступ
У роботах [1, 2] було окреслено коло шновацшних техшчних ршень щодо термомодершзацп (термосанацii) житлових споруд i будiвель у складi системи центрального водяного опалення та фасадноi теплоiзоляцii. На баз1 експериментально-числових та розрахункових до^джень було наведено обгрунтування iх ефективност у порiвняннi з iснуючиими техшчними рiшеннями.
В цьому напрямi актуальним подальшим розвитком е моделювання конструктивно-технолопчних параметрiв нових транзитних трубопроводiв системи центрального водяного опалення та еквiвалентноi теплоiзоляцii фасаду для рiзних киматичних умов. Цi результати моделювання розширюють географiчнi кордони застосування розроблених техшчних ршень, що пiдкреслюе актуальнiсть дослщжуваного напряму термомодернiзацii та його експортну орiентованiсть.
2. Об'ект дослiдження та його технолопчний аудит
Об'ект дослгдження - конструктивш параметри та матерiал виконання елементiв комплексно!' термомодернiзацii будiвлi чи споруд, а саме системи центрального водяного опалення та фасадноi теплоiзоляцii, з урахуванням дii киматичних зон, в яких експлуатуються зазначеш об'екти.
В роботах [1, 2] було вщзначено, що значне теплоспоживання при опаленш будь-яких будiвель i споруд спричинено пiдвищеними тепловтратами ^зь зовнiшнi огороджувальнi конструкцii будiвлi чи споруди. Особливо це стосуеться будiвельних конструкцш старих (зокрема, до 1991 року побудови) будiвель i споруд, через як тепло втрачаеться в кшька разiв бiльше, нiж у сучасних будiвлях.
1нша проблемна ситуащя пов'язана з низькою енергоефективнiстю старих систем опалення, яю побудованi на однотрубнш системi центрального водяного опалення. За такоi системи опалення, навггь повнiстю утепливши будинок чи споруду ззовш, на практицi неможливо економити теплову енергш i створити комфортш умови для проживання чи роботи.
Тому одним з головних методiв суттевого скорочення матерiальних 1 фшансових витрат на опалення iснуючих будiвель i споруд е суттеве зменшення кiлькостi споживаноi тепловоi енергii. При цьому точкове застосування окремих енергоефективних заходiв дае й вщповщний «точковий» результат.
Саме у цьому i полягае сутнiсть термомодернiзацii будiвель i споруд, щоби значно зменшити теплоспоживання. Тому е перспективним обгрунтування ефективних конструктивних параметрiв та матерiалу виконання трубопроводiв системи центрального водяного опалення та фасадноi теплоiзоляцii для суттевого зменшення енергоспоживання iснуючих будiвель i споруд украшського житлового фонду.
Особливого значення тема до^дження набувае у зв'язку з тим, що украшсью ^ не тiльки) будiвлi i споруди розташованi у рiзних киматичних зонах. Зокрема, в подiбних умовах знаходяться до^джуваш об'екти у Росшськш Федерацii, Казахстанi, Чехii, Словаччинi, Польшд тощо. Тому запропонованi у данш роботi технiчнi рiшення можуть бути розповсюджеш i на зазначенi краши, зокрема, Центральноi та Схiдноi Свропи.
3. Мета та задачi дослщження
Мета дослгдження - моделювання на базi розроблених iнновацiйних технiчних ршень з термомодернiзацii ефективних параметрiв трубопроводiв системи центрального водяного опалення та теплоiзоляцii фасаду для рiзних киматичних умов. Це направлено на кшцеве зменшення енергоспоживання iснуючих будiвель i споруд як житлового, так i нежитлового фонду.
Для досягнення поставленоi мети необхiдно виконати такi задача
1. Обгрунтувати ефективнi конструктивнi параметри та матерiал виконання трубопроводiв системи центрального водяного опалення для суттевого зменшення енергоспоживання юнуючих будiвель i споруд украшського житлового фонду.
2. Обгрунтувати ефективш конструктивнi параметри й матерiал виконання елементiв фасадноi теплоiзоляцii.
3. Здiйснити моделювання ефективних параметрiв трубопроводiв системи центрального водяного опалення та теп^золяцп фасаду для рiзних клiматичних умов.
4. Дослiдження кнуючих р1шень проблеми
Нормативно-технiчна документацiя з дослiджуваноi проблеми репрезентована вiдповiдним ДСТУ [3] та Державними будiвельними нормами (ДБН) [4]. Вщповщно до цих джерел, встановлюються мiнiмальнi вимоги до теплотехшчних показникiв конструкцiй теплоiзоляцiйноi оболонки будiвель та до енергетичних характеристик будiвель або вiдокремлених 1х частин. Ц показники визначають на пiдставi економiчно обгрунтованого рiвня енергетичноi ефективност будiвлi. При цьому врахувують очшуваний життевий цикл будiвлi за умови задоволення побутових потреб людини та створення оптимальних мiкроклiматичних умов для и перебування та/або проживання у примщеннях такоi будiвлi.
Окремi аспекти дослiджуваноi проблеми термомодернiзацii будiвель 1 споруд дослщжуються в рядi робгг зарубiжних дослiдникiв. Так, наприклад, в робот [5] використовуеться полiоптимальний метод для визначення схем термомодершзацп будiвель на основi теорii нечiтких множин за мiнiмiзацil загальноi вартостi здшснення термомодернiзацii та одночасноi максимiзацil отримуваного енергетичного ефекту у виглядi скорочення витрат теплово1 енергii. У робот [6] наголошуеться на важливостi виршення проблеми термомодернiзацii внаслiдок iснування значноi кiлькостi збiрних, з несучими стшами, багатоквартирних будинкiв. Адже вони були побудоваш ще в 50-х, 60-х i 70-х роках минулого столггтя в крашах Центральноi та Схщно! Свропи.
Вщповщно повинш враховуватись новi норми з енергоефективносп, що дiють в крашах СС.
Дослiджувана проблема надзвичайно важлива для краш колишнього соцiального табору, з якими межуе Украша. Використовуваш методи випробування та отриманi результати оцшки даних, що необхiднi для прогнозування споживання теплово" енергii в типовому будинку для середньостатистично" шм'" в Польщi, дослiдженi в робот [7]. Аспекти здiйснення термомодернiзацii будiвель та оцiнка и впливу на утворюваний внутрiшнiй мiкроклiмат цих будiвель дослiджуеться в [8].
Питання збереження вторично" спадщини будiвель, що становлять нацюнальне надбання, шляхом здiйснення "х термомодернiзацii висвiтлюються в роботi [9]. Напрямки шдвищення енергоефективностi внаслiдок здшснення термомодернiзацii iснуючих будинкiв дослiджено у [10]. Оптимальш енергетичнi вимоги та "х вплив на можливi варiанти здiйснення термомодернiзацii типового житлового будинку описано у робот [11].
Взаемозвязок здшснення енергоефективноi термомодернiзацii з точки зору забезпечення еколопчност оточуючого середовища у майбутньому дослiджено в робот [12]. Чисельний аналiз поведiнки системи централiзованого теплопостачання у динамiцi було здшснено в [13] за допомогою математично1 моделi, що адекватно описувала спрощену систему централiзованого теплопостачання з трьома кшцевими користувачами i мережею трубопроводiв завдовжки 9 км.
Систему термомодершзацп будiвель i споруд доцшьно будувати 1 аналiзувати на базi комплексного пiдходу, зокрема, iз застосуванням структурно-параметричного моделювання. Це дае можливють, вiдповiдно до [14], моделювати зв'язки мiж структурними елементами дослiджуваноi системи, зокрема, системи термомодершзацп.
Аспектам дослщження фасадноi теплоiзоляцii будiвель i споруд присвячено ряд робгг. Варiант використання шшого iзоляцiйного матерiалу, що дозволяе дифузувати повггрю в iзоляцiйнiй конструкцп i сприяе зменшенню витрат тепла, запропоновано авторами [15]. Дослщження поточного стану з теплоiзоляцii стiн без шнополютиролу та iснуючих вiкон будiвель на конкретному прикладi Alipasino роЦе, в м. Сараево, Боснiя i Герцеговина, висвiтлюеться в [16].
Автоматизований пiдхiд до аналiзу енергоефективностi фасадiв будiвель, що дозволяе отримувати термографiчнi 3D-моделi та вiдповiднi "х ортозображення, наведено у дослiдженнi [17]. У робот [18] зазначаеться, що найбшьш прийнятним енергоефективним фасадом для вшх клiматичниx зон е зовнiшня система теплоiзоляцii в поеднаннi з iзоляцiею будь-якого типу. Зокрема, це може бути вентильований фасад у поеднанш з ударомщними iзоляцiйними матерiалами.
У дослщженш [19] запропонована методологiчна база для оцшки зовшшньо" теплоiзоляцiйноi композицшно" системи з точки зору забезпечення високо" термостiйкостi i швидкостi монтажу. У робот [20] наголошуеться на ефективност використання саме подвiйного фасаду в будiвляx рiзниx типiв з
точки зору зменшення споживанням теплово!' енергп i забезпечення теплового комфорту. Для зменшення мюького парникового ефекту та полшшення теплових характеристик будiвель, у т. ч. для ïx модершзацп, у працi [21] пропонуеться широко використовувати так зваш «зелеш» фасади. А у [22] дослщжуються енергоефективш сенсорнi системи опалення на базi випромiнюючиx панелей, що пiдxодять для будинюв з низькою витратою енергп.
Модель перемикаемого iзоляцiйного так званого U-елемента на базi блоку подвшного скла з напiвпрозороï iзолюючоï панел^ встановленоï всерединi, з метою дослщження впливу рiзниx теплофiзичниx властивостей на U-значення, розглядаеться авторами [23]. У робот [24] анатзуються фiзико-меxанiчнi властивост природних теплоiзоляцiйниx композитiв, зокрема, на основi волоконних конопель, якi характеризуються низькою щшьнютю i пористою структурою, а також придатш для виробництва теплоiзоляцiйниx фасадiв.
Методика вибору i розрахунку конструктивно-технолопчних параметрiв ультразвукового низькочастотного кавтацшного пристрою з прямокутною випромшюючою пластиною, що здiйснюе вигиннi коливання, розглядаеться в [25]. Цей штенсифшуючий метод може використовуватись для виготовлення теп^золяцшних фасадних композицiйниx матерiалiв з полiмерною матрицею.
Пiдсумовуючи вищенаведений анатз лiтературниx джерел, слiд вiдзначити вщсутнють моделювання ефективних параметрiв трубопроводiв системи центрального водяного опалення та теплоiзоляцiï фасаду для рiзниx клiматичниx умов. Це тдкреслюе перспективнiсть дослiдження.
5. Методи дослщження
На рис. 1 [2] наведена загальна схема дослщжувано!' системи комплексно1 термомодернiзацiï будiвлi. На рис. 1 прийнят наступнi позначення:
1 - юнуюча зовнiшня (фасадна) стiна термомодернiзуемоï будiвлi (далi -стша);
2 - шар е^валентно!' фасадно!' теплоiзоляцiï (далi - фасадна теплоiзоляцiя);
3 - клейовий шар, призначений для кр^ення фасадноï теп^золяцп до iснуючоï зовнiшньоï стiни;
4 - рщкий теплоносiй;
5 - шар е^валентного трубного утеплювача;
6 - новi транзитнi трубопроводи двотрубноï системи центрального водяного опалення (дат - трубопроводи);
7 - опалювальний прилад з бiчним пiдключенням;
7' - опалювальний прилад з нижшм шдключенням;
8 - розподтьна поповерхова гребшка;
9 - нова штроба, зроблена в iснуючiй стiнi 1 або в фасаднш теплоiзоляцiï 2 (дат - штроба);
10 - нас^зний отвiр в iснуючiй стш 1;
11 - вiкна або свiтлопрозорi конструкцп;
12 - радiаторна арматура;
13 - зовтшнш захисний шар, що оберiгае фасадну теплоiзоляцiю 2 вщ атмосферних опадiв i/або ультрафiолетового випромшювання. Римськими цифрами (11-ХУ11) на рис. 1 позначен окремi елементи (проекты рiшення) системи термомодернiзацii, окремо дослщжет в [2].
11
11
11
10 9 VIII VI VII
■II 9
III IX IX
11
11
X XXI Х1У1 VII VIII
11
IV — т 6 V |
10610 7
XII XIV 9 XIII
Т2
IV а V] XVI XVI XV хш
XVII XVII XII XIV
Рис. 1. Загальна схема дослщжувано" системи комплексно! термомодернiзацii будiвель i споруд [2]
Зазначимо, що сукупнють описаних в розроблених шновацшних теxнiчниx рiшенняx, що стосуються системи [26] та реаизуючого 11 способу термомодершзацп [27], iстотниx вiдмiнностей була встановлена як експериментальним, так i експериментально-розрахунковим шляхом. Це стосувалось оптимальних розмiрiв, геометричноi форми, матерiалiв виконання, складу i взаемозв'язку елементiв системи термомодершзацп. Зокрема, для нових транзитних трубопроводiв 6 двотру6но! системи центрального водяного опалення, еквiвалентноi тру6но! теп^золяцп 5, еквiвалентноi фасадно! теплоiзоляцii 2, форми виконання нових штроб 9 та шших елементiв системи. Результати проведених дослiджень поданi у табл. 1.
Таблиця 1
Основш геометричш параметри, склад i матерiал виконання складових конструктивних елеменлв системи _термомодернiзацii будiвель i споруд_
Показник (в круглих дужках - Значения параметра в межах Сервалу за прикладами реалiзацii № 1-12
меж ¡нтервалу) № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 № 6 № 7 № 8 № 9 № 10 № 11 № 12
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Характеристики те змомодернiзуемоi стши будiвель i споруд та розрахуиковi ктматичш умови
Коефщент опору зовшшньо!
огороджувальноl конструкци 1снуючо'1 зовшшиьо!' стши термомодернiзуемоi буд1вл1 Ясущ., м-К/Вт, (0,75-5,5) м2К/Вт 0,5 0,75 1 1,2 1,5 1,8 2,2 2,8 3,3 4,0 5,5 5,9
Коефiцiент опору зовшшньо!
огороджувальноl конструкцil (стiни) Ятермил, Ятерм иЛ =Ятт. иЛ—Ясущ при Ятш.ил=2,8/3,3 (м2-К)/Вт, для першоi/другоi температурних зон, (0,5-2,8) (м2К)/Вт 2,3/2,8 2,0/2,5 1,8/2,3 1,6/2,1 1,3/1,8 1,0/1,5 0,6/1,1 -/0,5 -- -/- -- --
Коефiцiент опору зовшшньо'
огороджувальноl конструкцil (стiни) ЯтермЕи Ятерм.Еи=Ятт.Еи—Ясущ при Ятт.Еи=2,0/5,9 (м2«)/Вт (0,2-5,1) (м2К)/Вт 1,5/5,4 1,2/5,1 1,0/4,9 0,8/4,7 0,5/4,4 0,2/4,1 -/3,7 -/3,1 -/2,6 -/1,9 -/0,4 --
Коефiцiент опору зовиш^«!'
огороджувальноl конструкцл (стiни) ЯтермСНГ Ятерм СНГ=ЯтглСНГ—Ясущ. при Ятт.СНГ=2,0/5,9 (м2^К/Вт), (0,2-5,1) (м2К)/Вт 1,5/5,4 1,2/5,1 1,0/4,9 ^0,8/4,7 0,5/4,4 0,2/4,1 -/3,7 -/3,1 -/2,6 -/1,9 -/0,4 --
МЫмальна товщина шару еквiвалентноi фасадноi тептзоляци для Украiни Вттил, мм, (50-250) мм 100/150 100/150 100/100 100/100 50/100 50/100 50/50 -/50 - -- - -
МЫмальна товщина шару екв1валентно1 фасадно! тепло1золяци для кран СНД, Втт.снг, мм, (50-250) мм 100/250 50/250 50/250 50/250 50/200 50/200 -/200 -/150 -/150 -/100 -/50 --
МЫмальна товщина шару екв1валентно'1 фасадно! тепло1золяци для кран Свропейського Союзу ВтП.Еи, мм, (50-250) мм 100/250 50/250 50/250 50/250 50/200 50/200 -/200 -/150 -/150 -/100 -/50 -
Параметри нових транзитных трубопровод1в 6 двотрубно1 системи центрального водяного опалення, трубно! тепло1золяци, а також граничш температуры умови для теплоноая
Зовшшнш дааметр Б, мм, нових транзитних трубопровод1в двотрубно! системи центрального водяного опалення при р1зних матер1алах !х виконання, (7-114) мм, при товщит спнки (0,7-22,1) мм 6 7-12 13-18 19-25 26-32 33-40 41-50 51-57 58-75 76-85 86-114 140
1снуюч1 д1аметри трубопровод1в 1з зшитого пол1етилену (РЕХ) Брех, мм, 1з зазначенням товщини спнки - 12х2,0 14x2,0; 14x2,25; 16x2,0; 16x2,2; 16x2,6; 18x2,0 18x2,5 20x2,8; 20x2,9; 25x2,3; 25x3,5^ 5x3,7 32x2,9; 32x4,4; 32x4,7 40x3,7; 40x5,5; 40x6,0 50x4,6; 50x6,9 - 63x5,8; 63x8,6; 63x8,7 14x2,0; 14x2,25; 16x2,0; 16x2,2; 16x2,6; 18x2,0 18x2,5 90x8,2; 110x10, 0 -
1снуюч1 д1аметри трубопровод1в з багатошарового металопластику БМет.пласт, мм, 1з зазначенням товщини спнки - - 14x2,0; 16x2,0; 16x2,7; 16,2x2,6 20x2,0; 20x2,25; 20x2,9; 20x3,3; 25x2,5; 25x3,7; 25x4,0 26x2,0; 26x3,0; 32x3,0; 32x4,0; 32x4,4 40x3,5; 40x4,0 50x4,5 - 63x4,5; 63x6,0 75x5,0; 75x7,5 90x8,5; 110x10, 0 -
1снуюч1 д1аметри трубопровод1в з1 стал Бсталь, мм, 1з зазначенням товщини спнки - 12x1,2 15x1,2; 18x1,2 22x1,5 28x1,5 35x1,5 42x1,5 54x1,5 64x1,5; 66,7x1,5 76,1x2,0 88,9x2,0 108x2,0 -
88,5x3,5
88,5x4,0
13,5x2,0 42,3x2,8 60x3,0; 5
10,2x1,8 10,2x2,0 10,2x2,5 5 21,3x2,5 21,3x2,8 21,3x3,2 26,8x2,5 26,8x2,8 26,8x3,2 33,5x2,8 33,5x3,2 33,5x4,0 5 60x3,5; 88,5x4,5
Ьнуюч дiaметpи тpyбопpоводiв з 40pH0Ï CT£WÍ D^crnrnb, мм, i3 зaзнaченням товщини cтiнки - 13,5x2,2 13,5x2,8 ; 17x2,0; 42,3x3,2 42,3x4,0 ; 48x3,0; — 60x4,5; 75,5x3,2 75,5x4,0 — 101,3x3, 5 101,3x4, 140x4,0 140x4,5 140x5,5
17x2,2; 48x3,5; 5 0101,3х
17x2,8 48x4,0 75,7x4,5 4,5114х 4,0; 114x4,5;
114x5,0
Icнyючi дiaметpи тpyбопpоводiв з неpжaвiючоï cтaлi D^wc-mom,, мм, i3 — _ 15x1,0; 18x1,0 22x1,2 28x1,2 Ц35х1,5 42x1,5 54x1,5 _ 76,1x2,0 88,9x2,0 5 —
зaзнaченням товщини cтiнки 108x2,0
Icнyючi дiaметpи тpyбопpоводiв i3 мiдi DMedb, мм, i3 зaзнaченням товщини cтiнки 6x1,0 8x1,0; 10x1,0; 12x0,7; 12x1,0 14x0,8; 15x1,0; 16x2,0; 18x1,0 22x1,0 28x1,0 35x1,0 42x1,5 54x1,5; 54x2,0 64x2,0 76x2,0 89x2,0; 108x2,5 —
63x5,8; 63x7,1; 63x7,8; 63x8,6; 63x8,7; 63x10,5; 63x12,7; 75x6,8; 75x8,4; 75x9,5; 75x10,3; 75x10,4; 75x12,5; 75x15,1 90x8,2;
90x10,1;
20x1,9;2 90x12,3;
0x2,3; 90x12,5;
20x2,8; 32x2,9; 40x3,7; 40x4,5; 40x5,5; 40x5,6; 40x6,7; 40x8,1 50x4,6; 90x15,0;
20x3,2; 32x3,6; 50x5,6; 90x18,1;
Ьнуюч дiaметpи тpyбопpоводiв з полiпpопiленy Dpp, мм, i3 зaзнaченням товщини отшки — — 16x2,2; 16х2,3;1 6x2,7 20x3,4; 20x4,1; 25x2,3; 25x2,8; 32x4,4; 32x4,5; 32x5,4; 32x6,5 50x6,1; 50x6,9; 50x8,3; 50x8,4; — — 110x10, 0; 110x12, 3; —
25x3,5; 50x10,1 110x15,
25x4,2; 1;
25x5,1 110x15, 2; 110x18,
3; 11Gx18, А-
4; 11Gx22, 1
Ь;нуюч1 дiaмeтpи тpyбoпpoвoдiв з П0лiбyтилeнy Dnœu6ymurnH, мм, i3 зaзнaчeнням товщини ганки - _ 15x1,75 22x2,15 28x2,65 _ _ _ _ _ _ _
cпiнeни cпiнeни cпiнeни ш^ни оттени ш^ни ш^ни ш^ни ш^ни cпiнeни
й й й й й й й й й й
Maтepiaл викoнaння eквiвaлeнтнoï тpyбнoï тeплoiзoляцiï нeмae 1ЗОЛЯЦ1 ï пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa полнил eн/кayчy к/гoфpo вaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa пол^и лeн/кayч yк/гoфp oвaнa нeмae !золящ1
тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo тeплoiзo
лящя лящя лящя лящя лящя лящя лящя лящя лящя лящя
Тoвщинa шapy eквiвaлeнтнoï тpyбнoï тeплoiзoляцiï óT, мм, (cпiнeний пoлleтилeн/кayчyк/ гoфpoвaнa), (6-5G) мм 6/6/4 9/9/4 13/13/6 13/13/6 15/15/6 2G/19/6 22/25/6 28/32/6 35/4G/6 42/5G/6 _/_/_
Рoзpaхyнкoвa piзниця тeмпepaтyp тeплoнociя в пoдaвaльнoмy тa звopoтнoмy тpyбoпpoвoдaх AT, °С, (1G-25) °С 5 1G 25 3G
4ac дocягнeння тeмпepaтypи тeплoнociя 0 °С пpи товщин1 eквiвaлeнтнoгo шapy тeплoiзoляцiï Bmim=50 мм, t5G, год, (8-19) год 2G 19 17 16 15 14 13 12 11 1G 8 6
4ac дocягнeння тeмпepaтypи тeплoнociя 0 °С пpи товщиш eквiвaлeнтнoгo шapy тeплoiзoляцiï В=100 мм, t1GG, год зaмepзaння тeплoнociя нe вiдбyвaeтьcя
Ba piamrc pозмiщення i кpiплення тpyбопpоводiв двотpyбноï cиcтеми опaлення
У штpобi, виконaнiй в юнуючш cтiнi з боку ïï ^плення до еквiвaлентноï фacaдноï теп^золяци/(у штpобi, виконaнiй в еквiвaлентномy фacaдномy yтеплювaчi, з боку його кpiплення до icнyючоï зовтшньо'1 cтiни) нi/тaк тaк/тaк тaк/тaк тaк/тaк тaк/тaк тaк/тaк тaк/тaк тaк/нi тaк/нi тaк/нi тaк/нi т^к
Фоpмa викотання штpоби (пpямокyтнa/тpикyтнa/apочнa) нi/нi/нi тaк/тaк/т aк тaк/тaк/т aк тaк/тaк/т aк тaк/тaк/т aк тaк/тaк/т aк тaк/тaк/т aк нi/нi/тaк тaк/нi/ тaк тaк/нi/ hí нi/тaк /Hi hí/hí/hí
Оптимaльнa глибинa (виcотa) штpоби ВГ , мм, (25—155) мм 10 25 36 43 50 60 90 100 115 125 155 180
Оптимaльнa шиpинa штpоби ВШ, мм, (50—310) мм 20 50 72 86 100 120 180 200 230 250 310 360
У л1в1й колонщ тaбл. 1 нaвeдeний дocлlджyвaний покязник тa його вдаов^^ пoзнaчeння, a в кpyглиx дyжкax пoдaнl мeжl lнтepвaлy, в якж змlнюeтьcя цeй покязник. У кoлoнкax № 2-13 по гopизoнтaлl, як1 oднoчacнo e нoмepaми пpиклaдlв (в1дпов1дно № 1-12) peaлlзaцlï poзpoблeниx тexнlчниx plшeнь, нaвeдeнl ocнoвнl пapaмeтpи 1 мaтepiaл викoнaння кoнcтpyктивниx eлeмeнтlв од^теми тepмoмoдepнlзaцlï.
6. Результати досл1дження
6.1. Товщина шару фасадно'1 тепло1золяцп
В peзyльтaтi пpoвeдeниx дocлlджeнь 6уло вcтaнoвлeнo, що вlдxилeння в1д oптимaльниx poзмipiв тa eфeктивниx мaтeplaлlв викoнaння пpизвoдить до пoгlpшeння пapaмeтplв eлeмeнтlв од^теми тepмoмoдepнlзaцlï. А caмe до виcoкиx тeплoвиx втpaт, пopyшeння нecyчoï здaтнocтl lcнyючиx фacaдниx cтlн) тepмoмoдepнlзyeмoï 6уд1вл1, виcoкoгo гlдpaвлlчнoгo oпopy в тpyбoпpoвoдax б, мoжливocтl зaмepзaння тeплoнoclя 4. He виключeний тaкoж нeгaтивний вплив тepмiчнoгo poзшиpeння тpyбoпpoвoдlв б та цшюнють шapy фacaднoï тeплolзoляцlï 2 (кpaйнl пpиклaди peaлlзaцlï № 1, № 12 y тaбл. 1).
Haпpиклaд, eкcпepимeнтaльнo 6уло вcтaнoвлeнo, що змeншeння товщини Bmin шapy фacaднoï тeплolзoляцlï 2 мeншe oптимaльнoгo знaчeння пpизвoдить до змeншeння кoeфlцleнтa oropy тeплoпepeдaчl Rmin. Пpи Bmin=50 мм кoeфiцieнт Rmin=1,32 (м2^К)/Вт, a пpи Bmin=150 мм кoeфlцleнт Rmin=3,65 (м2-К)/Вт. Цe, в cвoю чepгy, збiльшye в 2,7 paзи тeплoвl втpaти тepмoмoдepнlзyeмoï 6уд1вл1 i тpyбoпpoвoдlв б тa пpизвoдить до знижeння тeмпepaтypи тeплoнoclя 4, що нaдxoдить до cпoживaчiв. А вlдcyтнlcть pyxy тeплoнociя 4 в тpyбoпpoвoдax б мoжe пpизвecти до його зaмepзaння 1 до пopyшeння цlлlcнocтl тpyбoпpoвoдlв б.
У той жe чac збiльшeння товщини Bmin. пoнaд oптимaльнe знaчeння для пepшoï 1 дpyгoï тeмпepaтypнoï зон Укpaïни пpизвoдить до пlдвищeння кoeфlцleнтa oпopy Rmin пoнaд мlнlмaльнo нeoбxlдниx знaчeнь кoeфlцleнтa oпopy Rmin.UA, що те e пopyшeнням. О^ганни вcтaнoвлeний зг1дно ДБH [4] для piзниx тeмпepaтypниx зон Укpaïни. Одтак зacтocyвaння фacaднoï тeплolзoляцlï 2 товщиною Bmin бlльшe 150 мм пlдвищye вapтlcть мaтeplaлlв 1 мoнтaжниx po61i нe пpoпopцlйнo збlльшeнню кoeфlцleнтa oropy тeплoпepeдaчl Rmin.
6.2. Значення д1аметра трубопровод1в
У тaбл. 1 пpeдcтaвлeнl дlaмeтpи D пpoмиcлoвo випycкaeмиx тpyбoпpoвoдiв для б1льш точного визнaчeння глибини нeoбxiднoгo штpoблeния 9 в юнуючш cтlнl 1 aбo в мaтepiaлi фacaднoгo yтeплювaчa 2. Cпlввlднoшeння дiaмeтpiв D зacтocoвyвaниx тpyбoпpoвoдlв б од^теми oпaлeння до товщини ôT eквiвaлeнтнoï тpyбнoï 1золяцп 5 1 до глибини B; викoнyвaнoгo штpoблeния Я дозволяе poздlлити ïx нa кшьта poзpaxyнкoвиx випaдкlв.
У тaбл. 1 y кoлoнкax для знaчeнь дiaмeтpiв тpyбoпpoвoдlв D для plзниx мaтepiaлiв вкaзaнl знaчeння «зовн1шн1й дlaмeтp» x «товщита», пlcля чого вкaзaнl знaчeння вclx типopoзмlplв, що зacтocoвyютьcя та cьoгoднlшнlй дeнь. А для знaчeнь дlaмeтplв D тpyбoпpoвoдlв б, як1 вкaзaнl y вигляд1 дlaпaзoнy, мeжi дlaпaзoнlв пoзнaчaють мlнlмaльнl 1 мaкcимaльнl вeличини знaчeнь.
Тaкож екcпеpиментaльно було вcтaновлено, що, зменшення дiaметpiв D тpyбопpоводiв б i pозpaxyнковоï piзницi темпеpaтyp AT мiж подaючими i звоpотними тpyбопpоводaми б ^изводить до збiльшення швидкоcтi pyxy теплоноciя 4. Як нacлiдок, вiдбyвaeтьcя пiдвищення гiдpaвлiчного опоpy в тpyбопpоводax б теpмомодеpнiзyeмоï бyдiвлi. Це, в cвою чеpгy, пpизводить до необxiдноcтi викоpиcтaння нacоciв з пiдвищеними xapaктеpиcтикaми потyжноcтi, a тaкож збiльшye кaпiтaльнi тa екcплyaтaцiйнi витpaти, необxiднi для cтaбiльноï pоботи двотpyбноï cиcтеми ^Hipa^^re водяного опaлення.
У той же чac збiльшення дiaметpiв D i pозpaxyнковоï piзницi темпеpaтyp AT мiж подaючим i звоpотним тpyбопpоводaми б пpизводить до зменшення швидкоcтi pyxy теплоношя 4. Це може ^извести до збiльшення глибини Bz штpоби Я, тобто може негaтивно вiдобpaзитиcь Ha неcyчiй здaтноcтi теpмомодеpнiзyeмоï бyдiвлi.
Зaмiнa icнyючоï (однотpyбноï) cиcтеми тpyбопpоводiв Ha новi тpaнзитнi тpyбопpоводи б двотpyбноï cиcтеми центpaльного водяного опaлення з оптимaльними пapaметpaми i paдiaтоpiв cиcтеми опaлення V тa V' дae нacтyпнi пеpевaги. Це, пеpедyciм, можливicть здiйcнювaти пpи пpоектyвaннi двотpyбноï cиcтеми центpaльного водяного опaлення вибip мiж виcоко- i низькотемпеpaтypним дж^елом теплa. Це, в cвою чеpгy, pозшиpюe можливicть зacтоcyвaння piзниx джеpел теплa, тaкиx як тепловi Haœ^ i поновлювaнi джеpелa енеpгiï, тобто дивеpcифiкyвaти викоpиcтовyвaнi джеpелa теплa. Тaкож зacтоcyвaння двотpyбноï cиcтеми опaлення в c^am cиcтеми комплекcноï теpмомодеpнiзaцiï дозволяе здiйcнювaти облiк i pегyлювaння дожитого теплa кожним iз cпоживaчiв.
б.З. Розмщення трубопроводiв у штробах
Позтачення в тaбл. 1 «y штpобi, виконaнiй в icнyючiй cтiнi/(штpобi, виконaнiй в еквiвaлентномy фacaдномy yтеплювaчi)» ознaчae пpоклaдкy тpyбопpоводiв б aбо в штpобi Я, aбо безпоcеpедньо в ctíhí 1, aбо в шapi фacaдноï теплоiзоляцiï 2. Фоpми викотання штpоб Я вкaзaнi в тaбл. 1 чеpез знaк дpобy «/», a caме вонa може бути «пpямокyтнa/тpикyтнa/apочта».
Bибip конкpетноï фоpми виконaння новиx штpоб Я визнaчaeтьcя конcтpyктивними оcобливоcтями icнyючоï cтiни 1 теpмомодеpнiзyeмоï бyдiвлi в мicцi ïï ^^дюння до опaлювaльниx пpилaдiв V, V'. У той же Ha вибip фоpми новоï штpоби Я додaтково впливae вибip облaднaння, яким здшшюють штpобiльнi pоботи (штpобоpiз, шлiфyвaльнa мaшинa по бетону, зacтоcyвaння меxaнiзмiв, в якиx piжyчою кpaйкою е aлмaзний тpоc).
Згiдно pозpобленого теxнiчного piшення, мaкcимaльнa глибинa Bz штpоби Я y ctíhí 1 змiнюeтьcя в межax Bг=(25—155) мм. Ця величита Bг вибиpaeтьcя зaлежно вщ pозмipiв дiaметpiв D тpyбопpоводiв б, як будуть пpоклaдaтиcя в штpобi Я, i товщини ôT шapy тpyбноï теплоiзоляцiï 5, якi от^ьно повиннi повнicтю помicтитиcя y виконaнiй штpобi Я.
У той же чac pозмiщення тpyбопpоводiв б y штpобax Я, якi виконyютьcя в шapi фacaдноï теплоiзоляцiï 2, cтвоpюe pизики того, що пpи теpмiчномy pозшиpеннi тpyбопpоводiв б вiдбyвaeтьcя подовження пpямиx дiлянок
тpyбoпpoвoдiв б. Як толщок, пlдвищyeтьcя нaпpyжeння вcepeдинl бyдlвeльнoï кoнcтpyкцlï. Цe мoжe пpизвecти до втpaти гepмeтичнocтl шapy фacaднoï тeплolзoляцlï 2 1, як толщок, до пoгlpшeння тeплoтexнlчниx xapaктepиcтик тepмoмoдepнlзyeмoï 6УД1ВЛ1.
Poзмlщeння ж тpyбoпpoвoдiв б y штpoбax Я, викoнaниx y cтlнl 1, дозволяе пepepoзпoдiляти нaвaнтaжeння, що виникaють в1д тepмiчнoгo пoдoвжeння тpyбoпpoвoдlв б нa юнуючу бyдlвeльнy кoнcтpyкцlю. Цe, в cвoю чepгy, дозволяе п1двищити eнepгoeфeктивнlcть 1 гepмeтичнlcть бyдlвeльнoï кoнcтpyкцlï, a тaкoж уникнути пopyшeння цlлlcнocтl шapy фacaднoï тeплolзoляцlï 2 тepмoмoдepнlзyeмoï буд1вл1.
6.4. Значення коеф1ц1ента опору теплопров1дност1
Koeфiцieнт oпopy зовшшньо!' oгopoджyвaльнoï кoнcтpyкцlï етши 1 тepмoмoдepнlзyeмoï буд1вл1 змlнюeтьcя в мeжax Rcw=(G,75-5,5) м •К/Вт. Вcтaнoвлeнo, що вlдxилeння в1д нижнього знaчeння цього oптимaльнoгo пapaмeтpa пpизвoдить до знижeння eфeктивнocтl cиcтeми тepмoмoдepнlзaцlï бyдiвeль. Цe вlдбyвaeтьcя внacлlдoк того, що етши 1 бyдiвeль з б1льш низьким кoeфlцleнтoм oпopy тeплoпpoвlднocтl Rmin, н1ж 0,75 м •К/Вт, дoцlльнlшe пoвнlcтю зaмlнити, н1ж викoнyвaти ïx тepмoмoдepнlзaцlю.
У той жe чac вlдxилeння в1д вepxньoгo знaчeння oптимaльнoгo пapaмeтpa Rcyui пpизвoдить до знижeння eфeктивнocтl cиcтeми тepмoмoдepнlзaцlï бyдlвeль. Ц oбyмoвлeнo тим, що cтlни 1 бyдiвeль вжe волод1ють мlнlмaльнo нeoбxiдним кoeфlцleнтoм тeплoпpoвlднocтl Rmin.UA для ramperao зaзнaчeнoгo peгloнy, 1 тому те вимaгaють дoдaткoвoгo yтeплeння.
Koeфlцleнт нeoбxiднoгo oпopy зовшшньо!' oгopoджyвaльнoï кoнcтpyкцlï RmePM.UA для тepмoмoдepнiзaцiï буд1вл1, зг1дно poзpoблeниx тexнiчниx piшeнь, p03pax0вyeтьcя тaк: RmepM.UA=Rmin UA-Rcm, 1 змию^^я в мeжax Rmeрм.UA=(G,5_
2,8) м2^К/Вт. Зacтocoвyючи вищeвкaзaний виpaз, oтpимyють дiaпaзoн знaчeнь
22
в1д G,5 м •К/Вт до 2,8 м •К/Вт, як1 обумовлюють мiнiмaльнo нeoбxiднi знaчeння кoeфiцieнтa Rmin ua.
Koeфiцieнт oпopy тeплoпpoвiднocтi Rmin.UA зacтocoвyeтьcя в Укpaïнi i зaлeжить в1д зacтocoвyвaнoï тeмпepaтypнoï зони зг1дно ДБH В.2.6-31: 2G16 [1G]. Тaк, для пepшoï тeмпepaтypнoï зони кoeфiцieнт Rmin.UA=3,3 м2^К/Вт, для дpyгoï тeмпepaтypнoï зони кoeфiцieнт Rmin.UA=2,8 м •К/Вт. У тaбл. 1 вкaзaнi знaчeння Rmin.UA для пepшoï i дpyгoï зони чepeз знaк дpoбy «/».
Koeфiцieнт нeoбxiднoгo oпopy зовшшньо!' oгopoджyвaльнoï кон^^у^и кpaïн GC RTepM.EU для кoмплeкcнoï тepмoмoдepнiзaцiï буд1вл1 poзpaxoвyeтьcя зa тaк0ю ф0pмyл0ю: Rmeрм.EU=Rmin EU-Rcm, 1 змшюе^я в мeжax Rmeрм.EU=(G,2
5,1) м2-К/Вт. Зacтocoвyючи вищe зaзнaчeний виpaз, oтpимyють дiaпaзoн
22
знaчeнь в1д 0,2 м •К/Вт до 5,1 м •К/Вт, як1 обумовлюють мiнiмaльнo нeoбxiднi знaчeння кoeфiцieнтa Rmin.EU.
Koeфiцieнт нeoбxiднoгo o^py зовшшньо!' oгopoджyвaльнoï кoнcтpyкцiï Rmin.EU зaлeжить в1д клiмaтичниx умов piзниx ^arn. Тaк, для тeплиx кpaïн (И^ия, Угopщинa i т. д.) кoeфiцieнт Rmin.EU=2,0 м •К/Вт, для xoлoдниx кpaïн
л
(Н^ветя, Швецiя, Фiнляндiя) коефiцieнт Rmin.EU=5,9 м -K/Вт. У тaбл. 1 вкaзaнi знaчення Rmin.EU чеpез зтак дpобy «/».
Kоефiцieнт необxiдного опоpy зовнiшньоï огоpоджyвaльноï конcтpyкцiï RmePM.CHi- для комплекcноï теpмомодеpнiзaцiï бyдiвлi pозpaxовyeтьcя тaк: Rmepм. СНГ Rmin снГ-Rcym.., i змiнюeтьcя в межax (0,2—5,1) м -K/Вт. Зacтоcовyючи вище зaзнaченy фоpмyлy, отpимyють дiaпaзон знaчень R^M.a^ вщ 0,2 м2•K/Bт до 5,1 м2^/Вт, якi обумовлюють мiнiмaльно необxiднi зтачення коефiцieнтa
Rmin.СНГ.
Kоефiцieнт необxiдного опоpy зовнiшньоï огоpоджyвaльноï конcтpyкцiï RminCНГ зacтоcовyeтьcя в кpaïнax СНД i зaлежить вiд клiмaтичниx умов piзниx кpaïн i/aбо pегiонiв. Тaк, для теплиx pегiонiв, тaкиx як Kpacнодapcький KpaM РФ, коефiцieнт Rmin.СНГ=2,0 м -K/Вт, для xолодниx pегiонiв, тaкиx як Kpaйня Пiвнiч, коефiцieнт Rmm.^^^ м -K/Вт. У тaбл. 1 вкaзaнi знaчення Rmm.c:^ i ïx поxiднi чеpез знaк дpобy «/».
б.5. Приклад здiйснення термомодернiзацГí будiвлi
Пicля пpоведення aнaлiзy теxнiчного CTaHy теpмомодеpнiзyeмоï бyдiвлi, включaючи пpоведення енеpгетичного ayдитy бyдiвлi тa aнaлiзy cпpaвноcтi й теxнiчного cтaнy icнyючоï одетеми опaлення бyдiвлi, виконують пpоектyвaння окpемиx елементiв i вcieï cиcтеми теpмомодеpнiзaцiï в цiломy.
Зокpемa, пpи доапщженш pозподiлy темпеpaтypного поля вcеpединi бyдiвельноï конcтpyкцiï, тобто пpи pозглядi тепловоï зaдaчi пpипycкaють, що тpyбопpоводи б тa cтiнa l покpитi шapом фacaдноï теплоiзоляцiï 2 зi змшною товщиною Bmin. Резyльтaтом цього е зм^ темпеpaтypи Т Ha (зовшшнш) повеpxнi фacaдноï теплоiзоляцiï 2 вщ мiнiмaльного до мaкcимaльного знaчення, що визнaчaeтьcя вiдповiдно до ДБН [10].
Тaкож для пpогнозyвaння пpaцездaтноcтi пpоектовaноï cиcтеми опaлення доcлiджyють гpaничне пaдiння темпеpaтypи теплоноciя 4 з чacом y випaдкy пpипинення pyxy теплоношя 4 y тpyбопpоводax б ^и змiннiй товщинi шapy еквiвaлентноï фacaдноï теплоiзоляцiï Bmin.
Bcтaновлено, що в пpиклaдi № 4 тaбл. 1 (м. KMb (Укpaïнa), pозpaxyнковa темпеpaтypa Т=—22 °С) чac для доcягнення темпеpaтypи теплоноciя 4 знaчення 0 °С пpи товщинi шapy фacaдноï теплоiзоляцiï Bmin=50 мм cклaдae t50=16 год. А пpи товщинi шapy фacaдноï теплоiзоляцiï Bmin= 100 мм зaмеpзaння теплоноciя 4 не вiдбyвaeтьcя.
Bищевкaзaнi доcлiдження дозволили визнaчити оптимaльнi пapaметpи тa мaтеpiaл виконaння конcтpyктивниx елементiв cиcтеми теpмомодеpнiзaцiï бyдiвлi, як нaведенi нижче, шляxом пpоведення доолщжень вiдповiдно до методики, нaведеноï в pоботi [2]. Тaкож вpaxовyютьcя зтачення, вкaзaнi в тaбл. 1 (y дaномy випaдкy це пpиклaд № 4).
Як теплотеxнiчний пapaметp вибpaли коефiцieнт опоpy зовнiшньоï огоpоджyвaльноï конcтpyкцiï (cтiни l), a caме Rcym=l,2 (м -К)/Вт. Kоефiцieнт опоpy зовнiшньоï огоpоджyвaльноï конcтpyкцiï (cтiни l) RmepM.UA=l,6/2,l (м -К)/Вт (вiдповiдно для пеpшоï/дpyгоï темпеpaтypниx зон Укpaïни), що визнaчae товщину Bmin фacaдноï теплоiзоляцiï. Розpaxyнковa
piзниця тeмпepaтyp тeплoнociя 4 в пoдaючoмy й звopoтнoмy тpyбoпpoвoдax б у дaнoмy пpиклaдi cклaдae AT=2G °C.
Для oптимiзaцiï товщини шapy фacaднoï тeплoiзoляцiï 2 Bmin тaкoж дocлiджyвaли двa вapiaнти poзмiщeння тpyбoпpoвoдiв 6. Вapiaнт № 1, пpи якому тpyбoпpoвoди б poзмiщeнi в штpoбi Я, що викoнaнa в crim 1 з боку ïï кpiплeння до фacaднoï тeплoiзoляцiï 2. Вapiaнт № 2, пpи якому тpyбoпpoвoди б poзмiщeнi в штpoбi Я, яга викoнaнa в фacaднiй тeплoiзoляцiï 2 з боку ïï кpiплeння до cтiни 1.
Пpи цьому вapiaнти № 1 i № 2 дocлiджyвaли пpи вapiaцiï товщини Bmin. Пpoвeдeнi дocлiджeння пiдтвepдили знaчeння Bmin= 100 мм.
У пpиклaдi № 4 мaтepiaл тpyбoпpoвoдiв б - пол^оп^щ зовн1шн1й дiaмeтp тpyбoпpoвoдiв б cтaнoвив D=20 мм, товщита ïx cтiнки cклaдaлa ¿=2,8 мм; товщита шapy тpyбнoï тeплoiзoляцiï 5 тpyбoпpoвoдiв б cклaдaлa ôT=13 мм.
Пюля визнaчeння мicць poзмiщeння oпaлювaльниx пpилaдiв V, V', poзпoдiльниx гpeбiнoк 8. Дaлi визнaчaють тpacи пpoклaдaння, в якиx тpyбoпpoвoди б poзмiщyють у штpoбax Я, викoнaниx в CTrnax 1 з боку кpiплeння до фacaднoï тeплoiзoляцiï 2, i тpacи пpoклaдaння, в якиx тpyбoпpoвoди б poзмiщyють у штpoбax Я, викoнaниx у фacaднiй тeплoiзoляцiï 2 з боку ïï кpiплeння до етши 1.
Tpa^ пpoклaдaння тpyбoпpoвoдiв б виконують з ypaxyвaнням тexнiчнoï мoжливocтi штpoблeния Я у CTrnax 1 з боку кpiплeння до фacaднoï тeплoiзoляцiï 2 бeз пopyшeння нecyчoï здaтнocтi буд1вл1. ШШроби Я виконують пpямoкyтнoï фopми у вигляд1 одного piзнoбiчнoгo пpямoкyтникa. Тaким чином, пpoклaдкy тpyбoпpoвoдiв б виконують у тpacax, a caмe в штpoбax Я, викoнaниx як в юнуючш зовн1шн1й cтiнi 1 з боку ïï кpiплeння до фacaднoï тeплoiзoляцiï 2, тaк i в фacaднiй тeплoiзoляцiï 2 з боку ïï кpiплeння до cтiни 1.
Пюля цього здшшюють мош^ж cиcтeми oпaлeння. Зoкpeмa, пicля пpoклaдaння тpyбoпpoвoдiв б монтують oпaлювaльнi пpилaди V, V' вcepeдинi пpимiщeнь. Пюля цього здшшюють гiдpaвлiчнi випpoбyвaння тpyбoпpoвoдiв б, що дозволяе визнaчити можлив1 витоки циx тpyбoпpoвoдiв i ycyнyти нeгepмeтичнicть cиcтeми oпaлeння.
Дaлi тpyбoпpoвoди б пoкpивaють шapoм тpyбнoï тeплoiзoляцiï 5 з1 cпiнeнoгo пoлieтилeнy й товщиною ôT, якa змiнюeтьcя в мeжax 13 мм.
Пicля угашного зaвepшeння гiдpaвлiчниx випpoбyвaнь тpyбoпpoвoди б, що по^ит шapoм тpyбнoï тeплoiзoляцiï 5, paзoм з1 cтiнaми 1 пoкpивaють шapoм фacaднoï тeплoiзoляцiï 2 товщиною Bmin=100 мм.
У дaнoмy пpиклaдi cиcтeмy фacaднoгo yтeплeння зoвнiшнix cтiн бyдiвeль i cпopyд виконують у вигляд1 «мо^ого фacaдy» 1з зacтocyвaнням ocнoвнoгo мaтepiaлy yтeплювaчa пiнoплacтy ПCБ-C-25 i мiнepaльнoï вaти у вигляд1 пoжeжниx poзciчoк тавколо в1кон тa нa фacaдi. ^и цьому yтeплeння фacaдy тepмoмoдepнiзyeмoï буд1вл1 виконують у фopмi плит, як1 пpикpiплюють зa допомогою клeйoвиx cyмiшeй i дюбeлiв до icнyючoï зoвнiшньoï cтiни 1. Пот1м плиту пoкpивaють шapoм штyкaтypки з apмyючoю шткою, що вигoтoвлeнa з виcoкoмiцнoгo й oднoчacнo iнepтнoгo мaтepiaлy у вигляд1 cклoвoлoкнa.
7. SWOT-аналiз результат досл1дження
Strengths. У nopiB^HHi з аналогами позитивна дiя об'екта дослiджень у виглядi складових елементв системи термомодернiзацii полягае в довгостроковш оптимiзацii органiзацiйнiх та техшчних рiшeнь з пiдвищeння eнeргeтiчноi ефеклвност украiнських будiвeль i споруд для рiзних клiматичних умов. Це включае моделювання ефективних парамeтрiв трубопроводiв системи центрального водяного опалення та теп^золяцп фасаду.
Weaknesses. До слабких сторш пропонованих ефективних парамeтрiв та матeрiалiв виконання трубопроводiв системи центрального водяного опалення та теп^золяцп фасаду при здшсненш тeрмомодeрнiзацii будiвeль i споруд можна вiднeсти нeобхiднiсть початкових каштальних вкладень в систему нових транзитних трубопроводiв водяного опалення i в фасадну теп^золяцш. Також нeобiдно передбачити витрати на ix монтаж за мiсцeм розмiщeння будiвeль i споруд. Також до слабких сторш пропонованих ршень можна вщнести ix локальшсть («точковють») по вiдношeнню до вше!' комплексно!' системи термомодершзацп та вщсутшсть розгляду взаемодii усix складових елементв системи тeрмомодeрнiзацii.
Opportunities. Пропонованi техшчш рiшeння з пiдвищeння eнeргeтiчноi ефеклвност будiвeль i споруд сприятимуть зниженню споживання теплово! eнeргii в опалювальний сезон. Це, у свою чергу, дозволить суттево зменшити суми комунальних платeжiв за опалення як для населення, так i для промислових шдприемств. Очiкуваний прибуток прогнозуеться отримати приблизно через 2-3 роки в залежност вщ кiлькостi тeрмомодeрнiзуемиx об'еклв.
Threats. Вiд пiдприемства чи eксплуатуючоi органiзацii будуть потрiбнi початковi каштальш вкладення в систему нових транзитних трубопроводiв водяного опалення i в фасадну теп^золящю. Також нeобxiднi витрати на ix монтаж за мюцем розмiщeння тeрмомодeрнiзуемиx будiвeль i споруд.
Негативна дiя на об'ект до^дження зовнiшнix чинникiв у виглядi зовшшнього середовища та iншиx умов експлуатацп обумовлeнi нормативним тeрмiном eксплуатацii фасадно!' теплово!' iзоляцii та системи нових транзитних трубопроводiв водяного опалення. Це залежить вiд використовуваних матeрiалiв i клiматичниx зон eксплуатацii тeрмомодeрнiзуемиx будiвeль i споруд. Однак цей термш становить не менше 20 роюв, що е бiльш, нiж достатшм, для самоокупностi розроблених органiзацiйно-тexнiчниx ршень з тeрмомодeрнiзацii. Останнi охороняються патентами Укра'ни на винаходи на спошб i пристрiй, що пiдтвeрджуе ix шновацшнють серед подiбниx свiтовиx прототитв.
8. Висновки
1. В результат проведених експериментально-чисельних i розрахункових дослщжень обгрунтувано eфeктивнi конструктивнi параметри та матeрiал виконання трубопроводiв системи центрального водяного опалення для суттевого зменшення енергоспоживання iснуючиx будiвeль i споруд укра'нського житлового фонду. Встановлено, що вщхилення вiд знайдених експериментально-розрахунковим шляхом оптимальних розмiрiв та ефективних
MaTepianiB виконання елеменлв системи термомодернiзацiï призводить до високих теплових втрат, порушення Hecy40ï здaтностi iснуючих фасадних стш тepмомодepшзyемоï бyдiвлi. Не менш негативним наслщком е високий гiдpaвлiчний отр в трубопроводах, можливiсть замерзання в них теплоношя, а тepмiчнe розширення тpyбопpоводiв та порушення цiлiсностi шару фaсaдноï тeплоiзоляцiï.
Визначено мiнiмaльнy товщину шару фaсaдноï тeплоiзоляцiï, що становить 50 мм, для дослiджyвaного температурного режиму i умов eксплyaтaцiï, а також для характеристик використовуваних мaтepiaлiв, геометрп тpyбопpоводiв i фасадно!' тeплоiзоляцiï для першо!' температурно!' зони.
2. Знайдено ефективш констpyктивнi параметри та мaтepiaл виконання тфaсaдноï тeпловоï iзоляцiï. Отримана оптимальна товщина шару фасадно1 тeплоiзоляцiï, що становить 100 мм, та приводить до 100 %-го захисту вщ замерзання тpyбопpоводiв навпъ при повнiй зyпинцi руху теплоношя протягом бiльшe, нiж 24 години тсля припинення руху тeплоносiя. Вщзначено, що з огляду на незначну вагу застосування фaсaдноï тeплоiзоляцiï, вщпадае нeобхiднiсть посилення несучих констpyкцiй тepмомодepнiзyемоï бyдiвлi. Кpiплeння фaсaдноï тeплоiзоляцiï i тpyбопpоводiв двотpyбноï системи водяного опалення здiйснюеться за допомогою клейових сумшей i «зонтичних кршлень». Завдяки цьому забезпечуеться постшний мiкpоклiмaт всepeдинi примщень, тобто комфоpтнi умови роботи чи проживання.
3. Здiйснeно моделювання ефективних пapaмeтpiв тpyбопpоводiв системи центрального водяного опалення та теп^золяцп фасаду для piзних клiмaтичних умов. Результати моделювання доцшьно розвовсюдити як на украшсью, так i на apyбiжнi оргашзацп, що обслуговують зaзнaчeнi будинки i споруди. Отримаш результати розширюють гeогpaфiчнi кордони застосування розроблених тeхнiчних ршень, що пiдкpeслюе пepспeктивнiсть дослiджyвaного напряму термомодершзацп та його експортну оpiентовaнiсть.
References
1. Yeromin A., Kolosov A. Choice and ground for direction of energy efficiency increasing for Ukrainian buildings and facilities // Technology Audit and Production Reserves. 2018. Vol. 1, No. 1 (39). P. 48-55. doi:10.15587/2312-8372.2018.85402
2. Yeromin A., Kolosov A. Modeling of energy efficient solutions regarding the heating system and the facade heat insulation in the implementation of thermomodernization // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. Vol. 1, No. 8 (91). P. 49-57. doi:10.15587/1729-4061.2018.123021
3. DSTU B V.3.2-3:2014. Nastanova z vykonannia termomodernizatsii zhytlovykh budynkiv. Introduced: 01.10.2015. Kyiv: Minrehion Ukrainy, 2014. 70 p.
4. DBN V.2.6-31: 2016. Teplova izoliatsiia budivel'. Approved by the order of the Ministry of Regional Development of Ukraine from 08.07.2016 No. 220. Introduced: 08.10.2016. Kyiv: Minrehion Ukrainy, 2016. 30 p.
5. Weglarz A., Gilewski P. G. A Method of Evaluation of Polioptimal Thermo-modernization Schemes of Buildings // Procedia Engineering. 2016. Vol. 153. P. 862-865. doi:10.1016/j.proeng.2016.08.194
6. Kuzniar K., Zajac M. Numerical evaluation of natural vibration frequencies of thermo-modernized apartment buildings subjected to mining tremors // Procedia Engineering. 2017. Vol. 199. P. 296-301. doi: 10.1016/j.proeng.2017.09.039
7. Assessment of single-family house thermal renovation based on comprehensive on-site diagnostics / Hurnik M. et al. // Energy and Buildings. 2018. Vol. 158. P. 162-171. doi:10.1016/j.enbuild.2017.09.069
8. Zender-Swiercz E., Piotrowski J. Z. Thermomodernization a building and its impact on the indoor microclimate // Structure and Environment: Architecture, Civil Engineering, Environmental Engineering and Energy. 2013. Vol. 5, No. 3. P. 37-40.
9. Jaworska-Michalowska M. Ochrona historycznej elewacji w procesie termomodernizacji - wybrane zagadnienia // Czasopismo Techniczne. Budownictwo. 2009. Vol. 106, No. 2-B. P. 151-161.
10. Sadowska B., Sarosiek W. Efficiency of raising low-energy buildings and thermomodernization of existing ones // Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej. 2014. Vol. 63, No. 1. P. 179-191.
11. Rutkowska G., Wojnowski D. Analysis of variants thermomodernization of a dwelling house from a point of view of optimal energetic demands // Inzynieria Ekologiczna. 2014. Vol. 37. P. 162-173.
12. Lundstrom L., Wallin F. Heat demand profiles of energy conservation measures in buildings and their impact on a district heating system // Applied Energy. 2016. Vol. 161. P. 290-299. doi:10.1016/j.apenergy.2015.10.024
13. Bali D., Maljkovi D., Loncar D. Multi-criteria analysis of district heating system operation strategy // Energy Conversion and Management. 2017. Vol. 144. P. 414-428. doi: 10.1016/j. enconman.2017.04.072
14. Kolosov A. E., Virchenko G. A., Kolosova E. P., Virchenko G. I. Structural and Technological Design of Ways for Preparing Reactoplastic Composite Fiber Materials Based on Structural Parametric Modeling // Chemical and Petroleum Engineering. 2015. Vol. 51, No. 7-8. P. 493-500. doi: 10.1007/s10556-015-0075-3
15. Zender-Swiercz E., Telejko M. Impact of Insulation Building on the Work of Ventilation // Procedia Engineering. 2016. Vol. 161. P. 1731-1737. doi:10.1016/j.proeng.2016.08.766
16. Optimization of Thermal Insulation and Regression Analysis of Fuel Consumption / Lulic H. et al. // Procedia Engineering. 2014. Vol. 69. P. 902-910. doi:10.1016/j.proeng.2014.03.069
17. Image-based thermographic modeling for assessing energy efficiency of buildings fa ades / Gonzlez-Aguilera D. et al. // Energy and Buildings. 2013. Vol. 65. P. 29-36. doi: 10.1016/j.enbuild.2013.05.040
18. Sierra-Perez J., Boschmonart-Rives J., Gabarrell X. Environmental assessment of facade-building systems and thermal insulation materials for different climatic conditions // Journal of Cleaner Production. 2016. Vol. 113. P. 102-113. doi:10.1016/i.iclepro.2015.11.090
19. Sulakatko V., Lill I., Witt E. Methodological Framework to Assess the Significance of External Thermal Insulation Composite System (ETICS) on-site Activities // Energy Procedia. 2016. Vol. 96. P. 446-454. doi:10.1016/j.egypro.2016.09.176
20. Elarga H., De Carli M., Zarrella A. A simplified mathematical model for transient simulation of thermal performance and energy assessment for active facades // Energy and Buildings. 2015. Vol. 104. P. 97-107. doi:10.1016/j.enbuild.2015.07.007
21. Vox G., Blanco I., Schettini E. Green facades to control wall surface temperature in buildings // Building and Environment. 2018. Vol. 129. P. 154-166. doi:10.1016/j.buildenv.2017.12.002
22. Cvetkovi D., Boji M. Optimization of thermal insulation of a house heated by using radiant panels // Energy and Buildings. 2014. Vol. 85. P. 329-336. doi:10.1016/j.enbuild.2014.09.043
23. Modeling of facade elements with switchable U-value / Pflug T. et al. // Energy and Buildings. 2018. Vol. 164. P. 1-13. doi:10.1016/j.enbuild.2017.12.044
24. Investigations on Physical-mechanical Properties of Effective Thermal Insulation Materials from Fibrous Hemp / Kremensas A. et al. // Procedia Engineering. 2017. Vol. 172. P. 586-594. doi: 10.1016/j.proeng.2017.02.069
25. Procedure for analysis of ultrasonic cavitator with radiative plate / Kolosov A. E. et al. // Chemical and Petroleum Engineering. 2013. Vol. 48, No. 1112. P. 662-672. doi: 10.1007/s10556-013-9677-9
26. Yeromin A. V. Systema kompleksnoi termomodernizatsiyi budivel i sporud za Yerominym: Patent No. 115858 C2 UA, MPK F24D3/00, F16L59/00. Appl. No. a201709331. Filed: 25.09.2017. Published: 26.12.2017. Bull. No. 24.
27. Yeromin A. V. Sposib kompleksnoi termomodernizatsiyi budivel i sporud za Yerominym: Patent No. 115760 C2 UA, MPK F24D3/00, F16L59/00. Appl. No. a201709333. Filed: 25.09.2017. Published: 11.11.2017. Bull. No. 23.
