УСТАНОВКА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОПРОВІДНОСТІ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ

  • Юрій Семенович Бікс Вінницький національний технічний університет
  • Георгій Сергійович Ратушняк Вінницький національний технічний університет https://orcid.org/0000-0001-9656-5150
  • Ольга Георгіївна Ратушняк Вінницький національний технічний університет
  • Андрій Олександрович Лялюк Вінницький національний технічний університет
Ключові слова: енергоефективність, теплопровідність, теплоізоляційний матеріал, гомогенний тепловий потік, нагрівальний елемент, термопари

Анотація

Одним з характерних критеріїв будь-якого теплоізоляційного матеріалу, що визначають його енергоефективність є теплопровідність. Визначення теплопровідності матеріалів рослинного походження, як і будь-яких інших, достовірно можна визначити лише експериментальним шляхом. Запропонована оригінальна конструкція недорогої у виконанні установки для дослідження теплопровідності теплоізоляційних матеріалів рослинного походження містить теплоізольований пустотілий корпус для розміщення досліджуваного зразка та джерело тепла. Тепловий потік створюється нагрівним елементом, який складається з верхньої та нижньої металевої пластини заданої товщини з відомим коефіцієнтом теплопровідності. Створений між пластинами об’єм заповнено шаром кварцового піску для створення додаткового гомогенного теплового потоку. Таке виконання нагрівного елемента забезпечує гомогенний розподіл теплового потоку по площі поперечного перерізу досліджуваного зразка теплоізоляційного матеріалу. Для реєстрації зміни величини теплового потоку використовуються термопари, які розташовані на внутрішній поверхні верхньої пластини джерела тепла та на холодній стороні досліджуваного зразка теплоізоляційного матеріалу. Дані про зміну температур реєструються автоматичним блоком реєстрації.

До нижньої пластини симетрично по площі перерізу прикріплено трубчатий електронагрівник відповідної конфігурації. Трубчатий електронагрівник з’єднано з блоком управління напругою. Між нижньою площиною нижньої пластини та корпусом установки міститься повітряний прошарок для мінімізації тепловтрат зі сторони нагрівного елемента. Коефіцієнт теплопровідності, який характеризує ефективність теплоізоляційного матеріалу, обчислюється за відомою формулою Фур’є для стаціонарного температурного режиму за вхідною інформацією про перепад температур в характерних перерізах досліджуваного зразка.

Біографії авторів

Юрій Семенович Бікс, Вінницький національний технічний університет

к.т.н., доцент

Георгій Сергійович Ратушняк, Вінницький національний технічний університет

к.т.н., професор

Ольга Георгіївна Ратушняк, Вінницький національний технічний університет

к.т.н., доцент

Андрій Олександрович Лялюк, Вінницький національний технічний університет

студент

Посилання

[1]. Asdrubali F., D'Alessandro F., Schiavoni S. A review of unconventional sustainable building insulation materials. Sustainable Materials and Technologies. 2015. Vol. 4. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.susmat.2015.05.002.
[2]. Volf M., Diviš J., Havlík F. Thermal, moisture and biological behaviour of natural insulating materials. Energy Procedia. 2015. Vol. 78. P. 1599–1604. https://doi.org/ 10.1016/j.egypro.2015.11.219.
[3]. Савицкий Н. В. и др. Исследование теплофизических свойств вторичных продуктов сельскохозяйственного производства органического происхождения. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Создание высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансированного (устойчивого) развития. 2015. №. 81. С. 217–223.
[4]. Pruteanu M. Investigations regarding the thermal conductivity of straw. Buletinul Institutului Politehnic din lasi. Sectia Constructii, Arhitectura. 2010. Vol. 56. №. 3. P. 9.
[5]. Широков Е.И. Дерево, тростник, солома: Строительные материалы для устойчивого развития. Архитектура и строительство России. 2007. №2. С. 2–10.
[6]. Сычев С. А. Экотехнологии строительства с учетом критериев энергоэффективных зданий. SCIENCETIME. 2014.№10. C.343–349.
[7]. Наназашвили И. Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. – Л: Стройиздат, 1990. 415 с.
[8]. Лобанова А. В., Казимагомедов И.Э. Стеновые изделия из арболита на основе костры льна. Комунальне господарство міст. 2015, Випуск 124. С. 18–20.
[9]. Building with Hemp and Lime. URL: https://www.researchgate.net/publication/265450145_Building_with_ Hemp_and_Lime (Last accessed:17.12.2018).
[10]. Pacheco-Torgal F., Jalali S. Earth construction: Lessons from the past for future eco-efficient construction. Construction and Building Materials. 2012. Vol. 29. P. 512–519. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2011.10.054.
[11]. Rajesh Kumar Jain. A study on ecofriendly cost effective earth bag house construction. Kathmandu University Journal of Science, Engineering and Technology. 2013. Vol. 9, No. 1, P. 200–211.
[12]. Куліченко І. І. та ін. Економічна ефективність використання місцевих екологічних матеріалів в малоповерховому будівництві доступного житла. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Инновационные технологии жизненного цикла объектов жилищно-гражданского, промышленного и транспортного назначения. 2013. №.69. С.257–264.
[13]. Бікс Ю. С. Перспективи використання виробів з соломи у малоповерховому будівництві. Сучасні технології, матеріали і конструкції у будівництві. 2017. Том 22, №1. С. 75–83.
[14]. Medgyasszay P. Comparative analysis of an existing public building made from natural building materials and reference buildings designed from common building materials. URL: https://www.researchgate.net/publication/ 35663459_Comparative_analysis_of_an_existing_public_building_made_from_natural_building_materials_and_reference_buildings_designed_from_common_building_materials (Last accessed 03.11.2019). doi:10.1088/1755-1315/323/1/012140.
[15]. СНиП II-3-79*. СНиП ІІ-3-79**. Изменение (Упразднено согласно приказа Минбуду Украины N 301 от 09.09.06)https://dnaop.com/html/45037/doc-СНиП_II-3-79_ (Дата звернення 12.08.2020).
[16]. ДБН В.2.6-31:2016. Теплова ізоляція будівель. Норми проектування. виготовлення і монтажу: [Чинний від 2017-01-01]. Вид. офіц. Київ: Мінегіонбуд України, 2017. 33 с.
[17]. Ратушняк Г. С., Ратушняк О. Г. Управління проектами енергозбереження шляхом термореновації будівель: навч. посібник. Вінниця: Універсум-Вінниця, 2006. 120 с.
[18]. Фаренюк Г. П. Основи забезпечення енергоефективності будинків та теплової надійності огороджувальних конструкцій: монографія. Київ: Гамма-Принт, 2009. 137 с.
[19]. Бікс Ю. С., Ратушняк Г. С. Термічно неоднорідні енергоощадні огороджувальні конструкції малоповерхових будівель: монографія. Вінниця: ВНТУ, 2019. 76 с.
[20]. Семко О. В., Філоненко О. І., Панченко О. І., М’який Є. І. Спорудження малоповерхових житлових будинків із солом’яних блоків та визначення їх теплотехнічних характеристик. Вісник Придніпр. держ. академії будівництва та архітектури. 2013. №8. С. 47–52.
[21]. Мазурак О. Т. и др. Екологічні технології використання соломи в Україні. Науковий вісник НЛТУ України. 2013. Т. 23. №. 12.
[22]. Савицький М. В. та ін. Екологічне та енергоефективне малоповерхове будівництво. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Стародубовские чтения. 2010. №. 55. С. 26–31.
[23]. Доброноженко О. В. Перспективы возведения экодомов в Украине как приоритетное направление по энергосбережению. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія «Будівництво». 2012. Вип. 5 (16), С. 152–156.
[24]. Чернишев Д. О. Науково-методологічний інструментарій організації будівництва на засадах біосферо-сумісності: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.23.08 / Придніпров. держ. акад. буд-ва та архітектури. Дніпро, 2019. 35 с.
[25]. ДСТУ-Н. Б. В. 2.6-189:2013. Методи вибору теплоізоляційного матеріалу для утеплення будівель. [Чинний від 2014-01-01]. Вид. офіц. Київ: Мінрегіон України, 2014. 55 с.
[26]. Конопляник А. Ю. и др. Легкие теплоизоляционные бетоны на основе соломы злаковых культур. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Создание высокотехнологических экокомплексов в Украине на основе концепции сбалансированного (устойчивого) развития. 2014. №. 75. С. 102–105.
[27]. Савицкий Н. В. та ін. Органічні заповнювачі з місцевих матеріалів для легких бетонів в екологічному малоповерховому будівництві. Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. 2013. №. 1-2. С. 69–71.
[28]. Лобанова А. В. Підвищення фізико-механічних характеристик стінових бетонних блоків на основі органічних заповнювачів: дис. … канд. техн. наук: 05.23.05 / Харків. нац. ун-т буд-ва та архітектури. Харків. 2017. 171 с.
[29]. McCabe, J. Thermal Resistivity of Straw Bales for Construction. Master’s Thesis / University of Arizona, Tucson, AZ, 1993. 45 р.
[30]. Ashour T. The use of renewable agricultural by-Products as building materials/ Ph. D thesis / Moshtohor Zagazig University, Toukh, Kaliobia, 2003. 348 р.
[31]. Lu L. et al. The Prediction of Thermal Conductivity of Agricultural Residues from Straw for Biomass Energy. Advanced Materials Research. 2013. Vol. 779. P. 1419–1422. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.779-780.1419.
[32]. Costes J. P. et al. Thermal conductivity of straw bales: Full size measurements considering the direction of the heat flow. Buildings. 2017. Vol. 7. №. 1. P. 11. https://doi.org/10.3390/buildings7010011.
[33]. Marques B. et al. Impact of density on thermal conductivity of an insulation layer composed of rice by-products. International Congress on Engineering and Sustainability in the XXI Century. Springer, Cham, 2017. P. 571–579.
[34]. Behzad T., Sain M. Measurement and prediction of thermal conductivity for hemp fiber reinforced composites. Polymer Engineering & Science. 2007. Vol. 47. №. 7. P. 977–983. DOI 10.1002/pen.20632.
[35]. Petkova-Slipets R., Zlateva P. Thermal insulating properties of straw-filled environmentally friendly building materials. Civil and Environmental Engineering. 2017. Vol. 13. №. 1. P. 52–57. DOI: 10.1515/cee-2017-0006.
[36]. .Determination of thermal conductivity URL: https://www.slideshare.net/AnjaliSudhakar1/determination-of-thermal-conductivity (дата звернення: 13.08.2020).
[37]. Прилади для теплофізичних і теплових вимірювань. URL: https://zapadpribor.com/ua/category/prylady-dlya-teplofizychnykh-i-teplovykh-vymiryuvan/1000000/ (дата звернення: 13.08.2020).
[38]. Шашков А. Г., Волохов Г. М. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. Москва: Энергия, 1973. 336 с.
[39]. Шикалов В.С. Технологічні вимірювання: навч. посібник. Київ: Кондор, 2006. 165 c.
[40]. Бікс Ю. С., Чорний П. Г. Лабораторна установка для дослідження впливу щільності солом’яного блока на його теплотехнічні характеристики. Інноваційні технології в будівництві: Зб. матеріалів міжнародної науково-технічної конференції (м. Вінниця, 2018. с. 64–66.
[41]. Установка для визначення теплопровідності будівельних матеріалів: пат. 141390 Україна: МПК G01N25/18 №u201908718; заявл. 19.07.2019; опубл. 10.04.2020, Бюл. №7, 4 с.
Опубліковано
2020-08-28
Розділ
ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ В БУДІВНИЦТВІ