INSTALLATION FOR RESEARCH OF THERMAL CONDUCTIVITY OF ENERGY EFFICIENT HEAT INSULATION MATERIALS FROM VEGETABLE ORIGIN
DOI:
https://doi.org/10.31649/2311-1429-2020-1-100-107Keywords:
energy efficiency, thermal conductivity, heat-insulating material, homogeneous heat flow, heating element, thermocouplesAbstract
One of the key point criteria of any thermal insulation material that determine its energy efficiency is thermal conductivity. Determination of thermal conductivity of materials of plant origin, as well as any other, can be reliably determined only experimentally. The proposed original design of an inexpensive installation for studying the thermal conductivity of heat-insulating materials of plant origin contains a heat-insulated empty body for placing the test sample and a heat source. The heat flow is created by a heating element, which consists of an upper and lower metal plate of a given thickness with a known coefficient of thermal conductivity. The volume created between the plates is filled with a layer of quartz sand to create additional homogeneous heat flow. This design of the heating element provides a homogeneous distribution of heat flux over the cross-sectional area of the test sample of the insulating material. To register the change in the magnitude of the heat flux, thermocouples are used, which are located on the inner surface of the upper plate of the heat source and on the cold side of the investigated sample of heat-insulating material. Data on temperature changes are registered by the automatic registration block.
A tubular electric heater of appropriate configuration is symmetrically attached to the lower plate along the cross-sectional area. The tubular electric heater is connected to the voltage control unit. Between the lower plane of the lower plate and the housing of the installation there is an air layer to minimize heat loss from the heating element. The coefficient of thermal conductivity, which characterizes the efficiency of the insulating material, is calculated by the known Fourier formula for the steady-state temperature regime from the input information about the temperature difference in the characteristic cross sections of the sample.
References
. 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.
. 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.
. 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.
. Pruteanu M. Investigations regarding the thermal conductivity of straw. Buletinul Institutului Politehnic din lasi. Sectia Constructii, Arhitectura. 2010. Vol. 56. №. 3. P. 9.
. Широков Е.И. Дерево, тростник, солома: Строительные материалы для устойчивого развития. Архитектура и строительство России. 2007. №2. С. 2–10.
. Сычев С. А. Экотехнологии строительства с учетом критериев энергоэффективных зданий. SCIENCETIME. 2014.№10. C.343–349.
. Наназашвили И. Х. Строительные материалы из древесно-цементной композиции. – Л: Стройиздат, 1990. 415 с.
. Лобанова А. В., Казимагомедов И.Э. Стеновые изделия из арболита на основе костры льна. Комунальне господарство міст. 2015, Випуск 124. С. 18–20.
. Building with Hemp and Lime. URL: https://www.researchgate.net/publication/265450145_Building_with_ Hemp_and_Lime (Last accessed:17.12.2018).
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
. 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).
. 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.
. Ратушняк Г. С., Ратушняк О. Г. Управління проектами енергозбереження шляхом термореновації будівель: навч. посібник. Вінниця: Універсум-Вінниця, 2006. 120 с.
. Фаренюк Г. П. Основи забезпечення енергоефективності будинків та теплової надійності огороджувальних конструкцій: монографія. Київ: Гамма-Принт, 2009. 137 с.
. Бікс Ю. С., Ратушняк Г. С. Термічно неоднорідні енергоощадні огороджувальні конструкції малоповерхових будівель: монографія. Вінниця: ВНТУ, 2019. 76 с.
. 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.
. Мазурак О. Т. и др. Екологічні технології використання соломи в Україні. Науковий вісник НЛТУ України. 2013. Т. 23. №. 12.
. Савицький М. В. та ін. Екологічне та енергоефективне малоповерхове будівництво. Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Серия: Стародубовские чтения. 2010. №. 55. С. 26–31.
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
. McCabe, J. Thermal Resistivity of Straw Bales for Construction. Master’s Thesis / University of Arizona, Tucson, AZ, 1993. 45 р.
. Ashour T. The use of renewable agricultural by-Products as building materials/ Ph. D thesis / Moshtohor Zagazig University, Toukh, Kaliobia, 2003. 348 р.
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
. 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.
. .Determination of thermal conductivity URL: https://www.slideshare.net/AnjaliSudhakar1/determination-of-thermal-conductivity (дата звернення: 13.08.2020).
. Прилади для теплофізичних і теплових вимірювань. URL: https://zapadpribor.com/ua/category/prylady-dlya-teplofizychnykh-i-teplovykh-vymiryuvan/1000000/ (дата звернення: 13.08.2020).
. Шашков А. Г., Волохов Г. М. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. Москва: Энергия, 1973. 336 с.
. Шикалов В.С. Технологічні вимірювання: навч. посібник. Київ: Кондор, 2006. 165 c.
. 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.
. 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.
Downloads
-
PDF (Українська)
Downloads: 44
