Анализ влияния теплотехнических характеристик оконных блоков на состояние микроклимата помещений в отопительный период

Abstract

RU: Цель. Анализ теплового баланса зданий показал, что их теплопотери составляют: через стены – 30 %; через окна – 30 %; через подвальные и чердачные перекрытия – 10 %; на вентиляцию – 30 %. Ныне действующие нормативы регламентируют минимально допустимое сопротивление теплопередаче окон, которое составляет для І температурной зоны 0,75 м2∙оС/Вт, что в 4,4 раза меньше минимально допустимого сопротивления теплопередаче стен. Ясно, что теплофизически невозможно приравнять сопротивление теплопередаче прозрачных окон и светонепроницаемых стен, теплозащитные свойства которых можно увеличить с помощью различных утеплителей. Но, не смотря на это можно уменьшить теплопотери через светопрозрачные конструкции различными методами: правильная ориентация по сторонам света, различные технологические и конструктивные решения. А если учесть, что основной потенциал энергосбережения в Украине содержится в уже существующем фонде зданий и сооружений и легко может быть реализован посредством замены старых «холодных» окон на энергоэффективные, становится понятной актуальность рассмотрения данного вопроса. Методика. Теоретические и экспериментальные исследования проводились на основе фундаментальных знаний в области тепловых процессов и методик решения задач теплообмена, моделирования динамических процессов, метода и анализа случайных процессов, методов математической статистики и прогноза. Результаты. На основе проведенных исследований для обеспечения теплозащитных свойств зданий и сооружений необходимо использовать окна из ПВХ как минимум с двухкамерными переплетами и тройным стеклопакетом, где расстояние между стеклами не более 16 мм. Следует помнить, что при этом необходимо регулярно проветривать помещение для нормализации влажностного режима или же установить принудительную вентиляцию. В целях энергосбережения обязательно рассмотреть вопрос о рекуперации вентиляционного воздуха. Научная новизна. Установлена взаимосвязь влияния толщины и количества вертикальных воздушных прослоек на теплозащитные свойства оконных переплетов (по термическому сопротивлению) для случая, когда температура в прослойке неизвестна или изменяется в течение отопительного периода от положительных значений до отрицательных. Это позволяет задавать необходимые теплозащитные свойства еще на стадии проектирования. Практическая значимость. Согласно ДБН В.2.6-31:2006 «Теплова ізоляція будівель» видно, что увеличение толшины воздушной прослойки не дает существенного повышения ее термического сопротивления Rв.п.. Передача тепла воздушной прослойкой обусловлена теплопроводностью, излучением и конвекцией. С увеличением δв.п. растет доля конвективной теплопередачи. Имеем увеличение термического сопротивления двух прослоек и соответственно снижение теплопотерь в 1,88 раза по сравнению с одной прослойкой эквивалентной толщины. И увеличение термического сопротивления трех прослоек и соответственно снижение теплопотерь в 2,7 раза по сравнению с одной прослойкой эквивалентной толщины.

UK: Мета. Аналіз теплового балансу будівель показав, що їх тепловтрати складають: через стіни - 30%; через вікна - 30%; через підвальні та горищні перекриття - 10%; на вентиляцію - 30%. Нині діючі нормативи регламентують мінімально допустимий опір теплопередачі вікон, яке становить для І температурної зони 0,75 м2·оС / Вт, що в 4,4 рази менше мінімально допустимого опору теплопередачі стін. Ясно, що теплофізичних неможливо прирівняти опір теплопередачі прозорих вікон і світлонепроникних стін, теплозахисні властивості яких можна збільшити за допомогою різних утеплювачів. Але, не дивлячись на це можна зменшити тепловтрати через світлопрозорі конструкції різними методами: правильна орієнтація по сторонах світу, різні технологічні та конструктивні рішення. А якщо врахувати, що основний потенціал енергозбереження в Україні міститься в уже існуючому фонді будівель і споруд і легко може бути реалізований за допомогою заміни старих «холодних» вікон на енергоефективні, стає зрозумілою актуальність розгляду даного питання. Методика. Теоретичні та експериментальні дослідження проводилися на основі фундаментальних знань в області теплових процесів і методик вирішення завдань теплообміну, моделювання динамічних процесів, методу і аналізу випадкових процесів, методів математичної статистики і прогнозу. Результати. На основі проведених досліджень для забезпечення теплозахисних властивостей будівель і споруд необхідно використовувати вікна з ПВХ як мінімум з двокамерними палітурками і потрійним склопакетом, де відстань між стеклами не більше 16 мм. Слід пам'ятати, що при цьому необхідно регулярно провітрювати приміщення для нормалізації вологісного режиму або ж встановити примусову вентиляцію. З метою енергозбереження обов'язково розглянути питання про рекуперації вентиляційного повітря. Наукова новизна. Встановлено взаємозв'язок впливу товщини і кількості вертикальних повітряних прошарків на теплозахисні властивості віконних рам (по термічному опору) для випадку, коли температура в прошарку невідома або змінюється протягом опалювального періоду від позитивних значень до негативних. Це дозволяє задавати необхідні теплозахисні властивості ще на стадії проектування. Практична значимість. Згідно ДБН В.2.6-31:2006 «Теплова ізоляція будівель» видно, що збільшення товщина повітряного прошарку не дає істотного підвищення її термічного опору Rв.п.. Передача тепла повітряним прошарком обумовлена теплопровідністю, випромінюванням і конвекцією. Зі збільшенням δв.п. росте частка конвективного теплопередачі. Маємо збільшення термічного опору двох прошарків і відповідно зниження тепловтрат в 1,88 рази в порівнянні з одного прошарком еквівалентної товщини. І збільшення термічного опору трьох прошарків і відповідно зниження тепловтрат в 2,7 рази в порівнянні з одного прошарком еквівалентної товщини.

EN: Purpose. Analysis buildings heat balance showed that their heat loss are: through walls - 30%; through the window - 30%; through the basement and attic floor - 10%; for ventilation - 30%. The existing regulations regulate the minimum allowable thermal resistance of windows, which makes up for the I temperature zone of 0,75 m2·° C / W, which is 4.4 times less than the minimum thermal resistance of the walls. It is clear that it is impossible to equate THERMOPHYSICAL thermal resistance of transparent windows and opaque walls, heat-shielding properties can be increased by using various heaters. But, despite this, you can reduce the heat loss through the translucent structures by various methods: the correct orientation to the cardinal, the various technological and design solutions. And when you consider that the main potential for energy saving in Ukraine is contained in the existing fund of buildings and structures, and can easily be implemented by replacing the old "cold" energy-efficient windows, it becomes clear the urgency of the matter consideration. Methodology. Theoretical and experimental studies were carried out on the basis of fundamental knowledge in the field of thermal processes and techniques for solving problems of heat transfer, modeling of dynamic processes, methods and analysis of random processes, methods of mathematical statistics and forecasting. Findings. On the basis of studies to provide thermal insulation properties of buildings and structures necessary to use PVC windows with at least twochamber sash and triple-glazed windows, where the distance between the panes up to 16 mm. Keep in mind that while you should regularly ventilate the room to normalize humidity conditions, or install mechanical ventilation. To save energy, be sure to consider the recovery of ventilation air. Originality. The relationship influence the thickness and the number of vertical air layers on the heatshielding properties of the window frames (thermal resistance) for the case when the temperature in the layer is unknown or changes during the heating period from positive to negative. This allows you to specify the necessary thermal insulation properties at the design stage. Practical value. According to DBN V.2.6-31:2006 "Thermal іzolyatsіya budіvel" shows that the increase in thicknesses air gap does not significantly increase its thermal resistance. Heat transfer air gap due to thermal conduction, radiation and convection. With increasing an increasing proportion of convective heat transfer. We have an increase in the thermal resistance of the two layers and thus reduction of heat loss in a 1.88-fold compared with single layer of equivalent thickness. And an increase in the thermal resistance of the three layers and thus reduction of heat loss by 2.7 times compared to the same layer of equivalent thickness.