Толщина теплоизоляции: Толщина утеплителя. Расчет толщины

Толщина теплоизоляции, нормы теплоизоляции стен

1. Главная
2. Справочная информация
3. Изоляционные материалы
4. Изоспан
5. Нормы теплозащиты и данные по толщине теплоизоляции

Минимальное допустимое сопротивление теплопередаче стен и покрытий зданий разного назначения в зависимости от градусо-суток района строительства и климатических условий установлено в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Опираясь на положения этого документа, рекомендации специалистов компании Вестмет, а также с учетом особенностей применения утеплителя ИЗОСПАН в многослойных стенах и покрытиях с теплоизоляцией из минерало- и стекловатных плит и матов, здания можно разделить исходя из их назначения на следующие группы:

1. Жилые здания, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты.
2. Общественные здания, кроме указанных выше, административные и бытовые здания, за исключением помещений с влажным режимом.
3. Производственные здания с сухим и нормальным режимами.
4. Здания с влажным и мокрым режимами.

При строительстве новых зданий требуемая толщина слоя теплоизоляции из минераловатных плит была определена для следующих условий.

В вентилируемых конструкциях стен несущая часть выполнена из полнотелого керамического кирпича или камней толщиной 380 мм. Для облицовки допускается применять природные плитные материалы, асбестоцементные плоские листы, окрашенные или офактуренные цветной каменной крошкой, плиты керамогранита, стальные и алюминиевые кассеты, керамические блоки и т.п. На стены зданий 1-й и 2-й групп с внутренней стороны нанесен отделочный штукатурный слой толщиной 20 мм. Коэффициент теплотехнической однородности без учета откосов проемов и других теплопроводных включений составляет 0,95.

Наружный защитно-декоративный слой толщиной 120 мм может быть выполнен из лицевого кирпича.

В вентилируемых покрытиях несущая часть выполнена из сборных железобетонных ребристых плит по серии 1.465.1-21, многопустотных железобетонных плит толщиной 220 мм по ГОСТ 9561 – 91, монолитного железобетона или металлических профнастилов.

Толщину слоя теплоизоляции из минерало- и стекловолокнистых плит для стен и скатных кровель приведенных выше четырех групп определяют при следующих значениях коэффициентов теплопроводности: λ А = 0,05 Вт/(м °С) и λ Б = 0,06 Вт/(м °С). Толщину слоя теплоизоляции стен при использовании иных теплоизоляционных материалов получают на основании соотношения коэффициентов теплопроводности.

При реконструкции необходимая толщина слоя дополнительной теплоизоляции была установлена для следующих условий.

Стены выполнены из полнотелого керамического кирпича. Их толщина зависит от предназначения здания и региона строительства и составляет 380, 510, 640 или 770 мм со слоем штукатурки 20 мм для зданий 1-й и 2-й групп, а для зданий 3-й группы – те же значения, но без слоя штукатурки.

Покрытия имеют существующее сопротивление теплопередаче, которое получают по формуле на основании санитарно-гигиенических условий для t в=18 °C и φ в=55%. Дополнительную теплоизоляцию можно устраивать по существующему покрытию с учетом кровли.

Согласно требованиям СНиП 23-02-2003 определяют необходимость устройства специального парозащитного слоя. Его укладывают между несущим слоем стены или покрытия и слоем эффективной теплоизоляции.

Теплоизоляционные плиты, необходимые кровельные материалы (металлочерепица, битумная черепица, ондулин), фасадные материалы (цокольный сайдинг, виниловый сайдинг), водосток, а также мансардные окна Вы можете купить в офисах продаж компании Вестмет.

• Толщина теплоизоляции и нормы теплозащиты
• Стены с экраном из плиток
• Стены с облицовкой из оцинкованных стальных профлистов
• Кровли, покрытые оцинкованным стальным профлистом
• Ограждающие конструкции мансард
• Конструктивные решения чердачных перекрытий и полов

У вас есть вопросы?

Мы перезвоним через 10 минут

Отправить

или позвоните по номеру +7 (495) 789-96-72

Нажимая кнопку «Отправить», вы автоматически выражаете согласие на обработку своих персональных данных и принимаете условия Пользовательского соглашения.

1. Главная
2. Справочная информация
3. Изоляционные материалы
4. Изоспан
5. Нормы теплозащиты и данные по толщине теплоизоляции

Толщина утеплителя для стен: порядок проведения расчета

Защитой утеплителя станет внешний слой отделочного материала, в качестве которого может быть использован облицовочный кирпич или декоративные панели.

Толщина утеплителя для стен – одна из самых важных величин, правильный расчет которой, как правильный выбор материала для утепления ограждающих конструкций (стен) утепляемого здания, оказывает огромное влияние на уровень энергозатрат и качество проживания в сооружении. Одним из наиболее популярных утеплителей признаны плотные плиты минеральной ваты, размеры которых позволяют выполнить качественное утепление наружных стен и обеспечить сохранность тепла внутри дома. Прежде чем приобрести тот или иной материал для создания эффективного утепления кирпичной стены, необходимо не только произвести расчет толщины утеплителя, но и поинтересоваться плотностью утеплителей для стен, выпускаемых различными производителями.

Разнообразие и особенности утеплителей

Современные производители предлагают широкий ассортимент материалов, используемых в качестве утеплителей и отвечающих всем существующим требованиям и нормативам:

• пенопласт;
• базальтовая или каменная минеральная вата;
• пеноплекс;

Прежде чем сделать окончательный выбор, необходимо подробно ознакомиться с особенностями и преимуществам каждого из них. Изучив технические характеристики различных материалов, можно смело утверждать, что лидерами по своим основным качествам являются плиты минеральной ваты или базальтового утеплителя, а также плиты для утепления стен.

Основанием для выбора становятся данные о теплопроводности, толщине и плотности каждого материала:

• каменная вата – от 130 до 145 кг/м³;
• пенополистирол – от 15 до 25 кг/м³;
• пеноплекс – от 25 до 35 кг/м³.

Плотность базальтовой ваты достигает 100 кг/м³, что делает утеплитель из базальта одним из самых востребованных и популярных. Это не значит, что потребителям стоит отказаться от использования минеральной ваты в качестве утепляющего материала, применяемого в ходе выполнении отделочных работ перед облицовкой фасадных стен здания, возведенных из кирпича.

Если утепление необходимо для наружных стен, следует знать не только плотность и паропроницаемость, важны и размеры плит.

Выбирают теплоизоляционный материал, основываясь на наиболее значимых характеристиках каждого. Решив выбрать пенопласт в качестве надежного и эффективного теплоизолятора, необходимо уточнить размеры плиты, ее плотность, вес, паропроницаемость, устойчивость к воздействию влаги. Несмотря на множество положительных качеств, данный утеплитель для стен имеет и некоторые отрицательные черты:

• подверженность разрушению грызунами;
• высокая степень горючести.

Объем, длина, ширина и другие размеры выбранной плиты позволяют удачно разместить утеплитель между стоечными профилями каркаса в соответствии с правилами его крепления.

Это заставляет потребителей подбирать другие материалы, среди которых наибольшей популярностью пользуется минвата для утепления стен. Она отличается высокой плотностью, малым весом, низкой теплопроводностью. Ее паропроницаемость позволяет обеспечить нормальный уровень влажности. Кроме того, минеральная вата принадлежит к числу пожаростойких материалов.

Востребован у потребителей экструдированный пенополистирол. Эти плиты отличаются высокой степенью устойчивости к механическим повреждениям. ЭППС не подвержен гниению, образованию грибка и плесени, устойчив к воздействию влаги. Используется он для утепления цокольного этажа и несущих стен.

В последнем случае устанавливают плиты, плотность которых составляет 35 кг/м³.

Какую именно теплоизоляцию лучше обустроить в каждом отдельном случае, решает не только владелец здания. Ему лучше посоветоваться со специалистами, которые способны рассчитать нужные параметры и посоветовать самый качественный материал, предназначенный для теплоизоляции стен.

Расчеты

Чтобы добиться качественного и эффективного сохранения тепла и полноценной защиты от холода, нужно знать, как рассчитать толщину утеплителя. Подобный расчет толщины утеплителя осуществляется по существующим формулам, в которых учитывается:

• теплопроводность;
• сопротивление теплопередаче несущей стены;
• коэффициент теплопроводности;
• коэффициент теплотехнической однородности.

Толщина пенопластовой плиты превышает толщину пеноплекса, но данный параметр некоторых изделий полностью соответствует подобному размеру плиты минеральной ваты.

При выполнении расчета в отношении систем с воздушным зазором не учитывают сопротивление этого зазора и облицовочного слоя, расположенного снаружи всей конструкции.

Не менее важны перечисленные характеристики и в тот момент, когда осуществляется расчет толщины пенопласта.

Определяя размеры выбранной плиты, изготовленной из того или иного материала, стоит учесть, что толщина каждого изделия позволяет использовать укладку в 2 слоя. Проведя расчет теплоизоляции, можно убедиться в том, что максимально удобно и выгодно использование в качестве утеплителя плит минеральной ваты, причем толщина такого утеплителя должна составлять от 10 до 14 см.

Расчеты проводят по специально созданной формуле, а для получения точных данных, характеризующих используемый теплоизолятор, нужно учитывать:

• коэффициент теплопроводности несущей стены;
• если стена многослойная, то важно принять во внимание толщину отдельного ее слоя;
• коэффициент теплотехнической однородности; речь идет о различиях между кирпичной кладкой и штукатуркой;
• немаловажно знать толщину несущей стены.

Умножив сумму всех показателей на коэффициент теплопроводности выбранного утеплителя, можно рассчитать толщину теплоизолятора.

На этих данных основывается выбор продукции, реализуемой на строительном рынке. Не менее важно определиться и с тем:

• где именно будет размещен утеплитель; это может быть внутренняя поверхность стен или фасад здания;
• какой материал будет использован в качестве облицовки; фасад здания можно отделать облицовочным кирпичом или декоративными плитами;
• сколько слоев теплоизолятора будет использовано при сооружении конструкции.

Выбирая толщину утеплителя, важно учитывать особенности региона, в котором расположена постройка. В наиболее холодных районах понадобится материал, толщина которого достигает 14 см, а в теплых регионах достаточно смонтировать плиты толщиной 8-10 см.

Основываясь на результатах проведенных вычислений, с легкостью можно подобрать наиболее подходящий теплоизоляционный материал, сохранить тепло в доме и защитить стены здания от разрушения под воздействием отрицательных, низких температур.

K-значение, U-значение, R-значение, C-значение – Insulation Outlook Magazine

В большинстве областей применения основным свойством теплоизоляционного материала является его способность снижать теплообмен между поверхностью и окружающей средой или между одна поверхность и другая поверхность. Это известно как низкое значение теплопроводности. Как правило, чем ниже теплопроводность материала, тем выше его способность изолировать при заданной толщине материала и наборе условий.

Если это действительно так просто, то почему существует так много различных терминов, таких как K-значение, U-значение, R-значение и C-значение? Вот обзор с относительно простыми определениями.

K-значение

K-значение — это просто сокращение для теплопроводности. Стандарт ASTM C168 по терминологии определяет этот термин следующим образом:

Теплопроводность, n: скорость стационарного теплового потока через единицу площади однородного материала, вызванного единичным градиентом температуры в направлении, перпендикулярном этой поверхности. единица площади.

Это определение на самом деле не такое сложное. Давайте рассмотрим внимательнее, фраза за фразой.

Временную скорость теплового потока можно сравнить со скоростью потока воды, например, воды, протекающей через насадку для душа со скоростью столько-то галлонов в минуту. Это количество энергии, обычно измеряемое в Соединенных Штатах в БТЕ, протекающее по поверхности за определенный период времени, обычно измеряемый в часах. Следовательно, временная скорость теплового потока выражается в единицах БТЕ в час.

Стабильное состояние просто означает, что условия устойчивы, как вода, вытекающая из насадки для душа с постоянной скоростью.

Однородный материал просто относится к одному материалу, а не к двум или трем, который имеет постоянный состав. Другими словами, имеется только один тип изоляции, в отличие от одного слоя одного типа и второго слоя второго типа. Кроме того, для целей данного обсуждения через изоляцию не проходят приварные шпильки или винты или какой-либо конструкционный металл; и пробелов нет.

Как насчет через единицу площади ? Это относится к стандартной площади поперечного сечения. Для теплового потока в Соединенных Штатах в качестве единицы площади обычно используется квадратный фут. Итак, у нас есть единицы измерения в британских тепловых единицах в час на квадратный фут площади (для визуализации представьте, что вода течет со скоростью несколько галлонов в минуту, ударяясь о доску размером 1 фут x 1 фут).

Наконец, есть фраза по градиенту температуры единиц . Если два предмета имеют одинаковую температуру и соприкасаются друг с другом, то тепло не будет течь от одного к другому, потому что они имеют одинаковую температуру. Чтобы тепло перетекало от одного объекта к другому, где оба соприкасаются, должна быть разница температур или градиент. Как только появится градиент температуры между двумя соприкасающимися объектами, тепло начнет течь. Если между этими двумя объектами есть теплоизоляция, тепло будет течь с меньшей скоростью.

На данный момент у нас есть скорость теплового потока на единицу площади, на градус разницы температур с единицами БТЕ в час, на квадратный фут, на градус Фаренгейта.

Теплопроводность не зависит от толщины материала. Теоретически каждый слой изоляции такой же, как и соседний слой. Ломтики должны быть стандартной толщины. В Соединенных Штатах для обозначения толщины теплоизоляции обычно используются дюймы. Таким образом, мы должны думать с точки зрения БТЕ теплового потока на дюйм толщины материала в час, на квадратный фут площади, на градус по Фаренгейту разницы температур.

После разбора определения ASTM C168 для теплопроводности у нас есть единицы БТЕ-дюйм/час на квадратный фут на градус Фаренгейта. Это то же самое, что и термин К-значение.

C-значение

C-значение — это просто сокращение для теплопроводности. Для типа теплоизоляции значение C зависит от толщины материала; K-значение обычно не зависит от толщины (есть несколько исключений, не рассматриваемых в этой статье). Как ASTM C168 определяет теплопроводность?

Проводимость, тепловая, n: скорость установившегося теплового потока через единицу площади материала или конструкции, вызванного единичной разностью температур между поверхностями тела.

ASTM C168 дает простое уравнение и единицы измерения. В единицах дюйм-фунт, используемых в Соединенных Штатах, эти единицы представляют собой БТЕ/час на квадратный фут на градус по Фаренгейту разницы температур.

Слова очень похожи на слова в определении теплопроводность . Чего не хватает, так это дюймовых единиц в числителе, потому что значение C для изоляционной плиты толщиной 2 дюйма вдвое меньше, чем для того же материала изоляционной плиты толщиной 1 дюйм. Чем толще изоляция, тем ниже ее C-value.

Уравнение 1: значение C = значение K / толщина

значение R

Как правило, этот термин используется для описания указанного на маркировке показателя эффективности строительной изоляции, которую можно купить на складе пиломатериалов. Он используется реже для механической изоляции, но все же это полезный термин для понимания. Его официальное обозначение — термическое сопротивление. Вот как это определяет ASTM C168:

Сопротивление, тепловое, n: величина, определяемая разностью температур в установившемся режиме между двумя определенными поверхностями материала или конструкции, которая создает единичный тепловой поток через единицу площади.

ASTM C168 дает уравнение, за которым следуют типичные единицы измерения. В единицах дюйм-фунт тепловое сопротивление измеряется в градусах F, умноженных на квадратные футы площади, умноженные на часы времени на БТЕ теплового потока.

Большинство людей знают, что для данного изоляционного материала чем он толще, тем выше значение R. Например, для определенного типа изоляционной плиты плита толщиной 2 дюйма будет иметь вдвое большее значение R, чем плита толщиной 1 дюйм.

Уравнение 2: значение R = 1 / значение C

Если значение C равно 0,5, то значение R равно 2,0. Его можно рассчитать из уравнения для значения C в уравнении 1 выше:

Уравнение 3: значение R = толщина / значение K

Таким образом, если толщина составляет 1 дюйм, а значение K равно 0,25 , то значение R равно 1, деленному на 0,25, или 4 (для краткости без единиц измерения).

U-значение

Наконец, есть U-значение, официально известное как коэффициент теплопередачи . Это скорее инженерный термин, используемый для обозначения тепловых характеристик системы, а не однородного материала. Определение ASTM C168 выглядит следующим образом:

Коэффициент пропускания, тепловой, n: передача тепла в единицу времени через единицу площади материальной конструкции и граничных воздушных пленок, вызванная единичной разницей температур между средами с каждой стороны.

Несколько новых терминов: граничные воздушные пленки и между средами с каждой стороны . Предыдущие определения не относились к средам.

Лучший способ проиллюстрировать коэффициент теплопередачи или коэффициент теплопередачи на примере. Рассмотрим стену типичного утепленного дома с номинальным размером досок 2 x 4 (фактические размеры которых составляют примерно 1-1/2 дюйма x 3-1/2 дюйма), расположенными на расстоянии 16 дюймов от центра, идущими вертикально. Можно увидеть гипсокартонную плиту толщиной 3/8 дюйма на внутренней стороне стены с пароизоляцией из пластиковой пленки, отделяющей гипсокартонную плиту от деревянных стоек. Войлок из стекловолокна может заполнять пространство шириной 3-1/2 дюйма между шипами 2 x 4. На внешней стороне стоек могут быть изоляционные плиты из полистирола толщиной 1/2 дюйма, покрытые внешней деревянной обшивкой. В этом примере не учитываются двери и окна, а также значение K и толщина пластикового листа, используемого в качестве пароизоляции.

Расчет коэффициента теплопередачи стены достаточно сложен, чтобы выйти за рамки этой статьи, но для расчета коэффициента теплопередачи должны быть известны или хотя бы оценены следующие значения: *

• Коэффициент теплопередачи стены воздушная пленка для помещений
• K-значение гипсовой стеновой плиты толщиной 3/8 дюйма
• Значение K для деревянных стоек шириной 3-1/2 дюйма
• Расстояние между стойками (в данном случае 16 дюймов)
• Коэффициент теплоизоляции из стекловолокна, а также их толщина (толщиной 3-1/2 дюйма)
• Ширина войлока из стекловолокна (16 дюймов минус 1-1/2 дюйма толщины деревянных стоек = 14-1/2 дюйма)
• K-значение пенополистирольных плит и их толщина (1/2 дюйма)
• Значение К и толщина материалов деревянного сайдинга
• C-фактор пленки наружного воздуха

Чем ниже значение U, тем ниже скорость теплового потока для данного набора условий. Хорошо изолированная система стен здания будет иметь гораздо более низкое значение коэффициента теплопередачи или теплопередачи, чем неизолированная или плохо изолированная система.

Для точного определения коэффициента теплопередачи системы механической изоляции необходимо учитывать теплопередачу через однородную изоляцию, а также через любые бреши и компенсационные зазоры с другим изоляционным материалом. Существует также наружная воздушная пленка и иногда внутренняя воздушная пленка.

В действительности многие неоднородные части обычно не учитываются. Стандартные процедуры испытаний на теплопроводность обычно рассматривают материал как однородный. В реальных условиях в жестких материалах возникают стыки, а иногда и трещины. Эти несоответствия делают значение U больше, чем если бы изоляция вела себя как однородный материал.

Понятия значения K, значения C, значения R и значения U можно обобщить в следующих правилах:

• Чем лучше изолирована система, тем ниже ее значение U.
• Чем выше характеристики изоляционного материала, тем выше его R-значение и ниже C-значение.
• Чем ниже значение К конкретного изоляционного материала, тем выше его теплоизоляционная способность при определенной толщине и заданном наборе условий.

Это свойства, от которых зависят пользователи теплоизоляции в плане энергосбережения, управления технологическим процессом, защиты персонала и предотвращения образования конденсата.

* Значения для всего вышеперечисленного можно найти в Справочнике ASHRAE по основам, глава 25: «Данные о передаче тепла и водяного пара». В главах с 23 по 26 того же руководства ASHRAE также обсуждается расчет U-значения стены.

Рисунок 1

Сравнение нескольких изоляционных материалов

Рисунок 2

Между R-значением и K-значением

Рисунок 3

Герма. U-значение стены или крыши, а не только R-значение теплоизоляции.

Рисунок 4

Этот рисунок, табличка № 26 из Национальных стандартов коммерческой и промышленной изоляции Среднезападной ассоциации подрядчиков по изоляции (MICA) (1999 г.), дает представление о том, почему система изоляции не будет работать так, как можно было бы предположить. с использованием сплошной однородной изоляции.

Оптимальная толщина изоляции наружных стен и кровли для разных регионов градусо-дней – IJERT

Оптимальная толщина изоляции наружных стен и кровли для разных регионов градусо-дней

Субхаш Мишра Доктор технических наук, Факультет машиностроения,

Джамия Миллия Исламия, Нью-Дели, Индия, (соответствующий автор)

Доктор Дж.А.Усмани Факультет машиностроения,

Джамия Миллия Исламия, Нью-Дели, India,

Sanjeev Varshney Machine Engineering Department, Inderprastha Engineering College,

Ghaziabad (UP), India,

Abstract

В этой статье оптимальная толщина теплоизоляции используется для уменьшения потерь тепла через наружные стены и крышу. исследуется. Как правило, потери тепла в здании происходят через наружные стены, окна, потолок (крышу) и проникновение воздуха. Но в этом анализе учитывались потери тепла через внешние стены и крышу. Годовая потребность в отоплении и охлаждении может быть получена методом градусо-дней (ГД). Затраты на потребление топлива снижаются за счет увеличения толщины наружных стен и крыши, несмотря на увеличение инвестиционных затрат. Оптимальная толщина изоляции, энергосбережение и период окупаемости рассчитываются с использованием анализа стоимости жизненного цикла (LCCA) в течение 10 лет эксплуатации здания для четырех различных климатических регионов. В этом анализе выбраны две различные изоляции (стекловата и пенополистирол) и СНГ в качестве источника тепла. Систематический подход к оптимизации толщины изоляционного материала для наружных стен и крыши разработан для различных регионов DD Индии, Импхала (DD: 2372), Гвайлора (DD: 39).02), Дехрадун (DD

: 2614) и Тирувантапурам (DD: 4507).

В результате Оптимальная толщина изоляции колеблется от 14,46

см до 20,77 см, годовая экономия энергии колеблется от 500,03 рупий/м2 до 1014,27 рупий/м2, а срок окупаемости наружных стен варьируется от 0,87 до 1,2374 года в зависимости от климатических условий. состояние, стоимость топлива и тип изоляции.

Ключевые слова: градусо-дни Область; Сохранение энергии; Анализ стоимости жизненного цикла; Оптимальная толщина изоляции; Срок окупаемости.

1. Введение

   Целью настоящей статьи является исследование экономии энергии за счет наружных стен и крыши для четырех различных регионов с градусо-днями путем применения изоляции. Как мы знаем, скорость потребления энергии увеличилась из-за роста населения и урбанизации. Но есть ограниченные источники энергии. В основном потребление энергии распределяется между промышленным сектором, строительным сектором, транспортом и сельским хозяйством. Строительный сектор является основной областью потребления энергии. Энергосбережение обеспечивается за счет снижения энергопотребления в здании. Потери тепла в здании происходят через наружные ограждающие конструкции. Есть способ уменьшить теплопотери. Теплоизоляция одна

   лучших методов снижения теплопотерь. Изоляция здания снизит затраты на отопление с точки зрения первоначальных инвестиций. Анализ стоимости жизненного цикла (LCCA) используется для расчета оптимальной толщины изоляции. Отопительные нагрузки рассчитывались методом градусо-дней. Количество градусо-дней – это разница между базовой температурой и средней температурой окружающей среды. В этой статье продемонстрирован анализ для определения оптимальной толщины изоляции для наружных стен и крыши зданий в Индии. Увеличение толщины изоляции не только увеличит энергосбережение, но и уменьшит загрязнение окружающей среды. Энергосбережение будет постепенно увеличиваться до оптимальной толщины, после чего энергосбережение будет уменьшаться. Это означает, что толщина изоляции более выгодна при оптимальной толщине изоляции.

   Чтобы выполнить набросок настоящего документа, обзор литературы, сопровождаемый объемом статьи, дается следующим образом. Турки и Заки [1] исследовали влияние слоев изоляции и накопления энергии на охлаждающую нагрузку. Представлена ​​математическая модель для исследования теплового отклика многослойных строительных элементов. Болаттюрк [2] рассчитал оптимальную толщину изоляции, энергосбережение и сроки окупаемости. Годовые потребности в отоплении и охлаждении зданий в различных климатических зонах были получены с помощью концепции градусо-дней отопления. Дурмаяз и др. [3] оценили потребность здания в тепловой энергии на основе метода градусо-часов на уровне комфорта человека. В этой статье рассматривается город Стамбул в Турции и представлен подробный отчет о практических потребностях в энергии и расчетах расхода топлива. Хасан [4] оптимизировал толщину изоляции стены, используя анализ стоимости жизненного цикла. В его исследовании нагрузка на передачу оценивалась с использованием концепции градусо-дней. Составлены обобщенные графики выбора оптимальной толщины утеплителя в зависимости от градусо-дней и термического сопротивления стены. Farhanieh и Sattari [5] изучали влияние теплоизоляции на энергосбережение в иранском строительстве. С этой целью используется интегративное моделирование для имитации энергопотребления в зданиях. Бакос [6] оценил энергосбережение, сравнив потребление энергии (в кВтч) на обогрев помещений до и после применения теплоизоляции в оболочке конструкции. Сравнение производительности, например, в отношении стоимости и энергосбережения, составляет

   исследования. Weir и Muneer [7] изучили воплощенную энергию сырья, производства и связанных с ним содержаний CO2, SO2 и Nox для окна с двойным остеклением и деревянным каркасом, содержащим полость, заполненную инертным газом. Сарак и Сатман [8] определили расход природного газа на отопление жилых помещений в Турции методом градусо-дней отопления. Авторы также представляют пример расчета потребления природного газа для отопления жилых помещений в Турции в градусо-днях. Софрата и Салмин [9] разработал последовательную и более общую математическую модель для оптимальной толщины изоляции. Он также представил блок-схему программы для выбора наилучшей толщины изоляции. В этом исследовании анализ стоимости жизненного цикла (LCCA) используется для расчета затрат на отопление в течение срока службы. Озкахраман и Болаттюрк [10] рассчитали количество энергии, сохраняемой при использовании пористого туфового камня во внешних стенах зданий. Благодаря пористой структуре туф является хорошим теплоизолятором. Таким образом, при использовании туфа для облицовки зданий в холодных климатических зонах можно добиться значительной экономии энергии. Мохаммед и Хаваджа [11] определили оптимальную толщину изоляции для некоторых изоляционных материалов, используемых для уменьшения скорости теплового потока к зданиям в жарких странах. Важным фактором, влияющим на оптимальную толщину изоляции, является энергия солнечного излучения, поступающая в дом. В данной работе выполнен расчет солнечной радиации. Саллал [12] исследовал влияние различных климатических условий на решение о выборе типа и толщины изоляции. Это показывает важность использования модели стоимости жизненного цикла при принятии решения о добавлении дополнительных уровней изоляции и знании того, когда следует остановиться. Comakli и Yuksel [13] исследовали оптимальную толщину изоляции для трех самых холодных городов Турции, используя значения градусо-дней. Их исследование было основано на анализе стоимости жизненного цикла. Папакостас и Кириакис [14] определили градусо-часы нагрева и охлаждения для двух основных городов Греции, а именно Афин и Салоников, используя почасовую температуру по сухому термометру. Лолинт и др. [15] продемонстрировали значительные экономические преимущества, связанные с высокоэффективной оболочкой здания. В данной статье проведен экономический анализ и оценка компонентов ограждающих конструкций на основе оптимизации толщины изоляционных материалов. Озел и Пихтили [16] получили оптимальное расположение и распределение изоляции для всех ориентаций стен как летом, так и летом. 0003

   и зимой с учетом максимального временного отставания и минимального коэффициента декремента. Исследование проводилось с использованием неявного метода конечных разностей для многослойных стен в типичные летние и зимние дни в Элязыге, Турция. Озел и Пихтили

   [17] разработали численную модель, основанную на неявной конечно-разностной схеме, которая применялась для 12 различных конфигураций крыши в течение типичных зимних и летних дней. Мохсен и Акаш [18] оценили энергосбережение в жилых домах Иордании. Этот документ предназначен для того, чтобы дать некоторое представление об общем состоянии энергопотребления в жилом секторе и его тенденциях в Иордании. Дауас и др. [19] определили оптимальную толщину изоляции в стационарных периодических условиях. Расчетные нагрузки используются в качестве исходных данных для анализа стоимости жизненного цикла, чтобы определить оптимальную толщину изоляционного слоя. Оптимальная толщина изоляции рассчитывается на основе предполагаемых нагрузок по передаче холода. Сисман и др. [20] определили оптимальную толщину изоляции для различных градусо-дней (DD) регионов Турции (Измир, Бурса, Эскишехир и Эрзурум) на срок службы N лет. В этом исследовании оптимальная толщина изоляции для данной оболочки здания была определена с учетом теплопроводности и цены изоляционного материала, средней температуры в регионе, цены на топливо для отопления и коэффициента текущей стоимости (PWF). Буюкалака и др. [21] изучили, что градусо-дни нагрева и охлаждения для Турции определяются с использованием долгосрочных данных последних измерений. Ежемесячные потребности в охлаждении и отоплении конкретного здания в разных местах можно оценить с помощью концепции градусо-дней. Dombayci [22] исследовал влияние оптимальной толщины изоляции на окружающую среду. В расчетах в качестве источника топлива использовался уголь, а в качестве изоляционного материала – пенополистирол (EPS). Аль-Санеа и др. [23] исследовали влияние среднего тарифа на электроэнергию на оптимальную толщину изоляции в стенах зданий с использованием модели динамического теплопереноса и экономической модели, основанной на методе текущей стоимости. Малия и др. [24] установили взаимосвязь между теплопроводностью и толщиной выбранных изоляционных материалов для стен здания. Лу и др. [25] разработали новый аналитический метод, который дает близкие решения как для нестационарных изменений внутренней температуры, так и для внешней температуры здания. Зависящая от времени граничная температура представлена ​​в виде ряда Фурье.

2. Проектирование наружных стен и конструкции крыши

   Кирпич и разновидности бетона (легкий и армированный) являются распространенным материалом, используемым для возведения наружных стен. Для минимизации теплопотерь изоляция может располагаться внутри, снаружи или между ними (сэндвич-стена). В этом анализе изоляция размещается снаружи. В холодных регионах Индии утепление наружных стен обычно выполняется многослойными стенами. Конструкцию наружных стен составляет

   Внутренняя штукатурка толщиной 3 см, стеновые материалы (кирпич), изоляционный материал и наружная штукатурка толщиной 2 см. В данной работе были проведены расчеты наружного утепления стен, возведенных из кирпича (20 см). Поверхности стены утеплены с внешней стороны и оштукатурены с обеих сторон, как показано на рис. 1

   .

   Конструкция крыши показана на рис. 2. Конструкция крыши состоит из внутренней штукатурки толщиной 3 см, материал крыши

   .

   (бетон – 15 см), изоляционный материал и гидроизоляционный слой 2 см.

   1. Расчет годового расхода топлива для наружных стен и крыши

      Потери тепла из зданий происходят через поверхность наружных стен, окон, потолка и инфильтрацию воздуха. В этом анализе потери тепла наблюдаются только с наружных стен и крыши.

      Потери тепла на единицу площади наружных стен и крыши определяются по формуле,

      Q= U (Тб Та) (1)

      Где U — общий коэффициент теплопередачи. Tb – базовая температура, Ta – средняя температура воздуха.

      Годовые потери тепла на единицу площади от наружных стен и крыши в пересчете на градусо-дни определяются по формуле,

      КА = 86400 ДД У (2)

      Где DD — градусо-дни. Годовая потребность в энергии определяется выражением

      .

      EA = 86400 DD/(Rtw+ x/k ) s (3) Где s – эффективность системы отопления помещений.

      А годовой расход топлива

      Mfa= 86400 DD/(Rtw+ x/k ) LHV. s (4) Где LHV – низшая теплотворная способность топлива.

   2. Энергосбережение и оптимальная толщина изоляции

   В этом анализе используется анализ стоимости жизненного цикла (LCCA). Он определяет стоимостной анализ системы. Суммарные затраты на отопление за срок службы теплоизоляционного материала принимались равными 10 годам. Общая стоимость отопления указана вместе с жизненным циклом

   (N) и представляет коэффициент стоимости (PWF). PWF можно рассчитать, используя уровень инфляции g и процентную ставку i. Инфляция и процентная ставка приняты равными 8 % и 10

   % соответственно.

   Процентная ставка, адаптированная к уровню инфляции r, определяется как

   Если i>g, то

   r = ( i g )/ ( 1+ g ) Если i < g, то

   r = (g i )/ (1+ i) и

   PWF = (1 + r )N 1 / r (1 + r )N

   Если i = g, то

   PWF = N /( 1+ i ) (5)

   Общая стоимость отопления утепленного здания составляет

   Ct = CA PWF + Ci x (6)

   Оптимальная толщина изоляции достигается за счет минимизации общих затрат на отопление здания с изоляцией (Ct). Таким образом, производная Ct по x берется равной нулю, из которой получается оптимальная толщина изоляции Xopt.

   Xopt = 293,94(DD Ct PWF K / HU. Ci s) 0,5 K Rtw

   (7)

   Срок окупаемости (PP) рассчитывается путем решения уравнения (8)

   Cins/ As = (1 + r )PP -1 / r (1 + r )PP (8) Где Cins/As — простой период окупаемости.

   Энергосбережение, полученное в течение срока службы

   Изоляционный материал

   можно рассчитать следующим образом:

   Es = Cto – Cins (9)

   	Толщина (м)	(руб/м2- год)	(год)
   1-Импхал	0,1446	500.03	1.2374
   2-Гвайлор	0,1917	871.08	0,94
   3-Дехрадун	0,1529	568,54	1,15
   4-Тируван тапурам	0,2077	1014. 27	0,87

3. Результаты

   Применение изоляции является одним из наиболее важных методов сохранения энергии в зданиях. Поэтому выбор подходящего изоляционного материала и определение оптимальной толщины изоляции очень важны для энергосбережения. Оптимальная толщина изоляции наружных стен и кровли для разных регионов градусо-дней рассчитывается для зданий с наружными утепленными стенами. Оптимальные толщины изоляции для различных регионов, указанные в таблицах 2 и 3, были рассчитаны по уравнению 9.0003

   (7) и значения параметра приведены в таблице 1.

   Таблица 3. Оптимальная толщина изоляции, годовая экономия и период окупаемости для различных градусо-дней регион-крыша

   Регионы	Оптимальная толщина изоляции (м)	Годовая экономия (рупий/м2- год)	Срок окупаемости (год)
   1-Импхал	0,1512	764,52	0,846
   2-Гвайлор	0,1983	1286. 25	0,6596
   3-Дехрадун	0,1595	846,60	0,8061
   4-Тируван тапурам	0,2143	1493.802	0,61386

   0,25

   0,2 ​​

   0,15

   0,1

   0,05

   0

   Оптимальная толщина изоляции (м)

   Параметр	Значение
   Сопротивление стены Сопротивление крыши Процентная ставка Уровень инфляции ПВФ	0,5858 м2кВт 0,4105 м2кВт 10% 8% 9.05
   Изоляция – стекловата (GW)
   Стоимость Проводимость	4279 рупий/м3 0,038 в/м k
   Изоляция-Расширенный полистирол (EPS)
   Стоимость Проводимость	9421 руб/м3 0,032 в/м k
   Тип топлива	СНГ
   Стоимость	70 рупий/кг
   Теплота сгорания	46,04×106 Дж/кг
   Эффективность системы (%)	90

   Таблица 1.

   Параметры, используемые при расчете толщины изоляции

   800 1600 2400 3200 4000 4800

   градусо-дней

   Стекловата

   Пенополистирол

   Регионы

   Оптимум Изоляция

   Годовой Сохранение

   Расплата Период

   Таблица 2. Оптимальная толщина изоляции, годовая экономия и период окупаемости для разных градусо-дней регион-наружные стены

   Рисунок 3. Изменение оптимальной толщины изоляции наружных стен в зависимости от значения градусо-дней

   На рис.3 показано влияние градусо-дней на оптимальную толщину изоляции для наружных стен, когда в качестве источника тепла выбран сжиженный нефтяной газ. При заданных значениях градусо-дней изоляция с более низкой теплопроводностью требует меньшей толщины изоляции. Пенополистирол имеет более низкую теплопроводность, поэтому требует меньшего количества теплоизоляционного слоя. Из рис. 3 видно, что при увеличении значения градусо-дней толщина изоляции также увеличивается. Применение изоляции в области с более высокими градусо-днями в течение

   0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24

   Толщина изоляции (м)

   6000

   5000

   4000

   3000

   2000

   1000

   0

   Общая чистая экономия затрат (рупий/м2 в год)

   отопление было бы выгоднее. Из рис. 3 видно, что Оптимальная толщина изоляции варьируется от 4,09 до 21,50 см, когда значения градусо-дней колеблются от 800 до 4800. Это означает, что оптимальная толщина изоляции зависит от типа топлива и значения градусо-дней. Оптимальная толщина изоляции значительно различается для различных градусо-дней (ГД).

   Оптимальная изоляция

   Толщина (м)

   0,25

   0,2 ​​

   0,15

   0,1

   0,05

   0

   800 1600 2400 3200 4000 4800

   градусо-дней

   Энергосбережение

   Стоимость изоляции

   Чистая экономия

   Рисунок 5.

   Изменение энергосбережения, стоимости изоляции и чистой экономии для изолированных наружных стен в зависимости от толщины изоляции

   Стекловата Пенополистирол

   Рисунок 4. Изменение оптимальной толщины изоляции крыши в зависимости от значения градусо-дней

   10000

   8000

   6000

   4000

   2000

   0

   Общая чистая экономия затрат (рупий/м2 в год)

   Изменение оптимальной толщины изоляции для крыши в зависимости от градусо-дней показано на рис.4 для типа топлива LPG. Оптимальная толщина изоляции увеличивается с увеличением значения градусо-дней. Толщина изоляции уменьшается с более высокими значениями термического сопротивления для данного значения градусо-дней. Из рис.4 видно, что оптимальная толщина изоляции колеблется от 4,67 см до 22,16 см, когда значения градусо-дней колеблются от 800 до 4800. Применение изоляции в регионах с более высокими градусо-днями (ГД) было бы более выгодным.

   На рис. 5 показано изменение чистой стоимости экономии в зависимости от толщины изоляции для выбранного региона (Дехрадун), когда наружные стены утеплены стекловатой. Из рис. 5 можно сделать вывод о нелинейной зависимости между энергосбережением и толщиной изоляции. Оптимальная толщина изоляции, срок окупаемости и энергосбережение для четырех различных регионов приведены в таблице 2 для наружных стен. При увеличении толщины изоляции экономия нетто постепенно увеличивается и достигает максимальных значений при оптимальной толщине изоляции, после чего экономия нетто уменьшается.

   0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24

   Толщина изоляции (м)

   Энергосбережение

   Стоимость изоляции

   Чистая экономия

   Рисунок 6. Изменение энергосбережения, стоимости изоляции и чистой экономии для изолированной крыши в зависимости от толщины изоляции

   Общая чистая экономия затрат (рупий/м2 в год)

   На рис.6 показано влияние толщины изоляции на чистое энергосбережение для выбранного региона (Дехрадун), когда крыша изолирована стекловатой. Оптимальная толщина изоляции, срок окупаемости и энергосбережение для четырех различных регионов приведены в таблице 3 для крыши. Из Рис.6 видно, что при утеплении Крыши достигается большая экономия энергии по сравнению с Внешними стенами. Энергосбережение в основном зависит от стоимости изоляции, типа топлива и климатических условий. Энергосбережение важнее дорогого топлива.

   10000

   8000

   6000

   4000

   2000

   0

   0,04 0,08 0,12 0,16 0,2 0,24

   Толщина изоляции (м)

   Импхал Гвайлор Дехрадун

   Тирувантапурам

   Рис. 7. Общая чистая экономия в зависимости от толщины изоляции для разных регионов градусо-дней

   Влияние толщины изоляции на общую чистую экономию затрат для источника тепла на сжиженном нефтяном газе показано на рис. 7 для четырех различных регионов градусо-дней. При увеличении толщины изоляции чистая экономия энергии постепенно увеличивается и достигает максимального значения при оптимальной толщине изоляции, а затем снижается. При данном значении толщины изоляции область с более высоким значением градусо-дней будет экономить больше энергии. Тирувантапурам имеет более высокое значение градусо-дней, поэтому в этом регионе экономится больше энергии. Толщина изоляции более выгодна в области более высоких значений градусо-дней. Из рис.7 видно, что при данном значении изоляции

   Толщина

   , регион с наименьшим энергосбережением – Импхал, а регион с самым высоким энергосбережением – Тирувантапурам.

4. Выводы

Оптимальная толщина изоляции, чистая экономия энергии и периоды окупаемости рассчитываются для четырех разных регионов градусо-дней и двух разных изоляционных материалов. Оптимальный результат получен при использовании СУГ в качестве источника энергии и пенополистирола в качестве изоляционного материала. Энергосбережение максимально при оптимальной толщине изоляции. Как видно из рис.5, выбор значения толщины, отличного от оптимального, приведет к увеличению общей стоимости. Следовательно, оптимальная толщина изоляции должна быть применена к зданию с экономической точки зрения. Из рис. 7 видно, что чистая экономия самая высокая для Трирувантапурама (DD: 4507) и самая низкая для Импхала (DD: 2372). Коэффициент энергосбережения пропорционален климатическим условиям и стоимости топлива. В холодном регионе значение градусо-дней выше, поэтому может быть достигнута большая экономия энергии.

В результате, оптимальная толщина изоляции варьируется от 0,1446 м до 0,2077 м, чистая экономия энергии варьируется от 500,03 рупий/м2 до 1014,27 рупий/м2, а период окупаемости варьируется от 0,87 до 1,2374 лет для наружных стен.

Ссылки

1. А.Ал. Турки и Г.М. Заки, Реакция на охлаждающую нагрузку для стен зданий, содержащих теплоаккумулирующие и теплоизоляционные слои», Journal of Energy Conversion Management, Vol. 32, 1991, PP. 235-247.

2. А.Болаттюрк, Определение оптимальной толщины изоляции для стен зданий с учетом различных видов топлива и климатических зон в Турции», Журнал прикладной теплотехники, том 26, 2006, стр. 1301-1309.

3. А. Дурмаяз, М. Кадиоглу и З. Сен, Применение метода градусо-часов для оценки потребности в тепловой энергии и расхода топлива в жилых домах в Стамбуле, Журнал энергетики, том 25, 2000, стр. 1245- 1256.

4. А. Хасан, «Оптимизация толщины изоляции зданий с использованием стоимости жизненного цикла», Journal of Applied Energy, Vol. 63,1999, стр. 115-124.

5. Б. Фархание и С. Саттари, Моделирование энергосбережения в иранских зданиях с использованием интегративного моделирования для изоляции, Journal of Renewable Energy, Vol.31, 2006, PP. 417-425.

6. Г.К. Бакос, Исследования защиты изоляции для энергосбережения в жилом и третичном секторе, Журнал энергетики и зданий, том 31, 2000 г., стр. 251-259.

7. Г. Вейр и Т. Мунир, «Анализ воздействия окон с двойным остеклением на энергию и окружающую среду», Journal of Energy Conservation Management, Vol. 39,1998, с. 243- 256.

8. Х. Сарак и А. Сатман, Метод градусо-дней для оценки потребления природного газа для отопления жилых помещений в Турции; тематическое исследование», Journal of Energy, Vol. 28, 2003, PP. 929-939.

9. Х. Софрата и Б. Салмин, Выбор толщины теплоизоляции », Четвертая инженерная конференция Саудовской Аравии, том 5, 1995 г., стр. 389-399.

   .

10. H.T.Ozkahraman, and A.Bolatturk, «Использование облицовки из туфа в зданиях для энергосбережения», Journal of Construction and Building Materials, Vol. 20,2006,стр. 435-440.

11. Дж.Мохаммед и А.Л.Хаваджа, Определение и выбор оптимальной толщины изоляции для зданий в жарких странах с учетом солнечной радиации”, Journal of Applied Thermal Engineering, Vol.24, Issue. 17, 2004, PP. 2601-2610

12. К. А. Саллал, Сравнение кровельной изоляции из полистирола и стекловолокна в теплом и холодном климате», Journal of Renewable Energy, Vol. 28, 2003, PP. 603-611.

13. К. Комакли и Б. Юксель, «Оптимальная толщина изоляции наружных стен для энергосбережения», Журнал прикладной теплотехники, Том. 23, 2003, стр. 473-479.

14. К. Папакостас и Н. Кириакис, «Градусо-часы отопления и охлаждения для Афин и Салоников, Греция», Journal of Renewable Energy, Vol.30, 2005, PP. 1873- 1880.

15. Lollint, Barozzi, Fasano, Meroni и Zinzi, Оптимизация непрозрачных компонентов ограждающих конструкций, энергетические, экономические и экологические проблемы», Journal of Building and Environment, Vol. 41, 2006, PP. 1001-1013.

16. М . Озел и К. Пихтили, Оптимальное расположение и распределение изоляционных слоев на стенах зданий с различной ориентацией», Journal of Building and Environment, Vol.42, 2007, PP. 3051-3059.

17. М. Озел и К. Пихтили, Исследование наиболее подходящего места укладки изоляции на крыше здания с точки зрения выравнивания максимальной нагрузки», Журнал строительства и окружающей среды, том 42, 2007 г., стр. 2360-2368.

18. М.С. Мохсен и Б.А. Акаш, «Некоторые перспективы энергосбережения в зданиях», Журнал по преобразованию энергии и управлению, Том 42, 2001, стр. 1307- 1315.

19. Н. Дауас, З. Хассен и Х. Б. Айссиа, Аналитическое периодическое решение для исследования тепловых характеристик и оптимальной толщины изоляции стен зданий в Тунисе», Журнал прикладной теплотехники, том 30, 2010 г., стр. 319.-326.

20. Н. Сисман, Э. Кахья, Н. Арас и Х. Арас, «Определение оптимальной толщины изоляции наружных стен и крыши (потолка) для различных регионов Турции», Журнал энергетической политики, Том 35, 2007, стр. 5151-5155.

21. О. Буюкаладжа, Х. Булут и Т. Йылмаз, «Анализ градусо-дней нагрева и охлаждения с переменной базой для Турции», Journal of Applied Energy, Vol. 69, 2001, стр. 269-283.

22. О.А. Домбайци, «Воздействие на окружающую среду оптимальной толщины изоляции для наружных стен зданий», Журнал строительства и окружающей среды, Том 42, 2007, стр. 3855-3859.

23. С.А. Аль-Санеа, М.Ф. Зедан, С.А.Аль-Аджлан, «Влияние тарифа на электроэнергию на оптимальную толщину изоляции в стенах здания, определяемое с помощью модели динамического теплопереноса», Журнал прикладной энергетики, том 52, 2005 г.