Experimental Study of the Effective Insulation of Building Envelopes

Abstract

The relevance of research is caused by the fact that at present, modern standards for saving thermal energy and thermal protection of buildings are focused on the use of a very limited set of solutions to reduce energy consumption, which do not always meet the specific conditions of construction and are often very expensive. A method for studying the effective insulation of building envelopes is proposed, taking into account the relationship between structural, heating, regime parameters and economic indicators. The goal is to determine the optimal value of the insulation thickness of the heat-insulating material, taking into account the thermal energy supplied to the object. The study used methods of mathematical modeling of heat transfer, optimization problem. An experimental study is presented, showing the possibility of applying the method of technical and economic optimization of thermal insulation of building envelopes. It was determined on the basis of the mathematical model of the thermal insulation of building envelopes developed by the authors, taking into account the regulation of the supplied thermal energy. The result of the study is to reduce the cost of heat losses through building envelopes and electrical energy for the regulation of the “heating, ventilation and air conditioning” system. The conducted studies testify to the expediency of using the proposed developments, which contribute to determining the optimal thickness of wall insulation with heat-insulating material, finding the minimum reduced costs, and an advantageous choice of a method for regulating the supplied thermal energy

Актуальность исследований обусловлена тем, что в настоящее время современные нормы сбережения тепловой энергии и теплозащиты зданий ориентированы на применение весьма ограниченного набора решений по снижению энергетического потребления, не всегда отвечающих конкретным условиям строительства и зачастую весьма дорогостоящих. Предложена методика исследования эффективного утепления ограждающих конструкций стен зданий, учитывающая взаимосвязь конструктивных, теплотехнических, режимных параметров и экономических показателей. Целью является определение оптимального значения толщины утепления теплоизоляционным материалом объекта с учетом отпускаемой ему тепловой энергии. В проведенном исследовании использовались методы математического моделирования теплообмена, оптимизационной задачи. Представлено экспериментальное исследование, показывающие возможность применения методики технико-экономической оптимизации тепловой изоляции ограждающих конструкций стен здания. Результатом исследования является снижение расходов тепловых потерь через ограждающие конструкции и электрической энергии на регулирование системы «отопление, вентиляция и кондиционирование». Проведенные исследования свидетельствуют о целесообразности использования предложенных разработок, способствующих определению оптимальной толщины утепления теплоизоляционным материалом стен объектов, нахождению минимальных приведенных затрат, выгодному выбору способа регулирования отпускаемой тепловой энергии