Ukr   Eng
ДонНТУ   Портал магистров   ФИММ   МАХП  

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Главной причиной непомерно высоких издержек на обеспечение энергетических потребностей жилых домов, огромных финансовых обязательств государства в сфере жилищно-коммунального хозяйства Украины является низкая эффективность использования энергетических ресурсов в этих секторах. Низкая энергоэффективность элементов муниципальной энергетики увеличивает издержки, рост издержек влечет за собой рост социальной напряженности. В то же время, энергоэффективность должна способствовать целям устойчивого развития, поскольку она в максимальной степени направлена на использование ресурсов без снижения качества жизни.

Повышение эффективности использования топлива и энергии является самым дешевым путем защиты окружающей среды, а дополнительная польза, приносимая от осуществленных мероприятий — уменьшение расходов на энергию для конечного потребителя, является наиболее желательной . Поэтому энергосберегающие мероприятия должны занимать приоритетное место в государственной экологической политике.

1. Актуальность

В последнее время все больше проявляется интерес к внедрению энергоэффективной технологии автономного децентрализованного теплоснабжения. Объективными предпосылками внедрения таких систем является возможность поддержания комфортных условий в доме по своему собственному желанию, что в свою очередь, более привлекательно в сравнении с централизованным теплоснабжением, где температура зависит от директивного решения о начале и конце отопительного сезона; застройки, расположенные в местности с неразвитой инженерной инфраструктурой, а также появление на рынке большого количества различных модификаций теплогенераторов различной мощности.

В процессе обогрева важно обеспечить не только комфорт в доме, но и избежать нанесения существенного вреда окружающей среде. Максимально сбалансированы системы жизнеобеспечения с точки зрения комфорта и экологичности в экологических домах, так называемых «экодомах».

Понятию экодома также присуще такое свойство как энергоэффективность.

Энергоэффективное здание (energyefficient building) – здание, в котором эффективное использование энергоресурсов достигается за счет применения инновационных решений, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, а также приемлемы с экологической и социальной точек зрения. К ним относятся здания с низким, а также нулевым энергопотреблением.

Энергоэффективность экодома обеспечивается благодаря:

2. Постановка задачи

Основные направления исследований

Цели и задачи, которые должны решаться

Выбор исходного сырья для теплоизоляции ограничивается требованиями к экологичности, экономичности, возможности утилизации и нетоксичности при возгорании. Необходимо учитывать, что конечный потребитель произведенного теплоизоляционного материала (ТМ) – это житель экопоселения с небольшим уровнем дохода, в отдалении от крупнонаселенных городов. Жизнь в экопоселении накладывает на произведенный продукт необходимость утилизировать стройотходы на месте. Таким образом, разработка теплоизоляционного материала на основе органоминерального сырья методом грануляции достижима с помощью следующих этапов:

  1. Выбор исходных материалов
  2. Подбор технологии, позволяющей получить наименее энергозатратную продукцию
  3. Подбор связующего и добавок для ТМ
  4. Возможность проектирования технологической линии на месте экопоселения, используя местные материалы

Главные требования к системе приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла: экономичность, простота, технологичность и обеспечение температуры воздуха в жилых помещениях 20-22 оС, при относительной влажности 40-60 %.

Основные направления работы:

  1. Выбор расчетных параметров наружного воздуха
  2. Определение технологических показателей работы системы кондиционирования и воздухообмена (СКВ)
  3. Подбор основного оборудования СКВ

Система сезонного аккумулирования энергии В нее входят пассивные системы энергообеспечения, такие как солнечные коллекторы и тепловые аккумуляторы.

Должны быть освящены следующие пункты:

  1. Выбор солнечного коллектора и расчет его рабочих параметров
  2. Определение типа и технических характеристик теплового сезонного аккумулятора

Дополнительное оборудование в часы пиковой нагрузки теплосети должно быть доступным по цене для конечного потребителя и иметь малый срок окупаемости (3-7 лет).

Система энергообеспечения представлена следующим образом:

Система энергообеспечения автономного экодома

Рис.1 — Система энергообеспечения автономного экодома (сделано в mp_gif_animator, 488 кБ, 10 кадров, 1 сек. задержки между кадрами, 7 циклов повторения)

Так как нагрузка на горячее водоснабжение в течение года сравнительно постоянна, необходимо предусмотреть установку вспомогательного водонагревателя для эксплуатации ниже рабочей температуры солнечного водонагревателя. Также нагреватель (СВН) в холодном климате должен иметь надежные предохранительные приспособления против замерзания.

Следующие задачи должны быть решены:

  1. Расчет технических характеристик системы нагрева воды
  2. Учет в системе дублирующего нагревателя воды для эксплуатации при особо низких температурах окружающей среды.
  3. Обеспечение наличия предохранительных приспособлений в системе против замерзания

Планируемые результаты

Удельный расход тепловой энергии на отопление дома должен составлять за отопительный период не более 90 кВт ч/кв. м полезной отапливаемой площади. Общее потребление первичной энергии для всех бытовых нужд (отопление, горячая вода и электрическая энергия) не должно превышать 200 кВт ч/(кв. м/год).

3. Обзор исследований и разработок по теме технических средств энергообеспечения

Энергоэффективные здания как новое направление в экспериментальном строительстве появились после мирового энергетического кризиса 1974 года. Они явились ответом на критику специалистов Международной энергетической конференции (МИРЭК) ООН о том, что современные здания обладают огромными резервами повышении их тепловой эффективности, но исследователи недостаточно изучили особенности формирования их теплового режима, а проектировщики не умеют оптимизировать потоки тепла и массы в ограждениях и здании. В том же докладе специалистов МИРЭК была сформулирована главная идея экономии энергии: энергоресурсы могут быть использованы более эффективно путем применения мер, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, а также приемлемы с экологической и социальной точек зрения, то есть вызывает минимум изменений привычного образа жизни.

К настоящему времени в мире построено огромное количество энергоэффективных зданий [1].

Компоненты энергоэффективного здания, такие как теплоизоляция с высоким термическим сопротивлением, система кондиционирования и воздухообмена, сезонные аккумуляторы тепла и другое оборудование для энергообеспечения зданий также значительно усовершенствуются.

Интерес, в первую очередь, представляют те разработки, которые могут быть доступны по цене для рядового конечного потребителя.

3.1 Теплоизоляция с высоким термическим сопротивлением

Глобальный (мировой)

Среди доступной по цене теплоизоляции интересны разработки из природных материалов, обзор которых предоставил Аврорин А.В. [2]. Возможности их широко освящены в инструкции по применению местных строительных материалов , разработанные ФГУП ЦНИИЭПсельстрой МСХ РФ, НПЦ "Гипронисельхоз". Подробно исследованы свойства теплоизоляционного материала на основе древесно-волокнистых продуктов, предоставленные Ермолиной А.В. и Мироновым П.В. [4]. Среди теплоизоляционных материалов стоит отметить патент «Композиция для получения теплоизоляционного материала и теплоизоляционный материал на ее основе» [5].

Среди дальнезарубежных ТМ заслуживает внимания патент Ричарда Хандла на технологию легкого строительного материала из древесной щепы и бетона (дюрисол), полученный еще в 1932 году [6].

Среди современных зарубежных теплоизоляционных материалов стоит отметить эковату, чья популярность только растет, учитывая ее технологичность, универсальность, экологичность и цену. Подробно изучены теплофизические свойства эковатыГнип И.Я., Кершулис В.И., Веялис С.А. (Институт «Термоизоляция», Вильнюс) [7].

Национальный

Проблемами теплозащиты зданий и задачами исследования энергоэффективных проектных решений жилых домов занимаются В.М. Долголаптев, И.Н. Симонова, Е.К. Николаева, и С.И. Симонов [8] (Донбасский государственный технический университет, г. Алчевск).

Применение теплоэффективных стеновых изделий из пористо-пустотелой керамики и различных пористых бетонов в энергоэффективном строительстве рассматривает Опекунов В.В. [9] (Академия строительства Украины, г. Киев).

Атинян А.О. [10] разработана технология обработки вермикулитового сырья с целью снижения его температуры расширения и приведены розработанные составы вермикулитобетонов с использованием легкого вермикулитового заполнителя на цементном и гипсовом вяжущем, а также примеры его внедрения в производство.

4.2 Сезонные аккумуляторы тепла

Глобальный (мировой)

Питер Мор, американский ученый защитил патент на изобретение «Многокамерный теплоаккумулятор для хранения тепла и генерации электрической энергии» [11] в 2008 году. В патенте также раскрыт способ генерирования электрической энергии.

Форсстрем Дж.П. , Лунд П.Д, Роутти Дж.Т. в работе под названием «Экономический анализ аккумулирования тепла в энергетических системах» [12] представили обзор систем для хранения тепла в больших масштабах и централизованных системах отопления домов. Также авторы оценили экономически целесообразность хранения тепла в этих энергосистемах.

Хазами М., Кули К., Лазаар М., Фархат А. в работе «Количественные характеристики аккумулирования солнечного тепла для отопления теплиц» [13] рассматривают несколько методов, уменьшающих затраты на сборы тепла и его дальнейшим сохранением. Изучение системы хранения тепловой энергии ученые осуществляют в лаборатории LEPT, Тунис. Проводится исследование для измерения характеристик системы аккумулирования тепла, что позволяет оценить температуру почвы, а также энергию накопленных в аккумуляторе во время зарядки и разрядки.

Российские ученые Обозов А.Д., Саньков В.И. и Насирдинова С.М. занимаются исследованием особенностей работы солнечной установки с сезонным аккумулятором тепла для теплоснабжения жилого дома [14].

Кенисарин М.М., Карабаев М. К., ученые из Ташкента, Узбекистан [15] описывают различные типы сезонных аккумуляторов тепловой энергии. Также они рассматривают технико-экономические параметры централизованных солнечных систем теплоснабжения с долговременными аккумуляторами тепла, которые эксплуатируются, в настоящее время, в различных странах Европы; и демонстрируют целесообразность исследования и разработки подобных систем в южных регионах страны.

Обозов А.Д., Столярова М.В. [16] рассматривают возможности использования солнечной энергии в Кыргызской Республике, и освещают уже имеющийся опыт применения солнечной энергии. Описав основные принципы «солнечной архитектуры», авторы выделяют особенности климатических условий и их влияние на энергоэффективность здания. Анализ тепловых режимов аккумулирования теплоты выполнили Яковлев И.Ю. и Новиков К.Н. в работе [17].

Национальный

Значительные исследования по теме теплоаккумулирования осуществил Страшко В.В. В работе [18] рассмотрены удельные энергетические характеристики аккумуляторов тепла, использующих в качестве теплоаккумулирующего вещества воду и водо-парафиновую смесь, а также различные режимы их эксплуатации. Также [19] Страшко В.В. приводит характеристики энергоактивного коттеджа и выделяет этапы строительства сезонного аккумулятора тепла, принципы определения его конструктивных параметров. В статье [20] предложена методология расчета и оптимизации совместной работы энергоактивной ограждающей конструкции (ЭАОК) и грунтового сезонного аккумулятора тепла (САТ) в режиме зарядки. Приведены графики оптимизации температуры зарядки для заданных параметров ЭАОК и грунтового САТ, а также примеры суточных графиков суммарной освещенности ЭАОК, оптимальной температуры зарядки САТ и мощности зарядки САТ. Результаты этой статьи могут быть использованы для расчета эффективной системы теплохолодообеспечения энергоактивных домов.

Страшко В.В. предоставил расчётный механизм оценки энергетического эффекта от эксплуатации энергоактивных ограждающих конструкций реконструируемых зданий. В частности, в [21] показана взаимосвязь архитектурно – конструктивных параметров энергоактивных крыш реконструируемых зданий и их теплопроизводительности по горячему водоснабжению. В статье обозначены возможности оптимизации теплоснабжения районов городской реконструкции с использованием возобновляемых источников энергии, утилизируемых с помощью ЭАОК и систем энергообеспечения на их основе. Представленные программные средства позволяют получить необходимые исходные данные для проведения вышеуказанных оценок и оптимизаций с целью комплексного решения вопросов реконструкции зданий и обеспечения их энергоэффективного теплообеспечения.

Учеными Зайцевым О.Н., Петренко В.О., и Петренко А.О. в работе предложена система панельно — лучистого обогрева и охлаждения жилых и общественных зданий. Данная система предоставляет возможность использования её в теплый и переходный периоды года, существенно повышая ее эффективность и уменьшая загрязнение окружающей среды.

4.3 Оборудование для энергообеспечения зданий

Глобальный (мировой)

Дерюгина Г.В., Тягунов М.Г., Шестопалова Т.А., и Юриков В.А. в [23] описали подход к процедуре технико-экономического обоснования структуры и параметров гибридных энергокомплексов с приведением описания моделей элементов на основе возобновляемых источников энергии, предназначенных для использования в малых распределенных энергетических системах.

А Гэннон в своей докторской диссертации « Солнечные турбины» Стелленбошского университета 2002 года. [24] исследует производительность солнечных турбин и требований ких эксплуатации. Ученый разработал собственную конструкцию турбины и доказал экспериментально её эффективность. Турсунбаев И.А. [25] ( Ташкент, Узбекистан, являясь автором более 60 статей, 2 монографий и 36 патентов и авторских свидетельств, выполнил более 20 проектов солнечных тепловых и энергетических установок на базе двигателей Стирлинга.

Национальный

Полищук В.М., Тарасенко С.Е. [26] приведен анализ технических средств превращения солнечной энергии в тепловую и электрическую энергию и проанализирована экономическая эффективность их использования.

В работе Подзноева Г. П., Абдулгазис У. А., и Абдулгазис А. У. [27] рассмотрены термодинамические особенности трансформации солнечной энергии в электрическую посредством поршневого двигателя. Ученые провели термодинамическое моделирование идеализированного энергоцикла в системе «концентратор солнечной энергии – теплоприемник (камера формирования рабочего тела) – двухтактный поршневой двигатель – блок регенерации остаточной теплоты» с использованием части вырабатываемой электроэнергии для получения водорода и кислорода электролизом воды с последующей их аккумуляцией и сжиганием в этом же цикле в периоды отсутствия солнечного излучения.

4. Разработка теплоизоляционного материала на основе органоминерального сырья методом грануляции

4.1 Выбор исходного сырья для теплоизоляции

Применение теплоизоляционных материалов на основе органоминерального сырья возможно в качестве заполнителя бетона, элемента конструкции плавающих полов, покрытия для пола, покрытия на наклонных поверхностях методом влажной пневматической укладки. Выбор исходного сырья для теплоизоляции ограничивается требованиями к экологичности, экономичности, возможности утилизации и нетоксичности при возгорании. Дополнительными преимуществами изготовления органоминеральных теплоизоляционных материалов является распространение исходного сырья повсеместно, из чего следует отсутствие расходов на транспортирование.

Получение теплоизоляционных материалов (ТМ) из органоминерального сырья методом грануляции и агломерации дает значительные преимущества в улучшении фазовой однородности, пористости и контролируемости влагопоглощения. Исходное сырье для производства ТМ делится на неорганические, представляющие собой мелкопористые зернистые материалы, и органические — древесные и сельскохозяйственные отходы или специально переработанные материалы, пористые полимерные гранулы.

Неорганические пористые заполнители по происхождению подразделяются на две группы: природные и искусственные. К природным пористым заполнителям относят песок с насыпной плотностью не более 1400 кг/м3, получаемый дроблением с последующим рассевом пористых горных пород. В зависимости от вида исходной горной породы различают пески вулканического и осадочного происхождения. К первым относятся пески, получаемые из пемзы, вулканического шлака и туфа. Чаще других применяют пемзовый песок плотностью 500…600 кг/м3, имеющий замкнутую пористость и поэтому слабо поглощающий воду и дающий растворы с высокой морозостойкостью.

К пескам из пород осадочного происхождения относят пески, получаемые при дроблении пористых карбонатных (ракушечники, известковые туфы и др.) и кремнеземистых (диатомиты, трепелы, опоки) пород. Пески из осадочных пород сильно поглощают воду и могут размягчаться в водонасыщенном состоянии (это особенно характерно для кремнеземистых пород). Растворы на таких песках менее прочны и морозостойки, чем на песках из вулканических пород. Из искусственных пористых заполнителей наибольший интерес вызывают керамзитовый, перлитовый, аглопоритовый, вермикулитовый пески и др.

Керамзит — округлые зерна красно-коричневого цвета, получаемые быстрым обжигом гранул из легкоплавких глин. Глины, из которых получают керамзит при быстром обжиге, способны вспучиваться в 3…5 раз. При этом гранулы керамзита с оплавленной поверхностью как бы раздуваются, образуя во внутреннем пространстве мелкопористую структуру черного цвета. Плотность гранул керамзита 600…1800 кг/м3, керамзитового гравия — 250…800 кг/м3. Размер гранул гравия 5…40 мм. Керамзитовый песок получают рассевом керамзита или дроблением керамзитового гравия. В последнем случае он имеет темно-серый цвет. Марки керамзитового песка по насыпной плотности 500…1000.

Аглопоритовый песок получают дроблением спеков, образующихся в результате агломерации (спекания) гранулированной шихты, приготовленной из природного минерального сырья (глин, сланцев, диатомита, трепела). Аглопоритовый спек после обжига дробят и рассеивают на щебень и песок. Марки аглопоритового песка по насыпной плотности 600…1100. Шунгизитовый песок получают дроблением шунгизитового гравия, который, в свою очередь, получают обжигом шунгизитовых пород. Такие породы обладают способностью при нагреве увеличиваться в объеме в 3…4 раза, сохраняя при этом достаточную прочность. Шунгизитовый песок по насыпной плотности делится на марки 500…900.

Перлитовый вспученный песок получают при обжиге вулканических стекол (перлитов и др.), содержащих небольшое количество связанной воды. При нагреве и размягчении стекла вода превращается в пар и вспучивает гранулы в 10…20 раз. Перлитовый песок чрезвычайно легкий: его насыпная плотность 75…250 кг/м3. Цвет перлитового песка белый или светло-серый. Вспученный вермикулит получают вспучиванием минерала из группы слюд — вермикулита. Вермикулит содержит в межслоевом пространстве воду и поэтому при нагревании до 350…400°С вспучивается, увеличиваясь в объеме в 20…25 раз. При этом образуются легкие пластинчатые гранулы золотистого цвета с насыпной плотностью 100…200 кг/м3.

Дорсил — очень прочный пористый заполнитель, получаемый специальной термической обработкой отходов стекольного производства. В процессе термообработки материал вспучивается, приобретает заданный цвет и стекло-кристаллическое строение. Дорсил отличается высокой декоративностью (он может быть любого цвета — белый, голубой, лиловый, зеленый), очень высокими прочностью и износостойкостью. Используют дорсил при изготовлении мозаичных смесей для декоративных теплых полов общественных зданий [28]. К органическому сырью относятся опилки, соломенная сечка, торф, мох. Используют их как заполнитель для теплоизоляционных штукатурок, эксплуатируемых в сухих условиях, а также применяют для приготовления гипсоопилочных мастик.

Солома, трава, листья, камыш, тростник – традиционные, древние строительные материалы. Достоинством прессованных соломенных блоков является их дешевизна, высокая несущая способность, высокое тепловое сопротивление и высокая теплоемкость. Эти характеристики позволяют строить из соломы энергоэффективные дома, так как энергетические затраты на производство соломы незначительны. После окончания срока использования соломы она может быть превращена в удобрения процессом компостирования и возвращена в почву. Солома соответствует принципам устойчивости при условии повышения уровней огнестойкости и сопротивляемости воздействию биоорганизмов.

Древесные опилки также могут быть достаточно эффективны для теплоизоляции горизонтальных поверхностей после обработки их веществами, повышающими стойкость к поражению насекомыми и мелкими животными. Они также являются традиционным материалом для изготовления плит с различными типами связующих веществ. Современные органические ТМ [29] имеют ряд недостатков, не позволяющих полноценно конкурировать с такими ТМ, как пенополистирол и минеральная вата, по показателям гигроскопичности, био- и огнестойкости.

В то же время, учитывая, что пенополистирол и минеральная вата не удовлетворяют требованиям экологичности, нетоксичности и простоте утилизации, наметим пути усовершенствования современных органических ТМ:

Табл. 1 – Анализ путей усовершенствования производства современных ТМ

Материал

Характеристика

Пути усовершенствования

Теплоизоляционные бетоны на органических заполнителях

Арболит

плотностью выше 400кг/м3 трудносгораем, при защите от увлажнения – биостойкий материал

Гидро- и пароизоляция

Фрагмолит

трудносгораемый

Минерализация

Опилкобетоны

большое водопоглощение

Минерализация

Теплоизоляционные плиты, маты, блоки

Камышит

Повреждается грызунами, при увлажнении быстро загнивает

Гидро- и пароизоляция

Соломит

Сгораем, повреждается грызунами, при увлажнении быстро загнивает

Минерализация, гидро- и пароизоляция

Риплит

Не горючий, биостойкий, не подвергается воздействию плесени

Гидро- и пароизоляция

Таким образом, рассматриваемые материалы являются хорошими компонентами состава сырья при изготовлении конструктивных элементов зданий и сооружений. Возможность соединения традиционных органических материалов (солома, камыш, опилки) с полимерными покрытиями и неограническими добавками позволяет приобрести новые свойства готового материала, такие как огнестойкость и сопротивляемость воздействию биорганизмов, при этом имея требуемые плотностные, прочностные и теплофизические характеристики, и что особенно важно, обеспечивают экологичность теплоизолирующих конструкций.

4.2 Этапы изготовления теплоизоляционных гранул

Процесс преобразования сырья органического происхождения в готовую теплоизоляцию так или иначе пройдет через следующие стадии:

  1. Измельчение;
  2. Сушка;
  3. Грануляция.

Отразим последовательность этапов в виде следующей технологической схемы производства ТМ (рис.2)

Рис.2 – Технологическая схема производства теплоизоляционных гранул : 1 — измельчитель исходного материала; 2 — сушилка; 3 — гранулятор

Основное используемое оборудование:

1. Измельчение – измельчитель;

Рис 3 – Схема измельчителя: 1. — загрузочный бункер;2. — Подающий транспортер; 3. — подающие вальцы; 4. — выгрузной дефлектор; 5. — измельчающий барабан; 6. — шасси; 7. — Электрический привод.

Измельчитель работает следующим образом: подлежащее измельчению сырье подается транспортером 2 через подающие вальцы 3 по направлению к барабану 5, попадает в рабочую камеру между ножами барабана и поверхностью корпуса. Ножи пластинчатые с гребенчатыми выступами (диффузионные) видоизменяют исходное сырье на резку, и перемещают клин неизмельченной части, обуславливая тем самым непрерывное его продвижение до момента полного измельчения[29], [30], [33].

2. Сушка – аэродинамическая сушилка в псевдоожиженном слое;

Рис. 4 – Схема аэродинамической сушилки

Материал подается в аппарат из бункера 1 по шнековому питателю 3 и разгружается через трубу 5. Высота регулируется изменением высоты трубы. Равномерное газораспределение обеспечивается решеткой [30], [32].

3. Грануляция — гранулятор в фонтанирующем слое;

Жидкий компонент подают в «шапку» фонтанирующего слоя при помощи пневматической форсунки внешнего смешения 5; твердый компонент — с помощью шнекового питателя-дозатора 3. Порошок поступает в движущийся нисходящий поток катализатора в периферийной зоне фонтанирующего слоя и равномерно распределяется между частицами катализатора. С целью предотвращения слипания частиц воздух, подаваемый в аппарат, подогревают в калорифере 8. Избыток твердого компонента отделяют в циклоне 7 и возвращают в цикл. Толщина наносимой оболочки определяется временем проведения процесса, расходом жидкой составляющей композиции и температурой воздуха на входе в аппарат [34], [35], [36].

Рис. 5 – Схема установки гранулятора в фонтанирующем слое

1.— емкость; 2 — регулятор расхода связующего;

3 — шнековый питатель-дозатор; 4 — перегородка;

5 — форсунка; 6 — аппарат с фонтанирующим слоем;

7 — циклон; 8 — калорифер

Также дополнительно будет задействовано следующее оборудование:

В дальнейшем в квалификационной работе магистра будет предоставлен расчет рабочих характеристик технического режима по стадиям технологического процесса.

4.3 Подбор связующего и добавок для теплоизоляционных гранул

В настоящее время для получения композиционных материалов применяют широкий спектр полимерных связующих, в основном, подразделяющихся на два больших класса: термопластичные и термореактивные.

Табл. 2 — Преимущества и недостатки термореактивных и термопластичныхсвязующих

Класс полимеров

Преимущества

Недостатки

Примеры связующих

Термореактивные

Высокая прочность

Высокая термостойкость

Высокая радиационная и химическая стойкость

Низкая вязкость растворов (расплавов)

Хорошие адгезионные свойства

Долговечность

Хрупкость

Низкая трещиностойкость

Низкая ударная вязкость

Плохая перерабатываемость

 

Применение растворителей при приготовлении препрегов

Эпоксидные смолы

Полиэфирные смолы

Феноло-альдегидные смолы

Полиимидные олигомеры

 

Термопластичные

Хорошая перерабатываемость

Высокая ударная вязкость и трещиностойкость

Отсутствие растворителей

 

Средняя и низкая прочность и термостойкость

Низкая усталостная прочность

Высокая вязкость расплава

 

Полиолефины

Полиакрилаты

Полисульфоны

Полиэфиримиды

Полиэфиркетоны

Полифениленсульфид

 

Свойства теплоизоляционных гранул определяются свойствами наполнителя (волокон), полимерной матрицы (связующего) и межфазной границы волокно-связующее. Насколько реализуются механические характеристики волокон, зависит от таких свойств полимерной матрицы, как прочность, жесткость, пластичность, вязкость разрушения, ударная вязкость. Термостойкость, термостабильность, ударная прочность, водо — и атмосферостойкость, химическая стойкость, механические свойства в направлении поперек волокон определяются именно полимерной матрицей и свойствами границы раздела фаз. Кроме того, при разработке связующих необходимо учитывать и их технологические свойства (время и кинетика отверждения, вязкость и давление переработки, смачиваемость армирующего материала, усадка, наличие и токсичность применяемых растворителей и прочие) [37].

Выбор связующего осуществляется из условий наилучшей адгезионной прочности сцепления органического заполнителя и связующих веществ. Согласно исследованиям Фединой О.Н. [38], могут быть рекомендованы следующие связующие: ПВА, латекс, цемент, акриловый клей, жидкое стекло.

Введение добавок позволяет влиять на такие показатели у готового продукта, как газосодержание, водонепроницаемость, водопотребность, прочность, горючесть и морозостойкость. Следующие добавки могут быть рекомендованы для улучшения выходных характеристик:

Увеличение газосодержания — древесная омыленная смола (добавка СДО) и нейтрализованная воздухововлекающая смола (СНВ), талловый пековый клей (КТП), алюминиевая пудра, пергидроль) или пенообразователи (сульфонол). Повышение водонепроницаемости, прочности, морозостойкости — мылонафт (натриевая соль нафтеновых кислот), асидол-мылонафт, гидрофобизующие кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11, хлорид натрия в сочетании с хлоридом кальция, нитрит натрия, комплексное соединение нитрата кальция с мочевиной.

Повышение прочности — суперпластификатор 10-03 (на базе производных меламиновой смолы). Суперпластификаторы 30-03 и НСП (производные нафталинсульфокислоты). Уменьшение водопотребности — кремнийорганические жидкости ГКЖ-10 и ГКЖ-11, двуводный гипс, слабый раствор серной кислоты (0,2 до 2 %), модифицированные технические лигносульфонаты (добавка ЛСТМ-2).

Уменьшение горючести – ПХПК, ПВДХ, ПВА, борак, борная кислота и гидроксид алюминия. Для определения степени их влияния на параметры ТМ используют понятия: критерий эффективности добавки — величина показателя (или показателей) основного эффекта действия, характеризующая эффективность добавки; оптимальная дозировка — минимальная дозировка добавки, позволяющая получать нормируемый настоящим основной технологический и/или технический эффект без снижения (или с допустимым уровнем снижения) других показателей качества смесей; максимальная дозировка – максимально допустимая дозировка добавки, указанная в нормативном или техническом документе, по которому она выпускается и применяется [39].

Выводы

Повышение энергоэффективности в домостроении – важная перспективная научная задача. Данная задача достижима при системном подходе на всех уровнях, начиная от архитектурных особенностей построения солнечных домов, заканчивая проектированием системы оборудования ВИЭ, обеспечивающих автономность экодома.

Важным составляющим энергоэффективного экодома является теплоизоляция. Разработка нового теплоизоляционного ТМ из органоминерального сырья – путь в экологическое строительство, доступное по цене и не уступающее по качеству иностранным аналогам.

Себестоимость готовой продукции будет меньше за счет использования местных ресурсов, а возможность утилизировать ТМ на месте освобождает территорию, отведенную под хранение строительного мусора под посевные площади или места будущих жилых застроек.

Список источников

  1. Табунщиков Ю.А., Бродач М.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания. — М.:АВОК-ПРЕСС, 2003. — 200С.
  2. Аврорин А.В. Экологическое домостроение. Строительные материалы. Новосибирск, 1999 – 73с.
  3. ОСН-АПК 2.10.22.001 – 04 Инструкция по применению местных теплоизоляционных материалов
  4. Ермолина А.В., Миронов П.В. Теплоизоляционный материал на основе древесно-волокнистых продуктов// Химия растительного сырья. 2011. № 3. с 197-200.
  5. Мальцев В.В., Разумовский А.В. Композиция для получения теплоизоляционного материала и теплоизоляционный материал на ее основе. — RU(11) 2200716(13) C2 . – 2003г.
  6. Щербаков А.С., Хорошун Л.П., Подчуфаров В.С. "Арболит. Повышение качества и долговечности" 1979г.
  7. Гнип И.Я., Кершулис В.И., Веялис С.А. Теплофизические свойства эковаты// Строительные материалы. №11, 2000г. — с.25-27.
  8. Долголаптев В.М., Симонова И.Н.,Николаева Е.К., Симонов С.И. Проблемы теплозащиты зданий и задачи исследования энергоэффективных проектных решений жилых домов //Коммунальное хозяйство городов, Научно-технический сборник№84, 2008. с.159-162
  9. Опекунов В.В. Применение теплоэффективных блоков в конструкциях стен энергоэффективных домов// «Керамика: наука и жизнь», №1, 2(15, 16), 2012 с.1-13
  10. Атинян А.О. Эффективное применение низкообжигового вермикулитового наполнителя // "Науковий вісник будівництва" 2009-(52) с.1-4
  11. 11/776, 503. Многокамерный теплоаккумулятор для хранения тепла и генерации электрической энергии/ П. Мор, США. — US20080016866 A1; Заяв. 11 июл 2007; Опубл. 24 янв 2008 . — 14 с.
  12. Forsstrom J. P., Lund P. D., Routti J. T. Economic analysis of heat storage in energy systems// International Journal of Energy Research Volume 11, Issue 1, pages 85–94, January/March 1987
  13. Hazami, M., S. Kooli, M. Lazaar, A. Farhat and A. Belghith, 2005. Thermal Performance of a Solar Heat Storage Accumulator Used For Greenhouses Conditioning. Am. J. Environ. Sci., 1: 270-277.
  14. Обозов А.Дж., Саньков В.И., Насирдинова С.М. Солнечная установка с сезонным аккумулятором тепла с.1-5
  15. Централизованные системы солнечного теплоснабжения с се- зонным аккумулированием тепла (обзор). Кенисарин М.М., Карабаев М. К. – Ташкент: УзНИИТИ, 1987
  16. Яковлев И.Ю., Новиков К.Н. Анализ тепловых режимов аккумулирования теплоты с.1-5
  17. Страшко В.В. Некоторые аспекты использования водяных и водо-парафиновых аккумуляторов тепла в энергоактивных зданиях. //Реконструкція житла. Випуск 11, 2009. с.164-171
  18. Страшко В.В. Энергоактивный коттедж: сезонный аккумулятор тепла.// Реконструкція житла. Випуск 9, 2008. с. 285-294
  19. Страшко В.В. Совместная работа энергоактивной ограждающей конструкции и грунтового сезонного аккумулятора тепла в режиме зарядки//Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2009. №5.с.31-36
  20. Страшко В.В. Расчётный энергетический эффект от эксплуатации энергоактивных крыш реконструированных зданий//ООО «Инсолар ЮСВ», г. Днепропетровск, с.1-9
  21. Зайцев О.Н., Петренко В.О., Петренко А.О. Снижение расхода энергетических ресурсов системами жизнеобеспечения за счет использования природных аккумуляторов тепла// Строительство и техногенная безопасность. Выпуск 41, 2012. с. 94-101
  22. Дерюгина Г.В., Тягунов М.Г., Шестопалова Т.А., Юриков В.А. Гибридные энергокомплексы на основе возобновляемых источников энергии// Вестник КРСУ. Энергетика. Том 12, № 10, 2012. с. 11-17
  23. Gannon А. Solar chimney turbine performance // Doctoral Degrees (Mechanical and Mechatronic Engineering)) University of Stellenbosch, 2002.
  24. Турсунбаев И.А. Термодинамическое преобразование солнечно-тепловой энергии на базе замкнутых циклов тепловых двигателей Стирлинга// Альтернативная энергетика и экология. № 4 (48), 2007. с. 122-127
  25. Поліщук В.М., Тарасенко С.Є. Технічні засоби конверсії сонячної енергії// Науковий вісник Національного університету біоресурсів і природокористування України 2011 — Вип. 166 частина 1 Серія "Техніка та енергетика АПК". — с. 2 — 10
  26. Подзноев Г. П., Абдулгазис У. А., Абдулгазис А. У. Особенности термодинамического цикла поршневого двухтактного электрогенератора с использованием солнечной энергии// Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. Выпуск 29. Технические науки. Симферополь: 2011. с.32-37
  27. Легкие заполнители. Выбор стройматериалов GardenWeb http://gardenweb.ru/legkie-zapolniteli
  28. Карпенко А.Н., Халанский В.М. Сельскохозяйственные машины. – М:Колос, 1983. – 495 с.
  29. Мальтри В. Сушильные установки сельскохозяйственного назначения – М:Машиностроение; 1979. – 525с.
  30. Першин В.Ф., Однолько В.Г., Першина С.В. Переработка сыпучих материалов в машинах барабанного типа. – М.:Машиностроение, 2009. – 220с.
  31. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии. – Л:»Химия», 1968 – 360с.
  32. Бузиков Ш.В. Совершенствование измельчающе-разбрасывающего устройства подборщика-измельчителя соломы из валков – Киров, 2009. – 23с.
  33. Вилесов Н.Г. Процессы гранулирования в промышленности – К:»Техника»; 1976. – 190 с.
  34. Овчинников Л.Н. Грануляция во взвешенном слое. – Иваново, 2010. 168 с.
  35. Классен П.В., Гришаев И.Г.. Шомин И.П. Гранулирование. М:»Химия»,1991 — 238 с.
  36. Алентьев А.Ю., Яблокова М.Ю. Связующие для полимерных композиционных материалов. М: 2010. — 69с.
  37. Федина О.Д. Теплоизоляционные изделия из древесных отходов и минерально-полимерных связующих: Дис. канд. хим.наук: 05.23.05. — Защищена ; Утв. . — Новосибирск, 2007 . — 122 с
  38. Химические добавки для модификации бетона : монография / В.С. Изотов, Ю.А. Соколова. — М. : Казанский Государственный ар- хитектурно-строительный университет : Издательство «Палеотип», 2006. — 244 с.
  39. ГОСТ 24211-91. Добавки для бетонов. Технические требования. Источник: http://www.avtobeton.ru/gost/24211-91.html