№80-26
Оцінка теплопровідності та стійкості теплоізоляційних матеріалівбудівельних споруд на основі методу стаціонарного теплового потоку
Р.О. Дичковський1, А.В. Павличенко1, М.М. Кононенко1, С.В. Дибрін1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 80:275–287
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/80.275
АНОТАЦІЯ
Мета. Визначення теплопровідності та стійкості теплоізоляційних матеріалів шляхом застосування підходу стаціонарного теплового потоку, що дозволяє оцінити ефективність матеріалів у збереженні тепла, їхню довговічність і стійкість до змін зовнішніх умов, що є ключовими факторами для підвищення енергоефективності будівель і споруд.
Методика досліджень. Для досягнення поставленої мети автори, на основі аналізу науково-дослідної літератури та математичних підходів до оцінки теплопровідності й стійкості теплоізоляційних матеріалів, застосували метод стаціонарного теплового потоку, що дозволило визначити їхній коефіцієнт теплопровідності за різних температур і умов експлуатації, а також оцінити механічну стабільність і зміни властивостей під впливом тривалого нагрівання та циклічного температурного навантаження.
Результати дослідження. Обґрунтовано доцільність і закономірність створення теплоізоляційних матеріалів, встановлено величини теплопровідності теплоізоляційних матеріалів, оцінено їхню механічну стабільність під впливом нагрівання і температурних циклів, оптимізовано склад для забезпечення низької теплопровідності й міцності, а також розроблено рекомендації щодо їх ефективного застосування в будівництві та промисловості.
Наукова новизна полягає в систематизації та науковому обґрунтуванні впровадження технологій створення теплоізоляційних матеріалів з урахуванням впливу температури й умов експлуатації, оцінки їх механічної стабільності під впливом тривалого нагрівання та циклічного температурного навантаження, встановлення залежності зміни максимальних значень еквівалентних напружень від висоти досліджуваних конструкцій, а також оптимізації складу матеріалів для досягнення найкращого балансу між низькою теплопровідністю та високою механічною міцністю.
Практичне значення. Розробка математичних підходів для оцінки ефективності теплоізоляційних матеріалів, що забезпечують підвищену енергоефективність будівель і споруд, знижують енергоспоживання та витрати на опалення, а також мають високу механічну стабільність і довговічність під впливом змінних температурних умов, що робить їх придатними для широкого застосування в будівництві та промисловості.
Ключові слова: теплоізоляційний матеріал, енергоефективність, теплопровідність, механічна стабільність, довговічність, температурні умови, будівництво.
Перелік посилань
1. Риндюк, С.В. (2018). Метод визначення теплопровідності будівельних матеріалів та виробів. Дисертація. Вінницький національний технічний університет.
2. ДСТУ Б В.2.7-105-2000. Матеріали і вироби будівельні. Метод визначення теплопровідності і термічного опору при стаціонарному тепловому режимі.
3. Ратушняк, Г., Бікс, Ю., & Лялюк, А. (2022). Експериментальні дослідження теплопровідності теплоізоляційних матеріалів із мінеральної вати. Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві, 19(1), 12–42.
4. Polyanska, A., Savchuk, S., Dudek, M., Sala, D., Pazynich, Y., & Cicho, D. (2022). Impact of digital maturity on sustainable development effects in energy sector in the condition of Industry 4.0. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 97–103. https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-6/097
5. Cry, C. M. (1996). The potential use of waste (ash) materials for EIFS insulation and related components. Fuel and Energy Abstracts, 37(3), 187. https://doi.org/10.1016/0140-6701(96)88612-7
6. Kicki, J., Jarosz, J., Dyczko, A., & Puszcza, H. (2005). The economic and technical aspects of mine closure in Poland. Proceedings of the 14th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection, MPES 2005 and the 5th International Conference on Computer Applications in the Minerals Industries, CAMI 2005, 625-631.
7. Adekanye, O. G., Davis, A., & Azevedo, I. L. (2020). Federal policy, local policy, and green building certifications in the U.S. Energy and Buildings, 209, 109700. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.109700
8. Dychkovskyi, R.O. (2015). Determination of the rock subsidence spacing in the well underground coal gasification. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 30–36.
9. Fedoreiko, V.S., Rutylo, M.I., Iskerskyi, I.S., & Zahorodnii, R.I. (2020). Optimization of heat production processes in the biofuel vortex combustion systems. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 83–88. https://doi.org/10.33271/nvngu/2020-6/083
10. Chmura, D., Jagodziński, A. M., Hutniczak, A., Dyczko, A., & Woźniak, G. (2022). Novel Ecosystems in the Urban-Industrial Landscape–Interesting Aspects of Environmental Knowledge Requiring Broadening: A Review. Sustainability, 14(17), 10829. https://doi.org/10.3390/su141710829
11. Smith, R. E., Alcott, J. M., & Mazor, M. H. (2014). Design Considerations for Sustainable Extruded Polystyrene (XPS) Thermal Insulation. Next-Generation Thermal Insulation Challenges and Opportunities, 1–12. https://doi.org/10.1520/stp157420130089
12. Yuan, J., Farnham, C., & Emura, K. (2017). Optimal combination of thermal resistance of insulation materials and primary fuel sources for six climate zones of Japan. Energy and Buildings, 153, 403–411. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2017.08.039
13. Abdrakhimov, V. Z. (2021). Environmental management, economic and practical aspects of the use of waste from the fuel and energy complex in the production of thermal insulation materials. Economy, Governance and Lave Basis, 1, 11–16. https://doi.org/10.51608/23058641_2021_1_11
14. Restuccia, L., Reggio, A., Ferro, G. A., & Tulliani, J.-M. (2017). New self-healing techniques for cement-based materials. Procedia Structural Integrity, 3, 253–260. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2017.04.016
15. Sala, D., Pavlov, K., Pavlova, O., Dychkovskyi R., Ruskykh, V., & Pysanko, S. (2023). Determining the Level of Efficiency of Gas Distribution Enterprises in the Western Region of Ukraine. Inżynieria Mineralna, 2(2(52)), 109–122. https://doi.org/10.29227/im-2023-02-64
16. Fedoreiko, V. (2024). Distributed energy generation based on jet-vortex bioheat generators. E3S Web of Conferences, 567, 01001. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202456701001
17. Dychkovskyi, R.O. (2015). Forming the bilayer artificially created shell of georeactor in underground coal well gasification. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (5), 37–42.
18. Latif, E., Bevan, R., & Woolley, T. (2019). Retrofit, renovation and fuel poverty initiatives: insulation materials. Thermal Insulation Materials for Building Applications, 155–180. https://doi.org/10.1680/timfba.63518.155
19. Polyanska, A., Cichoń, D., Verbovska, L., Dudek, Sala, D.,&Martynets, V. (2022). Waste management skills formation in modern conditions: the example of Ukraine. Financial and Credit Activity: Problems of Theory and Practice, 4(45), 322–334. https://doi.org/10.55643/fcaptp.4.45.2022.3814
20. Loftus, J. J. (1969). Noncombustibility of mineral wool and glass fiber insulation materials. National Bureau of Standards, 342. https://doi.org/10.6028/nbs.rpt.9988
21. Lewicka, B., & Lewicka, D. (2019). Environmental risk management in the context of environmental management systems for agriculture based on the ISO 14001:2015 standard. Acta Innovations, 33, 63–72. https://doi.org/10.32933/actainnovations.33.6
22. Dudek, M. (2014). The model for the calculation of the dispersed iron ore resource purchase cost in the world class manufacturing (WCM) logistics pillar context. Metalurgija, 53(4), 567–570.
23. Dychkovskyi, R., Saik, P., Sala, D., & Cabana, E. C. (2024). The current state of the non-ore mineral deposits mining in the concept of the Ukraine reconstruction in the post-war period. Mineral Economics, 37(3), 589–599. https://doi.org/10.1007/s13563-024-00436-z
24. Dychkovskyi, R., Falshtynskyi, V., Ruskykh, V., Cabana, E., & Kosobokov, O. (2018). A modern vision of simulation modelling in mining and near mining activity. E3S Web of Conferences, 60, 00014. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20186000014
25. Миронова, І.Г., & Мілютіна, В.І. (2021). Оцінка екологічного стану житлового масиву міста Дніпра. Збірник наукових праць НГУ, 66, 254–266. https://doi.org/10.33271/crpnmu/66.254
26. Kononenko, M., Khomenko, O., Kosenko, A., Myronova, I., Bash, V. & Pazynich, Yu. (2024). Raises advance using emulsion explosives. E3S Web of Conferences, 526, 01010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202452601010
27. Карнаухов, А.В., & Рябоконь, В.І. (2022). Перспективи використання промислових відходів у виробництві будівельних матеріалів. Вісник будівництва та архітектури, 5, 17–31.
28. Кононенко, М.М., Хоменко, О.Є., & Косенко, А.В. (2022). Чисельне моделювання лінії найменшого опору при підриванні зарядів. Збірник наукових праць НГУ, 69, 43–57. https://doi.org/10.33271/crpnmu/69.043
29. Яременко, Г. С. (2021). Теплоізоляційні властивості матеріалів з промислових відходів. Технології будівництва,45, 32–41.
30. Довгаль, І. М., & Савчук, М. І. (2022). Математичне моделювання процесів теплопередачі у будівельних матеріалах. Прогресивні матеріали та технології, 4, 21–28.
31. Коваленко, О.В. (2021). Методи визначення коефіцієнта теплопровідності теплоізоляційних матеріалів. Будівництво та енергоефективність, 3, 56–67.
32. Кононенко, М.М., Хоменко, О.Є., Садовенко, І.О., & Соболєв, В.В. (2023). Математичне моделювання зон руйнування масиву порід вибухом. Збірник наукових праць НГУ, 72, 40–52. https://doi.org/10.33271/crpnmu/72.040
33. Панкевич, О. Д., & Гуменчук, А. Є. (2022). Ефективні теплоізоляційні матеріали та їх використання в будівництві. Вінницький національний технічний університет, 6, 1–22.
34. Лемешев, М. С., Христич, О. В., & Лемішко, К. К. (2019). Екологічно ефективні будівельні матеріали для тепломодернізації будівель. Вінницький національний технічний університет, 5, 23–44.
35. Дудар, І.Н., & Риндюк, С.В. (2023). Енергоефективні матеріали та конструкції для теплового захисту будівель і споруд. Вінницький національний технічний університет.
36. Kononenko, M., Khomenko, O., Sadovenko, I., Sobolev, V., Pazynich, Yu., & Smolinski, A. (2023). Managing the rock mass destruction under the explosion. Journal of sustainable mining, 22(3), 240–247. https://doi.org/10.46873/2300-3960.1391
37. Worbs, H. (1987). Utilization of Energy Code Compliance Procedures for the Prediction of Commercial Building Annual Fuel Consumption. Thermal Insulation: Materials and Systems, 8–20. https://doi.org/10.1520/stp18470s
38. Khomenko, O., Kononenko, M., Myronova, I., & Sudakov, A. (2018). Increasing ecological safety during underground mining of iron-ore deposits. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 2, 29–38. http://doi.org/10.29202/nvngu/2018-2/3
39. Величко, Н. О. (2023). Алюмосилікати у виробництві енергоефективних матеріалів. Екологічні технології, 3, 24-41.
40. KononenkoM., KhomenkoO., MyronovaI., & KovalenkoI. (2022). Economic and environmental aspects of using mining equipment and emulsion explosives for ore mining. Mining Machines, 40(2), 88–97. https://doi.org/10.32056/KOMAG2022.2.4
41. Polyanska, A., Pazynich, Y., Mykhailyshyn, K., Babets, D., & Toś, P. (2024). Aspects of energy efficiency management for rational energy resource utilization. Rudarsko-Geološko-Naftni Zbornik, 39(3), 13–26. https://doi.org/10.17794/rgn.2024.3.2
42. Mizuno, M., Kokai T., & Koho. J. (2003). Method and apparatus for thermal decomposition of waste plastics for fuel manufacturing. Fuel and Energy Abstracts, 44(2), 121. https://doi.org/10.1016/s0140-6701(03)90938-6
43. Sugimoto, Y. (1992). Thermal decomposition of waste plastics and vacuum bottom. Canada Centre for Mineral and Energy Technology, Energy Research Laboratories Report, 92–100, 125. https://doi.org/10.4095/304562
