автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Повышение эксплуатационной надежности теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений с учетом влагообменных характеристик газонаполненных материалов

На правах рукописи

Смирнова Ксения Игоревна

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ

СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ ВЛАГООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

\

>

шк^.

На правах рукописи

Смирнова Ксения Игоревна

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ ВЛАГООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в АООТ Инжиниринговая компания по теплотехническому строительству «Теплопроект»

Научный руководитель — доктор технических наук,

профессор

Гурьев Владимир Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор

Эсаулов Сергей Леонидович; кандидат технических наук, старший научный сотрудник Щербак Николай Николаевич

Ведущая организация — Государственное унитарное предприятие

г. Москвы, научно-исследовательский институт Московского строительства ГУП НИИМосстрой

Защита диссертации состоится «25» октября 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 218.009.01 при Российском государственном открытом техническом университете путей сообщения по адресу: 125993, г. Москва, ул. Часовая, 22/2, ауд. 344.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «23» сентября 2005 г.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, в двух экземплярах просим направлять по адресу совета университета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.218.009.01 доктор военных наук,.щгрфессор ф В. И. Купаев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Экономия энергетических ресурсов рассматривается в настоящее время развитыми странами как важнейшая национальная экологическая и экономическая проблема. Так, например, Европейское сообщество рассчитывает сократить удельное энергопотребление к 2005 г. на 16%. Программа энергосбережения России также предусматривает в 2010 г. экономию топлива и энергии в размере 500-600 млн. т.у.т. При этом значительное внимание уделяется высокоэффективной тепловой изоляции промышленных сооружений. По приближенным оценкам только повышение теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, оборудования, трубопроводов, теплопроводов систем централизованного теплоснабжения и ограждений зданий в состоянии обеспечить в 2010 г. экономию энергоресурсов в объеме 40 млн. т.у.т.

Применение в промышленности высоких температур и глубокого холода создают весьма сложные условия эксплуатации теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений. Влага, проникающая в теплоизоляционные конструкции в процессе их эксплуатации, существенно изменяет условия теплообмена. Процессы совместного тепло-и влагообмена, возникающие в изоляции, включая фазовые превращения влаги в пористой структуре теплоизоляционного слоя, приводят к значительному в 1,5-2 раза увеличению потерь теплоты по сравнению с расчетными, определенными без учета влагообмена.

В связи с изложенным повышение эксплуатационной надежности теплоизоляционных конструкций благодаря учету тепло- и влагообмена при проектировании промышленных сооружений, обеспечивающему стабильность их теплозащитных свойств в процессе эксплуатации, безусловно является актуальной задачей для решения проблемы энергосбережения в строительстве.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось исследование влияния влагообменных характеристик газонаполненных материалов на теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций и разработка рекомендаций по учету этого влияния, включая адекватные конструктивные решения, для обеспечения требуемых теплотехнических характеристик промышленных сооружений и повышения их эксплуатационной надежности.

Достижение указанной цели определило постановку следующих задач:

• используя современные представления о механизме массообмена в капиллярно-пористых материалах разработать метод численного

моделирования влагопереноса в теплоизоляционных конструкциях промышленной изоляции в процессе эксплуатации, позволяющий определять динамику сорбционного влагообмена теплоизоляции с влажным воздухом, а также ее равновесное влагосодержание при различных значениях влажности воздуха и температуры;

• провести теоретические и экспериментальные исследования вла-гообменных характеристик теплоизоляционных материалов, нашедших преимущественное применение в теплоизоляционных конструкциях промышленных сооружений и определить характер зависимости влагопроводности для гидрофильных (волокнистые) и гидрофобных (пенопласты и пенокаучуки) материалов;

• на основе анализа методов решения задач взаимосвязанного тепло- и влагопереноса при нагревании влажных материалов уточнить метод расчета эффективной теплопроводности увлажненной теплоизоляции промышленных сооружений;

• по результатам исследований разработать конструктивные решения теплоизолированных резервуаров, а также рекомендации по снижению негативных воздействий влагообмена на теплозащитные свойства промышленной изоляции и повышению эксплуатационной надежности теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов.

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

• разработан метод численного моделирования влагопереноса в теплоизоляционных конструкциях промышленных сооружений, позволяющий определять динамику увлажнения изоляции при различных условиях влагообмена с окружающей средой:

• в режиме сорбционного увлажнения конструкций, при контакте с влажным воздухом;

• при воздействии капельной влаги;

• при контакте теплоизоляционных конструкций с массивом влажного грунта;

• для оценки влагообменных характеристик промышленной теплоизоляции, впервые, наряду с использованием методов стационарного режима массопереноса, разработаны и применены нестационарные методы: метод регулярного режима диффузии и нестационарного вла-гонасыщения парообразной и капельной влагой, позволившие определить характер зависимости коэффициента диффузии влаги от влаго-содержания, в диапазоне его изменения от нуля до полного намокания для гидрофильных и гидрофобных материалов и предложить аналитическое описание этой зависимости;

• развит расчетный метод определения эффективной теплопроводности тепловой изоляции промышленных сооружений, включающий наряду с учетом кондуктивной теплопроводности каркаса пористой структуры и заполняющих ее капельной влаги и воздуха, радиационную теплопроводность за счет лучистого теплообмена в поглощающей, отражающей и рассеивающей среде пористой структуры, конвективную теплопроводность за счет конвективных потоков газа, заполняющего поро-вое пространство структуры, а также перенос теплоты за счет фазовых превращений термоградиентного потока парообразной влаги;

• уточнен механизм термовлагопроводности в промышленной теплоизоляции, возникающий в среде влажных капиллярно-пористых материалов при нагревании, с учетом особенностей их структуры: в отличие от тонкопористых плотных материалов, в которых перенос влаги осуществляется по направлению теплового потока за счет термокапиллярного эффекта, в волокнистой изоляции и пенопластах — материалах с малой плотностью и высоким газонаполнением (90-97%) в основном определяется диффузией насыщенного пара под воздействием градиента его парциального давления, с интенсивностью, превышающей термокапиллярный перенос на один - два порядка.

Объект исследования. Объектом исследования являются теплоизоляционные конструкции промышленных сооружений.

Предмет исследования. Предметом исследования является оценка влияния тепло- и влагообменных характеристик газонаполненных материалов на эксплуатационную надежность теплоизоляционных конструкций.

Теоретические и методологические основы исследований. Теоретическими и методологическими основами исследований являются достижения отечественной и зарубежной науки в области теплоизолированных конструкций зданий и сооружений.

Практическое значение работы и ее реализация. Для учета влияния влажности при проектировании теплоизолированных промышленных сооружений разработан метод численного моделирования влагопереноса в тепловой изоляции конструкций и его программное обеспечение.

Разработаны рекомендации по повышению эксплуатационной на-1 дежности промышленных сооружений, принятые за основу при фор-

мировании соответствующих предложений по разработке и корректировке нормативной документации по проектированию, изг отовлению > и монтажу теплоизоляционных конструкций, в том числе:

«Методика оценки влияния влажности на эффективность теплоизоляции оборудования и трубопроводов» МДС 41-7.2004.

«Тепловая изоляция трубопроводов различного назначения» МГСН 6.02-03.

Достоверность результатов. Достоверность и обоснованность полученных результатов, основных положений и выводов диссертации подтверждается согласованностью результатов проведенных комплексных исследований (теоретических и экспериментальных) с данными, полученными в работах отечественных и зарубежных исследователей, а также опытом эксплуатации теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов.

На защиту выносятся:

• предложения по расчету тепло- и влагообмена в теплоизоляционных конструкциях промышленных сооружений и учету влияния влажности на теплопроводность промышленной изоляции;

• результаты испытаний паропроницаемости, коэффициентов диффузии парообразной и капельной влаги волокнистых материалов и газонаполненных пластмасс, выполненных методами стационарного и нестационарного режимов влагопереноса;

• рекомендации по повышению эксплуатационной надежности промышленных сооружений, включающие совокупность предложений по оптимизации физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, технических решений и методов монтажа теплоизоляционных конструкций, а также по нормированию расчетных теплотехнических значений конструкций.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на IV Международной конференции «Перспективы и задачи инженерной науки» (Черногория, Игало, 2003); на Международной научно-практической конференции «Наука и технология силикатных материалов — настоящее и будущее» (Москва, 2003) и на V Международной конференции «Перспективные задачи инженерной науки» (Париж, 2004).

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 7 работ, кроме того, получено положительное решение на выдачу патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, списка литературы из 123 наименований. Объем диссертации составляет 168 страниц, из которых 159 страниц основного текста и 9 страниц приложений. Диссертация содержит 29 рисунков и 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, формулируются ее цели и задачи, кратко излагается содержание и основные результаты диссертационной работы.

В первой главе проведен анализ конструкций, применяемых материалов и методов монтажа тепловой изоляции промышленных сооружений, оборудования, трубопроводов, ее эффективности и роли в выполнении программы энергосбережения в строительном комплексе России.

В процессе эксплуатации под воздействием окружающей среды теплозащитные свойства промышленной изоляции, а также теплоизоляции ограждающих конструкций зданий снижаются, вследствие изменения пористой структуры материала теплоизоляционного слоя, сопровождающегося появлением сквозных пор, изменением их размеров, образованием трещин и т.д. Подобные изменения не оказывают существенного влияния на теплотехнические характеристики конструкции в сухом состоянии. Однако, эти нарушения в очень большой степени влияют на коэффициент переноса жидкой влаги в изоляции, увеличивая его а, следовательно, и интенсивность переноса влаги в виде жидкости на один — два порядка, что приводит к увеличению средней влажности волокнистого слоя и резкому снижению теплозащитных свойств конструкций и их эксплуатационной надежности.

Для повышения эксплуатационной надежности промышленных сооружений, работающих в условиях интенсивных тепловлажностных воздействий окружающей среды, разработки адекватных конструктивных решений, необходимо выявить механизм тепло-влагообменных процессов, протекающих в изоляционных элементах конструкций и разработать методы оценки интенсивности этих процессов и их влияния на теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций. Следует отметить, что в большинстве случаев не удается использовать для этих целей методы строительной теплофизики, применяемые для расчета тепло- и влагообмена в ограждающих конструкциях зданий (O.E. Власов, В.Д. Мачинский, К.Ф. Фокин, А.У. Франчук, A.B. Лыков, В.Н. Богословский, Ф.В. Ушков, В.И. Лукьянов и др.), поскольку температурно-влажностные условия эксплуатации промышленных теплоизоляционных конструкций, существенно отличаются от условий эксплуатации теплоизоляционных ограждений зданий. В работах зарубежных и отечественных авторов, посвященных промышленной изоляции, процессы совместного тепло- и влагообмена и их влияние на теплозащитные свойства сооружений не рассматриваются. Соответственно эти вопросы не нашли отражения и в нормативных документах по проектированию промышленной изоляции сооружений.

Во второй главе рассмотрен механизм влагопереноса в материалах и конструкциях промышленной теплоизоляции и метод численного моделирования влагообмена, приведены результаты исследований вла-гообменных характеристик волокнистых материалов и газонаполненных пластмасс.

Механизм увлажнения теплоизоляции во влажном воздухе. В состоянии гигротермического равновесия с влажным воздухом влагосодержа-ние материала приобретает некоторое постоянное значение, называемое равновесным, величина которого зависит от температуры и влажности окружающего воздуха (парциального давления пара в нем) и определяется формой связи влаги с материалом.

На основании анализа экспериментально найденных изотерм сорбции теплоизоляционных материалов (рис. 1) установлена возможность их представления комбинацией двух линейных зависимостей: одной в диапазоне изменения влажности воздуха: 0 < <р < 80% (область адсорб-ционно-связанной влаги), другой в диапазоне 80 < ср < 100% (область капиллярно-связанной влаги).

1.1 1,0 0.9 0.8

Ь о.6

"о 0,5 2 0,4 0.3

о,: 0,1

1

I

11

1 к

л

б)

А

/

/

1

V У

3

0 0.1 0.2 0,3 0.4 0.5 0.6 0.7 0,8 0,9 1.0

0 0.1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0.8 0.91,0 ^п'-Рн

Рис.1. Изотермы сорбции: а — легких теплоизоляционных материалов: 1 — фенолформальдегидный пенопластФЛ, р = 135кг/м3; 2 —тожемаркиФРП-1, р =40 кг/м3; 3 — полистирольный пенопласт ПСБ-С, р =37кг/м3; 4 — поливинил-

хлоридный пенопласт ПХВ-1, р =70кг/м3; 5 — промышленное пеностекло, р =240кг/м3; 6 — вспученный перлит, р =60кг/м3; 7 — стекловолокно на феноль-ной связке, р =50кг/м3; 8 — полимербетон, р =350кг/м3; б—тяжелых теплоизоляционных материалов: 1 — пенобетон, р =525кг/м3; 2 — битумоперлит, р =620кг/м3:3 — битумовермикулит, р =600кг/м3; Рп — парциональное давление пара; Рн — давление насыщения, Па.

Эти соображения позволили определить значение удельных массо-емкостей кг/(м1-Па) (табл. 1) с помощью выражений в области: адсорбционно-связанной влаги

р!/(Ф = 0,8)

" 0,8/7н ■(( = 20°С) (1)

и капиллярно-связанной влаги

^ = р[£/(<р = 1)-С/(у = 0,8)]

Ст 0,2рн(/ = 20° С) ' (2)

где р — плотность изоляции, кг/м3; II — влагосодержание в кг влаги на кг сухого веса материала в долях единицы, рц — парциальное давление насыщенного пара в воздухе при 20°С, Па.

Таблица 1

Значения удельных массоемкостей адсорбционно- и капиллярно-связанной

влаги

Теплоизоляционный материал 10'2 < т ю-2 скт т

Пенопласта

фенолформальдегидный 1,59 25,17

то же ФРП 0,72 10,39

полистирольный ПСБ-С 0,015 0,067

поливинилхлоридный ПХВ-1 0,053 0,96

пенополиуретан 0,016 0,058

Пенокаучук-ВК 0,19 2Д

Пенокаучук-ЕПДМ 0,095 6,60

Пеностекло 0,142 3,10

Вспученный перлит 0,023 0,14

Стекловолокно на фенольном связующем 0,011 0,49

Пенобетон 0,847 4,12

Промежуточные значения равновесного влагосодержания (кг/м3), определяются из соотношений:

при 0 < ф <; 80% иу (Ф) = ?пн ^С?; (3)

при 80 < ф < 100% иу (Ф) = иу (Ф = 8°) +

/>пн-5—0,8/>пн п 100 п

(4)

В соответствии с потенциальной теорией адсорбции Поляни и уравнениями адсорбции БЭТ и Ленгмюра количество влаги, адсорбируемой в капиллярно-пористой структуре материалов, увеличивается с понижением температуры. Действительно, как показали результаты экспериментов, равновесное влагосодержание уменьшается при повышении температуры. На основе обработки имеющихся опытных данных получена приближенная формула

U¥ (t, ф) = Uy(t = 20° С, <р) [l - 0,002(1 - 20)е2М]-р} ], (5)

позволяющая при известном равновесном влагосодержании Ujit=20°С, ф) оценить равновесное влагосодержание при любой другой температуре в диапазоне -60 <t<> +60°С.

Влагообмен при взаимодействии теплоизоляции с капельной влагой. Влагосодержание сухого теплоизоляционного материала при контакте с капельной влагой в общем случае может изменяться от 0 до влагосо-держания полного намокания Um. Результаты многочисленных исследований, выполненных при изучении процессов сушки (Г,К. Шервуд, A.B. Лыков, К. Кришер); движения влаги в почвах и грунтах (A.A. Роде, А.Ф. Лебедев, C.B. Нерпин, А.Ф. Чудновский, A.M. Глобус); увлажнения строительных конструкций при эксплуатации зданий и сооружений (O.E. Власов, К.Ф. Фокин, А.У. Франчук, В.В. Ушков, В.И. Богословский), позволяют заключить, что влагопроводность капиллярно-пористых материалов осуществляется путем переноса влаги в виде жидкости и в виде пара. Закон изотермической влагопроводности обычно представляется в следующем виде:

Чт = ат grad U^ (6)

где qm — плотность потока влаги, кг/(м2ч); ат — коэффициент диффузии капельной влаги, м2/ч; Uy— объемное содержание влаги, кг/м1.

Используя (6) и полагая в нем коэффициент диффузии капельной влаги величиной, не зависящей от влагосодержания, уравнение, описывающее динамику увлажнения теплоизоляционной конструкции при

контакте с капельной влагой имеет вид:

^ = (7)

иг

где V2 — дифференциальный оператор Лапласа, т - время, ч.

Для определения динамики увлажнения теплоизоляционного слоя толщиной 5, нанесенного на непроницаемую для влаги поверхность изолируемой конструкции, используется известное решение уравнения (7) с краевыми условиями:

Uy{ т = 0;0 £ х < 5) = и,(т = 0) [/„(0<т<оо;х = 5) = £/и dUy( 0<т5оо;х = 0)

дх

= 0

(8)

где Um — влагосодержание полного намокания, кг/м3. При Fom <0,1

q _ Ur(z)~Ur(x ~ Q) _ 2 ¡F°-

Um-Uy( т = 0)

при Fo >0,1

Ua-UF( т = 0) где Fo — массообменный критерий Фурье:

w2 ^

-—■Fo.

Fo_ =

(9) (10)

(11)

Используя (9) или (10) среднее влагосодержание по толщине теплоизоляционного слоя конструкции, за время т, определяется из выражения

Uг (т) = ®[UV (х = 8) - Uv (т = 0)]+Ur (т = 0).

(12)

Влагообмен теплоизоляции с влажным грунтом. Интенсивность увлажнения теплоизоляции в теплоизоляционных конструкциях подземных сооружений зависит от влажностных свойств окружающего грунта и его режима увлажнения. Для характеристики интенсивности вла-гообмена теплоизоляционных конструкций с влажным грунтом предложен новый параметр — равновесное влагосодержание теплоизоляционных материалов, находящихся в гигротермическом равновесии с влажным грунтом — « U^», кг/кг. На основании теории экспериментального потенциала влажности A.B. Лыкова и экспериментальных данных М.Г. Мурашко о влагообменных свойствах грунтов, разработана методика и опытным путем определены значения «¿7ф» для наибо-

лее распространенной промышленной изоляции из волокнистых материалов и газонаполненных пластмасс в зависимости от вида грунтов (песчаный, супесь, суглинок, глина) и их влажности (табл. 2).

Для расчета динамики увлажнения теплоизоляции, граничащей с массивом влажного грунта, используются зависимости (9), (10), (11), но при этом вместо величины « £/» в граничных условиях (8) следует принимать равновесное влагосодержание изоляции при контакте с влажным грунтом:

иу(0<хй<я;х = 8) = и^ • ум, (13)

где ум— объемный вес теплоизоляционного материала кг/м3.

Таблица 2

Равновесное влагосодержание теплоизоляции (1^, кг/кг, в контакте с влажным грунтом

Грунт ^гр. кг/кг Вид изоляции

Пенопласты Пенокаучуки Волокнистая

Песчаный 0,05 0,14 0,10 0,40

од 0,17 0,12 0,60

0,15 0,18 0,13 0,07

0,2 0,20 0,14 1,00

0,25 0,24 0,17 1,25

0,3 0,28 0,20 1,40

0,35 0,32 0,23 1,50

Супесь 0,05 0,07 0,05 0,10

0,1 0,12 0,90 0,21

0,15 0,15 0,11 0,40

0,2 0,18 0,13 0,60

0,25 0,20 0,14 1,00

0,3 0,24 0,17 1,25

0,35 0,30 0,21 1,30

Суглинок 0,05 0,035 0,025 0,01

0,1 0,06 0,04 0,03

0,15 0,08 0,56 0,05

0,2 0,12 0,09 0,20

0,25 0,15 0,10 0,40

0,3 0,18 0,12 0,80

0,35 0,24 0,18 1,10

Глина 0,05 0,01 0,008 0,01

0,1 0,03 0,02 0,02

0,15 0,04 0,03 0,05

0,2 0,06 0,04 0,10

0,25 0,10 0,07 0,15

На основании полученных данных разработана численная модель вла-гопереноса в теплоизоляционных конструкциях промышленных сооружений. В качестве примера на рис. 2 приведены результаты численного моделирования увлажнения теплоизоляционных конструкций из волокнистых материалов и пенопластов при контакте с капельной влагой. Установлено, что при этом воздействии время увлажнения изоляции до влагосодержания полного намокания составляет: для волокнистых материалов — 6; для пенопластов — 85; для пенокаучуков — 160 суток.

1,0

0,9

0,8

0,7

3* 0,6

З0-5 )

0,3 0,2 0,1 0

2 5 10 20 50 100 200 500

Рис. 2 Динамика увлажнения теплоизоляционных конструкций из волокнистых материалов и пенопластов: 1 — волокнистые; 2 — пенопласты; 3 — пенокаучуки

При контакте с массивом влажного грунта с влажностью 25% волокнистая изоляция увлажняется примерно в 12 раз быстрее, чем изоляция из пенопластов. Значительное влияние на интенсивность увлажнения изоляции в этом случае оказывает вид грунта. В суглинках изоляция увлажняется в 2 раза, а в глинистых грунтах примерно в 4 раза медленнее, чем в песчаных.

В связи с отсутствием в настоящее время в нормативной литературе по строительству систематизированных данных о влагообменных характеристиках строительных, в том числе и теплоизоляционных материалов (влагоемкости, влагопроводности, коэффициентах диффузии парообразной и капельной влаги и др.), для использования разработанной методики численного моделирования влагообмена в практике проектирования теплоизоляционных конструкций промышленных

сооружений проведены экспериментальные исследования коэффициентов влагопереноса газонаполненных пластмасс и волокнистых материалов. Для определения паропроницаемости исследуемых материалов — Хт, мг/(мч-Па), наряду со стационарным методом, основанном на воспроизведении одномерного, стационарного диффузионного потока пара через плоский образец материала, были использованы нестационарные методы определения коэффициентов диффузии теплоизоляционных материалов, основанные на аналогии дифференциальных уравнений теплопроводности и диффузии пара в капиллярно-пористой среде:

диу _ д2иу

(14)

где />п — коэффициент диффузии пара, м2/ч, который в свою очередь связан с диффузионной массопроводностью выражением:

поскольку т • С < С' :

А,

с

(16)

где Ст — сорбционнаяудельная массоемкостьматериала, кг/(м3-Па); С'т—удельная массоемкость влажного воздуха, кг/(м3'Па).

Сравнительный анализ экспериментальных данных о зависимости коэффициента диффузии влаги «ат» от влагосодержания теплоизоляционных материалов, в диапазоне его изменения от равновесного « С/(ср)» до влагосодержания полного намокания «(/>, характеризующих стационарный процесс влагопроводности, и результатов полученных на основе предложенной модели влагопроводности, включающей капиллярный, диффузионный и пленочный перенос влаги позволил получить их аналитическое описание для гидрофильных материалов: (волокнистая теплоизоляция):

= <17>

X 1 V (пн отн

и для гидрофобных (пенопластовая и пенокаучуковая теплоизоляция):

Щ.(2) =---, (18)

1 + 2 y-Uj

где ат (1) — относительный коэффициент диффузии влаги в гидрофильных материалах, равный:

- am(Ur)

ат (2) — то же в гидрофобных:

fl"(2)=^r' (20)

U^ - относительное влагосодержание, изменяющееся от 0 до 1:

Uy-Up

U™-jj и 1 (21)

hi р

а, ß, у — безразмерные коэффициенты, определяемые экспериментально.

В третьей главе диссертации представлены результаты исследований процессов взаимосвязанного тепло- и влагообмена в теплоизоляции и их влияние на теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций в процессе эксплуатации.

В соответствии с основополагающим постулатом термодинамики необратимых процессов — принципом взаимности, в неизотермических условиях перенос теплоты во влажных материалах определяется не только теплопроводностью, но и переносом влаги. В свою очередь вла-гоперенос происходит не только под воздействием градиента влагосо-держания, но и за счет градиента температур, вызывающего термодиффузию влаги — явления, определенного A.B. Лыковым кактермовла-гопроводность, которая в условиях взаимосвязанного тепло- и влагообмена представляется выражением:

<7,„ = ~ат (gradt/, + 5(0 • gradi), (22)

а модель совместного переноса теплоты и влаги во влажных капиллярно-пористых материалах системой уравнений:

(24)

где а — коэффициент температуропроводности, м2/ч; г— теплота фазового перехода, ккал/кг; с — теплоемкость, ккал/(кг -°С); е — критерий фазового превращения; 8(/)— коэффициенттермовлагопроводности, кг/(м3 -°С); у — объемный вес, кг/и3.

Использование приведенных выражений для решения практических задач затрудняется введением допущения, что критерий фазового превращения является константой, характеризующей относительное изменение влагосодержания за счет испарения по отношению к изменению общего влагосодержания. Однако «е» не является постоянной величиной, а, изменяясь от 0 до 1, зависит не только от координат, времени и потенциалов переноса (I/, 0, но также и от условий взаимодействия материала с окружающей средой. В этой связи на основе сопряженной задачи с подвижной границей раздела сухой и влажной зон материала разработана модель тепло- и влагообмена, позволившая с учетом экспериментально найденных характеристик влагопереноса осуществить численное моделирование процессов совместного тепло-и влагообмена в теплоизоляционных конструкциях и установить, что термовлагопроводность — перенос влаги при нагревании влажных капиллярно-пористых материалов, в зависимости от их структуры, влагосодержания, градиента и уровня температур возникает вследствие различных по своему механизму физических процессов:

• в условиях неполного насыщения влагой, распределенной в порах в виде пленок на их стенках с образованием менисков в местах сужения пор и капилляров, градиент температуры вызывает градиент поверхностного натяжения воды в менисках и, как следствие, термокапиллярное движение пленочной влаги в сторону большего поверхностного натяжения, т.е. в сторону понижающихся температур;

• при наличии перепада температур в полностью увлажненных капиллярно-пористых материалах перемещение жидкости может происходить против теплового потока, в сторону более высоких температур явление термоосмоса, обусловленное различием в удельном теплосодержании жидкости в тонком пограничном слое у поверхности пор и капилляров и в объеме;

• при интенсивном нагревании влажных материалов за счет внутреннего источника тепла, а также нагревании поверхности изоляции до температуры, превышающей 100 °С, происходит фильтрационный перенос жидкой и парообразной влаги против потока тепла за счет возникновения градиента общего давления в пористой структуре материала.

Показано, что в условиях тепловых воздействий окружающей среды, характерных для эксплуатации конструкций промышленной теплоизоляции, термовлагопроводность определяется диффузией парообразной влаги за счет градиента парциального давления насыщенного пара. В изотермических условиях во влажном материале парциальное давление пара везде одинаково и равно давлению насыщения при температуре материала. Возникновение градиента температур во влажном материале обуславливает появление в нем градиента парциального давления насыщенного пара и, как следствие, диффузионного потока парообразной влаги, движущегося по направлению потока тепла и сопровождающегося фазовыми превращениями влаги.

Получено выражение для определения плотности термоградиентного потока влаги, дт(1), кг/(м2 ч):

Яя(!) = -Хя-а-Ь-ехрЬ(?-20)£. (25)

при следующих значениях постоянных:

а = 2666 Па; ¿ = 0,046 "С".

Экспериментальная проверка, выполненная на модели из шамотного песка, подтвердила справедливость высказанных соображений и предложенных расчетных зависимостей, определяющих механизм тер-мовлагопроводности в конструкциях промышленной теплоизоляции.

При нагревании влажных материалов радиационный перенос практически не наблюдается и, при отсутствии конвективного переноса, например, в газонаполненных пластмассах, эффективная теплопроводность определяется полностью кондуктивным переносом за счет теплопроводности каркаса пористой структуры, воздуха и воды, заполняющих поры и капилляры материала. В этом случае, для определения кондуктивной теплопроводности влажной теплоизоляции целесообразно использовать модель О. Кришера.

Используя выражение (25) и экспериментальные данные о влиянии влагосодержания изоляции на плотность термоградиентного потока влаги получена формула для определения диффузионной составляющей теплопроводности влажного материала Хдиф, ккал/(м • ч °С):

гдеа=2666 Па; Ъ—0,046 ~; г—теплота фазового перехода (конденсации и испарения), юсал/кг; IV— относительное объемное вяагосодержание изоляции, м3/м3.

Результаты сравнительной оценки экспериментальных данных и расчетных значений теплопроводности, полученных по О. Кришеру для промышленной изоляции из фенолформальдегидного пенопласта плотностью 67 кг/м3 с коэффициентом паропроницаемости Хт = 3,7- Ю-7 кг/(М'ч Па) приведены в табл. 3.

Как видно, использование предложенной численной модели теплопроводности влажных теплоизоляционных материалов, включающей кондуктивную теплопроводность по О.Кришеру и полученное выражение (26), позволяет с достаточной для практики точностью оценивать влияние влагообменных процессов на теплозащитные свойства промышленной теплоизоляции.

Четвертая глава посвящена разработке конструктивных решений теплоизолированных сооружений, особенностям технологии монтажа промышленной изоляции, а также рекомендациям по повышению теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов, которые включают предложения по оптимизации физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, обеспечивающих улучшение теплозащитных свойств конструкций; рекомендации по конструктивно-технологическим и проектным решениям теплоизолированных сооружений, позволяющим минимизировать негативные тепло-влажностные воздействия внешней среды и предложения по выбору расчетных значений теплопроводности теплоизоляционных материалов, позволяющих учитывать при проектировании снижение работоспособности промышленной изоляции в процессе эксплуатации.

Характерным примером, демонстрирующим рассмотренные в работе процессы влагопереноса и их влияние на эксплуатационную надежность промышленных сооружений, являются теплоизолированные железобетонные резервуары для хранения водных растворов различных веществ, например, метантенки, оборудованные системами подогрева. Под воздействием гидростатического напора водных растворов происходит фильтрационный перенос капельной влаги из резервуара на его наружную поверхность. В связи с этим, при размещении тепло-

Таблица 3

Сравнительная оценка расчетных и экспериментальных данных теплопроводности изоляции из фенолформальдегидного пенопласта

Теплопроводность Вт/(м-°С) Средняя температура изоляции, /„

1т = 20°С 1т = 50°С 'т = 70°с

Относительное объемное влагосодержание изоляции, Ж

0 0,24 0,32 0,51 0 0,24 0.32 0,51 0 0,24 0,32 0,51

Ч 0,031 0,032 0,031 0,032 0,031 0,032

0,078 0.092 0.13 0.083 0.097 0,144 0.097 0.11 0.152

^диф 0,017 0.0197 0.022 0.043 0.050 0,056 0.0107 0.124 0.138

Ч дкф 0,095 0,14 0,11 0,13 0,152 0,18 0,126 0,15 0,147 0,17 0,20 0,24 0,204 0,24 0,234 0,26 0,29 0,32

Примечание .Числитель — результаты расчета, знаменатель — эксперимента. Х.ч — кондуктивная теплопроводность сухого материала; А. — кондуктивная теплопроводность влажного материала;

X . —теплопроводность, обусловленная диффузионным переносом пара во влажном материале по (26).

изоляционного слоя на наружной стенке резервуара без воздушного зазора, теплоизоляция в процессе эксплуатации интенсивно увлажняется в результате контакта с капельной влагой. При устройстве воздушного зазора фильтрационный перенос влаги на наружную поверхность железобетонной стенки резервуара и теплоприток к ней от водного раствора с температурой, превышающей температуру окружающей среды, создает влажность воздуха в воздушном зазоре, при которой эксплуатационная влажность тепловой изоляции близка к максимальной гигроскопической, что на два-три порядка ниже, чем при контакте с капельной влагой.

На основании изложенных соображений разработана конструкция теплоизолированного железобетонного метантенка для переработки 20 ООО м3 сточных вод (заявка на патент № 2005115230).

Особенности конструктивного решения заключаются в следующем (рис. 3): резервуар содержит цилиндрический корпус 1, выполненный

тенка объемом 20 000 м'

I

I

из конструкционного железобетона, установленные на его наружной поверхности теплоизоляционный слой 2 из минераловатных плит и металлическая облицовка 3, снабженные дополнительным минерало-ватным теплоизоляционным слоем 4, горизонтально размещенным по поверхности резервуара, при этом основной теплоизоляционный слой установлен относительно корпуса с воздушным зазором 5 и превышает в верхней части по высоте стенку корпуса на величину, равную толщине дополнительного теплоизоляционного слоя, который вплотную примыкает к основному теплоизоляционному слою с обеспечением перекрытия воздушного зазора, причем на внутренней поверхности теплоизоляционных слоев размещен паро- и влагонепроницаемый слой 6, например, из фольгостеклоткани.

Применение воздушного зазора теплоизоляционной конструкции железобетонных резервуаров такого типа позволяет значительно снизить эксплуатационную влажность теплоизоляции и, благодаря этому в 1,4 раза повысить ее теплозащитные свойства, а, следовательно, эксплуатационную надежность промышленного сооружения в целом.

Для обеспечения нормированной плотности теплового потока через изолированную поверхность промышленных сооружений за время их эксплуатации предлагается в качестве расчетного значения коэффициента теплопроводности тепловой изоляции использовать средне-

интегральную за х лет эксплуатации величину ^, определяемую в зависимости от срока эксплуатации и константы работоспособности по формуле:

где Х(т = 0) — теплопроводность изоляции вначале эксплуатации, Вт/(м ■ °С); К— константа работоспособности, 1/год.

Значение константы работоспособности для теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений с применением различных видов газонаполненных материалов приведены в табл. 4.

Таблица 4

Константа работоспособности теплоизоляции промышленных сооружений из различных типов газонаполненных материалов К, 1/год

Условия эксплуатации Вид изоляции Типы сооружений

Отопления и горячего водоснабжения Холодного водоснабжения Централизованного теплоснабжения

В отапливаемых помещениях Пенокаучук** — 4,2-10'3 —

В неотапливаемых подвалах, чердаках, подпольных каналах Волокнистая 1,35-102 — 1,3 5 • 10"2

Пенопласты* 7-10"3 — 7-10'3

Пенокаучук** 6,5-10'3 —

Надземная Волокнистая — — 1,8-10'2

Пенопласты* — — 7-10"3

Подземная в проходных каналах Волокнистая — — 2,2-Ю-2

Пенопласты* — -— 8-10"3

Подземная в непроходных каналах Волокнистая 4,6-10'2

Подземная бесканальная Армопенобетон — — 2,7-10'2

Пенополимербетон — — 5-Ю"3

Пенополиуретан* * * — — 1,65-10"4

* Пенопласта с преимущественно закрытопористой структурой; пенополиуретан, пенополистерол и др.

** Пенокаучуки типа Аэрофлекс, пенополиэтилен Экофлекс и др.

*** Пенополиуретан в жесткой полиэтиленовой оболочке с дистанционным

контролем влажности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработан метод численного моделирования влагопереноса в теплоизолированных конструкциях промышленных сооружений, позволяющий определять равновесное влагосодержание тепловой изоляции на основе газонаполненных пластмасс и минераловатных изделий в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха, а также оценивать динамику их сорбционного увлажнения как при контакте с капельной влагой в диапазоне изменения влагосодержания материала от равновесного до полного намокания, так и при контакте с массивом влажного грунта в широких пределах изменения влагосодержания последнего от 0,05 до 0,35 кг/кг.

2. Предложена модель изотермической влагопроводности тепловой изоляции конструкций промышленных сооружений, определяющая поток влаги во влажном материале в широком диапазоне изменения его влагосодержания от нуля до полного намокания как сумму трех формально-независимых потоков: капиллярного, диффузионного (О. Кришер) и пленочного (Б.В. Дерягин; Н.В. Чураев). Проведенный с помощью этой модели анализ зависимости коэффициента диффузии влаги от влагосодержания позволил установить ее качественное различие для гидрофобных и гидрофильных материалов и предложить их аналитическое описание. Данные экспериментальных исследований влагопроводности теплоизоляционных материалов, полученные на приборе стационарного типа подтвердили теоретические результаты.

3. Применительно к работе теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений на основе закономерностей стационарного и нестационарного режимов массопереноса развиты методы исследования влагообменных характеристик материалов, в части разработки узлов испытательного оборудования и формы образцов, позволяющих моделировать стационарные режимы влагопереноса и диффузии водяного пара для оценки зависимости коэффициента диффузии влаги от влагосодержания и коэффициента паропроницаемости исследуемых материалов, а также применение нестационарных методов для определения этих параметров в регулярном режиме диффузии и в нестационарном режиме сорбционного увлажнения.

4. Для расчета совместного тепло- и влагообмена в конструкциях промышленной изоляции предложена численная модель, основанная на анализе сопряженной задачи тепло- и влагообмена для двух зон конструкции: условно сухой и влажной, с движущейся границей раздела между ними — фронтом фазового превращения свободной влаги и не требующая в отличие от известной модели А.В.Лыкова использования

критерия фазового превращения и термоградиентного коэффициента — параметров, зависящих от переменных характеристик: потенциалов переноса и граничных условий. Экспериментальная проверка предложенной численной модели показала хорошую сходимость опытных и расчетных данных.

5. На основании результатов экспериментальных исследований и численного моделирования выявлен механизм термовлагопроводнос-ти - возникновение потока влаги, направленного по потоку тепла при нагревании влажной тепловой изоляции промышленных сооружений. Установлено, что в теплоизоляционных материалах, используемых в промышленной изоляции, отличающихся малой плотностью и большой пористостью, основной составляющей термоградиентного потока влаги является диффузионный перенос парообразной влаги за счет градиента парциального давления насыщенного пара, обусловленного возникновением градиента температур во влажной тепловой изоляции при ее нагревании. Получена аналитическая зависимость, позволяющая определять плотность термоградиентного потока влаги.

6. Установлено, что возникновение термоградиентного потока влаги при нагревании влажной промышленной изоляции, сопровождающегося фазовыми превращениями - испарением и конденсацией влаги, существенно увеличивает ее теплопроводность. На основании этих данных, зависимость для расчета кондуктивной теплопроводности влажных теплоизоляционных материалов дополнена формулой, определяющей перенос теплоты за счет термовлагопроводности.

7. Разработаны рекомендации по повышению теплозащитных свойств конструкций промышленной изоляции, включающие:

• предложения по оптимизации технологических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, обеспечивающие повышение теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций;

• предложения по техническим решениям и методам монтажа тепловой изоляции, работающей при контакте с капельной влагой, позволяющие предотвратить снижение теплозащитных свойств в результате влажностных воздействий окружающей среды и повысить эксплуатационную надежность промышленных сооружений в целом;

• предложения по нормированию расчетных значений теплопроводности изоляционных материалов в конструкциях.

8. На основании результатов комплексных экспериментальных и теоретических исследований выявлен механизм тепловлагообменных процессов и их влияние на эксплуатационные свойства теплоизоляционных конструкций, позволившие разработать новое конструктивное решение резервуара для хранения водных растворов, которое благода-

ря формированию воздушного зазора в элементах тепловой изоляции, обеспечивает повышение в 1,4 раза теплоизоляционных параметров и эксплуатационную надежность сооружений подобного типа.

9. Внедрение полученных результатов и разработанных рекомендаций в системе промышленных предприятий ОАО «Фирма Энергозащита» позволило учесть процессы влагопереноса в конструкциях промышленной тепловой изоляции и повысить в среднем на 20% теплозащитные свойства промышленных объектов, обеспечив при этом экономию тепловой энергии за период 2000—2004 гг. в объеме 1,9 млн ту.т. в год.

Основные публикации по материалам диссертации

1.Гу р ь е в В.В.До л уд о в В.С.,П етров-Денисов В.Г., Смирнова К.И. Влияние влагообмена на теплозащитные свойства изоляции промышленных сооружений //Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. 2005. №1. С. 18-28.

2.Жолудов В.С.,Петров -Денисов В.Г., Смирнова К.И. Методика оценки влияния влажности на эффективность теплоизоляции оборудования и трубопроводов. «Методическая документация в строительстве. Госстрой России». МДС 41-7.2004. —М., 2004. С.28.

3.Смирнова К.И.К вопросу о работоспособности и долговечности теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений //Межвузовский сборник научных трудов «Современные проблемы совершенствования работы на железнодорожном транспорте». — М.: РГОТУПС, 2005. С. 247-251.

4. Гурьев В. В., Ж о л уд о в B.C., П е т р о в - Д е н и с о в В.Г., Смирнова К.И. Механизм влагопереноса в материалах и конструкциях промышленной теплоизоляции// Межвузовский сборник научных трудов «Современные проблемы совершенствования работы на железнодорожном транспорте». —М.: РГОТУПС, 2005. С. 239-247.

5.Смирнова К.И. Процессы взаимосвязанного тепло и влагообмена в теплоизоляционных конструкциях. Деп. в ВИНИТИ, № 947-В2005. -М., 2005. -49 с.

6. Смирнова К.И. Повышение теплоизоляционных свойств конструкций промышленных зданий и сооружений (рекомендации). Деп. в ВИНИТИ, №946-В2005. -М„ 2005. -25 с.

7. Смирнова К.И. Влагоперенос в материалах и конструкциях промышленной теплоизоляции. Деп. в ВИНИТИ, №948-В2005. — М„ 2005. -50 с.

Кроме того, по теме диссертации получено положительное решение о выдаче патента по заявке №2005115230/22 (017454).

Смирнова Ксения Игоревна

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ С УЧЕТОМ ВЛАГООБМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

Тип. зак. 8Ж Изд. зак. 411 Тираж 100 экз.

Подписано в печать 19.09.05 Гарнитура Times. Офсет

Усл. печ. л. 1,75 Формат 60x90V16

Издательский центр РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

Участок оперативной печати РГОТУПСа, 125993, Москва, Часовая ул., 22/2

J

г

160 63

РНБ Русский фонд

2006-4 15047

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Материалы и конструкции промышленной изоляции.

1.2. Эффективность конструкций промышленной тепловой изоляции и теплозащиты ограждающих конструкций зданий.

Глава 2. Влагоперенос в материалах и конструкциях промышленной теплоизоляции.

2.1. Механизм увлажнения теплоизоляции во влажном воздухе.

2.2. Влагообмен при взаимодействии теплоизоляции с капельной влагой.

2.3. Влагообмен теплоизоляции с влажным грунтом.

2.4. Исследование влагообменных характеристик теплоизоляционных материалов.

2.5. Численное моделирование влагообмена в теплоизоляционных конструкциях.

Глава 3. Процессы взаимосвязанного тепло- и влагообмена в теплоизоляционных конструкциях.

3.1. Аналитические зависимости и методы расчета совместного тепло- и влагообмена.

3.2. Термовлагопроводность.

3.3. Влияние влажности на теплопроводность теплоизоляции конструкций.

Глава 4. Разработка конструктивных решений и рекомендации по повышению теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений.

4.1. Оптимизация технологических и физико-механических свойств волокнистых материалов.

4.2. Разработка конструктивных решений теплоизолированных сооружений и рекомендации по защите теплоизоляционных конструкций от воздействий капельной влаги.

4.3. Предложения по нормированию расчетных значений теплопроводности изоляции в конструкциях.

Основные результаты и общие выводы.

Актуальность темы диссертации. Экономия энергетических ресурсов рассматривается в настоящее время развитыми странами как важнейшая национальная экологическая и экономическая проблема. Так, например, Европейское сообщество рассчитывает сократить удельное энергопотребление к 2005 г. на 16%.

Программа энергосбережения России предусматривает в 2010 г. экономию топлива и энергии в размере 500 - 600 млн. т.у.т., что позволит также на 30% сократить выбросы вредных веществ в атмосферу, которые достигают в настоящее время 20 млн. т в год, и стабилизировать выбросы парниковых газов.

В развитии топливно-энергетическога^^&омплекса России энергосбережение имеет такое же значение, как и задача дальнейшего наращивания первичных энергоресурсов. При этом, как показывают отечественные и зарубежные данные, мероприятия, обеспечивающие интенсификацию энергосбережения, имеют значительно большую * рентабельность, чем увеличение производства энергоресурсов, являясь при абсолютно чистым "источником" энергии, тогда как дальнейшее наращивание производства тепло-энергетических ресурсов с использованием любого другого источника энергии связано с негативным воздействием на окружающую среду и, следовательно, требует дополнительных затрат на предотвращение этого воздействия или ликвидацию его последствий.

Высокоэффективная тепловая изоляция, применяемая во всех областях промышленного производства и строительства призвана сыграть существенную роль в выполнении программы энергосбережения России. Так, повышение теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, оборудования, трубопроводов, теплопроводов систем центрального теплоснабжения и ограждений зданий по экспертным оценкам в состоянии обеспечить в 2010 г. Экономию энергоресурсов в объеме 40 млн. т.у.т. В связи с этим следует отметить, что за последние 40 - 50 лет нормативные значения тепловых потерь через изолированные поверхности ограждений зданий, промышленного оборудования и трубопроводов тепловых сетей практически не реагировали на общемировую тенденцию энергосберегающей направленности развития энергетики, благодаря чему они в 2-3 раза превышали соответствующие показатели Европейских стран, где климат более мягкий, чем в России. Лишь в последние годы положение изменилось: в 3,5 раза повышены нормативные величины термического сопротивления ограждающих конструкций зданий и существенно снижены нормы плотности теплового потока через изолированную поверхность промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов.

В настоящее время потери теплоты объектами строительного комплекса России составляют:

- через изолированные поверхности существующих промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов - 356 млн. Гкал/год или 65 млн. т.у.т./год;

- через изоляцию теплопроводов тепловых сетей - 324 млн. Гкал/год или 59,5 т.у.т./год.

Затраты тепла на отопление жилых, общественных и промышленных зданий, для восстановления потерь через изоляцию ограждающих конструкций достигают 1340 млн. Гкал/год или 240 млн. т.у.т./год. Таким образом, общие потери тепловой энергии объектами строительного комплекса составляют в настоящее время около двух млрд. Гкал/год или 364,5 млн. т.у.т./год, т.е. около 20% годового производства первичных топливно-энергетических ресурсов России.

Повышение производительности технологических установок, использующих теплоту, все более широкое применение в промышленности высоких температур и глубокого холода создают весьма сложные условия эксплуатации теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений. Интенсивные процессы тепло- и влагообмена, возникающие при этом в теплоизоляции, оказывают существенное влияние на ее теплозащитные свойства и долговечность. Влага, проникающая из окружающей среды в теплоизоляционные конструкции в процессе их эксплуатации, существенно изменяет условия теплообмена. Процессы совместного тепло- и влагообмена, возникающие при этом в изоляции, включая фазовые превращения влаги в пористой структуре теплоизоляционного слоя, приводят к значительному увеличению потерь теплоты по сравнению с расчетными, определенными без учета влагообмена. Известно, например, что потери теплоты теплоизоляционными трубопроводами подземных тепловых сетей, работающих в условиях интенсивного воздействия грунтовой влаги, зачастую превышают расчетные в 1,5 - 2 раза. Накопление влаги в теплоизоляционных конструкциях низкотемпературного оборудования нередко приводит к столь значительному увеличению потерь холода, что необходима их полная замена.

Перенос влаги в теплоизоляции, работающей в условиях контакта с агрессивной средой (например, в теплоизоляции хранилищ промышленных предприятий, подземных трубопроводов бесканальных тепловых сетей, эксплуатируемых в условиях интенсивного воздействия влаги), во многом определяет интенсивность коррозионных процессов в конструкциях изолируемых сооружений и деструкцию пористого слоя теплоизоляционных конструкций. Тем самым тепло- и влагообменные процессы в них являются одним из основных факторов, определяющих эксплуатационную надежность и долговечность теплоизоляционных конструкций.

В связи с этим следует отметить, что в отличие от строительной теплофизики, где для оценки влияния тепло- и влагообменных воздействий окружающей среды на ограждающие конструкции зданий, вызывающих снижение их теплозащитных свойств, широко используются расчетные методы, разработанные в трудах Власова О.Е., Богословского В.Н., Ильинского В.М., Мачинского В.Д., Ушкова Ф.В., Фокина К.Ф., Франчука А.У. и др., в отечественных и зарубежных монографиях (Зеликсон Н.М., Каганер М.Г.,

Камерер И.С., Меллой Д.Ф. Каскет Р., Хижняков С.В., Шубин Е.П.) и периодических публикациях, посвященных промышленной изоляции, вопросы совместного тепло- и влагопереноса и их влияния на теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций не рассматриваются.

К сожалению, методы строительной теплофизики в большинстве случаев не удается использовать для этих целей, поскольку температурно-влажностные условия, в которых эксплуатируются теплоизолированные промышленные сооружения, существенно отличаются от условий эксплуатации теплоизоляции в ограждениях зданий. Достаточно отметить, что диапазон температур, в котором работают конструкции промышленной изоляции составляет от -180 до 600°С, а теплоизоляция ограждений зданий — от-20 до ЗО'С.

Вследствие интенсивных тепло-влажностных воздействий окружающей среды, недостаточного учета влияния совместных тепло- и влагообменных процессов на теплозащитные свойства изоляции при проектировании и монтаже надежность теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, в процессе эксплуатации снижается, что приводит к значительным сверхнормативным потерям тепловой энергии.

В связи с изложенным, повышение эксплуатационной надежности теплоизоляционных конструкций, благодаря учету тепло- и влагообмена при проектировании промышленных сооружений, обеспечивающему- стабильность их теплозащитных свойств в процессе эксплуатации, безусловно является актуальной задачей для решения проблемы энергосбережения в строительстве.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось исследование влияния влагообменных характеристик газонаполненных материалов на теплозащитные свойства теплоизоляционных конструкций и разработка рекомендаций по учету этого влияния, включая адекватные конструктивные решения, для обеспечения требуемых теплотехнических характеристик промышленных сооружений и повышения их эксплуатационной надежности.

Достижение указанной цели определило постановку следующих задач: используя современные представления о механизме массообмена в капиллярно-пористых материалах, разработать метод численного моделирования влагопереноса в теплоизоляционных конструкциях промышленной изоляции в процессе эксплуатации, позволяющий определять динамику сорбционного влагообмена теплоизоляции с влажным воздухом, а также ее равновесное влагосодержание при различных значениях влажности воздуха и температуры; провести теоретические и экспериментальные исследования влагообменных характеристик теплоизоляционных материалов, нашедших преимущественное применение в теплоизоляционных конструкциях промышленных сооружений, и определить характер зависимости влагопроводности для гидрофильных (волокнистые) и гидрофобных (пенопласта и пенокаучуки) материалов; на основе анализа методов решения задач взаимосвязанного тепло- и влагопереноса при нагревании влажных материалов уточнить метод расчета эффективной теплопроводности увлажненной теплоизоляции промышленных сооружений; по результатам исследований разработать конструктивные решения теплоизолированных резервуаров, а также рекомендации по снижению негативных воздействий влагообмена на теплозащитные свойства промышленной изоляции и повышению эксплуатационной надежности теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов.

Научная новизна. Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

• разработан метод численного моделирования влагопереноса в теплоизоляционных конструкциях промышленных сооружений, позволяющий определять динамику увлажнения изоляции при различных условиях влагообмена с окружающей средой:

- в режиме сорбционного увлажнения конструкций, при контакте с влажным воздухом;

- при воздействии капельной влаги;

- при контакте теплоизоляционных конструкций с массивом влажного грунта;

• для оценки влагообменных характеристик промышленной теплоизоляции, впервые, наряду с использованием методов стационарного режима массопереноса, разработаны и применены нестационарные методы: метод регулярного режима диффузии и нестационарного влагонасыщения неограниченной пластины парообразной и капельной влагой, позволившие определить характер зависимости коэффициента диффузии влаги от влагосодержания, в диапазоне его изменения от нуля до полного намокания для гидрофильных и гидрофобных материалов и предложить аналитическое описание этой зависимости;

• развит расчетный метод определения эффективной теплопроводности тепловой изоляции промышленных сооружений, включающий наряду с учетом кондуктивной теплопроводности каркаса пористой структуры и заполняющих ее капельной влаги и воздуха, радиационную теплопроводность за счет лучистого теплообмена в поглощающей, отражающей и рассеивающей среде пористой структуры, конвективную теплопроводность за счет конвективных потоков газа, заполняющего поровое пространство структуры, а также перенос теплоты за счет фазовых превращений термоградиентного потока парообразной влаги;

• уточнен механизм термовлагопроводности в промышленной теплоизоляции, возникающий в среде влажных капиллярно-пористых материалов при нагревании, с учетом особенностей их структуры: в отличие от тонкопористых плотных материалов, в которых перенос влаги осуществляется по направлению теплового потока за счет термокапиллярного эффекта, в волокнистой изоляции и пенопластах -материалах с малой плотностью и высоким газонаполнением (90-97%) в основном определяется диффузией насыщенного пара под воздействием градиента его парциального давления, с интенсивностью, превышающей термокапиллярный перенос на один -два порядка.

Практическое значение работы и ее реализация. Для учёта влияния влажности при проектировании теплоизолированных промышленных сооружений разработан метод численного моделирования влагопереноса в тепловой изоляции конструкций и его программное обеспечение.

Разработаны рекомендации по повышению эксплуатационной надежности промышленных сооружений; принятые за основу при формировании соответствующих предложений по разработке и корректировке нормативной документации по проектированию, изготовлению и монтажу теплоизоляционных конструкций, в том числе:

- "Методика оценки влияния влажности на эффективность теплоизоляции оборудования и трубопроводов" МДС 41-7.2004.

- "Тепловая изоляция трубопроводов различного назначения" МГСН 6.02-03.

Достоверность результатов. Достоверность и обоснованность полученных результатов, основных положений и выводов диссертации подтверждается согласованностью результатов проведенных комплексных исследований (теоретических и экспериментальных) с данными, полученными в работах отечественных и зарубежных исследователей, а также опытом эксплуатации теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений, оборудования и трубопроводов.

На защиту выносятся:

• предложения по расчету тепло- и влагообмена в теплоизоляционных конструкциях промышленных сооружений и учету влияния влажности на теплопроводность промышленной изоляции;

• результаты испытаний паропроницаемости, коэффициентов диффузии парообразной и капельной влаги волокнистых материалов и газонаполненных пластмасс, выполненных методами стационарного и нестационарного режимов влагопереноса;

• рекомендации по повышению эксплуатационной надежности промышленных сооружений, включающие совокупность предложений по оптимизации физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, технических решений и методов монтажа теплоизоляционных конструкций, а также по нормированию расчетных теплотехнических значений конструкций.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на IV Международной конференции "Перспективы и задачи инженерной науки" (Черногория, Игало, 2003); на Международной научно-практической конференции "Наука и технология силикатных материалов - настоящее и будущее" (Москва, 2003) и на V Международной конференции "Перспективные задачи инженерной науки" (Париж, 2004).

Публикации. По теме диссертации автором опубликованы 7 работ, кроме того, получено положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, списка литературы из 123 наименований. Объем диссертации составляет 168 страниц, из которых 159 страниц основного текста и 9 страниц приложений. Диссертация содержит 29 рисунков и 20 таблиц.

Основные результаты и общие выводы

1. Разработан метод численного моделирования влагопереноса в теплоизолированных конструкциях промышленных сооружений, позволяющий определять равновесное влагосодержание тепловой изоляции на основе газонаполненных пластмасс и минераловатных изделий в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха, а также оценивать динамику их сорбционного увлажнения как при контакте с капельной влагой в диапазоне изменения влагосодержания материала от равновесного до полного намокания, так и при контакте с массивом влажного грунта в широких пределах изменения влагосодержания последнего от 0,05 до 0,35 кг/кг.

2. Предложена модель изотермической влагопроводности тепловой изоляции конструкций промышленных сооружений, определяющая поток влаги во влажном материале в широком диапазоне изменения его влагосодержания от нуля до полного намокания как сумму трех формально-независимых потоков: капиллярного, диффузионного (О. Кришер) и пленочного (Б.В. Дерягин; Н.В. Чураев). Проведенный с помощью этой модели анализ зависимости коэффициента диффузии влаги от влагосодержания позволил установить ее качественное различие для гидрофобных и гидрофильных материалов и предложить их аналитическое описание. Данные экспериментальных исследований влагопроводности теплоизоляционных материалов, полученные на приборе стационарного типа подтвердили теоретические результаты.

3. Применительно к работе теплоизоляционных конструкций промышленных сооружений на основе закономерностей стационарного и нестационарного режимов массопереноса развиты методы исследования влагообменных характеристик материалов, в части разработки узлов испытательного оборудования и формы образцов, позволяющих моделировать стационарные режимы влагопереноса и диффузии водяного пара для оценки зависимости коэффициента диффузии влаги от влагосодержания и коэффициента паропроницаемости исследуемых материалов, а также применение нестационарных методов для определения этих параметров в регулярном режиме диффузии и в нестационарном режиме сорбционного увлажнения.

4. Для расчета совместного тепло- и влагообмена в конструкциях промышленной изоляции предложена численная модель, основанная на анализе сопряженной задачи тепло- и влагообмена для двух зон конструкции: условно сухой и влажной, с движущейся границей раздела между ними - фронтом фазового превращения свободной влаги и не требующая в отличие от известной модели А.В.Лыкова использования критерия фазового превращения и термоградиентного коэффициента - параметров, зависящих от переменных характеристик: потенциалов переноса и граничных условий. Экспериментальная проверка предложенной численной модели показала хорошую сходимость опытных и расчетных данных.

5. На основании результатов экспериментальных исследований и численного моделирования выявлен механизм термовлагопроводности — возникновение потока влаги, направленного по потоку тепла при нагревании влажной тепловой изоляции промышленных сооружений. Установлено, что в теплоизоляционных материалах, используемых в промышленной изоляции, отличающихся малой плотностью и большой пористостью, основной составляющей термоградиентного потока влаги является диффузионный перенос парообразной влаги за счет градиента парциального давления насыщенного пара, обусловленного возникновением градиента температур во влажной тепловой изоляции при ее нагревании. Получена аналитическая зависимость, позволяющая определять плотность термоградиентного потока влаги.

6. Установлено, что возникновение термоградиентного потока влаги при нагревании влажной промышленной изоляции, сопровождающегося фазовыми превращениями — испарением и конденсацией влаги, существенно увеличивает ее теплопроводность. На основании этих данных, зависимость для расчета кондуктивной теплопроводности влажных теплоизоляционных материалов дополнена формулой, определяющей перенос теплоты за счет термовлагопроводности.

7. Разработаны рекомендации по повышению теплозащитных свойств конструкций промышленной изоляции, включающие:

- предложения по оптимизации технологических и физико-механических свойств теплоизоляционных материалов, обеспечивающие повышение теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций;

- предложения по техническим решениям и методам монтажа тепловой изоляции, работающей при контакте с капельной влагой, позволяющие предотвратить снижение теплозащитных свойств в результате влажностных воздействий окружающей среды и повысить эксплуатационную надежность промышленных сооружений в целом;

- предложения по нормированию расчетных значений теплопроводности изоляционных материалов в конструкциях.

8. На основании результатов комплексных экспериментальных и теоретических исследований выявлен механизм тепловлагообменных процессов и их влияние на эксплуатационные свойства теплоизоляционных конструкций, позволившие разработать новое конструктивное решение резервуара для хранения водных растворов, которое благодаря формированию воздушного зазора в элементах тепловой изоляции обеспечивает повышение в 1,4 раза теплоизоляционных параметров и эксплуатационную надёжность сооружений подобного типа.

9. Внедрение полученных результатов и разработанных рекомендаций в системе промышленных предприятий ОАО "Фирма Энергозащита" позволило учесть процессы влагопереноса в конструкциях промышленной тепловой изоляции и повысить в среднем на 20% теплозащитные свойства промышленных объектов, обеспечив при этом экономию тепловой энергии за период 2000-2004 гг. в объеме 1,9 млн. т.у.т. в год.

4»

1. Асланова М.С. Структура, состав, свойства и формирование стеклянныхволокон. М., 1968.

2. А.С. 222722. СССР. Прибор для определения влагопроводности пористыхматериалов (В.Г. Петров-Денисов, JI.A. Масленников). Опубл. В Б.И., 1968 №23.

3. А.С. 290204. СССР. Прибор для определения массообменныххарактеристик пористых материалов (JI.A. Масленников, В.Г. Петров-Денисов, И.Б. Заседателев, А.У. Франчук, A.M. Пичков), Опубл. В Б.И., 1971, №2.

4. Бердичевский B.JI. Вариационные принципы механики сплошной среды.1. М., 1983.

5. Бобров Ю.Л. Долговечность теплоизоляционных минераловатныхматериалов. М., 1987.

6. Богословский В.Н. и др. К вопросу об энергетической концепциипроектирования зданий. Жилищное строительство, №8,1992.

7. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М., 1982.

8. Богословский В.Н. Исследование температурно-влажностного режиманаружных ограждений зданий методом гидравлических аналогий. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1954.

9. Богословский В.Н. О потенциале влажности. ИФЖ, 1964, №2.

10. Богословский В.Н., Тертичник Е.И. Учет влияния влажностного режима на теплофизические свойства ограждающих конструкций. Сборник трудов МИСИ №52, М., 1967.

11. Богословский В.Н., Тертичник Е.И. Выбор теплофизических характеристик строительных материалов для расчетов теплопередачи через ограждающие конструкции. Сборник трудов МИСИ №68, М., 1970.

12. Большакова Н.В., Костенюк О.М., Мальтер В.Л. Расчетный метод определения теплопроводности волокнистых материалов.

13. Теплотехнические процессы и свойства применяемых материалов. Сб. трудов ВНИИЭТО. М., 1986.

14. Брайловская В.А. Численное исследование естественной конвекции в пористых цилиндрических прослойках. В кн. "Математические модели течений жидкости". Новосибирск, 1978.

15. Брайловская В.А., Коган В.Г., Полежаев В.И. Влияние анизотропии проницаемости на конвекцию и перенос тепла в пористой кольцевой прослойке. Изв. АН СССР. МЖГ, 1980, №1, стр. 59-64.

16. Васильев JI.JL, Танаева С.А. Теплофизические свойства пористых материалов. Минск, 1971.

17. Васильев JI.JL, Фрайман Ю.Е. Теплофизические свойства плохих проводников тепла. Минск, Наука и техника, 1967.

18. Власов О.Е. Основы теории капиллярной диффузии. М., 1940.

19. Внуков С.П., Рябов В.А., Федосеев Д.Н. Теплопроводность стекловолокнистых систем. ИФЖ, т. 21, №5, 1971.

20. Власюк М.П., Полежаев В.И. Естественная конвекция и перенос тепла в проницаемых пористых материалах. ИПМ, АН СССР, препринт №77, М., 1975.

21. Глобус А.М. Физика неизотермического внутрипочвенного влагообмена. М., 1983.

22. Гурьев В.В., Жолудов B.C., Петров-Денисов В.Г. Тепловая изоляция в промышленности. Теория и расчет. М., 2003.

23. Де Гроот, Мазур П. Неравновесная термодинамика. М., 1964.

24. Дементьев А.Г., Тараканов О.Г. Структура и свойства пенопластов. М., 1983.

25. Дементьев А.Г. Прогнозирование поведения ППУ применительно к условиям длительного использования в строительных конструкциях. Механика композитных материалов. 1990, №4.

26. Дементьев А.Г., Дементьев М.А., Зингер П.А., Метлякова И.Р. Влияние ячеистой структуры на теплопроводность жестких закрытопористых пенополимеров при длительном старении. Механика композитных материалов. №2, 1999.

27. Дементьев А.Г., Тараканов О.Г., Гуров Е.А., Орлов В.А., Пригожин М.И., Прусакова И.М. Моделирование прогнозных функций при старении жестких пенополиуретанов в грунте. Высокомолекулярные соединения. Т. 29Б,№Ю, 1987.

28. Дерягин Б.В., Нерпин С.В., Чураев Н.В. К теории испарения жидкости из капилляров. Коллоидный журнал. 1964, Т. 26, Вып. 3.

29. Джигирис Д.Д., Махова М.Ф., Сергеев В.П. Базальтоволокнистые материалы. Промышленность строительных материалов. М., 1986, сер. 6, №3,

30. Дмитриев А.Н. Энергосберегающие ограждающие конструкции гражданских зданий с эффективными утеплителями. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1999.

31. Доброхотов В.И. К проблеме воздействия энергетики на окружающую среду. Теплоэнергетика, №2, 1995.

32. Доннер М.С. Исследование теплофизических свойств теплоизоляции низкотемпературных объектов. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1975.

33. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композитов. JL, 1974.

34. Жолудов B.C. Повышение теплозащитных свойств теплоизоляционных конструкций из волокнистых материалов для промышленных сооружений. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 2000.

35. Каплан М.Б. Снижение потерь тепла через изоляционные конструкции. Энергетическое строительство, №2, 1980.

36. Камерер И.С. Теплоизоляция в промышленности и строительстве. М., 1964.

37. Кац С.М. Высокотемпературные теплоизоляционные материалы. М., 1981.

38. Клейн И.С., Полежаев В.И. Конвективный теплообмен в проницаемых пористых средах. ИПМ АН СССР, препринт №111, М., 1978.

39. Конкин А.А. Углеродные и другие жаростойкие волокнистые материалы. М, 1974.

40. Красников В.В. Кондуктивная сушка. М., 1978.

41. Кришер О. Научные основы техники сушки. М., 1961.

42. Лебедев А.Ф. Почвенные и грунтовые воды. М., 1936.

43. Лейбензон Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М., 1947.

44. Лукьянов В.И., Малкин Б.А. Влияние влагосодержания и его градиента на величину влагопроводности строительных материалов. Сб. трудов НИИСФ,М., 1986.

45. Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики. Минск, 1961.

46. Лыков А.В. Теория сушки. М., 1968.

47. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М., 1952.

48. Лыков А.В. О термической диффузии влаги. Журнал прикладной химии, №8, 1935.

49. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория переноса энергии и вещества. Минск, 1959.

50. Лыков А.В., Максимов Г.А. Тепло- и массообмен в капиллярно-пористых телах. М., 1957.

51. Маликов Ю.К., Лисенко Б.Г., Ширинкин В.А. Теплообмен излучением в слое волокнистого материала. Теплофизика высоких температур, т. 23, №4, 1985.

52. Мальтер В.Л., Большакова Н.В., Андреев А.В. Метод и некоторые результаты полуэмпирического описания теплопроводности композиционных материалов. ИФЖ, т. 39, №6, 1980.

53. Мачинский В.Д. Теплотехнические основы строительства. М., 1949.

54. Мецик М.С. Свойства водяных пленок между пластинками слюды. В кн: Поверхностные силы в тонких пленках поверхностных систем. М., 1972.

55. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей, газов и их композиций. М., 1968.

56. Мурашко М.Г. Массообменные характеристики грунтов. Минск, Доклады АН БССР, т. 2, №2,1958.

57. Наседкин Н.А., Покровский Г.И. О термодиффузии воды в глине и торфе. Журнал технической физики т. 9, Вып. 16, 1939.

58. Нерпин С.В., Чудновский А,Ф. Физика почвы. М., 1971.

59. Нерпин С.В., Дерягин Б.В. Кинетика течения и устойчивость тонких слоев жидкости на твердой подкладке с учетом солеватной оболочки, как особой фазы. Доклады АН СССР, 1955, Т. 100 №1.

60. Оделевский В.И. Расчет обобщенной проводимости гетерогенных систем. ЖТФ, Т. 21, вып. 6,1951.

61. Петров-Денисов В.Г. и др. Об оптимизации и унификации толщин теплоизоляции трубопроводов. Монтажные и специальные работы в строительстве, №6,1985.

62. Петров-Денисов В.Г. Промышленная изоляция и экономия топливно-энергетических ресурсов. Использование новых технологических процессов в промышленной изоляции. Сб. трудов ВНИПИТеплопроект, М., 1987.

63. Петров-Денисов В.Г. и др. Тепло- и влагообмен капиллярно-пористых материалах для изготовления теплоизоляционных оболочек бесканальных теплопроводов. Теплоэнергетика, №8, 1980.

64. Петров-Денисов В.Г. К теории углубления фронта фазового перехода свободной влаги и образования избыточного давления при нагреве влажных тел. Химическая промышленность, 1979, №6.

65. Петров-Денисов В.Г. Сушка и первый нагрев конструкций промышленных печей из жаростойкого бетона. Сб. трудов ВНИПИТеплопроект, вып. 22, 1973.

66. Пригожин И.И. Введение в термодинамику необратимых процессов. М., 1960.

67. Проектирование тепловых сетей. Справочник проектировщика под редакцией А.А. Николаева, М., 1965.

68. Петров-Денисов В.Г., Масленников JI.A. Процессы тепло- и влагообмена в промышленной изоляции. М., 1983.

69. Погонцев В.Г. Исследование оптимальной плотности волокнистых теплоизоляционных материалов. Холодильная техника, М., 1980.

70. Попов Ю.А. Лучистая теплопроводность в слое с большой концентрацией частиц. ИФЖ, т. 34, №4,1978.

71. Ребиндер М.А. Конспект общего курса коллоидной химии. М., 1950.

72. Рекомендации по сравнительной технико-экономической оценке конструкций монолитных полносборных и кирпичных зданий различной этажности. ЦНИЭПЖилища, М., 1983.

73. Руденко В.В., Панин А.С., Жолудов B.C., Ставрицкая J1.B. Тепловая изоляция в промышленности и строительстве. М., 1996.

74. Савин В.К., Зворыкин Н.Д. Методика расчета энергетической эффективности наружных ограждений конструкций зданий. Исследования по строительной теплофизике. Сб. трудов НИИСФ, М., 1989.

75. Савин В.И. Энергосбережение важнейший фактор решения энергетических проблем. Промышленная энергетика, №12, 1990.

76. СНиПП-3-79* Строительная теплотехника. М., 1998.

77. СНиП 2.04.14-88 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. М., 1989.

78. СНиП 41-03-2003 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов. М., 2004.

79. Соколова Ю.А., Горлов М.Ю. Высокотемпературная волокнистая изоляция тепловых агрегатов. М., 1989.

80. Тертичник Е.И. Исследования влажностного режима ограждающих конструкций зданий на основе потенциала влажности. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1966.

81. Тертичник Е.И. Шкала потенциала влажности для изотермических и неизотермических условий. Сб. трудов МИСИ, №52, М., 1967.

82. Технический прогресс энергетики СССР. М., 1986.

83. Технические показатели и свойства теплоизоляционных материалов и конструкций на основе лабораторных, научных и статистических данных ВНИПИТеплопроект. М., 1976, Научно-технический отчет по теме 0.6.0.1.3.2.

84. Ушков Ф.В. Метод расчета увлажнения ограждающих частей зданий. М., 1955.

85. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М., 1973.

86. Франчук А.У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов. М., 1949.

87. Франчук А.У. Вопросы теории и расчета влажности ограждающих частей зданий. М., 1957.

88. Хижняков С.В. Практические расчеты тепловой изоляции. М., 1976.

89. Хлевчук В.Р., Бессонов И.В. и др. О расчетных теплофизических показателях минераловатных плит. Проблемы строительной теплофизики, систем микроклимата и энергосбережения в зданиях. М., НИИСФ, 1986.

90. Хлевчук В.Р., Долинин В.Н. Оценка изменения во времени теплофизических параметров легкобетонных панелей с термовкладышами. Теплоизоляция зданий. М., НИИСФ, 1986.

91. Цытович Н.А. Механика грунтов. М., 1979.

92. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М., 1962.

93. Шервуд Т.К. Сушка твердых тел. М., 1945.

94. Шильд Е., Кассельман Х.Ф., Дамен Г., Пойенц Р. Строительная физика. М., 1982.

95. Энергетика СССР в 1986 1990 гг. М., 1987.

96. Ball G.W., Healey W.G. and Partington J.B. The thermal conductivity of isocyanate-based rigid cellular plastics. Performance in practice// The Europe J. Cellular Plastics. 1978. - Vol. 1 No. 1.

97. Bundiansky B. On the elastic moduli of some het. J. Mech. And Phys. Solids, 1965, v. 13.

98. Burgers H.C. Phys, Ztschr, 1919, H.20.

99. De Vries D.A. The thermal conductivity of granular materials. Inst, intern, froid., Paris, 1955.

100. De Vries D.A. Simultaneous heat and moisture transfer in porous media. — Trans Amer. Geophys. Union, V. 39, №5, 1958.

101. De Vries D.A. Some remarks on heat transfer by vapour movement in soil. -Trans of the IV Intern. Congr. Soil Sci., Amsterdam, 1950.

102. Eucken A. Z.S. VDY Forschundsheft 353, 1932.

103. Frike H., Phys. Rev., 1924, Vol 24.

104. Gasquet R. Isolation thermique indutrielle. Paris, 1966.

105. Hager N.E. Problems with Energy Conservation. Journal of Thermal Insulation, vol. 8, 1985.

106. Henning D. Long-term Insulation Properties District Heating Pipes, EUROHEAT and Power, No 4-5,1997.

107. Herhsey A.V. The elasticity of an isotropic aggregate of anisotropic cubic crystals. J. Appl. Mech., 1954, v. 21.

108. Hill R.A. Self-consistent mechanics of composite materials. J. Mech. And Phys. Solids, 1965, v. 13.

109. Kinderman P. Application of closed cellular polyurethane rigid foam. Insulation (Gr. Brit.), №9, 1988.

110. Klarsfeld S. Champs de temperature assories aux movements de convection naturelle dans milieu poreux limite. Revue Generale Termique, 1970, t. 9, №3.

111. Kroner E. Berechnung der elastischen Konstanten des Einkristalles. L. Phus., 1958, v. 151.

112. Kumaran M.K. and Stephenson D.J. Heat Transport through Fibrous Insulation Materials. Journal of Thermal Insulation, vol. 11, 1988.

113. Langlais C. Thermal Gradients Effect on Thermal Properties Measurements. Journal of Thermal Insulation, vol. 11, 1988.

114. Loeb J. Amer., Ceram., Soc., 1954, Vol. 37, №2.

115. Mallay, John F. Thermal Insulation. New York, 1969.

116. Maxwell Y.G. Atreatise on electiciti and magnetism. Oxford University Press, 1891.

117. Mickiy A.S. The thermal movement of moisture soil. A.J.E.E. Trans, V. 60, 1949.

118. Norton F.J. Thermal conductivity and life of polymer foams// J. Cellular Plast. -1967, Vol. 3, No. 1.

119. Roux G. and Tramblay G. Predication of the long-term insulation value of PUR foams. The ACERMI Method //Cellular Polymers. 1990. - Vol. 9, No. 4.

120. Schneider K.I. Investigation of the influence of free thermal convection on heat transfer through material. XI International Congress of Refrigeration. Munich, 1963.

121. Tong T.W., Tiem C.L. Analytical Models for Thermal Radiation in Fibrous Insulations. Journal of Thermal Insulation, vol. 4,1980.

122. Tong T.W., Tiem C.L. Radiative Heat Transfer in Fibrous Insulation. ASME. Journal of Heat Transfer, vol. 105, 1983.