Science & Technique (E-Journal) / НАУКА и ТЕХНИКА
Not a member yet
2025 research outputs found
Sort by
Обратная связь в цепи управления автоматизированным сцеплением при трогании грузового автомобиля с места
Get PDFThe paper presents description of a mechatronic control system for mechanical transmission of a 20-ton truck, as well as its adaptive start-up algorithm, transient process behavior which significantly affects durability of automated power unit elements, vehicle movement smoothness and driver’s comfort when driving. A multidisciplinary model of the mechatronic control system has been developed in the software package Imagine Lab AMESim because its power unit including a diesel engine, a dry frictional two-disc clutch, a main mechanical stepped gearbox and an additional gearbox has electrical components besides mechanical and pneumatic ones. The given model allows to test complex control algorithms and analyze the behavior of intelligent systems in the early designing stages. The research has been carried out on the basis of the test complex at Department “Automobiles”, Automotive and Tractor Faculty, Belarusian National Technical University. Research results confirm an adequacy of the AMESim developed multidisciplinary model. Feedback on the increment of an angular velocity difference between driving and driven parts of the friction clutch has been introduced for precise friction clutch control. Threshold values of a feedback parameter have been determined on the basis of the developed computer model and these values will be used for programming a microprocessor unit when implementing an adaptive algorithm for a truck start-up processПредставлено описание мехатронной системы управления механической трансмиссией 20-тонного грузового автомобиля, а также ее адаптивного алгоритма трогания с места, характер протекания переходного процесса которого существенно влияет на долговечность элементов автоматизированного силового агрегата, плавность движения и комфортность водителя при вождении. Ввиду того что мехатронная система управления силовым агрегатом, включающая дизельный двигатель, сухое фрикционное двухдисковое сцепление, основную механическую ступенчатую и дополнительную коробки передач, имеет помимо механических и пневматических также электрические компоненты, ее мультидисциплинарная модель разработана в программном пакете Imagine Lab AMESim. Данная модель позволяет отрабатывать комплексные алгоритмы управления и анализировать поведение интеллектуальных систем на ранних стадиях проектирования. Исследование выполнено на базе испытательного комплекса кафедры «Автомобили» автотракторного факультета Белорусского национального технического университета. Результаты исследования подтверждают адекватность разработанной мультидисциплинарной модели. С целью прецизионного управления фрикционным сцеплением введена обратная связь по приращению разности угловых скоростей ведущей и ведомой частей фрикционного сцепления. На основании разработанной компьютерной модели определены пороговые значения параметра обратной связи, использующиеся для программирования микропроцессорного блока при реализации адаптивного алгоритма трогания грузового автомобиля с места
Исследование пропорционального модулятора давления на основе линейного двигателя электромагнитного типа
Get PDFThe paper deals with a workflow of a proportional pressure modulator equipped with a linear electric motor of electromagnetic type (LEMET). A schematic diagram consisting of a power supply and control system has been constructed to determine the performance of LEMET. The power supply system is a self-contained half-bridge inverter. The converter input is supplied with 12 V DC voltage. The motor phase is powered by an inverter which includes transistor switches and diodes. The control system of the autonomous inverter consists of two channels – a current limiting channel and a linear transfer channel. The study is based on the results of numerical and simulation modeling of LEMET workflows. Numerical simulation is performed and investigated by a finite element method in the FEMM environment. Geometry of the LEMET model lies in the region of air with an electromagnetic permeability of 1. An initial radius of the grid generation for the working gap area is 0.5 mm, while for other areas an adaptive generation method has been applied. In order to determine a continuous power function at any point within a current variation interval i and a displacement x current linkage and electromagnetic force functions have been approximated by polynomials use of the Curve Fitting application. The simulation LEMET model of a proportional modulator has been built in the MatLab Simulink environment. The implicit Runge-Kutta method using the secondorder inverse differentiation formulas with a variable step has been applied for solution of a mathematical model in the MatLab Simulink system. The equation of an electrical circuit for an inductor motor phase has been compiled according to the second law of Kirchhoff. The LEMET traction characteristics have been obtained by moving a locking and adjusting element (LCE) from 0 to 6 mm in steps of 1 mm while changing the MMF in the winding from 0 to 2 A in steps of 0.1 A. It has been established that in order to move the LCE by 6 mm with the speed of 40 mm/s with a resolution of 0.15 mm, the maximum value of the current in the LEMET winding is equal to 2.5 A. In this case the value of the electromagnetic force is 120 N. This makes it possible to improve an accuracy of the brake drive pressure regulation by 12.3 %. Solutions have been proposed to increase the LEMET speedwork. Characteristics of the engine have been described and numerical parameters of LEMET have been determined in the paper. The developed simulation model allows to investigate functional properties and dynamic characteristics of the proportional modulator with a relative error of 4.07 %.Проведено исследование рабочего процесса пропорционального модулятора давления с линейным электродвигателем электромагнитного типа (ЛЭДЭТ). Для определения рабочих характеристик ЛЭДЭТ составлена принципиальная схема, состоящая из системы питания и управления. Система питания представляет собой автономный полумостовой инвертор. На вход преобразователя подается постоянное напряжение 12 В. Фаза двигателя питается от инвертора, в состав которого входят транзисторные ключи и диоды. Система управления автономным инвертором состоит из двух каналов – канала ограничения тока и канала линейного перемещения. Исследование основано на результатах численного и имитационного моделирования рабочих процессов ЛЭДЭТ. Численное моделирование выполнено и исследовано методом конечных элементов в среде FEMM. Геометрия модели ЛЭДЭТ заключена в область воздуха с электромагнитной проницаемостью, равной 1. Начальный радиус генерации сетки для области рабочего зазора составляет 0,5 мм, а для других областей установлен адаптивный метод генерации. Для определения непрерывной степенной функции в любой точке интервала варьирования тока i и перемещения x функции потокосцепления и электромагнитной силы аппроксимированы полиномами при помощи приложения Curve Fitting. Имитационная модель ЛЭДЭТ пропорционального модулятора построена в среде MatLab Simulink. Для решения математической модели в системе MatLab Simulink выбран неявный метод Рунге – Кутта, использующий формулы обратного дифференцирования 2-го порядка с переменным шагом. Уравнение электрической цепи фазы индукторного двигателя составлено согласно второму закону Кирхгофа. Тяговые характеристики ЛЭДЭТ получены путем перемещения запорно-регулирующего элемента (ЗРЭ) от 0 до 6 мм с шагом 1 мм при изменении магнито-движущей силы (МДС) в обмотке от 0 до 2 А с шагом 0,1 А. Установлено, что для перемещения ЗРЭ на 6 мм при скорости 40 мм/с с дискретностью 0,15 мм максимальное значение силы тока в обмотке ЛЭДЭТ равно 2,5 А. При этом значение электромагнитной силы равно 120 Н. Это позволяет повысить точность регулирования давления в тормозном приводе на 12,3 %. Предложены решения, повышающие быстродействие ЛЭДЭТ. Описаны характеристики двигателя и определены численные параметры ЛЭДЭТ. Разработанная имитационная модель позволяет исследовать функциональные свойства и динамические характеристики пропорционального модулятора с относительной погрешностью 4,07 %
Трансформация мировой автомобильной промышленности
Get PDFThe world industry is on a threshold of a new development cycle which is characterized by emergence of breakthrough technologies: distributed ledger technology, drone-type devices, 3D printing, virtual reality, Internet of things, augmented reality etc. Due to these technologies fundamental changes will take place in the majority of economic branches. The automotive industry is not an exception. This industry plays one of the key roles in economy in a great number of countries and changes occurring in it lead not only to creation of new products, technical processes but these changes also entail improvement of the industrial base which has been already created. The Republic of Belarus considers an automotive industry as one of key industries for its economy and its efficiency has a high dependency factor pertaining to speed of innovation emergence and implementation that is strategically important aspect of increase in competitiveness both on current sales markets and on potential ones. The paper pays a special attention to two main trends arising in the course of forming a new industrialization: increase in environmentally-friendly fuel systems and digital transformation. Problems of world ecology have exerted a considerable impact on developments in the field of alternative energy sources. Speed of development and promotion of electric vehicles considerably exceed “breakthrough” innovation developments of the past. However a great number of factors can have a significant effect on the future of electric vehicles and two of them are thoroughly considered in the paper: cost of energy (batteries) and price of oil (at the price of about 20 USD for barrel the development rate will considerably decrease). Besides the matter of environmental friendliness the paper pays attention to services of digital transformation. The world has already presented examples pertaining to usage of remote control for dump trucks, telematics etc. Such an approach makes it possible for organizations to optimize substantially an expenditure budget and doing so we increase resource use efficiency. The paper also contains a review of innovations in the automotive industry of the Republic of Belarus: BelGee electric cars, Belkommunmash electrobuses, developments of large industrial equipment.Мировая промышленность находится на пороге нового витка развития, характеризующегося появлением таких прорывных технологий, как: блокчейн, беспилотные устройства, трехмерная печать, виртуальная реальность, Интернет вещей, дополненная реальность и т. д. В результате этого коренные изменения произойдут в большинстве отраслей экономики. Автомобилестроение не исключение. Данная отрасль играет одну из ключевых ролей в экономике множества государств, и изменения, происходящие в ней, приводят не только к созданию новых продуктов, технических процессов, но и к совершенствованию уже имеющегося производственного плацдарма. В частности, для Республики Беларусь автомобильная промышленность – одна из ключевых отраслей экономики, и ее эффективность имеет высокую степень зависимости от скорости возникновения и реализации инноваций – стратегически важного аспекта повышения конкурентоспособности как на текущих, так и на потенциальных рынках сбыта. В статье уделено внимание двум основным трендам, возникающим в процессе формирования новой индустриализации: повышению экологичности топливных систем и цифровой трансформации. Проблемы мировой экологии оказали значительное влияние на разработки в сфере альтернативных источников энергии. Скорость развития и популяризации электромобилей значительно превосходит «прорывные» инновационные разработки прошлого. Однако на будущее электромобилей могут значительно повлиять множество факторов, два из которых подробно рассмотрены в статье: стоимость энергии (батарей) и цена нефти (при цене около 20 дол. за баррель темп развития значительно снизится). Помимо вопроса экологичности, уделено внимание сервисам цифровой трансформации. В мире уже существуют примеры использования удаленного управления карьерными самосвалами, телематики и т. д. Все это позволяет организациям значительно оптимизировать расходную часть бизнеса, тем самым увеличив эффективность использования имеющихся ресурсов. Приводится обзор инноваций в автомобилестроительной отрасли Беларуси (электромобили «БелДжи», электробусы «Белкоммунмаш», разработки представителей крупной промышленной техники)
СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ТАЗА ДО И ПОСЛЕ ПРОЦЕДУРЫ ЗАМЕНЫ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА
Get PDFThe paper presents the results of a preliminary study on the structural analysis of the pelvic girdle, comparing results for the analysis performed before and after the hip replacement procedure with taking into account changes in the mechanical properties of the articular cartilage of the joint. Basic anatomy and biomechanics of the hip joint is introduced. The mechanical analysis of the hip joint model in each case is conducted. Final results of analysis are presented. The numerical model of the tested objects was made on the basis of CT and CAD modeling. Hip bone models were made using specialist software such as Materialise Mimics. The model is made in the program was then exported to a data exchange file in order to obtain the editable CAD files. Thus obtained models were the starting point for the implementation of the numerical model of personalized hip replacement. Numerical models of bone and implant were performed in Solidworks environment.Mechanical analysis was carried out using finite element analysis. During performing of calculations with the use of finite element analysis other physical quantities are also being discretized: loads, tensions, restraints or other examples represented in the system with the use of continuous function. While performing the process of discretization software aims at maximally approximation of discreet and continuous form using approximation methods.В статье представлены результаты предварительного исследования структурного анализа тазового пояса, сравниваются результаты анализа, проведенного до и после процедуры замены тазобедренного сустава, с учетом изменений механических свойств суставного хряща. Вводится базовая анатомия и биомеханика тазобедренного сустава. В каждом случае проводится механический анализ модели тазобедренного сустава. Приводятся окончательные результаты анализа. Численная модель испытуемых объектов сделана на основе компьютерной томографии и CAD-моделирования, модели костного мозга выполнены с использованием специализированного программного обеспечения Materialise Mimics. Модель, сделанная в программе, затем экспортировалась в файл обмена данными, чтобы получить редактируемые файлы CAD. Таким образом, полученные модели стали отправной точкой для внедрения численной модели персонализированной замены тазобедренного сустава. Численные модели кости и имплантата были выполнены в среде SolidWorks. Механический анализ проводился с использованием метода конечных элементов. Во время выполнения расчетов с использованием МКЭ-анализа также дискретируются другие физические величины – нагрузки, напряжения, ограничения, представленные в системе с использованием непрерывной функции. При выполнении процесса дискретизации программное обеспечение нацелено на максимальное сближение дискретной и континуальной моделей с использованием методов аппроксимаци
ВЛИЯНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ КРИВОЙ НА БЕЗОПАСНОСТЬ ДВИЖЕНИЯ ПО АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГЕ
Get PDFThe paper is devoted to a challenging problem of ensuring traffic safety on the sections of a highway vertical curve and it provides an analysis for works concerning design, lay-out and organization of a project roadway. A change in vehicle speed has been analyzed depending on the length of a curve and a maximum longitudinal slope of a project roadway. The paper presents statistical data about accidents in the Republic of Belarus for several years on the sections of curves pertaining to project roadways. Comparative analysis of difference between point marks on a parabola is given in the paper and the parabola is inscribed in the fracture of the project roadway while using two methods. The paper presents the following errors: geodetic measurements in excesses while laying out pavement, elevation points along pavement axis while making road pavement. Emergence of centrifugal force causes a change in shearing and holding forces. Excess of the shearing force on the holding one leads to spontaneous sliding in the direction of a shearing force vector. Technical solutions have been developped on the basis of systematic functional and active deterministic method. The solutions are protected by invention patents of the Republic of Belarus and they ensure safety passages of highway sections with this type of curves in a longitudinal profile. While constructing and accepting a road for operation it is necessary to control references of curve elements in the longitudinal profile according to the results of executive surveys and in case of operation it is necessary to inform a driver about a safety speed for a passage through such sectionsСтатья посвящена актуальной проблеме обеспечения безопасности движения на участках вертикальной кривой автомобильной дороги. Приведен анализ работ, выполняемых по проектированию, разбивке и устройству проектной линии автомобильной дороги. Проанализировано изменение скорости движения транспортного средства в зависимости от длины кривой и максимального продольного уклона проектной линии автомобильной дороги. Представлены статистические данные об аварийности в Республике Беларусь за ряд лет на участках кривых проектной линии автомобильных дорог. Дается сравнение разности отметок точки на параболе, вписываемой в перелом проектной линии автомобильной дороги двумя методами. Приведены погрешности: геодезических измерений в превышениях при разбивке дорожного покрытия; высотных отметок по оси покрытия при строительстве дорожного покрытия. Возникновение центробежной силы приводит к изменению сдвигающей и удерживающей сил. Превышение сдвигающей силы над удерживающей ведет к самопроизвольному скольжению в направлении вектора сдвигающей силы. На основе системно-функционально-деятельного детерминированного метода разработаны технические решения, которые защищены патентами на изобретения Республики Беларусь и обеспечивают безопасность проезда участков автомобильных дорог с таким видом кривых в продольном профиле. При строительстве и приемке дороги в эксплуатацию необходимо контролировать выноску элементов кривых в продольном профиле по результатам исполнительных съемок, а при эксплуатации – информировать водителя о безопасной скорости проезда по таким участкам
СИНТЕЗ КУЛАЧКОВОГО ПРИВОДНОГО МЕХАНИЗМА РОЛИКОВОЙ ФОРМОВОЧНОЙ УСТАНОВКИ С КОМБИНИРОВАННЫМ РЕЖИМОМ ДВИЖЕНИЯ ПО УСКОРЕНИЮ ТРЕТЬЕГО ПОРЯДКА
Get PDFFor the purpose of increase of reliability and durability of roller forming installation the combined mode of back and forth motion of the forming cart on acceleration of the third order is calculated. Kinematic characteristics of the forming cart at the combined back and forth motion mode on acceleration of the third order are calculated. The design of the drive of installation in a type of the cam mechanism is developed and the cam profile for providing the combined mode of back and forth motion of the forming cart is constructed. Use in installation of the specified driving mechanism leads to improvement of quality of a surface to the processed concrete mix, reduction of dynamic loadings in elements of the driving mechanism, to disappearance of excess destructive loads of a frame design and, respectively, to increase of reliability and durability of installation in general.С целью повышения надежности и долговечности роликовой формовочной установки рассчитан комбинированный режим возвратно-поступательного движения формовочной тележки и ее кинематические характеристики при этом режиме по ускорению третьего порядка. Разработана конструкция привода установки в виде кулачкового механизма, построен профиль кулачка для обеспечения комбинированного режима возвратно-поступательного движения формовочной тележки. Использование в установке указанного приводного механизма повышает качество поверхности обрабатываемой бетонной смеси, уменьшает динамические нагрузки в элементах приводного механизма, способствует исчезновению лишних разрушительных нагрузок на рамную конструкцию и, соответственно, повышению надежности и долговечности установки в целом. Результаты работы могут быть использованы для уточнения и усовершенствования существующих инженерных методов расчета приводных механизмов машин роликового формования как на стадиях проектирования/конструирования, так и в режимах реальной эксплуатации
ДИНАМИЧЕСКОЕ УСИЛЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ БИОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Get PDFMethods for estimation of dynamic magnification pertaining to motion in biomechanics have been developed and approbаted in the paper. It has been ascertained that widely-used characteristics for evaluation of motion influence on mechanisms and machinery such as a dynamic coefficient and acceleration capacity factor become irrelevant while investigating human locomotion under elastic support conditions. The reason is an impossibility to compare human motion in case when there is a contact with elastic and rigid supports because while changing rigidity of the support exercise performing technique is also changing. In this case the technique still depends on a current state of a specific sportsman. Such situation is observed in sports gymnastics. Structure of kinematic and dynamic models for human motion has been investigated in the paper. It has been established that properties of an elastic support are reflected in models within two aspects: in an explicit form, when models have parameters of dynamic deformation for a gymnastic apparatus, and in an implicit form, when we have numerically changed parameters of human motion. The first part can be evaluated quantitatively while making comparison with calculations made in accordance with complete models. For this reason notions of selected and complete models have been introduced in the paper. It has been proposed to specify models for support and models of biomechanical system that represent models pertaining only to human locomotor system. It has been revealed that the selected models of support in kinematics and dynamics have structural difference. Kinematics specifies only parameters of elastic support deformation and dynamics specifies support parameters in an explicit form and additionally in models of human motion in an explicit form as well. Quantitative estimation of a dynamic motion magnification in kinematics and dynamics models has been given while using computing experiment for grand circle backward on a gymnastics horizontal bar as an example. It has been shown that an influence of a gymnastic apparatus on motion has numerically the same order as motion of a sportsman without taking into account elastic properties of the support.Разработаны и опробованы методы оценки динамического усиления движения в биомеханике. Установлено, что широко используемые характеристики оценки влияния движения на механизмы и машины, такие как динамический коэффициент и коэффициент динамичности по ускорениям, при исследовании локомоций человека в условиях упругой опоры теряют смысл. Причиной является невозможность сравнить движение человека при контакте с упругой и жесткой опорами, так как с изменением жесткости опоры меняется и техника выполнения упражнения. При этом она еще зависит от текущего состояния конкретного спортсмена. Такая ситуация наблюдается в спортивной гимнастике. Изучена структура кинематических и динамических моделей движения человека. Установлено, что свойства упругой опоры в моделях отражаются: в явном виде, когда в моделях присутствуют параметры динамической деформации спортивного снаряда, и в неявном – в численно измененных параметрах движения самого человека. Первую часть можно оценить количественно, сравнив с расчетами по полным моделям. Для этого введены понятия выделенной и полной моделей. Предложено выделять модели для опоры и модели биомеханической системы, представляющие собой модели движения только опорно-двигательного аппарата человека. Выявлено, что выделенные модели опоры в кинематике и динамике различаются по структуре. В кинематике выделяют только параметры упругой деформации опоры, а в динамике – параметры опоры в явном виде и дополнительно – в моделях движения самого человека, и тоже в явном виде. На примере вычислительного эксперимента для большого оборота назад на гимнастической перекладине дана количественная оценка динамического усиления движения в моделях кинематики и динамики. Показано, что влияние спортивного снаряда на движение численно имеет тот же порядок, что и движение спортсмена без учета упругих свойств опоры
ЭЛЕКТРОЛИТНО-ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА ПРИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ РЕЖИМАХ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОГРАДИЕНТНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Get PDFElectrolyte-plasma treatment has become widespread in the industry as an alternative to traditional chemical, electrochemical and mechanical methods of improving the surface quality of products made of metallic materials. Advantages ofelectrolyte-plasma treatment are a high intensity of microroughness smoothing, the use of low concentration salts solutions as electrolytes, the possibility of processing products of complex shape. The main disadvantage of this method is high power consumption, so the method can be considered in its classical form to the power-consuming. A possible way of reducing power consumption is treatment in unsteady modes that arise in the transition zone between a switching and stable electrolyte-plasma treatment process and is characterized by the periodic formation of a stable vapor-gas shell and a transition to an electrochemical process. The paper presents the results of a study of the influence of a high-gradient electric field under unsteady electrolyte-plasma treatment modes on the energy parameters of the process and the characteristics of the surface being treated. It is established that a high-gradient electric field has a significant effect on the decrease in specific power consumption, which is explained by a decrease in losses in the electrolyte and the influence of the field on the formation and maintenance of the vapor-gas shell. As a result of the study of the effect of a high-gradient electric field in unsteady EPT modes on characteristics of the surface layer was established that a significant impulse current density in the zone of predominantly electrochemical treatment leads to a selective etching of the surface and the formation of a characteristic micro relief of the surface with a developed porous microstructure with pore sizes from 0.3 to 2.5 microns. The most pronounced porous microstructure is provided at a voltage of 270–300 V and an additional inductance of 3.2 mH.Электролитно-плазменная обработка получила широкое распространение в промышленности в качестве альтернативы традиционным химическим, электрохимическим и механическим методам повышения качества поверхности изделий из металлических материалов. Преимуществами такой обработки являются высокая интенсивность сглаживания микронеровностей, применение в качестве электролитов растворов солей низкой концентрации, возможность обработки изделий сложной формы. Основной недостаток метода – высокая энергоемкость, поэтому метод можно отнести в его классическом виде к энергоемкому производству. Возможным методом снижения энергоемкости является обработка в нестационарных режимах, которые возникают в переходной зоне между коммутационным и устойчивым процессом электролитно-плазменной обработки и характеризуется периодическим образованием устойчивой парогазовой оболочки и переходом к электрохимическому процессу. В статье приводятся результаты исследования влияния высокоградиентного электрического поля при нестационарных режимах электролитно-плазменной обработки на энергетические параметры процесса и характеристики обрабатываемой поверхности. Установлено, что высокоградиентное электрическое поле оказывает существенное влияние на снижение удельной потребляемой мощности, что объясняется уменьшением потерь в электролите и влиянием поля на образование и поддержание парогазовой оболочки. В результате исследования влияния высокоградиентного электрического поля при нестационарных режимах электролитно-плазменной обработки на характеристики поверхностного слоя установлено, что значительная импульсная плотность тока в зоне преимущественно электрохимической обработки приводит к селективному травлению поверхности и образованию характерного микрорельефа поверхности с развитой пористой микроструктурой с размерами пор от 0,3 до 2,5 мкм. Наиболее выраженная пористая микроструктура обеспечивается при напряжении 270–300 В и величине добавочной индуктивности 3,2 мГн
ВЛИЯНИЕ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ НЕПЕРФОРИРОВАННОГО ЭКРАНА НА ПРОЦЕСС ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ ЗДАНИЙ
Get PDFIt is recommended to have a vapor-proof barrier on the internal side of heat insulation system in multi-layer building enclosing parts in order to ensure protection of a heat-insulation layer against humidification because relative humidity of internal air is generally higher than external one and diffusion of water steam is directed from premises outside. While having a barrier with high vapor permeability a part of moisture can be accumulated in the structure and heat insulation core and difference of actual and maximum possible partial pressures leads to condensate formation. In order to improve thermal properties of enclosing parts the necessity arises to create a vapor-proof protection screen. It complies with the design of a panel with a vapor-proof screen in the form of non-perforated aluminium foil. The given screen located at internal panel layer prevents penetration of water vapor from premises into enclosing part and heat insulation layer. In such a case condensation zones and, consequently, their moistening can occur in some layers of enclosing parts according to their thermal and physical characteristics. The paper contains a calculation of thermal and moisture regime of the enclosing parts with vapor-proof layer (non-perforated aluminium foil) located in enclosing part core between various layers. An analysis of thermal and moisture regime diagrams for multi-layer external enclosing part demonstrates that the part of non-perforated screen (aluminium foil) located between internal concrete layer and perforated heat insulation layer is considered the most rational one. At the same time other screens between separate layers are perforated.В многослойных ограждающих конструкциях зданий для защиты теплоизоляционного слоя от увлажнения рекомендуется наличие паронепроницаемого слоя на внутренней стороне системы утепления, так как относительная влажность внутреннего воздуха обычно выше, чем наружного, и диффузия водяных паров направлена из помещения наружу. При наличии с внешней стороны слоя с большой паропроницаемостью часть влаги может скапливаться в толще конструкции и утеплителя, а разница действительных и максимально возможных парциальных давлений приводит к выпадению конденсата. Для повышения теплозащитных качеств ограждающих конструкций возникает необходимость создания паронепроницаемого защитного экрана. Этому соответствует конструкция панели с паронепроницаемым экраном в виде неперфорированной алюминиевой фольги. Расположение данного экрана у внутреннего слоя панели препятствует проникновению водяных паров из помещения в ограждающую конструкцию и в слой утеплителя. При этом в отдельных слоях ограждающей конструкции в зависимости от их теплофизических характеристик могут возникать зоны конденсации и, соответственно, увлажнение их. Проведен расчет тепловлажностного режима ограждающих конструкций с расположением паронепроницаемого слоя (неперфорированной алюминиевой фольги) в толще ограждающей конструкции между различными слоями. Анализ графиков тепловлажностных режимов многослойной наружной ограждающей конструкции показывает, что наиболее рациональной является конструкция с расположением неперфорированного экрана – алюминиевой фольги – между внутренним слоем бетона и слоем перфорированного утеплителя. При этом другие экраны между отдельными слоями выполнены перфорированными
ПУТИ СНИЖЕНИЯ НОРМАТИВНЫХ ТЕПЛОПОТЕРЬ В ЖИЛЫХ ЗДАНИЯХ
Get PDFA simplified method for calculation of standard coefficient for heat transfer in a residential building has been developed in the paper. Investigations have been carried out with the purpose to determine influence of building size, level of thermal insulation in external enclosures and share of heat regeneration in ventilation system on total heat losses. The paper considers buildings of a simple geometrical form (“matchbox”) with number of floors 1, 2, 4, 8, 16 and living area from 100 up to 25600 m2 at the level of thermal resistance of walls 1; 3 and 5 m2 ⋅°C/W and share of heat regeneration in ventilation air stream of 0; 0.5 and 0.66. The investigation results have shown that while increasing building size then there is a sudden transformation of dimensions and structure in external enclosures: share of overlapping area is reduced by 3-fold and share of wall area is increased by 2-fold. Surface area of building external envelope is reduced by 6-fold in comparison with its heated area. An average coefficient of building heat transfer assigned to heated area is decreased by 3-fold. It has been shown that the most efficient methods for further decrease of standard heat losses for residential buildings are the following: heat recovery in the ventilation system: it is deeper if heat protection rate is higher and climate of a building construction zone is colder; enlargement of building size through decrease of their number; limit-exceeding increase in heat protection of small apartment buildings and cottages; cubic form of 2–3-floor buildings for Far North.Разработана упрощенная методика расчета нормативного коэффициента теплопередачи жилого здания. Выполнены исследования по влиянию на суммарные теплопотери размеров здания уровня теплоизоляции наружных ограждений и доли регенерации теплоты в системе вентиляции. Рассмотрены здания простой геометрической формы («спичечный коробок») с числом этажей 1, 2, 4, 8, 16, жилой площадью от 100 до 25600 м2 при уровне теплового сопротивления стен 1; 3 и 5 м2×оС/Вт и доли регенерации теплоты вентиляционного потока воздуха 0; 0,5 и 0,66. Результаты исследования показали, что при увеличении габаритов здания происходит резкая трансформация размеров и структуры наружных ограждений: доля площади перекрытий сокращается в три раза, доля площади стен увеличивается в два раза. В шесть раз уменьшается доля площади поверхности наружной оболочки здания по сравнению с ее отапливаемой площадью. Отнесенный к отапливаемой площади средний коэффициент теплопередачи здания становится меньше в три раза. Показано, что для дальнейшего снижения нормативных теплопотерь жилых зданий наиболее эффективными путями являются: рекуперация теплоты в системе вентиляции (и тем глубже, чем выше уровень теплозащиты и холоднее климат зоны сооружения здания); укрупнение размеров зданий за счет уменьшения их числа; сверхнормативное повышение теплозащиты малоквартирных зданий и коттеджей; кубическая форма двух-, трехэтажных зданий для Крайнего Севера