Passiv quyosh isitish tizimiga ega turar-joy binosi tashqi devorlarining issiqlik izolyatsiya qatlami turini tanlash

Kirish. Iqlim o‘zgarishi va global isish hozirda hal qilinishi kerak bo‘lgan eng muhim muammolardan biridir. Ushbu muammolarning asosiy sabablaridan biri insoniyat tomonidan amalga oshirilayotgan turli faoliyatlar natijasida atmosferaga chiqarilayotgan issiqxona gazlari hisoblanadi. Issiqxona gazlari, asosan, dunyoning tobora oshib borayotgan energiya talabini qondirish uchun haddan tashqari ko‘p miqdorda qazilma yoqilg‘ilardan foydalanish natijasida hosil bo‘ladi [1,2]. Dunyo miqyosida energiya iste’mol qiladigan asosiy sektorlaridan biri qurilish sektoridir. Xalqaro energiya agentligi (IEA) ma’lumotlariga ko‘ra, qurilish sektori umumiy energiya iste’molining 40% ni tashkil etadi va taxminan 35% karbonat angidrid (СО2) chiqindilariga sabab bo‘ladi [3]. 2018-yilda O‘zbekiston turar-joy binolarida energiya iste'moli umumiy energiya balansining qariyb 40 foizini tashkil etdi, bu ko‘rsatkich dunyo bo‘yicha o‘rtacha 20 foizni tashkil etadi [4,5]. 2050-yilda O‘zbekiston uy-joy fondining maydoni 949-987 mln m² gacha oshishi kutilmoqda [6]. Qazib olinadigan energiya resurslari miqdorining keskin kamayib borishi fonida energiyani tejash yoki muqobil energiya manbalaridan foydalanish dolzarb bo‘lib qolaveradi. Devor orqali issiqlik uzatish xonaning isitish yoki sovutish yukining asosiy qismini tashkil etadi [7,8]. Devorlarning issiqlik xususiyatlari binoning energiya sarfiga ta'sir qilishda hal qiluvchi rol o‘ynaydi. Shuning uchun devorlarning issiqlik qarshiligini oshirish yoki issiqlik qarshiligining maqbul qiymatlarini aniqlash energiya sarfini kamaytirishning asosiy maqsadi sifatida belgilanadi [9-11]. Devorning issiqlik ko‘rsatkichlarini baholashda ko‘pincha ikkita muhim parametr hisobga “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №2/2025 29 Техника, технология и оборудование olinadi: vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda kamayish kattaligi. Odatda, devordagi yuqori issiqlik ko‘rsatkichi kattaroq vaqt bo‘yicha kechikish va kichikroq amplituda kamayish kattaligi bilan belgilanadi [12]. Vaqt bo‘yicha kechikishi va amplituda kamayish kattaligi har qanday materialning issiqlik saqlash qobiliyatlarini aniqlash uchun juda muhim xususiyatlardir. Devor materiallarining issiqlikfizikaviy xususiyatlari va qalinligiga qarab, turli xil vaqt kechikishlari va amplituda so‘nish kattaligiga ega bo‘ladi [13]. Ushbu ishda g‘isht (termik ishlov berilmagan), pishiq (termik ishlov berilgan) g‘isht, shlakoblok, pena-blok, gazoblok, kul shag‘alli beton va vermikulit-beton kabi qurilish materiallariga bazalt, shkaturka va penopolistirol (Gost 15588-2014) turdagi isolyatsiya qo‘llash orqali vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaligi hisoblandi. Vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaligi sxemalari 1-rasmda ko‘rsatilgan. Vaqt bo‘yicha kechikish quyidagicha aniqlanadi: 𝑡𝑇𝑜𝑚𝑎𝑥> 𝑡𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥⟹𝑡𝑇𝑜𝑚𝑎𝑥−𝑡𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑡𝑇𝑜𝑚𝑎𝑥< 𝑡𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥⇒𝑡𝑇𝑜𝑚𝑎𝑥−𝑡𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥+ 𝑃 𝑡𝑇𝑜𝑚𝑎𝑥= 𝑡𝑇𝑒0 𝑚𝑎𝑥⇒𝑃 (1) ф = { 𝑡𝑇𝑜𝑚𝑎𝑥𝑡𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥 bunda ф – vaqt bo‘yicha kechikish; - devor ichki sirtining maksimal haroratga yetishish vaqti; - devor tashqi sirtining maksimal haroratga yetishish vaqti; P - to‘lqin davri (24 soat). 1-rasm. Vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaligining sxematik tasvirlanishi [13] Bir jinsli qatlamlardan tashkil topgan to‘suvchi konstruksiyada tashqi havo harorati tebransharlari hisobiy amplitudasining so‘nish kattaligi quyidagicha aniqlanadi: 𝜈= 𝐴0 𝐴𝑒= 𝑇0𝑚𝑎𝑥−𝑇0𝑚𝑖𝑛 𝑇𝑒𝑚𝑎𝑥−𝑇𝑒𝑚𝑖𝑛 , (2) bunda - ν - tashqi havo harorati tebranshlari hisobiy amplitudasining so‘nish kattaligi; A0, Ae - devorning ichki va tashqi yuzalaridagi to‘lqin amplitudalari. Quyosh radiatsiyasi va atrof temperaturasi natijasida hosil bo‘ladigan hisobiy temperature Tsa tashqi havo harorati bilan birgalikda quyosh nurlanishining ta’sirini o‘z ichiga oladi va davriy ravishda o‘zgarib turadi. Ushbu harorat 24 soatlik davr mobaynida sinusoida qonuniga bo‘ysunadi deb qabul qilinadi. Vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaligi faqat devor materiali bilan bog‘liq bo‘lib, iqlim ma'lumotlariga bog‘liq emasligi sababli [14] quyosh radiatsiyasi va atrof temperaturasi natijasida hosil bo‘ladigan hisobiy temperature Tsa uchun umumiy tenglama quyidagicha olinadi: 𝑇𝑠𝑎(𝑡) = |𝑇𝑚𝑎𝑥−𝑇𝑚𝑖𝑛| 2) + |𝑇𝑚𝑎𝑥−𝑇𝑚𝑖𝑛| 2 sin ( 2𝜋𝑡 𝑃− 𝜋 2 + 𝑇𝑚𝑖𝑛 (3) “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №2/2025 30 Техника, технология ва жиҳозлар Matematik model. Ushbu tadqiqotda o‘rganilayotgan devorda sodir bo‘luvchi issiqlik jarayonlari faqat x yo‘nalishida va vaqtga bog‘liq holda ko‘rib chiqilgan (3-rasm). Bir o‘lchovli vaqtga bog‘liq issiqlik tarqalish tenglamasi quyidagicha ifodalanadi 𝑘 𝜕2𝑇 𝜕𝑥2 = 𝜌𝐶𝑝 𝜕𝑇 𝜕𝑡 (4) bunda 𝑘- issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti; 𝜌 – zichlik; 𝐶𝑝 - devor materiali uchun issiqlik sig‘imi. Ichki yuza uchun chegaraviy shart quyidagicha ifodalanadi: 𝑘( 𝜕𝑇 𝜕𝑥) 𝑥=0 = ℎ𝑖[𝑇𝑥=0(𝑡) −𝑇𝑖] (5) Devorning tashqi yuzasida esa chegaraviy shart quyidagicha yozilishi mumkin: 𝑘( 𝜕𝑇 𝜕𝑥) 𝑥=𝐿= ℎ𝑡[𝑇𝑠𝑎(𝑡) −𝑇𝑥=𝐿(𝑡)] (6) bunda ℎ𝑖- devorning ichki yuzasidagi issiqlik berish koeffitsiyenti, ℎ𝑡- devorning tashqi yuzasidagi issiqlik berish koeffitsiyenti, 𝑇𝑥=0 - devorning ichki yuzasi harorati; 𝑇𝑥=𝐿- devorning tashqi yuzasi harorati; 𝑇𝑖- xona havosi harorati; 𝑇𝑠𝑎(𝑡) - quyosh radiatsiyasi va atrof temperaturasi natijasida hosil bo‘ladigan hisobiy temperatura. Boshlang‘ich shart sifatida (4) tenglamaning 𝑡= 0 vaqtdagi statsionar yechimi olinadi. Hisoblashlarda xona ichki havosi harorati 𝑇𝑖 doimiy deb olindi. (3) tenglamada ko‘rsatilganidek, 𝑇𝑠𝑎(𝑡) quyosh radiatsiyasi va atrof temperaturasi natijasida hosil bo‘ladigan hisobiy temperatura 24 soatlik davr mobaynida 𝑇𝑚𝑎𝑥 va 𝑇𝑚𝑖𝑛 orasida o‘zgaradi. Masalaning ikki o‘lchamli analitik yechimi [14] da keltirilgan. (4) tenglama Comsol Multiphysics dasturida chekli elementlar usuli bilan yechiladi. Kompyuter dasturiga kiritiladigan qiymatlar quyidagilardan iborat: material solishtirma issiqlik sig‘imi, har bir qatlamning qalinligi, zichligi, issiqlik berish koeffitsiyenti va issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti. (3) tenglamada 𝑇𝑚𝑖𝑛= 0 ℃ va 𝑇𝑚𝑎𝑥= 70 ℃ hamda ichki harorat sifatida 22 ℃ tanlandi. Natijalar va ularning tahlili. G‘isht (termik ishlov berilmagan), pishiq (termik ishlov berilgan) g‘isht, shlakoblok, pena-blok, gazoblok, kul shag‘alli beton va vermikulit-beton materiallari uchun bazalt, shkaturka va penopolistirol (Gost 15588-2014) turdagi isolyatsiya qo‘llash orqali COMSOL Multiphysics modellashtirish dasturida hisoblashlar o‘tkazildi. Ushbu dastur yordamida har bir material uchun vaqt bo‘yicha kechikish va bir jinsli qatlamlardan tashkil topgan to‘suvchi konstruksiyada tashqi havo harorati tebransharlari hisobiy amplitudasining so‘nish kattaligi 𝜈 hisoblandi. Materiallar issiqlik fizik xossalari 1 va 2-jadvallarda keltirilgan. Vaqt bo‘yicha kechikishning eng katta qiymati va amplituda so‘nish kattaligining eng kichik qiymatini tanlash orqali optimal natija aniqlanadi [13]. 4, 5 va 6-rasmlarda uch turdagi izolyatsiya yetti xil materialga qo‘llanganda olingan natijalar keltirilgan. 4-rasmda pena-blok materialida eng katta vaqt bo‘yicha kechikish va gazoblok materialida eng kichik amplituda so‘nish kattaligini ko‘rish mumkin. 6-rasmda ham xuddi shunga o‘xshash holat kuzatiladi, ammo bir vaqtning o‘zida eng katta vaqt bo‘yicha kechikishi va eng kichik amplituda so‘nishi kattaligini topish muhim ahamiyatga ega. 3-rasm. n-qatlamli devorning chizmasi. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №2/2025 31 Техника, технология и оборудование 1-jadval. Materiallar issiqlik fizik xossalari № Material turlari Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti 𝑘, 𝑊 Zichlik 𝜌, 𝑘𝑔 Solishtirma issiqlik sig‘imi 𝐶𝑝, 𝐽 𝑚∙𝐾 𝑚3 𝑘𝑔∙𝐾 1 G‘isht (termik ishlov berilmagan) 0,8 2000 836 2 G‘isht (termik ishlov berilgan) 0.75 1900 836 3 Shlakoblok 0,55 1400 836,8 4 Pena-blok 0,14 600 880 5 Gazoblok 0,1 400 840 6 Kul shag‘alli beton 0.47 1400 840 7 Vermikulit-beton 0.21 800 840 2-jadval. Izolyatsiya materiallarining issiqlik fizik xossalari № Material turlari Solishtirma issiqlik sig‘imi 𝐶𝑝, 𝐽 Issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti 𝑘, 𝑊 Zichlik 𝜌, 𝑘𝑔 𝑚3 𝑚∙𝐾 𝑘𝑔∙𝐾 1 Penopolistirol (Gost 15588-2014) 1340 0.038 40 2 Shkaturka (sement-umli) 840 0.58 1800 3 Bazalt 840 0.032 120 3-jadval. Yetti turdagi materiallar va ularga qo‘llanilgan uch turdagi isolyatsiyalar uchun vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaligi № Material: Bazalt isolyatsiya Amplituda so‘nish kattaligi ,10−3 1 Gazablok 11 3.296 Vaqt bo‘yicha kechikish (soat). 2 Kul shag‘alli beton 13 14 3 Penablok 15 4.078 4 G‘isht (termik ishlov berilgan) 12 23 5 Shlakoblok 12 24 6 Vermikulit-beton 12 5.853 7 G‘isht (termik ishlov berilmagan) 11 24 Material: Penopolistirol (Gost 15588-2014) 1 Gazoblok 14 2.296 2 Kul shag‘alli beton 15 3.338 3 Pena-blok 17 1.841 4 G‘isht (termik ishlov berilgan) 15 3.658 5 Shlakoblok 14 4.437 6 Vermikulit-beton 16 2.628 7 G‘isht (termik ishlov berilmagan) 12 3.326 Material: Shkaturka (sement-qumli) 1 Gazoblok 11 2.936 2 Kul shag‘alli beton 13 15 3 Pena-blok 14 3.291 4 G‘isht (termik ishlov berilgan) 9 28 5 Shlakoblok 12 24 6 G‘isht (termik ishlov berilmagan) 13 22 7 Vermikulit-beton 13 7.51 “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №2/2025 32 Техника, технология ва жиҳозлар Ushbu shartlarga 5-rasm va 3-jadvaldagi natijalar mos keladi, ya’ni pena-blok materialiga Penopolistirol (Gost 15588-2014) izolyatsiya qo‘llanganda eng katta vaqt bo‘yicha kechikish va eng kichik amplituda so‘nish kattaligi aniqlandi. Ushbu qiymatlar, 17 soatlik vaqt bo‘yicha kechikishi va 1.841 ∙10−3 amplituda so‘nish kattaligi, optimal natijalar sifatida qabul qilindi. 4-rasm. Bazalt izolyatsiyasi qo‘llangan hol uchun vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaliklarining taqqoslanishi 5-rasm. Penopolistirol izolyatsiyasi qo‘llangan hol uchun vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaliklarining taqqoslanishi 6-rasm. Shkaturka izolyatsiyasi qo‘llangan hol uchun vaqt bo‘yicha kechikish va amplituda so‘nish kattaliklarining taqqoslanishi “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №2/2025 33 Техника, технология и оборудование “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №2/2025 34