МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ НАРУЖНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ ЗДАНИЙ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ НАРУЖНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

Басок Б.И., Накорчевский А.И

Наведені методика і приклад розрахунку теплопередачі через зовнішнє огородження будинку з врахуванням неперервної дії сукупності кліматичних факторів
Изложены методика и пример расчета теплопередачи через наружные ограждения зданий с учетом непрерывного действия совокупности климатических факторов.
Set out the methodology and an example of calculation of heat transfer through the outer fence of buildings with light continuous combined climatic factors.

 


КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Теплопередача, ограждение зданий, климатический фактор.

Агентство недвижимости оценивая помещение учитывает теплопотери ограждающих конструкций. Расчетные методики теплопередачи через наружные ограждения зданий [1 - 3 и др.] основываются на допущении о гармоническом характере изменений тепловых характеристик на границах ограждения. Ранние работы [4] акцентировали внимание на изменении параметров внутри помещения (например, разовое в течение суток печное отопление). При повсеместном распространении централизованного отопления и стабилизации внутренней температуры определяющими стали внешние факторы. Однако основы теоретических построений остались прежними, что привело к введению полуэмпирических комплексов и понятий «теплоусвоение» поверхностей, «теплоустойчивость» ограждений и помещений в форме, не отвечающей реальной количественной мере этих понятий.

Основными внешними факторами, в то время как проводится оценка квартиры и определяющими теплопередачу через ограждение, являются температура воздуха, скорость ветра и интенсивность солнечной радиации. Эти характеристики трудно предсказуемы для конкретных суток конкретной местности. Поэтому, если нет частной информации, следует ориентироваться на среднемесячные показатели, которые приводятся в климатических справочниках, как, например, [5 - 7] для территории Украины. Попытка учесть действие солнечной инсоляции была предпринята в середине прошлого столетия А. М. Шкловером [8] путем введения условной наружной температуры воздуха, являющейся суммой температуры воздуха и виртуальной добавки от действия солнечной радиации. Эта методика применялась преимущественно для прогнозирования тепловых параметров в зданиях, расположенных в южных республиках СССР. Уровень современной вычислительной техники позволяет оперативно решать задачи теплопередачи через ограждения, базируясь на всей совокупности климатических факторов без каких-либо допущений и упрощений.

Ограждение может быть комбинированным, состоящим из ряда слоев, например, таких как показано на рис. 1. Здесь, в цифровой последовательности 1, 2, … ,7 от внутренней поверхности (х = 0), используются материалы: арболит, гранулы пенополистерола, ракушечник, базальтовая вата, пенополистерол, воздушный слой, пенополистерол. Вверху даны толщины слоев в сантиметрах, внизу – текущее значение поверхностей, разделяющих слои. Толщина ограждения – δ = 0,74 м. Движущая сила теплопередачи определяется действием тепловых потоков по обеим сторонам ограждения (см. рис. 1), а именно, конвективным с плотностью qв.к и лучистым с плотностью qв.л на внутренней поверхности и соответствующими qн.к, qн.л на наружной, а также плотностью солнечного излучения qs.



Там же дана и разность первых двух интегралов (11), определяющих аккумулирующую способность ограждения. Согласно вычислениям теплопотери через ограждение в основном происходят в период с октября месяца по апрель, что совпадает с длительностью отопительного сезона, принятого для г. Киева. Естественно, в апреле и октябре темп роста теплопотерь наименьший по сравнению с другими месяцами. Для июня – августа характерен противоположный теплопоток – в ограждение, обусловленный действием солнечной радиации. Теплому периоду свойственно и наибольшее накопление энергии в стене, определяемому разностью е(t, δ) и е(t, 0).

Теплопоток в помещение должен быть воспринятым и полезно использованным для горячего водоснабжения или отопления в зимний период. В соответствии с расчетом результирующие годовые теплопотери через ограждение составляет для южно ориентированной стены величину 33·106 Дж/м2. Если не учитывать действия Солнца, результат будет другим – 55·106 Дж/м2, что в 1,7 раза больше предыдущего значения (см. рис. 5). Поскольку стена высотой 3 м обычно «обслуживает» помещение длиной 6 – 7,5 м, то результирующие теплопотери, приходящиеся на единицу площади помещения, будут 3,7…4,6 кВт·час/(м2·год). Последние цифры на порядок меньше нормативных значений.

Наличие в ограждении воздушной прослойки позволяет использовать ее для принудительного отведения избыточной теплоты и поддержания заданной температуры Тв в помещении (в рассчитанном случае Тв = 20 °С). Как следует из данных, приведенных на рис. 2, 3, при этом возможно получение потенциала воздушного теплоносителя порядка 20…30 °С. Такую теплоту можно направить в низкопотенциальный теплоаккумулятор либо использовать для предварительного подогрева воды в системе горячего водоснабжения. Если в последней применяются тепловые насосы, то возможен непосредственный ввод этой энергии в низкотемпературный контур теплового насоса.

При отоплении по системе «теплый пол» открывается возможность создания комфортных условий в помещении в теплое время года путем извлечения этой системой избыточной энергии с последующим направлением ее в неработающие летом тепловые насосы или в теплоаккумулятор.

При покупке квартиры Мы Вам советуем при обратится в фирму "Эксклюзив в недвижимости": оценка недвижимости - их основное занятие!

1. Ильинский В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат зданий) / Ильинский В.М. – М.: Высшая школа, 1974. – 320 с.
2. Богословский В.Н. Отопление: учеб. для вузов / Богословский В.Н., Сканави А.Н. – М.: Стройиздат, 1991. – 735 с.
3. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / Фокин К.Ф. – М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. – 200 с.
4. Власов О.Е. Основы строительной теплотехники / Власов О.Е. – М.: ВИА РККА, 1938. – 94 с.
5. Справочник по климату СССР. - Вып. 10, ч. I. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966. – 124 с.
6. Справочник по климату СССР. - Вып. 10, ч.II. Температура воздуха и почвы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1967. – 608 с.
7. Справочник по климату СССР. - Вып. 10, ч.III. Ветер. – Л.: Гидрометеоиздат, 1967. – 682 с.
8. Шкловер А.М. Теплопередача при периодических тепловых воздействиях / Шкловер А.М. – М.: Энергоиздат, 1961.
9. Кондратьев К.Я. Радиационный режим наклонных поверхностей / Кондратьев К.Я., Пивоварова З.И., Федорова М.П. – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 216 с.
10. Бартеньев О.В. Фортран для профессионалов. Математическая библиотека IMSL. Ч.3. / Бартеньев О.В. – М.: Диалог МИФИ, 2001. – 368 с.
11. Михеев М.А. Основы теплопередачи / Михеев М.А., Михеева И.М. – М.: Энергия, 1973. – 320 с.
12. Накорчевский А.И. Действие климатических условий на теплопередачу через ограждения зданий и использование избыточной теплоты для теплоснабжения / Накорчевский А.И. // Инженерно-физический журнал. – 2013. – Т.86. – № 3. - С. 481–488.

 

Категория: Интересно | Добавил: admin (2014-08-06)
Просмотров: 1460 | Теги: климатический фактор, ограждение зданий, теплопередача | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
ДБНУ