Експериментальне дослідження натікання повітряного потоку на зовнішню поверхню огороджувальної конструкції. Визначення граничних умов на стінових і світопрозорих поверхнях будинків з урахуванням зміни швидкості повітряного потоку і кута його натікання.
Аннотация к работе
Житлово-комунальний комплекс України займає третє місце після металургійної і хімічної промисловості за обсягами споживання енергоносіїв і перше місце - по споживанню тепла. Щоб знизити енергоспоживання в цій сфері, насамперед, необхідно удосконалити методику визначення теплового навантаження і тепловтрат будинків і споруд, для чого потрібно проаналізувати вплив на їх теплові режими температури зовнішнього повітря, швидкості і напрямку вітру. На цей час при розрахунках теплових режимів будівель не враховується зміна температури зовнішнього повітря, швидкість і напрямок вітру, теплова інерційність та теплоакумуляційна здатність їх зовнішніх огорож і, як наслідок, змінні у часі граничні умови. Це насамперед потребує удосконалення методів визначення теплового навантаження будинків. Основні результати отримано при виконанні бюджетних тем №10 «Моделювання та ідентифікація процесів тепломасообміну в обєктах промислового призначення і енергетиці з метою енергозбереження, підвищення надійності та продовження ресурсу» (2000-2004 рр., № держреєстрації 0100U004810), №50 «Розробка наукових основ енергозберігаючих технологій в енергетиці, машинобудуванні та приладобудуванні на основі моделювання, ідентифікації та оптимізації теплових процесів» (2005-2009 рр., № держреєстрації 0105U002642), розробці програми «Розвиток і реформування житлово-комунального господарства м.Аналіз метеопараметрів, процесів теплопереносу в будинках і методів їх дослідження показав, що існуючі моделі мають похибки, котрі виникають в наслідок неточності задання граничних умов. При натіканні потоку повітря на поверхню структура його течії істотно змінюється залежно від швидкості вітру, його напрямку, розташування поверхні (навітряна, бокова чи завітряна). Початок опалювального сезону звязаний з процесом остигання будинку, що відбувається в результаті впливу параметрів зовнішнього середовища (температура зовнішнього повітря, швидкість і напрямок вітру). Математична модель теплових режимів приміщень описується системою рівнянь, що включає: рівняння нестаціонарного теплового балансу для приміщення де - відповідно теплоємність і маса j-го елемента внутрішнього огородження, Fн.е - площа поверхні нагрівального елемента; Fct - площа зовнішньої стіни, Fвік - площа вікон, ан.е, ав - коефіцієнт тепловіддачі на поверхні нагрівального елемента і на внутрішній поверхні зовнішньої стіни, тн.е - температура нагрівального елемента, тв(t),-температура внутрішнього повітря, тз - температура зовнішнього повітря, t(0,t)-температура на внутрішній поверхні зовнішньої стіни, квік - коефіцієнт теплопередачі через вікна; Qп - тепловтрати через перекриття; За результатами розвязання системи рівнянь (3)-(6) для температури внутрішнього повітря, що змінюється в часі (тв(?)=var), і температури нагрівального елемента, що є сталою на обраному інтервалі часу (тн.е=const) одержуємо: розподіл температури, що змінюється в часі, по товщині стіниВизначено пульсаційну складову швидкості вітру, як характеристику руху повітряного потоку та встановлено часовий інтервал зміни зовнішніх збурень на основі їх аналізу. Показано на підставі проведеного експерименту: газодинамічну подібність процесів натікання повітряного потоку на зовнішню поверхню будинку і натікання течії на пластину; визначена товщина прикордонного шару в області градієнтної течії при натіканні струменя на плоску поверхню.
План
Основний зміст роботи
Вывод
Визначено пульсаційну складову швидкості вітру, як характеристику руху повітряного потоку та встановлено часовий інтервал зміни зовнішніх збурень на основі їх аналізу.
Запропоновано модель теплових режимів будинків з урахуванням зміни зовнішніх впливів.
Показано на підставі проведеного експерименту: газодинамічну подібність процесів натікання повітряного потоку на зовнішню поверхню будинку і натікання течії на пластину; визначена товщина прикордонного шару в області градієнтної течії при натіканні струменя на плоску поверхню.
Встановлено основні закономірності визначення аеродинамічних коефіцієнтів і коефіцієнтів тепловіддачі на зовнішніх поверхнях будинку.
Проаналізовано особливості теплообміну в області відриву течії, в результаті чого обрано критеріальні рівняння для визначення коефіцієнта тепловіддачі й отримано вираз для розрахунку висоти області відривної течії на боковій стороні будинку.
Запропоновано методику визначення коефіцієнта теплопередачі з урахуванням зміни зовнішніх впливів у результаті уточнення конвекційної і променистої складових складного теплообміну для світопрозорих огорож.
Удосконалено методику визначення теплового навантаження будинків , що дозволяє більш ефективно забезпечувати теплові режими приміщень.
Запропоновано конструктивний утеплювач для підвищення енергоефективності будинків і споруд.
Список литературы
1. Маляренко В.А., Орлова Н.А. Модернизация ограждающих конструкций зданий с учетом современных требований к энергосбережению // Коммунальное хозяйство городов. 2003. №49. С. 300-307.
2. Голощапов В.Н., Орлова Н.А. Развитие ТЭЦ в зависимости от состояния жилого фонда//Энергетика и электрификация. 2003. № 3. С. 19-22.
3. Маляренко В.А., Орлова Н.А. Энергосберегающий потенциал в жилом фонде города Харькова // Інтегровані технології та енергозбереження. 2003. №4. С. 36-41.
4. Маляренко В.А., Орлова Н.А. Анализ критерия энергоэффективности зданий и сооружений.//Інтегровані технології та енергозбереження. 2004. №2 С. 43-47.
5. Маляренко В.А., Орлова Н.А. Организация воздухообмена в жилых зданиях и энергосбережение // Інтегровані технології та енергозбереження. 2004. №3. С. 13-21.
6. Голощапов В.Н., Орлова Н.А. Рациональная система управления тепловым режимом здания (как один из факторов энергосбережения) // Энергосбережение Энергетика Энергоаудит. 2005. №8. С. 18-26.
7. Голощапов В.Н., Орлова Н.А. Выбор временного интервала изменения температуры наружного воздуха для системы управления отпуском тепла на ТЭЦ.//Энергосбережение Энергетика Энергоаудит. 2005. №4. С. 58-62.
8. Маляренко В.А., Голощапов В.Н., Орлова Н.А. Условия однозначности в задачах управления тепловым режимом зданий //Коммунальное хозяйство городов. 2006. №74. С. 344-349.
10. Маляренко В.А., Голощапов В.Н., Орлова Н.А. Тепловые режимы зданий основа эффективного управления системой теплоснабжения // Энергосбережение Энергетика Энергоаудит. 2006. №11. С. 10-15.