Математическое моделирование и исследование нестационарного теплового режима зданий

• Автор: Нагорная, Анастасия Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 150 с.

1.1 Параметры теплового режима зданий

1.2 Распределение температуры внутреннего воздуха в

помещении

1.3 Влияние возмущающих воздействий на тепловую обстановку

в помещении

1.3.1 Характеристики температуры наружного воздуха как одного

из основных возмущающих воздействий

1.4 Обеспечение заданного микроклимата в здании

1.5 Математические модели теплового режима зданий,

полученные на настоящий период времени

Выводы но первой главе

Глава 2. Разработка математической модели теплового режима
здании й
2.1 Синтез структуры математической модели теплового режима
2.2 Анализ структуры математической модели и оценка ее
качественной адекватности
2.3 Применение найденных егруктур математической модели
для решения задачи количественнокачественного регулирования
2.4 Представление структуры математической модели в
интегральной форме
Выводы по второй главе
Глава 3. Параметрическая идентификация модели теплового
режима здания
3.1 Постановка задачи параметрической идентификации.
3.2 Алгоритм идентификации модели в режиме охлаждения
3.3 Алгоритм идентификации модели в режиме нагрева
3.3.1 Параметрическая идентификация методом эталонной модели
3.4 Результаты практической реализации алгоритмов
параметрической идентификации
3.5 Определение коэффициентов модели с помощью
дополнительного источника тепла
3.6 Способы определения удельной тепловой характеристики
Выводы по третьей главе
Глава 4. Моделирование теплового режима здания как объекта с
распределеныыми параметрами
4.1 Выбор структуры математической модели
4.2 Расчет температурного поля в стене методом конечных
разностей
4.3 Анализ структуры математической модели и оценка ее
качественной адекватности
4.4 Параметрическая идентификация модели
4.5 Описание программы
Выводы по четвертой главе
Глава 5. Приведение многослойных ограждающих конструкций к
однослойным
5.1 Возможность приведения многослойных ограждающих
конструкций к однослойным
5.2 Метод приведения многослойных ограждений к
однослойным
5.2.1 Однослойная стеика
5.2.2 Двухслойная стенка
5.2.3 Трехслойная стенка
5.3 Описание программы
Выводы по пятой главе
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложения .
Приложение I Окно программы, регистрирующей показания
датчиков
Приложение 2 Экспериментальные данные по режимам
охлаждения и нагрева помещения Приложение 3 Текст программы для решения задачи
п араметрической идентификации Приложение 4 Текст программы для расчета температурных полей
в двухслойных ограждающих конструкциях Приложение 5 Текст программы для расчета температурных полей
в трехслойных ограждающих конструкциях
ВВЕДЕНИЕ


Система климатизации зданий совместно с теплозащитой ограждений должны обеспечить расчетные тепловые условия в обслуживающей зоне помещения
Тепловые условия в помещении зависят в основном от температуры воздуха и окружающих поверхностей, т. Ощущение теплового комфорт возникает, когда отдельные параметры микроклимата находятся в определенном сочетании. В качестве обобщающего температурного показателя используется температура помещения Ц, равная средней между температурой воздуха ц и радиационной температурой Ц. По данным о благоприятной эксплуатации помещений в холодное время года, можно принимать ц при покое около С, при легкой работе около С, при умеренной около ,5С, при тяжелой около С в теплое время года при легкой работе или покое около С, при умеренной работе около С, при тяжелой С 2. Радиационная температура помещения это осредиенная по площади температура всех окружающих человека поверхностей ограждений и отопительных приборов . Немаловажно отхметить, что оптимальные и допустимые значения параметров не являются для многих типов зданий постоянными в течение суток. Наблюдения показывают, что температура воздуха в помещении по направлению от пола к потолку неодинакова. Изучению распределения температуры внутреннего воздуха в помещении посвящены работы Б. Ф. Васильева , Пыркова В. В . Авторами проведено множество натурных исследований для жилых и общественных зданий города Москвы, в результате чего выявлены некоторые общие закономерности. В общем случае на распределение темперагуры по вертикали оказывают влияние многие факторы разность температур между внутренним и наружным воздухом расположение по высоте и в плане отопительных приборов соотношение теплозащитных свойств вертикальных и горизонтальных ограждений воздухопроницаемость перекрытий наличие щелей в оконных и дверных проемах, обуславливающие общий воздухообмен. Сочетание указанных факторов вносит большое разнообразие в распределение температур по вертикали, однако все же Б. В Васильев прослеживает в своей работе определенные закономерности распределения температуры воздуха в помещении. При водяном радиаторном отоплении, когда нагрев происходит частично конвекцией, более теплый воздух поднимается в верхнюю часть помещения. Вследствие этого образуется постепенное повышение температуры воздуха к потолку. Междуэтажное, а тем более чердачное перекрытие, являются источниками повышенных теплопотерь, и, поэтому, в верхней части помещения наблюдается некоторое падение температуры. Чем выше расположены приборы отопления, тем больше степень неравномерности воздуха по вертикали. Воздухопроницаемость нижнего перекрытия способствует проникновению холодно го воздуха из подвала. Этот процесс сопровождается понижением температуры пола, а также температуры воздуха в слоях, ближайших к уровню пола. Воздухопроницаемость верхнего перекрытия вызывает эксфильтрацию теплого воздуха. Наличие щелей в оконных и дверных проемах обуславливают снижение температуры воздуха на уровнях, близких к нижним частям этих проемов. При правильном размещении элементов системы водяного отопления радиаторы под окнами, стояки в наружных углах горизонтальное распределение температуры воздуха в помещении равномерное, разность температур в плане не превышает 2 С, что соответствует нормативным требованиям. Таким образом, распределение температур воздуха в помещении имеет сложный характер и зависит от многих факторов. Однако в большинстве зданий, где отсутствуют большие сосредоточенные избытки теплоты, потоки нагретого и охлажденного воздуха вовлекают в движение весь его объем и в результате перемешивания воздуха наблюдаются сравнительно равномерное распределение температуры по высоте и в плане. Этим упрощением пользуются многие при оценке общей температурной обстановки в помещении . Величиной, характеризующей температуру в помещении Б. Ф. Васильев, а также другие авторы , , , предлагают условно считать температуру воздуха на высоте 1,5 м от уровня пола по центральной вертикали. Нарушение теплового равновесия в помещении происходит в результате действия внутренних или внешних возмущающих воздействий. Внешние воздействия оказывают влияние на тепловой режим помещения через наружные ограждения, внутренние непосредственно в помещении 2.