CC BY
44
УДК 697.9
DOI: 10.15587/2312-8372.2018.129706
МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕС1В ТЕПЛООБМ1НУ У ВЕНТИЛЬОВАНИХ OГOPOДЖУЮЧИX KOHСTPУKЦIЯX В СТАЦ1ОНАРНИХ УMOBAX
Лимаренко О. М.
Однuм i3 шляxiв niдвuщeння eнepгoeфeктuвнoстi жuтлoвo-кoмyналънoгo тдпршмства та вupiшeння npoблeмu oбiгpiвy npuмщeнъ e бyдiвнuцтвo «nасuвнux бyдuнкiв», як мiстятъ eлeмeнтu конструкцт eфeктuвнo сnpuймаючux eнepгiю сонячно1' pадiацiï. Об 'ектом дoслiджeння e «Пастнш Бyдuнoк», що npeдставляe собою бyдiвлю, в якт тenлoвuй комфорт (ISO 7730) досягаетъся вuключнo за pаxyнoк додаткового nonepeднъoгo niдiгpiвy (або oxoлoджeння) маcu свiжoгo повтря. Ц нeoбxiднo для niдтpuмання в npuмщeнняx швтря вжоког'якocтi, бeз його додатково1'peцupкyляцiï.
Пpoвeдeнo аналiз прощав тenлooбмiнy y вeнтuлъoванux oгopoджyючux кoнcтpyкцiяx та npoаналiзoванo poзpаxyнкoвi мeтoдu ïx npoeктyвання. Заcтocyвання тexнoлoгiй пастного сонячного oбiгpiвy npuмщeнъ в клiматuчнux yмoваx Укра1ш дозволптъ забeзneчuтu до 50 % noтpeб y тenлoтi.
Вuзначeнo, що pyx зовншнъого швтря y ВОК (вiдкpuтi oгopoджyючi конструк^'^ вздовж стmu бyдuнкy npuзвoдuтъ до втрат тenла, однак швтря y вeнтuлъoванoмy шаpi бyдe заnoбiгатu yтвopeнню та cкynчeнню кoндeнcатy. Щ дoзвoлuтъ в зuмoвuй nepioд збepeгтu тepмiчнi влаcтuвocтi зовншнъого шаpy iзoляцiï бyдuнкy, змeншuтu вuтpатu тenла на onалeння та заnoбiгтu yтвopeнню таpoзвuткy гpuбкoвo'ï nлicнявu.
Дocлiджeнo ocoблuвocтi прощав тenлooбмiнy в бyдiвeлънux кoнcтpyкцiяx з вeнтuлъoванuмu каналами На ocнoвi npoвeдeнoгo аналiзy poзpаxyнкoвux мeтoдiв npoeктyвання ВОК можна cтвepджyватu, що кластна мeтoдuка оцтш тenлooбмiннux прощав базyeтъcя на piвнянняx тenлoвoгo баланcy швтря для нecкiнчeннo малого об 'ему dx. Ane прu вшоржтанм цъого piвняння жможлто вpаxyватu розподт npoмeнeвoгo та кoнвeктuвнoгo потоюв тenла, а також oцiнuтu вплт втрат eнepгiï.
У poбoтi запропоновано матeматuчнy мoдeлъ, яка дoзвoлuтъ вuзначатu змiнu тeмnepатypu швтря вздовж вeнтuлъoванoгo шаpy oгopoджyючux кoнcтpyкцiй та кЫъшсно oцiнюватu надxoджeння або втpатu тenла y npuмщeння в xoлoднy пору року.
Ключовi слова: стащонарнш тenлooбмiн, вeнтuлъoванi огороджуючг конструкцИ', стта Тромба, тenлoвuй потж.
1. Вступ
Сьогодш в умовах фiнaнсово-енергетичноï кризи в cbítí все бшьше уваги придшяеться питанням скорочення, ефективного споживання традицшних паливно-енергетичних ресуршв та зменшення шюдливих викидiв у навколишне
середовище. Найбшьш енерговитратними е технологiчнi процеси, як пов'язаш з виробництвом, транспортуванням та споживанням теплово!' енергii [1, 2]. Зпдно звiту Держкомстату Укра'ни, комунальна енергетика споживае 44 % енергетичних ресуршв, що становить близько 30 % загального споживання палива в державi. Основними причинами, як призводять до невиправдано великих втрат тепла у житлово-комунальному господарствi (ЖКГ), е недосконалiсть iснуючих будiвельних конструкцш, а також вiдсутнiсть iндивiдуальних засобiв облiку та систем регулювання енергоспоживання. Значна частина втрат тепла у будинках в опалювальний перiод вщбуваеться через рiзницю температур внутрiшнього i зовнiшнього повiтря (трансмiсiйнi втрати тепла через зовшшш огороджуючi конструкцii).
Саме тому до^дження сучасних напрямкiв та методiв енергозбереження в будiвлях е актуальним. Одним iз шляхiв шдвищення енергоефективностi ЖКГ та вирiшення проблеми обiгрiву примiщень е будiвництво «пасивних будинюв». «Пасивнi будинки» складаються з конструкцш, утилiзуючих енергiю сонячно!' ращацп в результатi процесiв повiтрообмiну (пщ^в до температури внутрiшнього повiтря холодного зовшшнього повiтря, що надходить через нещшьност або вiдкритi вiкна i дверi).
Для створення коректно!' математично!' моделi необхiдно дослiдити експериментально процеси теплообмшу повiтря у вентильованих каналах, на основi отриманих даних створити вщповщш рiвняння, якi б уточнювали математичну модель.
2. Об'ект дослiдження та його технолопчний аудит
Одним iз шляхiв пiдвищення енергоефективностi житлово-комунального пiдприемства та виршення проблеми обiгрiву примiщень е будiвництво «пасивних будинюв», якi мютять елементи конструкцiй ефективно сприймаючих енерпю сонячно!' радiацii.
Об'ектом дослгдження е «Пасивний Будинок», що представляе собою будiвлю, в якiй тепловий комфорт (ISO 7730) досягаеться виключно за рахунок додаткового попереднього пщг^ву (або охолодження) маси свiжого повпря. Це необхщно для пiдтримання в примщеннях повiтря високо!' якостi, без його додатково!' рециркуляцп.
Критерiями для Пасивного Будинку в Сврот е:
- питома витрата теплово!' енергп на опалення, визначена розрахунками в програмi «Пакет планування Пасивного Будинку» (PHPP), не повинна перевищувати 15 кВттод/(м2-рж) або навантаження на опалення < 10 Вт м ;
- спещальш вимоги попиту охолодження будiвлi < 15 кВтгод/(м •рiк);
- щорiчний перiод перегрiву (температура в примщенш вище 25 °C)<10 %;
- результат тесту на герметичнiсть (N50)<0,6 змiни повiтря/год;
- загальне споживання первинно!' енергп для вшх побутових потреб (опалення, гаряча вода й електрична енерпя), не повинно перевищувати < 120 кВт год/м2-рж).
Проектування будинюв за такими технолопями в кра!нах вС набуло найбiльшого розповсюдження i дозволило забезпечити за рахунок сонця 97 % потреб в теплi для обiгрiву. В умовах Укра!ни вiд застосування технологи пасивного сонячного обiгрiву примiщень можна сподiватися на забезпечення до 50 % потреб у теплг
3. Мета та задачi дослiдження
Метою роботи е створення математично! моделi теплообмiну при рус повiтря у вентильованих огороджуючих конструкцiях для визначення змши температури повiтря та кшьюсно! оцшки надходження тепла у примiщення для холодно! пори року.
Для досягнення поставлено! мети необхщно виконати таю завдання:
1. Визначити головний елемент вщкритих вентильованих канаив.
2. Встановити основш причини, якi призводять до невиправдано великих втрат тепла у житлово-комунальнш сферi.
3. Дослiдити особливост процесiв теплообмiну в будiвельних конструкщях з вентильованими каналами.
4. Досл1дження iснуючих р1шень проблеми
Основними умовами для реаизацп ефективно! пасивно! сонячно! технологi! е [2-5]:
- високий рiвень теплоiзоляцi! примiщень;
- утилiзацiя тепла вентиляцiйного повiтря;
- орiентацi! будiвель таким чином, щоб вл^ку забезпечити вiдсутнiсть перегрiву, а взимку, навпаки, максимально впустити сонце в примщення.
У будiвництвi досить широко використовують огороджуючi конструкцп (ВОК) з вщкритими та замкненими шарами повггря. Останнiм часом особливо цiкавими для архiтекторiв е вiдкритi (вентильованi) конструкцп.
Проблемам комунально! теплоенергетики Укра!ни i шляхами !! модернiзацi! займалися автори робгг [1, 2].
Робота по створенню експериментального енергоефективного будинку пасивного типу «нуль енергп» належить автору [3].
Особливост теплопередачi через багатошарову конструкцiю, що в нестацiонарному режимi були розглянутi в роботi [4].
Шляхами ефективного використання енергп в пасивному будинку та вентильованими стшовими панелями займалися автори робгг [5, 6].
Полшшенням пасивного сонячного будинку зi стшкою Тромбея займалися вчеш [7-9].
Загалом, в Укра!нi вченими проведена значна аналггачна робота в област розробки i впровадження шновацшних енергетичних продуктiв в кра!нi [1-5]. Досвщ розвинених кра!н [8-12] може служити базою для Укра!ни, якщо в основу покласти вiтчизняний енергетичний потенщал.
5. Методи дослщжень
Вщкрил огороджуючi конструкцп широко використовуються при спорудженнi стш, вентильованих фасадiв, горизонтальних перегородок (горищах, шдлогах). ВОК також е ефективними в конструктивних елементах будинку для пасивного сонячного опалення (стша Тромба). Прикладом такого застосування е елемент нас^зно1 ВОК, яка виконуе роль каналу для подач1 повпря у помешкання, а зовнiшне повiтря на^ваеться при русi вздовж прошарку i подаеться в примiщення. В стiнах можливе застосування ВОК з метою однократного, двократного або багатократного руху повггря [6].
Головним елементом ВОК е зовшшня стiна будинку, в якш повiтряний прошарок знаходиться мiж шаром iзоляцii та фасадними плитами. Рух зовшшнього повiтря у ВОК вздовж стши будинку призводить до втрат тепла, однак повпря у вентильованому шарi буде запобiгати утворенню та скупченню конденсату. Це дозволить в зимовий перюд зберегти термiчнi властивост зовнiшнього шару iзоляцii будинку, зменшити витрати тепла на опалення та запобпти утворенню та розвитку грибковоi плiсняви. В лiтнiй перюд примщення буде менше нагрiватися, через охолодження стши при надходженш повпря.
Пасивне опалення будинку здiйснюеться шляхом сонячного випромшювання - вiдновлювального джерела енергп. Одним з найбiльш вщомих конструктивних елементiв системи пасивного сонячного опалення е стша Тромба (рис. 1) [7].
а
б
Рис. 1. Схема: а - стши Тромба; б - модифжовано! стши Тромба [8, 9]: 1 - пасивна стша; 2 - темна поверхня; 3 - скло; 4 - заслонка
Масивна стша 1 з темною поверхнею 2 вщокремлена вщ атмосферного повпря скляним перекриттям. В промiжку мiж скляним перекриттям i стiною рухаеться повпря. Якщо стiна Тромба мае отвори у верхнш i нижнiй частинах конструкций то у випадку, коли вони зачинеш конвекцiя вiдсутня:
■"3 ■
(квгв + кнгн ) + [го (кв + кн ) - (квгв + кнгн )]е Жс
кп + к
(1)
в 1 '"и
де г0 - температура повiтря, що надходить до каналу;
гв - температури повггря вiдповiдно внутрiшнього i зовшшнього;
кв, кн - коефщенти теплопередачi вiдповiдно вiд внутрiшнього повпря до
повiтря у ВОК i вiд повiтря у ВОК до зовнiшнього повiтря; Ж - витрата повпря; .х - координата.
Подiбнi дослiдження були виконанi в робот [13]:
(кв + кн)(гв.р - гх) йх = Wcd,
(2)
де гвр - стала температура, яка досягаеться на певнш вщсташ в залежностi вiд умов теплообмшу в конструкцii (при сталому теплообмiну):
1в.р. 1в
1 (( - г )- кв^в + кнгн
кв*о
кп + к
(3)
в ' "н
г
х
Головною задачею дослщжень було визначення вщсташ, на якш температура повiтря в каналi мало би постiйне значення.
Шсля роздiлення змiнних а також штегрування рiзницевого рiвняння (3) в заданому iнтервалi отримуемо:
г, - г
В.Р
го гв.р
еШ
Г _
кЛъ +
И1И
+ к
н
кЛъ +
нн
к + к
- и
еШ
(4)
(5)
н
е
В результатi математичних перетворень рiвняння (5) приймае вигляд рiвняння (1):
г = (квгв + кнгн ) + [го (кв + кн ) - (квгв + Ун )] ее
кв + кн
В роботах [14-16] е деяк неточност у формулюваннi значень термiчних опорiв. В огороджуючих конструкщях визначаються опори як тепловi опори частин конструкцш вiд внутрiшньоi поверхш до повiтряного шару, i вщ повiтряного шару до зовнiшньоi поверхш огородження:
_ (квгв + кнгн ) + [то (кв + кн ) - (квгв + кнгн )] ^в^аГ 'К
_ С в(кь +кн ) I
г _ V в в н н/ [ " о в н/ \ в в н н/] е еШ 'у (6)
кв + кн
де гу - температура повпря у вентильованому каналi (те саме, що i гх);
т0 - температура повпря на входi в канал (те ж саме, що i г0);
Н - вщстань вiд входу повiтря до каналу (те ж саме, що i х);
Св - коефiцiент конверсп, в [16] вiдсутнiй опис фiзичного смислу i значень
даного коефщенту.
Аналiзуючи рiвняння (1), можемо заробити наступш висновки:
- одним з головних недолтв цього рiвняння е те, що процеси теплообмшу представлен як один загальний фiзичний процес;
- у випадку конвективного теплообмшу потш тепла пропорцшний до рiзницi температури у першому ступенi, натомють при теплообмiнi шляхом випромiнювання - у четвертому ступеш, за законом Стефана-Больцмана;
- при спiльному теплоперенос конвекцiею та випромiнюванням складно визначити кшьюсний внесок кожноi складовоi в загальному процес теплообмiну. Тому дуже важко вщповюти на питання, що було б ефектившше: збiльшення вiддачi тепла через елевацiйнi плити або шгенсифшац1я процесу нагрiву повiтря i ВОК (це неможливо пiдтвердити розрахунково);
- рiвняння (1) не визначае, як впливае на потш тепла вибiр конструкцшного рiшення або матерiал, з якого складаються елементи ВОК, ^м того, неможливо визначити коефiцiент тепловщдачц
- рiвняння (1) не досить коректно вщдзеркалюе фiзичний змiст процешв теплообмiну. Тепловий баланс повiтряного шару представлений рiвнянням (2) в означае, що потiк тепла вiд повпря в примщення повнiстю передаеться повпрю в каналi. Насправдi фiзичний процес виглядае шакше: тепло переходить вщ повiтря в примiщення, при цьому на^ваючи внутрiшню поверхню каналу, яка в свою чергу пщ^вае рухоме повпря в канаи, а також зовшшню поверхню каналу.
6. Результати досл1дження
В холодний перiод року тепловий потш Ql направлений з примщення на зовш Тепловий потш нагрiвае внутрiшню поверхню р1 ВОК. Нагрпа внутрiшня поверхня в результат конвективного теплообмiну вiддае тепло повпрю, яке рухаеться бшя неi, а також випромшюе тепло до поверхш р2 ( Q1_2). Оскiльки у ВОК рухаеться зовшшне повiтря, яке мае нижчу температуру порiвняно з температурами поверхонь, то воно буде на^ватися як бшя внутршньо].', так i бiля зовнiшньоi поверхнi. Таким чином, теплове випромшювання, яке надходить до зовнiшньоi поверхнi, частково використовуеться на на^вання повiтря у канаи, i частково виходить до зовшшнього середовища Qe. Аналогiчно виглядае фiзична модель процесу теплообмiну для горизонтальноi конструкцii. При формулюваннi математично1 моделi використовуемо рiвняння теплового балансу повпря (6) i вважаемо, що температура поверхш р1 та р2 залежить вiд змiнноi х. Процеси, яю
розглядаються в моделi, вважаемо стацюнарними.
Рiвняння теплового балансу для кожно!' поверхнi на пiдставi фiзичноi моделi (рис. 2, 3).
т Ж Qe Зовшшне
í e ■
повiтря
Qc 1-2 Te I
Q
c 2-2а
Пов^рянии
nOTiK |
Qc 1-1 a3
и=3
Р2
Р1
2
Рис. 2. Схема розподшу потоку тепла у горизонтальны вщкритш огороджуючш
конструкцп
Рис. 3. Схема розподшу теплового потоку у вертикальны вщкритш
огороджуючш конструкцп
Оскшьки тепловиИ потж конвекшею витрачаеться на нагр1вання повггря запишемо р1вняння балансу повггря:
- що рухаеться поблизу поверхш p1:
hc1 (Т1 (х) - Ta1(x)) dx = cG1dTa1;
(7)
- поблизу поверхш р2
Ие2 (Т2 (х) - Та2(х))dx _ е02^Та2, (8)
де dTaJ, dTa2 - змша температури повiтря на елементарнiй вщсташ dx вiдповiдно бiля поверхнi р1 i р2;
G1, G2 - витрата повггря поблизу кожноi поверхш; с - теплоемшсть повiтря;
рiвняння теплового балансу поверхнi р1:
а _а-2 + О-а,; (9)
- рiвняння теплового балансу поверхш р2:
О-2 _ Ое2-а2 + Ое . (10)
Тепловий потiк до внутрiшньоi поверхнi:
а _ к (т - Т1(х)) dx. (11)
Тепловий потiк Ое вiд поверхнi р2 до зовшшнього повiтря:
Ое _ к2 (Т (X) - Те ) dX. (12)
В рiвняннях (11), (12) к1, к2 - коефiцiенти теплопередaчi вiд внутрiшнього повiтря до поверхш р1 i вiд поверхнi р2 до зовнiшньоi поверхнi:
к1 _ 1 Г"; к2 _ 1 , (13)
_ + V п 1 + у п
а1 ^ _1 X ; ае ^е_1 X е
де аг, ае - коефiцiенти тепловiддaчi;
п § п §
V—~; - сума теплових опорiв для внутрiшньоi та зовшшньо!' частин
¿_1 Хг _ Хе
огороджуючих конструкцiй.
Тепловий потш випромiнювaнням мiж поверхнями з урахуванням рiвняння Стефана-Больцмана:
ф1_251_2С0
( Т1 (x) + 273 ^ 4 ( Т2 (x) + 273 ^
100 ; 100 1
dx,
(14)
2
де с0 - коефiцiент випромiнювання абсолютно чорного тша, c0 = 5,67 Вт/м К; Ф1-2 - коефщент конфiгурацii; е1-2 - коефiцiент поглинання. Для поверхонь p1 i p2:
1
Ч_2
1 +1 _ 1
5 2
Коефщент ф1-2 = 1 [13, 15], тобто тепловий потш випромшюванням вiд
бiльш нагрiтоi поверхнi до менш нагрiтоi поверхнi, передаеться тшьки в протилежнi поверхнi.
З урахуванням рiвнянь (8) та (9), а також (6), (7) отримаемо: рiвняння теплового балансу поверхш p1:
ГТХ (x) + 273 V ( T2 (x) + 27^4
к1 (Т _ Т1 (x)) ^ = 81_2с0
100
100
dx +
+Ис1 (T1 (x) _ Ta1( x)) dx;
- рiвняння теплового балансу поверхш p2:
Б1_2С0
( Т (x) + 273 ^ 4 ( Т2 (x) + 273 ^
100 ; 100 1
= hc2 (T2 (x) _ Та2( x)) dx + к2 (Т2 (x) _ Те) dx.
(15)
(16)
Третiм рiвнянням, що доповнюе рiвняння теплових баланшв, е рiвняння руху повiтря у канаи ВОК, яке представляе собою баланс сумарних втрат тиску i загального тиску.
У випадку вертикальноi огороджуючо!' конструкцii загальний тиск дорiвнюе сумi гравiтацiйного тиску i тиску виру
h
D
и у
А,
^ =(«1 _«2 )^ ++н?(Ре _Рт ).
2 т 2 е
(17)
Для горизонтальноi конструкцii:
/
и
\
В+Х,-
V и у
V / ч V
=(п1 _п2,
2рт V 2ре '
(18)
де /с, - сума мюцевих опорш;
V? - ■
X/ - коефщ1ент опору (X/ _ /(Яе)); И - товщина пов1тряного шару;
Н - вщстань м1ж отворами для входу та виходу повггря;
Вк - середня ширина повпряного шару;
у№ - швидюсть виру;
рт - середня густина повггря у ВОК;
ре - густина зовшшнього повггря;
g - прискорення;
п1,п2 - аеродинам1чш коефщ1енти на вход1 1 на виход1 каналу; ут - середня швидюсть повггря.
Якщо вхщний 1 вихщний отвори для пов1тря за розм1рами в1др1зняються в1д перетину пов1тряного каналу, то мюцев1 втрати тиску в отворах необхщно вщнести до швидкост в отвор1 у0 . В такому раз1 до л1во!' частини р1внянь (19) та (20) необхщно додати мюцев1 втрати тиску в отворах:
Р
оЪ / 0 ~ р0,
де 0 - сума втрат тиску в отворах; у0 - швидюсть повггря в отворг
Математична модель процесу теплообмшу у ВОК для холодного перюду в загальному виглядг
к1 Т - Тх(х)) dx _
-2С0
Т ( х ) + 273 ^4 ( Т2 ( х) + 273
100
100
dx +
+Не1 (Т1 (х) - Таг( х)) dx,
Тх ( х) + 273 V ( Т2 ( х ) + 273'
е1-2С0
100
100
dx _
_ Ис2 (Т2 (х) - Та2 (х)) dx + к2 (Т2 (х) - Те) dx, Ис1 (Т (х) - Тах(х))dx _ сО^Та^, Ис2 (Т2 (х) - Та2(х))dx _ сО^Та^
И ^ 2
В
и У
^Г _(п -п2 ) ^^ + ^ (Ре -Рт ).
2 т 2 е
(19)
Модель мае чотири невгдом1 функци Т1 (х), Т2 (х) ,Та1 (х) ,Та2 (х). Окр1м
того, невщомим параметром е швидюсть руху повпря в каналi. Таким чином кшьюсть рiвнянь вiдповiдае кiлькостi невщомих. Для спрощення розв'язання рiвнянь моделi приймаемо наступнi припущення:
- температура поверхш не залежить вiд змшно!' х;
- коефiцiенти теплообмiну не змшюються по довжинi повiтряного каналу.
При формулюванш математичноi моделi також приймаемо, що потiк повiтря О, що рухаеться в просторi даху, умовно подшений на два потоки:
- перший рухаеться поблизу внутршньо! поверхш О};
- другий потж повiтря рухаеться поблизу зовнiшньоi поверхш О2
(О=О2=О/2).
-2С0
к1 (T - T1 (х)) dx = Sj +hc1 (T1 (x) - Ta1( x)) dx,
f T1 ( x) + 273 ^ 4 ' T2 ( x) + 273 ^ 4 dx +
1 100 J I 100 J
S1-2C0
f T ( x ) + 273 ^ 4 f T2 ( x) + 273 ^
I 100 J I 100 )
dx =
= hc2 (T2 (x) - Ta2( x)) dx + k2 (T2 (x) - Te) dx,
Ta (x ) = Ti - Т1-Т,
?cG
T - T Ta2 (x ) = T2 -- 2 '
e
hc2
—2: cG
TZ + ^fD) T =(ni -П2 ) T + Hg (Pe -Pm )•
Dh У 2 m 2 e
(20)
На 0CH0Bi проведеного аналiзу розрахункових методiв проектування ВОК можна стверджувати, що класична методика оцiнки теплообмiнних процесiв базуеться на рiвняннях теплового балансу повпря для нескiнченно малого об'ему dx (1). При використанш рiвняння (1) неможливо врахувати розподiл променевого та конвективного потоюв тепла, а також ощнити вплив втрат енергii.
Також можна стверджувати що, процес теплообмшу, враховуючи недолiки iснуючих методiв розрахунку, краще представити у виглядi системи рiвнянь (18), (19).
7. SWOT-аналiз результатiв досл1джень
Strengths. Запропонована математична модель процесу теплообмшу у ВОК для холодного перюду дозволить виключити неточност розрахунку теплообмiнних процесiв, а також створити вщповщш методики проектування енергоефективних огороджуючи конструкцiй.
Weaknesses. При використанш ргвняння (1) неможливо врахувати розподiл променевого та конвективного потокгв тепла, а також оцгнити вплив втрат енергп.
Opportunities. Проведене дослгдження може бути використане для розробки стимулiв для зменшення теплових втрат через:
- огоpоджуючi конструкцп;
- зменшення piзницi температур внутргшнього i зовнiшнього повiтpя;
- врахування pозподiлу променевого та конвективного потокгв тепла.
В подальшому плануеться провести експериментальнг дослiдження пpоцесiв теплообмiну повггря у вентильованих каналах та на основi отриманих даних створити вгдповгдш ргвняння, якг б уточнювали запропоновану математичну модель.
Threats. Значна частина втрат тепла у будинках в опалювальний пергод вгдбуваеться через ргзницю температур внутргшнього i зовнгшнього повгтря (трансмгсшш втрати тепла через зовшшт огороджуючг конструкцп).
8. Висновки
1. Визначено, що до головного елемента вгдкритих вентильованих каналгв вгдносяться зовнгшня стгна будинку, в якгй повгтряний прошарок знаходиться мгж шаром гзоляцп та фасадними плитами. Рух зовнгшнього повгтря у ВОК вздовж стгни будинку призводить до втрат тепла, однак повгтря у вентильованому шарг буде запобггати утворенню та скупченню конденсату. Це дозволить в зимовий пергод зберегти термгчнг властивостг зовнгшнього шару гзоляцп будинку, зменшити витрати тепла на опалення та запобггти утворенню та розвитку грибково! плгсняви. В лггаш пергод примгщення буде менше нагргватися, через охолодження стгни при надходженнг повгтря.
2. В проведеному дослгдженнг вдалося встановити основнг причини, якг призводять до невиправдано великих втрат тепла у житлово-комунальнш сферг, до яких вгдносяться:
- недосконалгсть гснуючих будгвельних конструкцш;
- вгдсутнгсть гндивгдуальних засобгв облгку та систем регулювання енергоспоживання.
3. Дослгджено особливостг процесгв теплообмгну в будгвельних конструкцгях з вентильованими каналами. На основг проведеного аналгзу розрахункових методгв проектування ВОК можна стверджувати, що класична методика оцгнки теплообмгнних процесгв базуеться на ргвняннях теплового балансу повгтря для нескгнченно малого об'ему dx (1). При використанш ргвняння (1) неможливо врахувати розподгл променевого та конвективного потокгв тепла, а також оцгнити вплив втрат енергп. Також можна стверджувати що, процес теплообмгну, враховуючи недолгки гснуючих методгв розрахунку, краще представити у виглядг системи ргвнянь (18), (19).
References
1. Dolinskyi A. A. Komunalna teploenerhetyka Ukrainy: stan, problemy, shliakhy modernizatsii. Kyiv, 2007. 827 p.
2. Dolinskyi A. A., Basok B. I. Stvorennia eksperymentalnoho enerhoefektyvnoho budynku pasyvnoho typu: proceedings // Enerhetychna bezpeka na transporti: pidvyshchennia enerhoefektyvnosti, znyzhennia zalezhnosti vid pryrodnoho hazu. Kyiv, 2014. P. 26-30.
3. Stvorennia eksperymentalnoho enerhoefektyvnoho budynku pasyvnoho typu «nul enerhii» / Honcharuk S. M. et al. // Promyslova teplotekhnika. 2014. Vol. 36, No. 3. P. 88-95.
4. Nedbaylo A. N. Osobennosti teploperedachi cherez mnogosloynuyu ograzhdayushhuyu konstruktsiyu v nestatsionarnom rezhime // Keramika: nauka i zhizn. 2014. No. 1 (22). P. 4-9.
5. Stepanenko O. I., Dubrovska V. V. Pasyvnyi budynok - shliakh do efektyvnoho vykorystannia enerhii // Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohii, ekolohiia. 2014. No. 3. P. 56-58.
6. Ventiliruemye stenovye paneli / Belyaev V. S. et al. // Sel'skoe stroitel'stvo. 1984. No. 1. P. 12-14.
7. Bajc T., Todorovic M. N., Svorcan J. CFD analyses for passive house with Trombe wall and impact to energy demand // Energy and Buildings. 2015. Vol. 98. P. 39-44. doi: 10.1016/j.enbuild.2014.11.018
8. Dynamic thermal performance simulation of an improved passive solar house with Trombe wall / Jinling Z. et al. // Proceedings of ISES World Congress 2007 (Vol. I-Vol. V). 2007. Vol. 1. P. 2234-2237. doi:10.1007/978-3-540-75997-3 451
9. Heat transfer in buildings: application to air solar heating and Trombe wall design / Boyer H. et al. // Evaporation, condensation and heat transfer. 2011. P. 227244. doi:10.5772/23025
10. Lobna M., Dehmani L. A numerical study of heating and cooling by a Trombe wall in Tunisia // The fifth International Renewable energy congress. Tunisia: Hammamet, 2014. doi: 10.1109/irec.2014.6826940
11. An innovative Trombe wall as a passive heating system for a building in Athens-A comparison with the conventional Trombe wall and the insulated wall / Bellos E. et al. // Energy and Buildings. 2016. Vol. 133. P. 754-769. doi:10.1016/j.enbuild.2016.10.035
12. Yin Z. Simulation and Modification of a Composite Trombe Wall to Adapt to the Climate in Victoria, Canada. University of Victoria, 2016. 65 p.
13. Bogoslovskiy V. N. Stroitel'naya teplofizika. Moscow: Vysshaya shkola, 1982. 415 p.
14. Fokin K. F. Stroitel'naya teplotekhnika ograzhdayushhikh chastey zdaniy / ed. by Tabunshhikov Yu. A., Gagarin V. G. Moscow: AVOK-Press, 2006. 256 p.
15. Klemm P. Zahalne budivnytstvo. Budivelna fizyka. Vol. 2. Warsaw: Arkadii, 2006.
16. Mikheev M. A., Mikheeva I. M. Osnovy teploperedachi. Moscow: Energiya, 1977. 344 p.
