МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВОГО СТАНУ ПРИМіЩЕННЯ З СИСТЕМОЮ ОБіГРіВУ «ТЕПЛА ПіДЛОГА» Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

-□ □-

Наведет результати комп'ютерно-го числового моделювання аеродинамiч-них та тепломасообмтних процеыв у примщент з променистою системою обiгрiву «тепла тдлога» за допомогою програмного комплексу ANSYS СГХ. Розроблена розрахункова модель прим^ щення дозволила провести дослидження впливу нестащонарних процеыв у вну-тршньому об'eмi примiщення на його загальний тепловий стан. Отримаш аналтичш залежностi змти параме-трiв теплового стану примiщення вид часу його прогрiвання

Ключовi слова: промениста система опалення, числове моделювання, тепловий стан примщення, «тепла тдлога»

□-□

Приведены результаты компьютерного численного моделирования аэродинамических и тепломассообменных процессов в помещении с лучевой системой обогрева «теплый пол» с помощью программного комплекса ANSYS СГХ. Разработанная расчетная модель помещения позволила провести исследование влияния нестационарных процессов во внутреннем объёме помещения на его общее тепловое состояние. Получены аналитические зависимости изменения параметров теплового состояния помещения от времени его прогревания

Ключевые слова: лучистая система отопление, численное моделирование, тепловое состояние помещения,

«теплый пол» -□ □-

УДК 697.14

|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.56647

МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВОГО СТАНУ ПРИМ1ЩЕННЯ З СИСТЕМОЮ ОБ1ГР1ВУ «ТЕПЛА П1ДЛОГА»

М. I. Сотник

Кандидат техычних наук, доцент* E-mail: ni.sotnik@gmail.com С. О. Хованський Кандидат техычних наук, доцент* E-mail: serg_83@ukr.net I. П . Гречка Кандидат техычних наук, доцент Кафедра теорп i систем автоматизованого проектування механiзмiв i машин Нацюнальний техшчний уыверситет «Хармвський пол^ехшчний шститут» вул. Фрунзе, 21, м. Хармв, УкраТна, 61002 E-mail: Iri-@mail.ru В. О. Панченко Асистент* E-mail: pan_va@ukr.net М. О. Максимова Кандидат техычних наук, доцент Кафедра пожежноТ профтактики в населених пунктах Нацюнальний ушверситет цив^ьного захисту УкраТни вул. Чернишевського, 94, м. Хармв, УкраТна, 61023

E-mail: madadiro@mail.ru *Кафедра прикладноТ гщроаеромеханки Сумський державний уыверситет вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, УкраТна, 40007

1. Вступ

Проблема економп паливно-енергетичних ресурав на сьогодшшнш день е актуальною, як в УкраТш, так i свт, особливо гостро вона стоТть в житлово-кому-нальному господарствь У першу чергу це пов'язане з природним тдвищенням потреб людства в комфорт-них умовах життедiяльностi, так за даними [1] 30 % тепловоТ енергп, яка вироблена в УкраТш за 2013 р., використали приватш домовласники, у тому числi 80 % ще'Т енергп витрачено для опалення будiвель. У якост опалювальних пристроТв у системах опалення таких примщень традицiйно використовують опа-лювальнi прилади конвекцiйного типу (радiатори i конвектори). Однак, при Тх використаннi заздалегiдь передбачаеться доволi значна рiзниця температур мiж на^вальними поверхнями i повiтрям у примщенш, що в свою чергу впливае на розпод^ полiв швидкостей повггряних потокiв у примiщеннях. Аналiз розпод^у температурних полiв повiтря у примщеннях, що опа-

люються приладами конвекцшного типу, показав Тх значну неоднорвдшсть. Тому i проблема пiдвищення енергетичноТ ефективностi функцiонування тради-цiйних систем опалення та тдвищення показникiв теплового комфорту у примщеннях мае виршуватися впровадженням нових технолопчних рiшень.

Одним iз варiантiв пiдвищення ефективностi ви-користання тепловоТ енергiТ у системах опалення бу-дiвель е застосування як основноТ панельно-промени-стоТ системи опалення [2]. Застосування таких систем iз Тх розташуванням на (або у) пiдлозi передбачае зни-ження температур на^вальних поверхонь. При за-стосуваннi таких систем обiгрiву створюються бiльш комфортнi умови [3], через змшу розподiлу темпера-тури по висот примiщення (температура повiтря на рiвнi голови людини на деюлька градусiв нижча нiж на рiвнi нiг). Також застосування систем опалення за схемою «тепла тдлога» зменшуе швидюсть повиря-них потокiв у примщенш, що опалюеться [2]. Однак, незважаючи на перерахованi вище переваги, при за-

©

стосуванш таких систем кнують i проблемш питання щодо технологii впровадження, розрахунку 1х кон-структивних параметрiв. Урахування в«х факторiв, що можуть впливати на ефектившсть функцiонування променистоi системи опалення «тепла тдлога», доволi складна задача. Тому, одним iз напрямiв ii вирiшення е числове моделювання, що базуеться на створеннi математичних або числових моделей теплового стану примщення.

Враховуючи зазначене вище, прийняття ршень стосовно ефективностi використання тепловоi енер-гii в системах опалення е важливою та актуальною задачею, яка вимагае урахування особливостей аеро-динамiчних та тепломасообмiнних процесiв, що про-тiкають у примiщеннi при його опаленш, i потребуе удосконалення кнуючих моделей i методiв моделювання функцюнування систем теплопостачання для забезпечення рацюнальних теплових режимiв.

2. Аналiз лiтературних даних та постановка проблеми

Будiвля е складною архiтектурно-конструктивною системою, що вирiзняеться великою кiлькiстю еле-ментiв огороджувальних конструкцiй та шженерного обладнання, в яких протiкають рiзнi по фiзичнiй сутi процеси поглинання, перетворення i перенесення те-плоти. Завдання забезпечення в примщеннях будiвлi певного теплового режиму передбачае оргашзащю взаемодiючих теплових потокiв у складових елементах будiвлi, причому кожен з них може бути як ноаем так i передавачем енергii [4].

Вщповщно до природи процесу формування теплового режиму примщення розрiзняють iмовiрнiснi та детермiнованi математичнi модел^ якi описують тепловий стан будiвлi [4]. Iмовiрнiснi математичнi моделi, зазвичай, описують стохастичш процеси, якi вщображають закони розподiлу дискретних змiнних. Детермшоваш моделi описують процес без застосу-вання статистичних iмовiрнiсних розподiлiв. Розрiз-няють також частково iмовiрнiснi математичш моделi теплового режиму будiвлi, в яких змша параметрiв зовнiшнього клiмату розглядаеться як стохастичний процес, а ва iншi фактори i процеси - як детермшоваш та iмовiрнiснi математичш модел^ в яких, крiм параме-трiв зовнiшнього клiмату, розглядаються стохастичш та iншi фактори i процеси [5].

У роботi [4] запропонована наступна класифжащя моделей теплового режиму примщення: математичш моделi теплового режиму примщення як об'екта з роз-под^еними параметрами (до них вщнесеш математич-нi моделi, яю описують температурне поле за висотою i площею примiщення i окремо враховують промени-стий i конвективний теплообмш у примiщеннi [4, 6]); математичш моделi теплового режиму примщення як об'екта з частково розподшеними параметрами (до них вщнесеш математичш модели якi окремо враховують променистий i конвективний теплообмiн у примь щеннi, а температура повiтря приймаеться однаковою за об'емом примщення [4, 7, 8]); математичш моделi теплового режиму примщення як об'екта iз зосере-дженими параметрами (до них вщнесеш математичш модел^ якi описують теплообмш в примщенш без под^у на конвективну i променисту складов^ а тем-

пература повiтря приймаеться однаковою за об'емом примщення [4, 9]). У наведених вище моделях теплового стану примщення автори описують динамiчний процес складного теплообмшу, який ввдбуваеться в умовах невизначенност значноi юлькосп фiзичних i конструктивних параметрiв, а також зовнiшнiх кль матичних збурень i технологiчних факторiв. Повне врахування зазначених параметрiв, без застосування ряду спрощень та припущень, призводить до рiзкого збiльшення обсягу обчислювальних робгг та перетво-рюе модель у таку, що не може бути реалiзованою [7].

Проведений аналиичний огляд тенденцш розвитку, техшчного рiвня систем променистого опалення будь вель показав недостатнiсть iнформацii стосовно методики розрахунку систем опалення «теплою тдлогою». З розвитком математичних методiв числового моделювання з'явилася можливкть пiдвищити точнiсть при про-веденнi розрахункiв теплових параметрiв таких систем. Широко використовуване в свиовш практищ числове комп'ютерне моделювання дозволяе розглянути значну кiлькiсть варiантiв тд час проектування та обрати опти-мальний, з точки зору енергоефективносп, комфорту, безпеки тощо. Також даний метод дозволяе змоделювати вже iснуючий об'ект, оцшити його ефективнiсть роботи та знайти шляхи подальшоi модернiзацii.

3. Мета та задачi дослiдження

Аналiз лиературних джерел щодо променистих систем опалення будiвель дозволив сформулювати мету даноi роботи - пiдвищення ефективностi використання тепловоi енергii примiщень з системою опалення «тепла тдлога» на основi аналiзу '¿х теплових режимiв.

Для досягнення поставленоi мети необхвдно вирь шити наступнi задача

- розробити числову модель теплового стану примщення, яке обiгрiваеться променистою системою опалення «тепла тдлога»;

- на основi розробленоi моделi здiйснити моделювання аеродинамiчних i тепломасообмiнних процесiв складного теплообмiну та дослвдити вплив нестацю-нарних процеив у внутрiшньому об'емi примiщення на його загальний тепловий стан.

4. Матерiали та методи дослщження теплового стану примiщень

При оцшщ ефективностi функцiонування систем теплозабезпечення використовують штегральний якiсний показник теплового комфорту людини. Тепловий комфорт визначаеться мiкроклiматом у примщенш, який у свою чергу, характеризуеться температурами повиря i внутрiшнiх поверхонь примщення, волопстю повiтря i швидюстю його руху [3]. Нормаль-не тепловщчуття людини визначаеться комплексним показником, який враховуе температуру повиря в примщенш i середню радiацiйну температуру. Пiд радiацiйною температурою розумiють осереднену за площею температуру внутршшх поверхонь примь щення i опалювальних приладiв. Значення параметрiв мiкроклiмату слiд обирати залежно вщ призначення

уз

примщення, категорп po6iT i пори року, виходячи з вимог комфорту для людей, що знаходяться всередиш, i штатного протiкання технологiчного процесу.

Шдтримання заданих параметрiв мiкроклiмату у примщенш на вiдповiдному рiвнi в холодний перюд забезпечуе система опалення. За способом тепловвдда-4i розрiзняють конвективш i променистi (радiацiйнi) системи опалення. До конвективних вщносять систему опалення, при якш температура повiтря тдтримуеться на бiльш високому рiвнi, шж радiацiйна температура (у цьому випадку найбшьш поширеними нагрiвальними приладами е радiатори i конвектори рiзних конструк-цiй). Променистим вважають опалення, при якому ра-дiацiйна температура примщення перевищуе температуру повiтря (до променистого опалення вщносяться iнфрачервоне опалення та опалення, яке здшснюеться за допомогою вбудованих панелей i3 на^вальними елементами у виглядi труб або електричних кабелiв) [2].

4. 1. Загальне математичне формулювання задачi

При дослвдженнях теплового стану примiщення, за-звичай, використовуються розрахунковi моделi складного теплообмшу, якi описують процеси конвективного теплообмшу (спiльний процес перенесення теплоти конвекщею та теплопроввдшстю), що супроводжуються тепловим випромiнюванням (перенесення теплоти елек-тромагнiтними хвилями, зумовлене виключно температурою i оптичними властивостями випромшювального тiла). За променистого теплообмшу ввдбуваеться подвш-не перетворення енергп: спочатку внутрiшня енергiя тша перетворюеться на променисту енергiю, яка передаеться в середовище, доки на своему шляху не натрапить на не-прозоре тшо, у якому ввдбуваеться процес перетворення променисто! енергп на внутршню енергiю.

Дослiдження теплового стану примщення в робот проводилося числовими методами, як розв'язання задачi радiацiйно-конвективного теплообмiну, для ви-рiшення яко! використовувалась модель теплообмшу в постановщ Thermal Energy [10], що включае сукупшсть транспортних рiвнянь нерозривностi, iмпульсу, пов-но! енергп. Рiвняння нерозривностi, iмпульсу, повно! енергп в операторному виглядр

- рiвняння нерозривностi

f+V(pU) = 0,

- рiвняння iмпульсу

3(pU)

at

+ V(pU ®U) = -Vp + Vt + Sm,

(1)

(2)

- р1вняння повно1 енергп

^^-|т+¥(Рш« )^(^Т) + У(ит) + Шм+ (3)

де и - вектор швидкост1 их^, т - молекулярний тензор напруження (напруження зсуву), Ь1о1 - повна ентальтя, У(ит) - складова, яка характеризуе роботу сил в'язкостр Шм - складова, яка характеризуе вплив зовшшшх джерел 1мпульсу.

Модель перемщення повиря в розрахунковш облает! описувалася р1вняннями Нав'е-Стокса, осеред-

неними за числом Рейнольдса [10]. Вщповщно до ще! моделi швидкiсть U розкладаеться на двi компоненти: компонента осереднено! швидкостi U та компонента змши в часi Uj, а енергетичне рiвняння Нав'е-Стокса, що осереднене за числом Рейнольдса набувае вигляду:

ФЫ -ЭР + J_(pUAtt ) =

dt dt J tot/

at _a_

Эх-

at ax

j

1 dT ""¡г' X --pujh

+dt [Ui (T'j-pu'uj)]+SE.

(4)

При виршенш задач радiацiйно-конвекцiйного теплообмшу модель теплообмшу Thermal Energy допов-нюеться моделлю вихрово! дифузп Eddy Diffusivity [10]. Дана розрахункова модель розроблена на основi гшотези Бусiнеска, яка враховуе зростання величини гiдравлiчного тертя при переходi вщ ламiнарного режиму руху середовища до турбулентного. Турбулентна в'язкiсть визначаеться з урахуванням турбулентного напруження як:

puiuj Р t =——/ J д ш/Эх.

(5)

де и^ - осереднений добуток пульсацш швидкостей по координатам; ри^ - напружешсть Рейнольдса, що характеризуе турбулентне перенесення 1мпульсу в приграничному шарг

Турбулентна теплопровщшсть визначаеться з урахуванням турбулентного теплового потоку як:

psujt

ЭТ/Эх^'

(6)

де и^Т - осереднений добуток пульсацш швидкост та температури; рс^Т - параметр, що визначае тур-булентне перенесення теплоти.

При розрахунку використовувалась модель гра-в1тацп, яка дозволяе врахувати процес в1льно'1 (при-родно1) конвекцп в замкнутому об'емр що обумовлена д1ею масових (об'емних) сил.

4. 2. Числове моделювання теплового стану примщення

Дослщження теплового стану примщення, що обР гр1ваеться променистою системою опалення «тепла тдлога», проводилися у Сумському державному унР верситет з використанням програмного комплексу ANSYS CFX ушверситетсько1 лщензп.

Числовий експеримент був проведений на створенш тривим1рнш модел1 примщення з габаритними розм1ри (10х6х3 м). Для наближення тривим1рно'1 модел1 примщення до реальних умов було перебачено наявшсть вжона (1,6 х1,6 м), дверей (2,1x0,9 м), предмепв штер'еру (шафа, диван, стщ книжкова полиця, тумба). Для спро-щення (1деал1зацп) модел1 не було враховано наявшсть др1бних деталей та об'ект1в штер'еру.

Розрахунковою областю дано'1 задач1 прийнято вну-тршнш об'ем примщення, який заповнено повирям (рис. 1), за виключенням об'ем1в предмет1в штер'еру. У розрахунково'1 обласп спещально ввдокремлеш три ха-рактерш зони, що включають окремо зону вжна, зовшшшх дверей, тдлоги). Необхвдшсть ввдокремлення зазна-чених зон розрахунково'1 обласп пов'язано з вщмшшстю для них граничних умови, пор1вняно з шшими.

Рис. 1. Розрахункова область задачи 1 — роз'емна зона зовшшшх дверей; 2 — роз'емна зона в1кна

Для виконання числового дослщження побудована блочно-структурована гексаедрна розрахункова сiтка, яка налiчуe 1,7 млн. комiрок. Застосування обраного виду розрахунково! сiтки пояснюеться необхiднiстю використання впорядковано! блочно! структури для оргашзацп оптимального за трудомюткютю алгоритму розрахунку [11].

Рис. 2. Розрахункова атка дослщжувано'Т област1

Математичне визначення поставлено! задачi перед-бачае задання умов однозначностi (крайовi та граничнi умови), якi складаються з: геометричних умов (визнача-ють розмiри i форму розрахунково! облаот); фiзичних умов (визначають такi фiзичнi властивостi тiла, як в'яз-кють, густина, теплопровiднiсть тощо); часових умов (задаються для нестацiонарних процесiв); граничних умов (визначають умови та особливосл протшання процесу на межах розрахунково! област^. Для виконання числового дослщження задавалися граничнi умови першого роду, а саме розподiл температур на поверхш твердих стiнок розрахунково! область Значення температур стш, стелi та предметiв iнтер'еру приймалися 18 °С, системи обiгрiву «тепла шдлога» - 30 °С, дверей i вiкон - 15 °С. Усi твердi стiнки були прийня^ шор-сткими, середне арифметичне вщхилення профiлю (Яа) складало 25 мкм.

5. Аналiз та обговорення результам числового моделювання теплового стану примщення з системою обiгрiву «тепла шдлога»

У результат числового дослiдження теплового стану примшення були отриманi основш термо-динамiчнi параметри в розрахунковш областi при

виходi на стацюнарний режим процесу складно! теплопередачi (тобто за досягнення максимально! i стабшьно! у часi температури повiтря). Для ощнки та аналiзу термодинамiчних проце^в, якi вiдбуваються в примiщеннi при обiгрiвi системою «тепла пiдлога», ок-рiм параметрiв осереднених по об'ему розрахунково! област^ в табл. 1 наведеш значення основних термоди-намiчних розрахункових параметрiв.

Таблиця 1

Значення основних термодинам1чних параметр1в розрахунково!' област

Значення

Назва параметру Розмiрнiсгь параметру

тт тах

Статична ентрошя Дж/(кг К) 65,4 87,3

Iнгенсивнiсгь випромшювання Вт/м3 0 1,01-104

Швидкiсгь и (координата X) м/с -0,252 0,37

Швидюсть V (координата Y) м/с -0,333 0,243

Швидкiсгь W (координата 7) м/с -0,229 0,288

Турбулентна кшетична енергiя - 4,88-10"5 1,14.10"2

Швидкiсгь дисипаци - 4,6-10"6 1,16.10"1

Турбулентна в^тсть Па с 1,62-10"5 1,5.10-2

Статична енгальпiя Дж/кг 1,85-104 2Д9404

Число Рейнольдса (Яе) - 6635

Число Прандтля (Рг) - 7Д316-10"1

Число Грасгофа (вг) - 2,1718-Ю11

Число Релея (Яа) - 1,5485-Ю11

Оскiльки в розрахунковiй областi вщбуваеться процес вшьно! термогравп'ацшно! конвекцГ!, то визна-чальними параметрами цього процесу е критерп: Рг (критерiй Прандтля характеризуе теплофiзичнi вла-стивостi повггря в примiщеннi), Gг (критерiй Грасго-фа характеризуе вiдношення шдшмально! сили, яка виникае внаслщок рiзницi густин у рiзних точках розрахунково! област (теплового розширення), до сили в'язкютного тертя), Яа (критерiй Релея характеризуе режим руху повггря шд дiею градiента температур). Так наприклад, результати експерименту демонструють, що в розрахунковiй областi число Релея Яа = Gг ■ Рг > 2-107, а оскiльки при вiльнiй конвекцГ! режим руху пов^ря характеризуеться числом Релея, то вш турбулентний, що е одним iз свiдчень адекват-ностi обрано! моделi.

На рис. 3 наведений розподш температур в об'емi примщення (стан теплово! рiвноваги). Температура повпря по об'ему примiщення при опаленш «теплою пiдлогою» майже не змшюеться i при виходi на стацюнарний режим е майже сталою у ча^ з незначними коливаннями в ±3 %. На рис. 4 наведено вiзуалiзацiю швидкостi руху повгтря в об'емi примiщення в стацюнар-ному режимi.

При опаленш примшення «теплою пiдлогою» в примщенш виникае турбулентний рух повiтря з утво-ренням декiлькох потужних вихорiв, якi в процесi прогрiвання змшюють сво! розмiри. Прогрiте поверх-нею «тепло! шдлоги» повiтря рухаеться вздовж шд-логи до поверхнi стши, потiм пiднiмаеться до стелi i рухаеться до протилежно! стiни, далi опускаеться до пiдлоги i процес повторюеться. Тобто в примщенш прослщковуеться круговий рух повiтря, утворюються вихори. Слщ зазначити те, що швидкють руху повiтря

шдвищуеться у пристшочних зонах, а при наближенш до центру примiщення швидкють руху iстотно змен-шуеться. При використанш даного типу опалення забезпечуеться гарне перемiшування повiтря, що обу-мовлюе швидке прогрiвання примiщення та рiвномiр-ний розподiл температури за об'емом.

(? 294

Рис. 3. Розподт температури за об'емом примщення

Рис. 4. Розподiл швидкостей руху пов^ря в об'емi примiщення

При моделюванш теплового стану примiщення, проведеного у нестащонарнш постановцi задачi, отри-манi показники основних термодинамiчних пара-метрiв в розрахунковiй областi залежно вщ часу його нагрiвання. Так, встановлено, що осереднена за об'емом примщення температура залежить в^ часу нагрiвання примiщення т (рис. 5) та може бути апроксимована полшомом типу:

тУ = с2+с2+ту

(7)

т-У

де 1 -температура повiтря в примiщеннi, осереднена за об'емом, в т -й момент часу, К; С1, С2 - константи, що залежать вщ конструктивних характеристик при-мiщення та фiзичних параметрiв його огороджуючих конструкцiй; т - час на^вання примiщення, с; 1П -температура повггря в примiщеннi, осереднена за об'емом, в початковий момент його на^вання, К.

Для розглядувано! задачi залежнiсть (7) набувае вигляд ТУ = -0,00292 + 0,1656 + 291,25 (показник досто-вiрностi апроксимацп складае И2=95,62 %).

Аналiз рис. 5 показуе, що для виходу на стащо-нарний режим прогрiвання, використовуючи систему опалення «тепла шдлога», необхiдно вiд 25 до 35 хви-лин часу. Першi 25 хвилин прогрiвання характеризуются швидким нагрiванням повiтря в примщенш, за наступнi 10 хвилин вщбуваеться незначне шдвищен-ня температури i температура повiтря в примщенш досягае максимуму. Потiм у примщенш спостерта-ються незначнi коливання температур в межах ±3 К. Тому для описання даного процесу достатньо розгля-нути перюд прогрiвання за першi 30 хвилин.

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60

Час, хв

Рис. 5. Прогрiвання примщення у час

Представлений на рис. 6 розподы температури за висотою примщення при про^ванш «теплою тд-логою» показуе, що за умови завершення прогрiвання примщення та виходу на стацiонарний режим систе-ми опалення, температура за висотою примщення е майже не змшною, якщо не враховувати пристшочш зони. Умови комфортностi у примщенш iлюструе рис. 6 розподiлом температури повгтря за висотою та перерiзом примiщення. Розроблена числова модель теплового стану примщення дозволяе також дослщжу-вати вплив розташування технолопчного обладнання на параметри теплового стану примщення, при цьому модель дозволяе одержати результати моделювання аеродинамiчних та тепломасообмшних процесiв за рiзних варiантiв розташування обладнання з ураху-ванням його «теплово! активностi».

На рис. 7 представлений розподы температури за висотою примщення у часi при опаленш «теплою пiдлогою». Наведенi результати можуть слугувати вихщними даними для розроблення графтав функ-цiонування системи опалення у «черговому» режимi для визначення параметрiв теплового потоку системи опалення та часу його проходження у перюд розiгрiвання примщення до нормальних умов його експлуатацп пiсля зниження температури повiтря до «чергово!».

Рис. 6. Розподiл температури по висотi примiщення

295,5 295 294,5 294 293,5 293 292,5 292 291,5 291

1x5

1

60 хвилин 30 хвилин -20 хвилин 10 хвилин 8 хвилин 6 хвилин 4 хвилини 2 хвилини

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3

Висота,м

Рис. 7. Розподт температури по висот примщення у чаа

294,5

= 293,5

293

292,5

292

291,5

291

Розроблена за допомогою програмного комплексу ANSYS CFX числова модель примiщення дозволяе оцiнити параметри його теплового стану на предмет дотримання саштарно-гтешчних норм i забезпечен-ня комфортних умов життедiяльностi людей, а також обрати серед можливих варiантiв проектування сис-теми опалення найбiльш енергоефективний. Результата моделювання теплового стану примщення у нестацiонарнiй постановцi задачi можуть використо-вуватися для розробки автоматизованих систем ке-рування опаленням (фасадного опалення, чергового опалення тощо).

6. Висновки

1. Розроблена в програмному комплекс ANSYS CFX числова розрахункова модель теплового стану примщення з променистою системою обiгрiву «тепла шдлога» дозволяе ощнити параметри його теплового

стану, а саме: отримати розпод^ температурних полiв, полiв швидкостей руху повггря; визначити значення теплових потокiв на поверхнях конструкцш; встано-вити наявшсть застiйних зон та зон вихроутворення в процес прогрiвання примiщення з урахуванням реального розташування технологiчного обладнання.

2. Отримаш аналiтичнi залежностi змши термоди-намiчних параметрiв теплового стану примщення у час дозволяють проводити ощнку дотримання саштар-но-гiгiенiчних норм. Результати моделювання швидко-стi прорву примiщення можуть слугувати вихiдними даними для проектування режимiв та графтв функщ-онування «чергового опалення» примщень.

3. Розроблена числова розрахункова модель теплового стану примщення з променистою системою обь ^ву «тепла шдлога» дозволяе проводити ощнювання комфортност умов життедiяльностi людей, здшсню-вати аналiз теплового балансу примiщення, а також розрахунки ефективност застосування рiзних енер-гозберiгаючих заходiв.

Лiтература

1. Статистичний щор1чник Сумсько! обласл за 2013 piK [Текст] / за ред. Л. I. Олехнович. - Суми : Головне управлшня статистики у Сумськш обл., 2014. - 568 с.

2. Сахаров, И. А. Расчет взаимного влияния тепловых и конструктивных параметров водяного теплого пола [Текст] / И. А. Сахаров, М. И. Низовцев // Ползуновский вестник. - 2013. - № 3/2. - C. 33-37.

3. Hu, R. A review of the application of radiant cooling and heating systems in Mainland China [Text] / R. Hu, J. L. Niu // Energy and Buildings. - 2012. - Vol. 52. - Р. 11-19. doi: 10.1016/j.enbuild.2012.05.030

4. Табунщиков, Ю. А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий [Текст] / Ю. А. Табунщиков, М. М. Бродач. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2012. - 204 с.

5. Zhang, F. Thermal environments and thermal comfort impacts of Direct Load Control air-conditioning strategies in university lecture theatres [Text] / F. Zhang, R. de Dear // Energy and Buildings. - 2015. - Vol. 86. - P. 233-242. doi: 10.1016/j.enbuild.2014.10.008

6. Baldvinsson, I. A comparative exergy and exergoeconomic analysis of a residential heat supply system paradigm of Japan and local source based district heating system using SPECO (specific exergy cost) method ^ext] / I. Baldvinsson, T. Nakata // Energy. -2014. - Vol. 74. - P. 537-554. doi: 10.1016/j.energy.2014.07.019

7. Дешко, В. I. Розробка нестащонарно! моделi теплового стану огороджень будiвлi [Текст] / В. I. Дешко, М. М. Шовкалюк // Вюник СумДУ. - 2009. - № 4. - C. 218-225.

8. Rohdin, P. Numerical modelling of industrial indoor environments: A comparison between different turbulence models and supply systems supported by field measurements [Text] / P. Rohdin, B. Moshfegh // Building and Environment. - 2011. - Vol. 46, Issue 11. -P. 2365-2374. doi: 10.1016/j.buildenv.2011.05.019

9. Koranteng, C. An investigation into the thermal performance of office buildings in Ghana [Text] / C. Koranteng, A. Mahdavi // Energy and Buildings. - 2011. - Vol. 43, Issues 2-3. - P. 555-563. doi: 10.1016/j.enbuild.2010.10.021

10. ANSYS CFX 11.0 Solver Theory. Release 11.0 [Electronic resource]. - 2008. - 261 p. - Available at: http://www.ansys.com

11. ANSYS CFX 11.0 Solver Models. Release 11.0 [Electronic resource]. - 2000. - 549 p. - Available at : http://www.ansys.com