Диссертация (1141539), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Будем считать, что рассматриваемая ограждающая конструкция разбита на М-1 элементарных ячеек.Считаем, что расчетные точки, в которых определяются значения температуры посечению ограждения находятся в центрах элементарных ячеек. Используя выводыинтегро-интерполяционного метода перепишем условия (2.4), (2.7) в конечныхразностях. При этом наружная поверхность ограждения имеет номер 0, плоскостьв центре ближайшей к наружной поверхности элементарной ячейки номер 1 и т.д.до номера М, обозначающим номер внутренней поверхности ограждения.Граничное условие для наружной поверхности наружного ограждения (2.4),приведенное выше выглядит следующим образом: н, j (tнусл t0, j,k )  1, j, j ,kt1, j,k  t0, j,k c1, j 1, j х1(t0, j,k  t0, j,k 1),х2zПосле приведения подобных членов имеем:c  xc1, j 1, j x(н, j  1, j  1, j 1, j )t0, j,k  1, j t1, j,k  н, jtнуслt,, j ,kxx2z2z 0, j,k 1(2.10)(2.11) ,- для внутренней поверхности каждого непрозрачного ограждения:J к, j (tM , j,k  tв,k )    л, j n (tM , j,k  tМ ,n,k )  qл,k  M , jn jtM , j,k  tM 1, j,kхcM , j M , j х(tM , j,k  tM , j,k 1),2zПосле приведения подобных членов получаем:J(к, j    л, j n n jJM , j cM , j M , j xx2z  л, jntМ ,n,k )  К , jtв,k  qл,k n j)tM , j,k (2.12)M , jxtM 1, j,k cM , j M , j xtM , j,k 12z(2.13)32Уравнение (2.11) перепишем в форме принятой [51] для расчета:C0t0,k  B0t1,k  F0 ,(2.14)- где:C0  н 1 c11h1h12z;B0 1h1;F0  нtнусл,k c11h1t ;2z 0,k 1(2.15)Уравнение (2.13) перепишем в той же форме:CM tM ,k  AM tM 1,k  FM ,гдеJMn jhMCM   К   л, j n (2.16)cM M hM;2zJFM   л, j ntМ ,n ( zk )  К tв ( zk )  qл ( zk ) n jAM M;hM ,(2.17)cM M hMt2z M ,k 1В результате для каждой ограждающей конструкции имеется система алгебраических уравнений в виде:C t  B t  F ,0 1,k0 0 0,kCiti ,k  Biti 1,k  Ati i 1,k  Fi ,CM tM ,k  AM tM 1,k  FM ,i  0,i  1,2.....M  1,,(2.18)i M,k  1,2,......K2.3.2 Прямая прогонкаДля решения системы конечно-разностных уравнений (2.18) применяется[5] метод прогонки, в которой решение системы представляется в виде:ti ,k  i 1ti 1,k  i 1 ,i  0, 1,...., M  1,(2.19)где  i 1 и i1 - прогоночные коэффициенты.Из первого уравнения, входящего в систему (2.18), выражаем:t0,k но так как по (2.19):тоB0Ft1,k  0C0C0t0,k  1t1,k  1 ,1 B0F, и 1  0 ,C0C0И таким образом формулу (2.19) можно записать в следующем виде:(2.20)33ti 1,k  i ti ,k  i ,(2.21)После подстановки (2.21) во второе уравнение системы (2.18), получим следующее выражение:Ci ti ,k  Bi ti 1,k  Ai (i ti ,k  i )  Fiилиti ,k BiA   Fi,ti 1,k  i iCi  AiiCi  Aii(2.22)После сравнения уравнений (2.72) с (2.68), можно определить прогоночныекоэффициенты  i 1 и i1 по следующим формулам:i1 BiA   Fi; i 1  i i, i  1, 2,......, M-1 ,Ci  AiiCi  Aii(2.23)Затем, чтобы получить формулу для вычисления температуры на внутренней поверхности j -го ограждения tM,j(zk) нужно в уравнение (2.17) поставить выражение (2.23):JtM , j ( zk ) cM , j M , j hM , jtM , j ( zk 1)  M , j  M , j2zhM , j, (2.24)JM , jc  h(1   M , j )    л, j n  M , j M , j M , j К, j  h2zn jM,j  л, j ntМ ,n ( zk )  К , jtв ( zk )  qл, j ( zk ) n j2.3.3 Решение системы уравнений граничных условий на внутреннейповерхности ограждающих конструкций.

Обратная прогонкаВ уравнении (2.24) не известны температура воздуха и значения температуры каждой внутренней поверхности. Однако, тепловой баланс воздуха помещения(2.9) и для каждой поверхности, обращенной в помещение могут быть написаныуравнения, подобные (2.24). Данные уравнения должны решаться вместе, так какони взаимосвязаны друг с другом и решаются методом Эйлера.После решения системы уравнений становятся известными все значениятемпературы поверхностей, обращенных в помещение tM,j(zk) и температура воздуха tв. С помощью определенных при прямой прогонке прогоночных коэффициентов (2.23) можно определить значения температуры во всех элементарных узлах34по сечению ограждения и на наружной поверхности по уравнению (2.22) на временном шаге z=k.То есть это считается обратной прогонкой.Затем переходим к следующему временному шагу z=k+1, на котором намизвестны наружные условия.2.4 Модернизация математической модели и программыИмеющаяся программа позволяет определять значения температуры воздуха и каждой внутренней поверхности помещения при задании нескольких видовлучистых и конвективных теплопоступлений.

Основной причиной, по которойнеобходимо модернизировать программу расчета нестационарного теплового режима помещения, является требование задачи прослеживать на каждом временном шаге потребности в теплоте и холоде для поддержания заданной температурыпомещения. Программа должна применяться не только как инструмент для проведения многовариантных расчетов потребности в теплоте и холоде зданий с различной теплозащитой, но и для расчета теплового режима помещения, в которомбудет выполнен натурный эксперимент. Предполагается сравнивать расчетные снатурными значениями тепловых потоков от систем, поддержания микроклиматапомещения.

При этом температура воздуха помещения должна задаваться не просто допускаемым диапазоном, а конкретным значением в каждый момент времени.В модернизированной программе предусмотрен ввод и дальнейшая обработка с выделением лучистой и конвективной составляющих следующих поступлений теплоты в помещение:- в виде определенного уровня теплопоступлений на 1 м2 площади помещения с равными долями лучистой и конвективной составляющих;- в виде теплового потока от системы отопления с местными отопительными приборами, с известной долей конвективной и лучистой составляющих;- в виде конвективного теплового потока от воздушной системы кондиционирования воздуха с известной температурой притока;35- от людей, компьютеров с равными долями лучистой и конвективной составляющих;- непосредственно проникающей через окна лучистой солнечной радиации.Определение величины требуемого теплового потока от систем отопления иохлаждения для поддержания в каждый момент времени заданной температурывоздуха или результирующей помещения выполняется путем подбора с заданнойточностью (0,05 оС) путем изменения искомого значения теплового потока по отклонению расчетного значения температуры от заданной.36ГЛАВА 3.

ПРОВЕРКА КОРРЕКТНОСТИ МЕТОДА РАСЧЕТА ЗАТРАТТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА НА ПОДДЕРЖАНИЕ МИКРОКЛИМАТАПОМЕЩЕНИЯ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХЦелью натурного эксперимента является подтверждение наличия внутренних теплопоступлений (технологических и бытовых) в течение суток и года наблизком к исследуемому уровню и корректности разработанного метода расчета ипрограммы для ПК для расчета потребления энергии на поддержание заданноготемпературного режима в помещениях зданий офисного типа, в которых в течение рабочего дня известны внутренние теплопоступления.3.1 Описание объекта исследованияНатурный эксперимент проводился с 1 декабря 2012 года по 30 ноября 2013года.Объектом натурных исследований являлось офисное помещение, расположенное в трехэтажной антресольной встройке в одноэтажное складское здание,расположенное в Московской области по адресу г.

Пушкино, мкр. Клязьма(ближнее Подмосковье). Рассматриваемое помещение находится на отм. +5,120 напромежуточном 2-м этаже в осях Ж–И1/23–26. Площадь помещения равна 104,67м2. Над и под ним находятся офисы. На рисунках 3.1 и 3.2 приведены общий планздания и фрагмент плана с помещениями для проведения эксперимента. Рассматриваемое помещение имеет одну продольную наружную стену с одним ленточным окном. Перегородки по осям Ж и И1 отделяют исследуемое помещение отему подобных, а по оси 23 от склада.Наружные стены корпуса выполнены из стеновых сэндвич-панелей "Фахманн" с утеплителем в виде плит из минеральной ваты "Термо" толщиной 0,12 м икоэффициентом теплопроводности в условиях тепловлажностной эксплуатации Б0,049 Вт/(м2·°С).

Панели со встроенными на заводе окнами из двухкамерныхстеклопакетов в ПВХ переплетах с общим коэффициентом теплопередачи 1,85Вт/(м2·°С) (по проекту). Наружная стена с окном ориентирована на северную сто-37рону света. Окна имеют внутренние солнцезащитные шторы из светлой ткани.Размер окна: ширина 11,0 м. высота 1,0 м.Межкомнатные перегородки выполнены из двух листов гипсокартона с покраской, между которыми заложены плиты минеральной ваты толщиной 0,12 м степлопроводностью 0,042 Вт/(м2·°С). Междуэтажные перекрытия (конструкциипола и потолка) – монолитная железобетонная плита 0,125 м, звукоизоляция 0,03м из минеральной ваты, цементно-песчаная стяжка 0,03 м и напольная плиткатолщиной 0,01 м. Общее сопротивление теплопередаче перекрытий равно 0,95м2.оС/Вт.Так как снизу и сверху, а также справа и слева расположены офисы с примерно одинаковым как и в исследуемом помещении микроклиматом, теплоперетоки через пол, потолок и две поперечные перегородки исследуемого помещениясчитаем лежащими в диапазоне измерительной погрешности.В граничащем с исследуемом помещением складе круглогодично поддерживается температура воздуха 18±0,5 оС.Рисунок 3.1 – План на отм.

+5,120 объекта исследования38На рисунке 3.2 показано размещение оборудования и рабочих мест в исследуемом помещении.Освещение в помещении устраивается с помощью встроенных светильников в подшивной потолок с люминесцентными лампами.Для учета имевших место тепловыделений в помещении постоянно в течение рабочего дня фиксировалось число присутствующих людей и включенныхкомпьютеров.

Для этого был заведен журнал, в котором все сотрудники отмечаливремя прихода и выхода из помещения. Кроме того отмечалось время включенияи выключения освещения и время пользования принтерами (МФУ).Рисунок 3.2 – Фрагмент плана на отм. +5,120 объекта исследованияРежим работы помещения следующий: с 8-00 до 19-00 ежедневно, кромесубботы, воскресенья и общегосударственных праздников.Для расчета круглогодичного теплового режима исследуемого помещенияпринимались следующие величины теплопоступлений:39- от людей при их количестве n в рассматриваемое время. Всего в помещении имеется 9 рабочих мест. Кроме того, в рабочий день, как правило, приходилиот 1-го до 3-х подрядчиков.

Характеристики

Список файлов диссертации