Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса. цель и задачи исследования 16
1.1. Тепловой баланс подвального помещения 16
1.2. Температурное поле грунта в зоне теплового влияния здания 20
1.3. Тепловые потери подвального помещения за счет воздухообмена 23
1.4. Методики расчета теплообмена подвального помещения 25
1.5. Постановка цели и задач исследования 35
ГЛАВА 2. Теоретическое исследование и численное моделирование теплообмена подвальных помещений 37
2. 1. Математическая модель теплообмена подвального помещения 38
2.2. Численное решение задачи теплообмена подвального помещения в
нестационарном режиме 46
2.3. Тестирование численного решения задачи теплопереноса 54
2.4. Выводы 57
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование теплообмена подвального помещения 58
3.1. Объект исследования 58
3.2. Экспериментальный исследовательский комплекс 66
3.3. Методика проведения экспериментов 73
3.4. Оценка погрешности измерений 78
3.5. Результаты экспериментальных исследований 83
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. Анализ составляющих теплового баланса подвального помещения 85
4.1. Тепловые поступления через перекрытие подвального помещения...86
4.2. Тепловые потери через наружную стену подвального помещения, расположенную выше поверхности грунта 90
4.3. Тепловые потери через заглубленную часть наружной стены и грунт подвального помещения 94
4.4. Тепловые потери подвального помещения за счет воздухообмена... 104
4.5. Теплопоступления от инженерных коммуникаций 113
4.6. Выводы 114
ГЛАВА 5. Инженерная методика расчета теплообмена подвального помещения 116
5.1. Алгоритм расчета теплопотерь повального помещения 117
5.2. Исходные данные к расчету тепловых потерь подвального помещения 120
5.3. Результаты расчетов теплопотерь подвальных помещений с использованием программы "Cellarheat 2.5" 127
5.4. Выводы 133
Основные результаты работы, общие выводы 135
Литература
- Тепловые потери подвального помещения за счет воздухообмена
- Тестирование численного решения задачи теплопереноса
- Результаты экспериментальных исследований
- Тепловые потери через заглубленную часть наружной стены и грунт подвального помещения
Введение к работе
Актуальность работы. Главной особенностью современного этапа развития строительства является обеспечение эффективности капитальных вложений в сочетании с необходимостью экономии энергетических, материальных и трудовых ресурсов и повышение эксплуатационных качеств зданий и сооружений Эти вопросы приобрели в настоящее время особую актуальность в связи с принимаемыми законами, ужесточающими политику в области энергосбережения, а также в связи с обострившейся проблемой реализации энергосберегающих технологий в строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве
Повышение требований к энергосбережению зданий различного назначения непременно требует и усиления внимания к обеспечению эффективного утепления наружных ограждающих конструкций заглубленных в грунт помещений (в дальнейшем — подвальные и цокольные помещения) и нормируемой температуры воздуха в них
В настоящее время подвальные и цокольные помещения начинают осваиваться, в них размещаются магазины, кафе, спортивные клубы и другие общественные помещения При переводе неэксплуа-тируемых подвальных помещений в эксплуатируемое состояние возникает необходимость обеспечения требуемых параметров микроклимата в них, в соответствии с требованиями СНиП
Существующий подход к определению тепловых потерь заглубленных в грунт (подвальных) помещений, по мнению ряда авторов, таких как А Г Гиндоян и др , основан на чрезмерно упрощенном принципе их расчета в стационарном режиме Вместе с тем исследования А Г Гиндояна показывают, что неучет нестационарности процесса теплопереноса при расчете тепловых потерь через многослойные ограждающие конструкции заглубленных помещений приводит к значительным расхождениям этих значений с экспериментом
Несмотря на то что существующая нормативная методика расчета тепловых потерь через многослойные ограждающие конструкции в стационарном режиме заглубленных в грунт помещений, приведенная в СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование», достаточно хорошо себя зарекомендовала на практике, тем не менее иногда возникают ситуации, когда ее использование затруднительно Это происходит в случае, когда необходимо проведение уточняющих теп-
ловых расчетов, например, при переводе подвальных помещений из одной категории в другую, а также определения зоны теплового влияния здания на прилегающие грунты В этом случае теплоперенос целесообразнее рассматривать в нестационарном режиме Разработка программного комплекса тепловых расчетов подвальных и цокольных помещений в нестационарном режиме позволила бы с большей точностью рассчитывать внутреннюю температуру воздуха в них в течение всего года, а также осуществлять подбор толщины теплоизолирующего слоя для наружной стены подвальных помещений
Все выше сказанное говорит о том, что анализ и расчет нестационарного теплопереноса через ограждающие конструкции подвальных помещений является актуальной задачей строительной теплотехники
Цель работы. Разработка методики расчета нестационарного теплопереноса через ограждающие конструкции подвальных помещений
Основные задачи исследований:
Разработать математическую модель теплообмена подвального помещения с окружающей средой в нестационарных условиях
Разработать программный комплекс расчета нестационарного теплопереноса через многослойные ограждающие конструкции и температурных полей внутри них и в массиве грунта внутри и снаружи подвального помещения
3 Проверить адекватность разработанной физико-
математической модели теплообмена подвального помещения с окру
жающей средой для климатических условий г Томска
4 На основе программного комплекса разработать методику
численного расчета нестационарной теплопередачи через наружные
ограждающие конструкции подвальных помещений
Научная новизна:
Предложена новая физико-математическая модель нестационарного теплообмена подвального помещения с окружающей средой, учитывающая совместное влияние на тепловой баланс инфильтрации наружного воздуха, теплопоступлений через перекрытие и тепловыделений от инженерных коммуникаций
Разработана в рамках нового алгоритмического программного комплекса методика численного расчета величин тепловых потоков через произвольные участки наружных ограждающих конструкций
подвальных помещений в условиях нестационарного теплопереноса, которая может быть использована для определения теплового состояния заглубленных помещений для любого климатического региона России
Разработана программа и постановка эксперимента по определению значений тепловых потоков через многослойные ограждающие конструкции, количества инфильтруемого воздуха и температурных полей в массиве грунтов внутри и снаружи подвального помещения жилого здания типовой серии г Томска для периода с 2002 по 2004 г г , а также по определению зоны теплового влияния подвального помещения здания на температурное поле прилегающих грунтов в период отрицательных температур и наличия снежного покрова
Получены новые экспериментальные данные по теплоперено-су через ограждающие конструкции подвального помещения на примере здания типовой серии, расположенного в г Томске
Практическая ценность и внедрение работы:
Разработана методика определения тепловых потерь подвальными помещениями для периода отрицательных температур наружного воздуха при условиях нестационарного теплообмена в рамках предлагаемого программного комплекса «CellarHeat 3 0»
Результаты исследований используются при выполнении про-ектно-изыскательских работ в строительно-проектных фирмах ООО «Сибпроект комплекс» и ООО «Сибтерм» г Томска
Результаты исследований по теплообмену подвальных помещений используются при чтении лекций по дисциплинам «Строительная теплофизика» и «Тепломассообмен» в ТГАСУ
Тепловые потери подвального помещения за счет воздухообмена
Одной из составляющих теплового баланса подвального помещения (1.1) является потеря теплоты через грунт (пол) помещения Опл- Интенсивность проявления составляющих теплового баланса зависит от наличия и ви 20 да полов по грунту подвального помещения, типа грунтов, а также степени заглубленности здания в грунт. Формирование температурного режима грунтов определяется сложным взаимодействием процессов переноса теплоты в системе грунт- воздух [40,49]. Распространение теплоты в самих грунтах снаружи здания обычно сопровождается процессами промерзания - оттаивания и зависит от теплофи-зических свойств грунтов в талом и мерзлом состоянии.
Застройка территории также вызывает изменения температурного режима грунтов, что в свою очередь обусловливает изменение температурного режима грунтов вблизи оснований зданий и сооружений [49].
Интенсивность и направление тепловых процессов на поверхности грунта изменяются в течение года по периодическому закону. Соответственно по периодическому закону изменяется и температура поверхности грунта снаружи здания. Как во всяком периодическом процессе, колебания температуры поверхности наблюдаются относительно какого-то среднего положения. В ходе ряда исследований [44, 46] было выявлено, что максимальная отрицательная температура поверхности грунта на территории Западной Сибири приходится на январь - февраль месяц, а максимальная положительная на июнь - июль.
Изменение теплофизических свойств грунта в пределах слоя сезонных колебаний температуры приводит к тому, что средняя годовая температура tcp переменна по глубине и имеет относительно постоянное значение на глубине годовых амплитуд температур.
Этот процесс возникает в результате тепловыделений от инженерных коммуникаций и теплопередачи через перекрытие 1-го этажа в подвальных или заглубленных помещениях. Зона нагретого грунта, расположенного под подвальным помещением, как правило простирается за пределы здания [40]. У зданий с подвальными помещениями профиль изотермических линий носит сложный характер, т.к. теплоперенос через цокольную стену выше, чем теплоперенос через пол подвала. Поэтому они зачастую не представляют собой окружность [40]. Разница между температурой массива грунта вне зоны теплового влияния и температурой грунта около здания по абсолютной величине становится выше при приближении к зданию [40]. Изменение условий теплообмена на поверхности грунта у здания в результате застройки приводит также к изменениям температурного поля грунта, которое получено при решении идеализированной задачи. Кроме того, изменения тепловых потоков и температуры грунта на застроенной территории во многих случаях превышают изменения тепловых потоков и температуры грунта вдали от зданий, где отсутствует тепловое влияние здания. Это подтверждает локальное тепловое влияние зданий на территорию застройки.
При проектировании локальное тепловое влияние зданий и сооружений на территорию застройки исключается при учете совместного влияния зданий и сооружений. Только в отдельных конкретных случаях для близлежащих зданий и сооружений (например, тепловая магистраль около здания или близко расположенные здания, построенные по различным принципам) взаимное тепловое влияние их учитывается в теплотехнических расчетах.
Анализ влияния сезонного промерзания грунтов на теплообмен подвального помещения, изложенный в [49], показал, что процессы теплопере-носа в грунте проходят в нестационарном режиме. Существующий метод расчета теплопотерь через полы по грунту [7], по мнению некоторых авторов [40, 49], основывается на чрезмерно упрощенной стационарной схеме теплопередачи. Такой упрощенный метод был принят в связи со сравнительно небольшим удельным весом теплопотерь через пол по сравнению с общими те-плопотерями через ограждающие конструкции многоэтажных зданий и сложностью более точных решений, учитывающих нестационарность фактического режима теплопередачи [49]. Методы расчета теплопотерь через полы по грунту так же рассмотрены в работах С. Н. Шорина [52], А. А. Сандера [59, 60], Л. А. Иооритса [61] и др. В этих работах основное внимание уделено исследованию теплопотерь при стационарном режиме теплопередачи в зависимости от перепада температур между наружным и внутренним воздухом, коэффициента теплопроводности массива грунта, конструктивной схемы сопряжения здания с грунтом оснований.
Тестирование численного решения задачи теплопереноса
В общем случае задача расчета теплопотерь через многослойные ограждающие конструкции и грунт подвального помещения является трехмерной. Однако, как правило, длина зданий различного назначения (в частности жилые дома) существенно превосходит их ширину, поэтому при разработке математической модели теплообмена подвального помещения в нестационарном режиме нами рассматривается двумерная нестационарная симметричная задача теплопроводности в полуограниченном массиве с совокупностью граничных условий. При этом внутренняя зона подвального помещения L отделена от внешней участком стен толщиной б, м (рис. 2.1).
Для построения математической модели теплообмена подвального помещения в нестационарном режиме предлагается физическая модель, в которую входят различные среды (воздух, грунт, снег) и материалы (материал наружной стены, перекрытия, утеплителя). Каждая среда или материал, имеющий отличные от других теплофизические свойства, выделен в самостоятельный материальный слой: 1 - внутренний воздух, 2 - слой утеплителя, 3 -наружная стена, 4 - внешний слой покрытия стены, 5 - грунт снаружи подвального помещения, 6 - снежный покров, 7 - воздух, снаружи подвального помещения, 8 - грунт внутри подвального помещения, 9 - переменный слой снега над отмосткой. Слой 9 был введен для того, чтобы имелась возможность рассчитывать тепловые потери подвальным помещением с учетом того, что снежный покров над отмосткой в период отрицательных температур в ряде случаев убирается, по условиям эксплуатации зданий. В этом случае на границах существующих материальных слоев принимаются соответствующие граничные условия, отвечающие физическим процессам теплопереноса, протекающим на соответствующих плоскостях.
Схемы физической и математической модели с указанными граничными условиями (ГУ) показаны ниже на рис. 2.1. a) 1 - воздух внутри подвального помещения; 2 - утеплитель; 3 - наружная стена (железобетон); 4 - наружный слой гидроизоляции; 5,8- грунт; 6 - снежный покров; 7 - воздух снаружи подвального помещения; ГУ I, ГУ II, ГУ III, ГУ IV - граничные условия Математическая постановка задачи
Теплоперенос в многослойных ограждающих конструкциях подвального помещения и в твердых средах, таких, как грунт и снег, в общем случае описывается трехмерными нелинейными нестационарными уравнениями теплопроводности в декартовой системе координат где Т = Т(х, т) - температура; Сь /?, - теплоемкость и плотность / - го материального слоя; Л,- - коэффициент теплопроводности / - го материального слоя; QicnoH = Q(X TH) - мощность тепловых источников, т. е. количество теплоты, выделяющееся в единицу времени и объема в воздухе внутри подвального помещения (материальный слой №1, рис. 2.1); X - вектор, характеризующий положение точки в пространстве; т - время; Тн - температура наружного воздуха.
При построении математической модели были приняты допущения: - теплофизические свойства материалов (/ „ С/у, А\) ограждающих конструкций, снега и воздуха приняты постоянными; - теплофизические свойства грунта в слое 8 приняты постоянными; - теплофизические свойства грунта в слое 5 приняты постоянными, основываясь на результатах проведенных исследований, представленных в [40]. - теплота (Qom) от инженерных коммуникаций, теплота, идущая на нагрев инфильтруемого холодного воздуха через подвальные продухи (-QUH), и теплопоступления через перекрытие первого этажа (Qnep) считаются равномерно распределенными по объему подвального помещения; температура воздуха внутри помещения 1-го этажа принимается равной нормируемой [11]; - в начальный момент времени х = 0 температура во всех слоях матема тической модели равна температуре слоя 7 (наружный воздух); - коэффициент теплоотдачи на границе «снежный покров - наружный воздух» рассчитывается в соответствии с рекомендациями СНиП для климатических условий г.Томска [13].
Уравнение (2.1) с надлежащими начальными и граничными условиями представляет задачу о распределении температуры в каждой точке рассматриваемой области для любого момента времени. При этом предполагается, что начальное распределение температуры в материале, температурный режим на его границах и мощность внутренних источников тепловыделения известны, задача симметрична относительно оси х, а в направлении нормальном плоскости х-у является полубесконечной, т.к. на этих границах тепловые потоки ничтожны и ими пренебрегают [49]. Вышесказанное позволяет нам ограничиться решением задачи в двумерной постановке (рис. 2.1). С учетом сделанных допущений уравнение (2.1) примет вид _ дТ /д2т д2т) _ РС„ — = Л—+— +Є, (2.2) дт удх ду ; где Ср - удельная изобарная теплоемкость; р - плотность материала; X - теплопроводность материала; Т - температура материала; г - время; Q - внутренние источники тепловыделений; х, у- координаты по горизонтали и вертикали. Распределение тепловых потоков на поверхностях различных материальных слоев, представленных на рис. 2.1, находится из решения уравнения (2.2) с совокупностью граничных условий.
Результаты экспериментальных исследований
Для лучшего понимания процессов нестационарного теплопереноса в подвальном помещении необходим натурный эксперимент. Результаты такого эксперимента позволят лучше проанализировать тепловые процессы, протекающие в ограждающих конструкциях и грунте. Это является актуальным и в связи с тем, что в последнее время таких исследований проводилось сравнительно мало.
Учитывая, что многие тепловые процессы в природе обладают значительной тепловой инерцией, для проведения исследований был взят длительный период, позволяющий в динамике изучить изменения теплового состояния подвального помещения.
Для проведения экспериментальных исследований был разработан и изготовлен исследовательский комплекс, позволяющий измерять температурные поля по воздуху в подвальном помещении, ограждающих конструкциях и грунте, определять тепловые потоки на поверхностях ограждающих конструкций и грунта и скорости движения воздушных потоков внутри и снаружи подвального помещения.
Целью проведения экспериментальных исследований была проверка адекватности разработанной математической модели теплового состояния подвального помещения реальным условиям теплообмена и соответствия полученных результатов тепловым расчетам нормативным методикам СНиП.
Для исследования теплообмена подвальных помещений был выбран жилой дом 464 серии, представляющий собой типовой дом массовой жилой застройки в г. Томске, расположенный по ул. Иркутский тракт. Подвальные помещения максимально соответствовали необходимым условиям проведения эксперимента: - подвальные помещения в течение всего периода исследований должны оставаться «сухими», т.к. вода, поступающая в них при протечках в инженерных коммуникациях, могла влиять на температурные поля грунта и ограждающих конструкций; - в исследуемом подвальном помещении должны были находиться источники тепловыделений (инженерные коммуникации); - в наружной цокольной стене исследуемого подвального помещения должен быть вентиляционный продух; - вблизи здания, где проводится эксперимент, должна быть зона с естественным снежным покровом; - здание с подвальными помещениями должно быть достаточно распространенным.
Для реализации двумерной модели теплопереноса было выбрано подвальное помещение, расположенное в средней части здания с ориентированной наружной стеной на запад, где были размещены измерительные датчики, как показано на рис. 3.1, 3.5.
Помещение имело следующие размеры: высота - 1,9 м, ширина - 2,5 м, длина - 5,7 м. В наружной надземной части цокольной стены подвального помещения на высоте 1 м от пола был расположен вентиляционный продух размерами 450 х 230 мм, а во внутренней перегородке был открытый дверной проем размерами 1,0 х 1,9 м. Экспериментальные исследования проводились с октября 2002 г. по август 2004 г. Для исключения влияния на температурно-влажностный режим подвального помещения людей и измерительных приборов последние находились в смежной комнате (рис. 3.1). u_L I ,. План подвального помещения и секции, где проводился эксперимент: 1 - исследуемое помещение с измерительными датчиками; 2 - помещение с измерительным комплексом, где фиксировались показания приборов; 3 - вентиляционный продух; 4 - трубопроводы системы отопления
В процессе проведения экспериментальных исследований были определены материалы и конструкция наружной цокольной стены, конструкция перекрытия над подвальным помещением, типы грунта внутри и снаружи подвального помещения и их теплофизические свойства.
Наружная цокольная стена подвального помещения представляет собой однородную бетонную конструкцию с наружным слоем штукатурки и гидроизоляционным слоем. Бетон стены был изготовлен на гравии из природного камня, толщина 5 = 260 мм, плотность р = 2400 кг/м ; слой штукатурки имел следующие теплофизические параметры: 8 = 2 мм, р = 800 кг/м3; гидроизоляционный слой был выполнен из битума с теплофизическими параметрами: толщина 5 = 1 мм, плотность р = 1400 кг/м3. Перекрытие над подвальным помещением представляло собой следующее: железобетонная пустотная плита перекрытия 8 = 220 мм, деревянные лаги с толщиной воздушной прослойки 5 = 60 мм и деревянный настил 5 = 30 мм. Конструкция пола 1-го этажа приведена на рис. 3.2.
Теплофизические свойства материалов перекрытия и конструкции пола над подвальным помещением изменялись незначительно. Это объясняется тем, что подвальное помещение находилось в относительно постоянном влажностном режиме, т.к. оставалось «сухим» на протяжении всего периода проведения эксперимента и т.к. оно постоянно естественно вентилировалось.
Теплофизические свойства грунта внутри и снаружи подвального помещения были определены по его типу, плотности и влажности на глубинах закладки датчиков термопар, в соответствии с рекомендациями авторов [105-106, 109]. Сам грунт по глубине и месту расположения (снаружи и внутри подвального помещения) имел разный тип и представлен на рис. 3.3 и 3.4. Рис. 3.3. Вертикальный срез грунта снаружи здания, в зоне проведения эксперимента 1 - Супесь с вкраплением строительного мусора и гальки; 2 - суглинок с высоким содержанием глинистых частиц; 3 - суглинок с незначительным содержанием глинистых частиц; 4 - суглинок с высоким содержанием глинистых частиц
Вертикальный срез грунта внутри подвального помещения 1 - Супесь с вкраплением строительного мусора и гальки; 2 - песчаный грунт с незначительным вкраплениями супеси, глинистых частиц, керамзита; 3 - глина с незначительным содержанием песка Подробнее методика определения теплофизических свойств грунтов рассмотрена в п. 3.3.
В исследуемом подвальном помещении были установлены измерительные датчики температуры (термопары) и датчики тепловых потоков (градиентные тепломеры), подробнее о которых будет рассказано в п. 3.2. Установка этих датчиков схематично показана на рис. 3.5. 1 - датчики термопар; 2 - градиентные тепломеры; 3 - ртутные термометры; 4 - линейки для измерения толщины снежного покрова; 5 - шест, на котором размещались ртутные термометры; 6 - вентиляционный продух размерами 460x230 мм, выходящий наружу здания Места размещения датчиков термопар и тепломеров в подвальном помещении с указанием расстояний их установки показаны на рис. 3.6.
Для контроля температур внутреннего воздуха в помещении подвала дополнительно были установлены лабораторные ртутные термометры ТЛ-4, соответствующие ГОСТ 5.2156-74. Они были установлены на деревянной рейке на расстоянии 100 мм, 900 мм и 1800 мм от пола подвального помещения, в соответствии с рис. 3.5 и 3.6.
Тепловые потери через заглубленную часть наружной стены и грунт подвального помещения
Как видно из рис. 4.14, результаты расчетов по методике [45] максимальной глубины промерзания грунта в зоне отсутствия теплового влияния здания в период отрицательных температур удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными, при этом расхождение не превышало 17%.
Полученные данные о влиянии снежного покрова на теплоперенос в грунте и установленные границы теплового влияния здания были использованы при разработке математической модели теплового состояния подвального помещения в нестационарном режиме. В разработанной математической модели полученные данные о границе теплового влияния здания позволили задать ширину материального слоя номер 5 (рис. 2.1), которым являлся грунт снаружи здания.
Обеспечение нормативных параметров микроклимата в подвальных помещениях напрямую влияет на продолжительность эксплуатации и стабильность свойств материалов ограждающих конструкций, а также на температурный режим внутри помещений 1-го этажа. Существенное воздействие на температурный режим подвального помещения оказывает воздухообмен, который осуществляется в основном за счет поступления воздуха через вентиляционные продухи и окна [40].
В соответствии с требованиями СНиП [11], в подвальных помещениях жилых зданий за счет использования вентиляционных продухов должна быть обеспечена кратность воздухообмена равная к = 0,5 1/ч, что не всегда происходит на практике. Зачастую вентиляционные продухи подвальных нежилых помещений остаются открытыми на весь период отрицательных температур наружного воздуха. Это приводит к тому, что температура внутри подвального помещения становится значительно ниже требуемой по СНиП [11], что может грозить перемерзанием инженерных коммуникаций, размещенных в подвале.
Приведение кратности воздухообмена подвальных помещений к нормируемой [11] может быть осуществлено за счет перекрытия вентиляционных продухов, что приводит к увеличению средней температуры воздуха внутри подвального помещения без обеспечения дополнительного притока теплоты и дополнительной тепловой изоляции наружных стен. Это в целом позволяет уменьшить тепловые потери всего здания и уменьшить энергопотребление.
Наиболее подробно вопрос воздухообмена подвального помещения был рассмотрен в работе Г.В. Порхаева [40]. По его мнению, основным фактором, влияющим на воздухообмен подвального помещения, является ветровое давление, а инфильтрация воздуха воздухопроницанием через наружные стены пренебрежимо мала. Метод расчета количества воздуха, поступающего в подвальное помещение, в большей степени разработан для применения в условиях вечной мерзлоты для неотапливаемых подвальных помещений, где нет естественной тяги воздуха за счет перепадов температуры внутреннего и наружного воздуха [40]. Кроме того, методика расчета воздухообмена Г.В. Порхаева не учитывает возможности частичного или полного перекрытия вентиляционных продухов в зимний период.
При определении скорости движения воздуха через вентиляционный продух нами использовалась нормативная методика ГОСТ 12.3.018-79 «Сис темы вентиляционные. Методы аэродинамических испытаний». Для этого на плоскости вентиляционного продуха в цокольной стене условно были отме чены локальные точки, где производилось измерение скоростей движения воздуха, рис. 4.15. \
Точки измерения скоростей движения воздуха в вентиляционном продухе: 1 - плоскость вентиляционного продуха, размерами 460x230 мм; 2 - локальные точки измерения скорости движения воздуха
После сбора данных по скоростям движения воздуха в указанных точках полученные значения усреднялись по зависимости, приведенной в указанном ГОСТе где v, - скорость в і - ой точке, м/с; z - количество точек, где происходит измерение скорости движения воздуха. Предельная относительная погрешность измерения расхода воздуха, в соответствии с методикой приведенной в указанном ГОСТ, составила до 24%.
Направления движения воздушных потоков ввиду их малой интенсивности определялись с помощью фумигатора. Движение аэрозоля, производимое фумигатором, указывало направление потока воздуха.
Для определения скорости движения воздуха использовался переносной электронный термоанемометр «Testo 415», с возможностью измерения подвижности среды от 0 до 10 м/с с разрешающей способностью 0,01 м/с.
Для оценки влияния воздухообмена на температурный режим подвального помещения жилого здания в условиях г. Томска была проведена серия экспериментов в течение двух периодов:
1. В первый отопительный период (с октября 2002 г. по апрель 2003 г.) вентиляционный продух был открыт, при этом кратность воздухообмена по данным экспериментов в среднем составляла к = 3 1/ч, что отражено на рис. 4.16. Средняя температура воздуха внутри подвального помещения в данный период колебалась в пределах от минус 7 С до плюс 5 С, а средняя за весь период была около 0 С.
2. Во втором периоде исследований (с октября 2003 г. по апрель 2004 г.) вентиляционный продух был частично перекрыт (на «80%). При этом кратность воздухообмена в среднем за этот период составила к = 0,5 1/ч. Средняя температура воздуха внутри подвального помещения за второй период исследования колебалась от 2 до 12 С и составляла « 8 С (рис. 4.16).
Вентиляционный продух в исследуемом подвальном помещении располагался на наветренной стороне здания (ЮЗ). Это направление движения ветра по данным метеостанции является для г. Томска преобладающим [13].
Как видно из рис. 4.16, существует прямая зависимость влияния количества поступающего в подвальное помещение наружного воздуха на температурный режим внутри его. В случае, когда вентиляционный продух остается открытым на весь период отрицательных температур, наблюдается значительное «выхолаживание» подвального помещения, которое может привести к понижению температуры воздуха внутри его до уровня, значительно ниже нормируемого по СНиП [11].
Похожие диссертации на Нестационарный теплоперенос через ограждающие конструкции подвальных помещений
