Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 9
1.1. Анализ принципов конструирования наружной стены здания с гелиоприемниками 9
1.2. Методы расчета тепловых режимов наружных стен
и гелиовоздухонагревателей 18
1.3. Методы определения расчетных значений параметров климата 40
1.4. Цели и задачи исследования 51
ГЛАВА П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАРУЖНЫХ СТЕН С АКТИВНЫМИ ГЕЛИ0В03Д7Х0НАГРЕВАТЕ ЛЯМИ 54
2.1. Характеристика экспериментального объекта 54
2.2. Методика проведения экспериментальных исследований 62
2.3. Эффективность использования солнечной энергии гелиоколлектором
2.3.1. Метеорологические условия в период экспериментальных наблюдений 69
2.3.2. Влияние массового расхода воздуха при активной вентиляции теплосъемного канала на тепловую эффективность гелио-воздухонагревателя 70
2.3.3. Влияние конструктивного решения гелио-воздухонагревателя и внешних воздействий на эффективность использования солнечной энергии 80
2.4. Теплозащитные свойства наружных стен зданий с гелиовоздухонагревателями
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ 100
ГЛАВА Ш. НЕСТАОДОНАИЇАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА В МНОГОСЛОЙНОЙ НАРУЖНОЙ СТЕНЕ ЗДАНИЯ С АКТИВНЫМ ГЕЛИ0В03ДУХ0НАГ РЕВАТЕЛЕМ 103
3.1. Тепловые процессы, определяющие тепловой режим наружной стены с гелиовоздухонагревателем 103
3.2. Математическое моделирование теплопередачи в наружных стенах с гелиовоздухонагревателями 105
3.3. Сопоставление результатов расчета теплопередачи с экспериментальными данными 119
ГЛАВА 1У. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО
РАСЧЕТА НАРУЖНЫХ СТЕН С АКТИВНЫМ ГЕЖ0В03ДУХ0НАГ РЕВАТЕЛЯМИ 126
4.1. Модель стохастических климатических воздействий и метод расчета значений климатических параметров при заданной вероятности их реализации 126
4.2. Метод определения расчетных значений климатических параметров для оценки ресурсов полезного тепла гелиовоздухонагревателя 143
4.3. Результаты расчета климатических параметров для условий Ташкента 146
ВЫВОДЫ ПО ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ 154
ГЛАВА У. ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАРУЖНЫХ СТЕН С
ГЕЛИОВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯМИ И МЕТОД ИХ ВЕРОЯТНОСТНОГО ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА 159
5.1. Факторы, определяющие теплоэнергетическую эффективность ограждения 159
5.2. Влияние основных факторов на теплотехнические характеристики конструкции 163
5.3. Метод вероятностного теплотехнического расчета теплоизоляции ограждения 172
5.4. Практическое применение конструкции наружной
стены с гелиовоздухонагревателем 176
Вывода по пятой ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 184
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 188
ПРИЛОЖЕНИЕ I 199
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 202
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 207
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 218
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 224
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 241
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 245
Введение к работе
В Директивных документах ЦК КПСС и Советского правительства уделяется большое внимание развитию топливно-энергетической базы народного хозяйства. Рост экономического потенциала нашей страны, повышение его энерговооруженности все острее ставит задачу всемерной экономии энергоресурсов. Вместе с повсеместной экономией энергии традиционными средствами и повышением эффективности потребляющих систем одно из важнейших направлений в решении проблемы экономии энергоресурсов состоит в использовании новых и возобновляемых источников энергии.
Наиболее актуальным и перспективным направлением является использование солнечной энергии для получения низкопотенциального тепла с последующим использованием его в системах теплохладоснаб-жения гражданских и промышленных зданий, потребляющих энергию такого же температурного потенциала.
Одна из перспективных тенденций в строительстве, особенно многоэтажных, состоит в применении конструктивных элементов, сочетающих в себе два функциональных назначения: наружного ограадения и коллектора солнечной энергии. В связи с этим "Программой по решению научно-технических проблем на І981-1985 годы" Госстроя СССР предусмотрено: "Разработать, изготовить и испытать опытные образцы ограждающих конструкцій, включающих гелио-приемные устройства" ($ 02.04.05.01.12в).
Частью этой проблемы является задача разработки принципиальных конструктивных схем и методов оценки теплотехнических свойств наружной стены здания с активным гелиовоздухонагревателем, что определило содержание настоящего исследования.
Цель диссертационной работы состоит в определении конструктивных признаков эффективной по теплотехническим свойствам наружной стены здания с активным гелиовоздухонагревателем, выявлении ее теплоэнергетической эффективности и разработке метода теплотехнического расчета ограждения с учетом вероятностной природы реализации климатических параметров и теплофизических характеристик материалов конструкции.
Научной новизной диссертации является метод вероятностного теплотехнического расчета наружной стены с активным гелиовоздухонагревателем, основой которого служат, разработанные математическая модель теплопередачи в конструкции и модель стохастических климатических воздействий, а также экспериментальные данные о теплоэнергетической эффективности ограждений рассматриваемого типа и теплотехнические принципы их рационального конструирования.
Практическое значение исследований состоит в том, что использование разработанных в работе рекомендаций и методов позволит конструировать рациональную по теплотехническим свойствам наружную стену с активным гелиовоздухонагревателем, применение которой в практике строительства сократит затраты органического топлива на теплоснабжение зданий при обеспечении (с заданной вероятностью) комфортных условий в помещении.
Теоретическая часть работы посвящена изучению тепловых процессов в наружной стене с активным гелиовоздухонагревателем, оценке степени влияния конструктивного решения, теплофизических и радиационных свойств материалов на теплоэнергетическую эффективность конструкции, анализу алгебры событий, связанной с безотказной работой ограждения по теплотехническим свойствам, разработке методов определения расчетных значений климатических параметров, изысканию путей и средств реализации математических моделей, служащих основой метода вероятностного теплотехнического расчета.
В этой части исследований использованы теории вероятностей и случайных процессов, теория алгебры событий, многомерный статистический анализ, результаты исследований специалистов в области конвективного, лучистого и кондуктивного теплообмена в многослойных конструкциях, математическое моделирование нестационарных тепловых процессов, численные методы решения нелинейных дифференциальных уравнений с нелинейными граничными условиями и интегральных уравнений, элементы теории структурного программирования на ЭВМ.
Экспериментальная часть работы содержит материалы теплотехнических исследований в экспериментальном павильоне четырех типов наружных стен с активными гелиовоздухонагревателями, в процессе которых изучалось влияние конструктивного решения гелиоколлектора и расхода воздуха на теплотехнические свойства ограждения и оценивались теплозащитные качества конструкции как в летних, так и зимних условиях. Результаты экспериментов использовались так же для оценки корректности математической модели теплопередачи в ограждении.
На защиту выносится теоретическое и экспериментальное обоснование эффективности пршленения наружной стены с активным гелио-воздухонагревателем в решении задачи снижения затрат не возобновляемых энергоресурсов на теплоснабжение - зданий и разработанные для достижения цели диссертационной работы методы и средства, ориентированные на создание рациональных по теплотехническим свойствам ограждений исследуемого типа. диссертация выполнена в Центральном научно-исследовательском и проектном институте тішового и экспериментального проектирования жилых зданий Госгражданстроя при Госстрое СССР и Среднеазиатском филиале Государственного проектного и научно-исследовательского института по проектированию учреждений здравоохранения Министерства здравоохранения СССР.
Автор работы выражает глубокую признательность к.т.н. Турулову В.А. за методическую помощь при экспериментальных ж теоретических, исследованиях и в работе по внедрению полученных в диссертации научных и практических результатов.
