Левин Евгений Владимирович, канд. физ.-мат. наук, гл. научный сотрудник
127238, г. Москва, Локомотивный проезд, 21
Evgeny V. Levin, PhD, Chief Researcher
21, Lokomotivnyi Ave., 127238, Moscow
Окунев Александр Юрьевич, канд. физ.-мат. наук, гл. научный сотрудник
127238, г. Москва, Локомотивный проезд, 21
Alexander Yu. Okunev, PhD, Chief Researcher
21, Lokomotivnyi Ave., 127238, Moscow
Актуальность. Одной из задач при строительстве и эксплуатации жилых и общественных зданий является обеспечение нормативных требований к тепловому микроклимату помещений. Его текущее состояние зависит от теплообмена здания с внешней средой и от используемого климатического оборудования. При этом теплообмен с внешней средой зависит от постоянно меняющихся внешних условий: температуры воздуха, прямой и рассеянной солнечной радиации, лучистого теплообмена с окружающими объектами, а также от нестационарного теплопереноса через грунтовые основания. Все это необходимо учитывать при эксплуатации инженерных климатических систем с целью обеспечения требуемых показателей теплового микроклимата помещений.
Цель работы: сравнение теплопотерь в течение годового цикла эксплуатации здания через ограждающие конструкции помещений, контактирующих и не контактирующих с грунтовыми основаниями. Задачей данных исследований являлось определение вклада величины теплопотерь через грунтовые основания в общие теплопотери через несветопрозрачные ограждающие конструкции.
Методы. Исследования проведены постановкой вычислительных экспериментов с определением нестационарных величин теплообмена помещений с окружающей средой. Использована краевая задачи нестационарного теплопереноса, записанная в параметрическом виде и содержащая варьируемые критерии подобия.
Результаты. Исследования выполнены с использованием архивных метеорологических данных для г. Москвы за 2011 г. Установлено влияние теплообмена с грунтовым основанием на общий нестационарный теплообмен помещения для различных календарных сезонов, а также для различной ориентации наружной ограждающей конструкции помещения по сторонам света. Показано, что контакт помещения с грунтовым основанием приводит к увеличению средних за календарные сезоны теплопотерь, причем независимо от ориентации по сторонам света и параметров ограждающих конструкций. Минимальное увеличение относительных тепловых потерь (не более 18 %) имеет место зимой. Максимальное влияние контакта помещений с грунтовым основанием имеет место в летний период. Теплопотери по сравнению с не контактирующими с грунтом помещениями увеличиваются до 4 раз, и в зависимости от типа ограждающей конструкции на южном фасаде они могут оказаться до 2 раз выше, чем на северном. Для помещений, контактирующих с грунтовыми основаниями, средние за сезоны амплитуды суточных изменений теплопотерь снижаются для всех типов ограждающих конструкций.
One of the tasks in the construction and operation of residential and public buildings is to meet the requirements for indoor microclimate. Current thermal microclimate depends on the building heat exchange with the external environment and on the climate control equipment. At the same time, the heat exchange with the external environment depends on constantly changing external conditions: air temperature, direct and diffuse solar radiation, radiant heat exchange with surrounding objects, and non-stationary heat transfer through ground foundations. All this must be taken into account by engineering climate systems in order to ensure rooms with the appropriate microclimate.
Purpose: The purpose of the work is to compare annual heat losses of a building through enclosing structures of rooms, both in and not in contact with ground foundations, determine the contribution of heat loss through soil foundations to overall heat losses through opaque enclosing structures.
Methodology: The studies include computational experiments to determine an unsteady indoor heat transfer quantities in the surrounding environment. The unsteady heat transfer boundary problem is expressed in parametric form and contains variable similarity criteria.
Research findings: Indoor studies are conducted at various parameters, using archival meteorological data for Moscow, 2011. The heat exchange with the soil foundation influence on the overall transient heat exchange is determined for different seasons and different orientations inside the building relative to cardinal directions. It is shown that indoor contact with the soil foundation leads to an increase in the average heat loss over seasons, regardless of the cardinal orientation and parameters of enclosing structures. The minimal increase in relative heat loss (no more than 18 %) occurs in winter. The maximum impact of the contact between rooms and soil foundation occurs in summer. Heat loss increases up to fourfold compared to rooms not in contact with the soil and, depending on the type of the enclosing structure, it can be two times higher on the southern façade than on the northern one. For rooms in contact with soil foundations, the average seasonal amplitudes of daily changes in the heat loss are reduced for all types of enclosing structures.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.