satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2016-15-6-476-480sat-960Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВОCIVIL AND INDUSTRIAL ENGINEERINGВЛИЯНИЕ СУТОЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ НАРУЖНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА МИКРОКЛИМАТ ПОМЕЩЕНИЯTHE INFLUENCE OF THE DAILY FLUCTUATIONS OF OUTSIDE AIR TEMPERATURE ON THE INDOOR CLIMATEЗахаревичА. Э.ZakharevichA. E.

Кандидат технических наук, доцент

Адрес для переписки: Захаревич Алексей Эдуардович – Белорусский национальный технический университет, просп. Независимости, 150, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 265-97-29   tgv_fes@bntu.by

tgv_fes@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201609122016156476480Copyright © Захаревич А.Э., 20162016Захаревич А.Э.Zakharevich A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/960

С использованием численного моделирования процессов теплообмена в отапливаемом помещении выполнено исследование колебаний температуры внутреннего воздуха в обслуживаемой зоне (зоне обитания), вызванных периодическим изменением температуры наружного воздуха. Разработанная и реализованная в виде программы двумерная физико-математическая модель учитывает нестационарный характер сложного сопряженного теплообмена  в ограждениях и воздушном пространстве отапливаемых помещений при использовании различных видов отопительных приборов. Модель включает в себя уравнения лучистого теплообмена между внутренними поверхностями, оконными стеклами и окружающей средой. Рассмотрены два вида нагревателей: радиатор и напольное отопление. Нагрузка приборов задана постоянной во времени в соответствии с тепловым балансом, определенным по традиционной методике. Расчеты выполнены для трех комбинаций теплофизических свойств ограждений. Установлены количественные характеристики индуцированных колебаний температуры внутреннего воздуха в обслуживаемой зоне, определяемые тепловой инерцией ограждений и видом используемого отопительного прибора. Анализ результатов показал, что снижение инерционности остекления приводит к более быстрому проникновению наружной температурной волны в помещение. При этом амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха обслуживаемой зоны остается постоянной по причине неизменной тепловой инерции основных конструкций. При снижении массивности стен и перекрытий наблюдается существенное увеличение амплитуды гармонических изменений температуры внутреннего воздуха в обслуживаемой зоне, тогда как запаздывание относительно колебаний температуры наружного воздуха остается практически постоянным.

The investigation of indoor air temperature fluctuations within the occupied zone (habitable zone) induced by the periodic changes of outdoor air temperature was carried out with the use of numerical simulation of heat transfer processes in the heated room. The developed and programme-implemented two-dimensional physical and mathematical model takes into account unsteady nature of the complex conjugate heat transfer in building envelopes and indoor air spaces when using different types of heating devices. The design features of building structures and windows are considered. The model includes the equations of radiative heat transfer between indoor surfaces, window panes and outdoor environment. In the study, the harmonic changes of outside temperature are specified by the cosine law with the twenty-four-hour period. Two types of heaters are examined: radiator and underfloor heating. Heating output of the devices is specified time-invariable according to the thermal balance defined by the traditional method. Simulations are performed for the three combinations of heat-transfer properties of building structures. The quantitative characteristics of the induced indoor air temperature fluctuations within the occupied zone depending on the building envelope thermal inertia and the type of used heater were found out. The analysis of results yielded the following conclusions. Reducing inertia of glazing leads to more rapid penetration of outdoor temperature wave into the room. While the amplitude of the indoor air temperature fluctuations within the occupied zone remains constant by reason of the unchanged thermal inertia of the main building structures. The significant increase in the amplitude of harmonic changes of indoor air temperature within the occupied zone is observed when reducing inertia of walls and floors whereas the delay with respect to outside air temperature fluctuations remains almost invariable.

численное моделированиетеплообменпомещениеколебания температурытепловая инерцияnumerical simulationheat transferroomtemperature fluctuationthermal inertiaReferencesВласов, О. Е. Основы строительной теплотехники (к курсу отопления и вентиляции) / О. Е. Власов. М.: Тип. ВИА РККА, 1938. 94 с.Vlasov O. E. (1938) Fundamentals of construction thermal technology (for the Course of heating and ventilation). Moscow, VIA RKKA [Military-Engineering Academy of Workers’ and Peasants’ Red Army] Publishing House. 94 (in Russian).Муромов, С. И. Расчетные температуры наружного воздуха и теплоустойчивость ограждений / С. И. Муромов. М., Л.: Госстройиздат, 1939. 72 с.Muromov S. I. (1939) Design temperatures and thermal stability of cladding structures. Moscow, Leningrad, Gosstroyizdat. 72 (in Russian).Семенов, Л. А. Теплоустойчивость и печное отопление жилых и общественных зданий / Л. А. Семенов. М.: Изд. и тип. Машстройиздата в Л., 1950. 264 с.Semenov L. A. (1950) Thermal stability and furnace heating of residential and public buildings. Moscow, Publishing House “Mashstroyizdat” in Leningrad. 264 (in Russian).Шкловер, А. М. Теплоустойчивость зданий / А. М. Шкловер. М.: Гос. изд-во лит. по стр-ву и архит., 1952. 168 с.Shklover A. M. (1952) Thermal stability of buildings. Moscow: State Publishing House for literature on construction and architecture. 168 (in Russian).Богословский, В. Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) / В. Н. Богословский. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1982. 415 с.Bogoslovsky V. N. (1982) Construction thermophysics (thermophysical fundamentals of heating, ventilation and conditioning of air). 2nd ed. Moscow, Vysshaya Shkola. 415 (in Russian).Numerical Study on the Thermal Performance of Building Wall and Roof Incorporating Phase Change Material Panel for Passive Cooling Application / X. Kong [et al.] // Energy and Buildings. 2014. Vol. 81. P. 404–415.Kong X., Lu S., Li Y., Huang J., Liu S. (2014) Numerical Study on the Thermal Performance of Building Wall and Roof Incorporating Phase Change Material Panel for Passive Cooling Application. Energy and Buildings, 81, 404–415. DOI: 10.1016/j.enbuild.2014.06.044Rohdin, P. Experiences from Nine Passive Houses in Sweden – Indoor Thermal Environment and Energy Use / P. Rohdin, A. Molin, B. Moshfegh // Building and Environment. 2014. Vol. 71. P. 176–185.Rohdin P., Molin A., Moshfegh B. (2014) Experiences from Nine Passive Houses in Sweden – Indoor Thermal Environment and Energy Use. Building and Environment, 71, 176–185. DOI: 10.1016/j.buildenv.2013.09.017Yang, D. Analysis and Experiments on the Periodically Fluctuating Air Temperature in a Building with Earth-Air Tube Ventilation / D. Yang, J. Zhang // Building and Environment. 2015. Vol. 85. P. 29–39.Yang D., Zhang J. (2015) Analysis and Experiments on the Periodically Fluctuating Air Temperature in a Building with Earth-Air Tube Ventilation. Building and Environment, 85, 29–39. DOI: 10.1016/j.buildenv.2014.11.019Захаревич, А. Э. Особенности формирования микроклимата в многосветных пространствах / А. Э. Захаревич // Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 148–154.Zakharevich A. E. (2011) Peculiar features in formation of microclimate in void space. Vestnik MGSU [Moscow State University of Civil Engineering Bulletin], (7), 148–154 (in Russian).Захаревич, А. Э. Формирование параметров микроклимата в отапливаемых помещениях в условиях естественной конвекции / А. Э. Захаревич. Минск: БНТУ, 2012. 22 с.Zakharevich A. E. (2012) Formation of microclimate parameters in heated space under conditions of natural convection. Minsk, BNTU [Belarusian National Technical University]. 22 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.