W24. Расчеты температурных волн в однородных ограждениях зданий

Автор – В. В. Савенко.  Дата публикации – 10.04.2019.

Получено аналитическое решение по распространению температурных волн в однородных ограждениях [1]. В данной статье результаты расчетов по этому решению сравниваются с имеющимися опытными или расчетными данными.

Сравнение с опытными данными из [3] показывает некоторое несовпадение по температурам, которое поддается объяснению. Но по величинам плотности теплового потока расхождения существенны, к этому могут привести только ошибки или в опытных, или в расчетных данных.

Анализ опытных данных показывает, что они противоречат друг другу и теории теплопроводности. На основании информации из других работ тех же авторов опытные данные по величинам тепловых потоков признаны ошибочными и указаны вероятные причины этих ошибок.

Для сравнения использованы также приведенные в [10] результаты расчетов температурных волн численным методом для трех вариантов стен. Для двух вариантов получено близкое совпадение результатов, для одного варианта расчетные данные из [10] и по аналитическому решению отличаются значительно. Показано, что эти данные из [10] являются ошибочными.

С целью расширения базы сравнения задействовано также известное аналитическое решение для полуограниченного тела. Проведено сравнение расчетных данных по аналитическому решению для полуограниченного тела из [7] и по аналитическому решению для стен разной толщины. По результатам расчетов установлено следующее.

Для кирпичной стены толщиной 0,12 м наибольшая разница в температурах составляет около 4 %, а по плотности теплового потока на наружной поверхности – около 7 %. При этом расчетные сдвиги по времени в колебаниях температуры могут отличаться на 44 %, а кратность уменьшения амплитуд колебаний температуры – на 15 %. То есть, для данной толщины стены использование формул для полуограниченного тела может приводить к значительным ошибкам в определении параметров.

С увеличением толщины стены погрешность расчетов по формулам для полуограниченного тела уменьшается. Эти формулы можно рекомендовать к применению при толщине стены не менее длины температурной волны.

Приведены графики изменения параметров температурных волн в стене при разных температурах окружающей среды. На рисунке показано изменение параметров по толщине стены в разное время суток для одного из рассмотренных вариантов при условии, когда средняя температура наружного воздуха больше температуры внутри помещения.
изменение параметров температурных волн по толщине стены

При названных условиях на процесс колебаний параметров в стене накладывается условно-стационарная теплопередача из-за разности температур на противоположных поверхностях стены. В результате кроме обычного изменения направления теплового потока в стене может появляться двойное изменение направления. То есть, в некоторых зонах внутри стены в определенное время могут быть встречные или противоположно направленные тепловые потоки.

О таких явлениях при воздействии на стену солнечного излучения имеются упоминания в литературе, где таким явлениям приписывают эффект резкого изменения температуры. На приведенных примерах показано, что встречные тепловые потоки могут возникать и по другим причинам, при этом необычного изменения параметров не происходит.

Из приведенного сравнения и анализа результатов расчетов следует, что аналитическое решение по температурным волнам в однородных стенах можно рекомендовать для практического применения.

……………………………..Полный текст

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *