Научный архив: статьи

В данной статье представлена методика моделирования для инженерного расчета термостойкости наружных стен с экранированной внешней поверхностью, образующих систему вентилируемых фасадов. Целью исследования является разработка практического инструмента проектирования для оценки амплитудного ослабления и фазового сдвига температуры внутренней поверхности при ежедневных климатических колебаниях. Метод основан на решении одномерной нестационарной задачи теплопроводности для многослойной конструкции, подверженной периодическим климатическим воздействиям. Внешнее граничное условие определяется с помощью эквивалентной формулы теплопередачи, которая учитывает коротковолновое солнечное излучение, длинноволновый радиационный обмен между экраном и окружающей средой, конвективный теплообмен и возможную вентиляцию воздушной полости. Предложен инженерный алгоритм расчета, учитывающий влияние эквивалентной солнечной нагрузки и гармонических колебаний температуры наружного воздуха при высоких амплитудах колебаний окружающей среды и пристенного слоя воздуха. Приведена численная процедура для подсистемы “экран – воздушный зазор”, за которой следует оценка ослабления температуры внутренней поверхности и переходных характеристик теплопередачи. Проверка на соответствие численному моделированию и экспериментальным данным показывает, что отклонение не превышает 5-10%. Полученные результаты свидетельствуют о значительном влиянии отражательной способности экрана, интенсивности вентиляции воздушного зазора и теплоемкости стен на повышение термостабильности и снижение теплоотдачи в жаркое время года. Предложенный усовершенствованный алгоритм оценки может быть широко применен в практике проектирования, включая выбор толщины теплоизоляции для ограждающих конструкций зданий в южных регионах, определение расчетных нагрузок для систем вентиляции и кондиционирования воздуха, а также оценку теплового режима внутри помещений при периодических режимах отопления и вентиляции. Практическая значимость заключается в возможности оптимизации параметров фасадной системы с экранированными внешними поверхностями для предотвращения перегрева и повышения энергоэффективности здания. Исследование проводится в рамках обеспечения тепловой безопасности зданий в условиях теплого климата.

Введение. Рассматривается вопрос формирования «острова тепла», отличающегося активной термо- и аэродинамической характеристикой в воздушной зоне городского приземного слоя атмосферы «острова тепла». Изучение теплового режима города, опирающееся на местные климатические и экологические данные, является наиболее актуальной задачей в вопросе формирования и трансформации городского «острова тепла». Условия комфортного пребывания человека в городах, расположенных в южных широтах, неразрывно связаны с радиационным воздействием под влиянием солнечной радиации, которое усугубляется влиянием «острова тепла». Составление модели трансформационных изменений воздушного купола «острова тепла», а также зависимость трансформации над различными видами морфотипов деятельной поверхности городской инфраструктуры - основная задача исследования.

Методы и материалы. На основе обобщения ряда результатов метеорологических, климатических, микроклиматических и теплофизических исследований разработан программный комплекс для изучения процесса формирования и трансформации «острова тепла». Использованы данные в виде спутниковых снимков с космического аппарата Landsat-8 с сенсором TIRS.

Результаты. Анализ результатов теоретических исследований и расчетов формирования и трансформации тепловой оболочки городской территории при помощи компьютерного моделирования показал зависимость качественных и количественных термодинамических и аэродинамических характеристик «острова тепла» и коэффициента турбулентности. Установлено, что коэффициент турбулентности напрямую влияет на трансформацию купола «острова тепла» в направлении перемещения основного потока ветра. При этом чем больше коэффициент, тем динамичнее трансформация купола по длине X и по высоте Z.

Выводы. Разработанная методика качественной и количественной оценки тепло-ветрового режима модели городского «острова тепла» и его трансформации позволяет предварительно прогнозировать и производить оценку температурного поля тепловой воздушной оболочки городской среды. Составлена модель трансформационных изменений воздушного купола «острова тепла» с разнообразными морфотипами деятельной поверхности городской инфраструктуры.