Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по разное
На правах рукописи
Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук
Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения РАН Научный консультант доктор технических наук, профессор Терехов Виктор Иванович Низовцев Михаил Иванович Официальные доктор технических наук, оппоненты: профессор Бурдуков Анатолий Петрович доктор технических наук, доцент Попов Игорь Александрович доктор технических наук, профессор Сеначин Павел Кондратьевич ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОС В ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ
Ведущая организация: Национальный исследовательский Томский КОНСТРУКЦИЯХ И КЛИМАТИЧЕСКОМ политехнический университет ОБОРУДОВАНИИ ЗДАНИЙ
Защита состоится 17.06.2011 г. в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.02 в Новосибирском государственном 01.04.14 - теплофизика и техническом университете по адресу: 630092, г. Новосибирск, просп.
теоретическая теплотехника Карла Маркса, д. 20.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке
АВТОРЕФЕРАТ
Новосибирского государственного технического университета.
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Автореферат разослан л____ 2011 г.
Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор Чичиндаев А.В.
Новосибирск 20
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
защиты зданий необходимо разработать научные основы методик инструментального определения теплозащитных характеристик современных
Актуальность темы. С развитием современного общества потребность многослойных стеновых конструкций, так как существующие методики в энергетических ресурсах все увеличивается, запасы невозобновляемых требуют длительного времени проведения таких измерений и не источников энергии быстро иссякают, при этом сложность их добычи и обеспечивают необходимой точности.
соответственно стоимость все возрастают. Экономное расходование На теплозащитные свойства стеновых конструкций значительное энергоресурсов для большинства стран становится одной из самых влияние оказывают процессы совместного тепло- и влагопереноса. Для актуальных задач.
описания этих процессов, имеющих сложную физическую природу, В России на энергопотребление зданий затрачивается более 40 % всей необходимо развивать современные бесконтактные экспериментальные вырабатываемой тепловой энергии. Вопросы ресурсо- и энергосбережения в методы и нестационарные методики расчетов, которые, как правило, России рассматриваются в качестве одного из основных направлений используют ряд параметров, полученных из экспериментов.
технической модернизации. В современных зданиях помимо проблемы Актуальны в настоящее время вопросы, связанные с оптимизацией учета экономии энергетических ресурсов важными являются и вопросы и распределения тепла в многоквартирном жилом доме. Предложены комфортности. Поэтому, начиная с середины 90 годов прошлого столетия, системы учета с использованием регистраторов расхода тепла отопительных термином "энергоэффективныеФ выделяют здания, которые наряду с приборов. Для их внедрения, кроме решения организационных вопросов, минимальным расходом энергии обеспечивают высокое качество необходимо проведение комплексных исследований влияния внутреннего микроклимата. Понятие энергоэффективного здания следует теплофизических параметров на работу регистраторов расхода тепла рассматривать как комплексный показатель, который обеспечивается отопительных приборов.
энергоэффективностью ограждающих конструкций и энергоэффективностью Проводимые энергетические обследования показывают, что до инженерного оборудования, включая системы отопления и вентиляции.
половины энергетических затрат в современных зданиях расходуется на Наиболее сложно в современных зданиях обеспечить нагрев зимой и охлаждение летом воздуха, необходимого для вентиляции энергоэффективность светопрозрачных конструкций. Теплозащитные жилых и производственных помещений. Обычные теплообменные аппараты характеристики оконных конструкций в несколько раз ниже, чем стен, что не обеспечивают достаточной эффективности теплообменных процессов для приводит к повышенным тепловым потерям через окна в зимний период регенерации тепла вентиляционного воздуха. Актуальной является задача времени и дополнительным затратам на кондиционирование в летний. В разработки научных основ новых методов интенсификации теплообмена и холодный период года из-за низкой температуры внутреннего остекления создания на их базе высокоэффективного теплообменного оборудования.
существенно понижается комфортность жилых и производственных Целью работы является разработка, экспериментально-теоретические помещений. Кроме того, светопрозрачные конструкции являются исследования теплотехнических параметров новых энергоэффективных малоинерционными в тепловом отношении, то есть у них достаточно быстро элементов ограждающих конструкций и климатического оборудования изменяются тепловые параметры внутренних поверхностей при изменении зданий, создание научных основ методик расчета и определения их наружных погодных условий. Поэтому актуальной является задача теплофизических характеристик.
разработки и проведения комплексных исследований новых оконных В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие заполнений с регулируемыми теплозащитными характеристиками.
задачи исследования:
Теоретические и экспериментальные исследования светопрозрачных 1. Выполнить критический обзор и анализ известных результатов конструкций с регулируемыми теплозащитными характеристиками носят в исследований наиболее эффективных оконных конструкций с настоящее время ограниченный фрагментарный характер, что связано, как со регулируемыми теплозащитными характеристиками.
сложностями в проведении теплофизических экспериментов, так и 2. Провести экспериментальные исследования, проанализировать и отсутствием разработанных теоретических моделей, адекватно описывающих обобщить данные по влиянию режимных и конструктивных параметров на комплексный характер теплообмена в таких конструкциях.
тепловые характеристики оконных заполнений с тепловыделениями в Стены современных зданий, как правило, многослойные и воздушных прослойках, с вентиляцией прослоек воздухом из помещения, с теплоинерционные, их тепловая защита во многом определяется состоянием экранами или жалюзи с теплоотражающими покрытиями.
достаточно тонких теплоизоляционных слоев. Для улучшения тепловой 3 3. На основе численного решения системы нестационарных уравнений На экспериментальных стендах и в натурных условиях исследованы Навье-Стокса создать методику расчета совместного лучисто-конвективного новые конструкции оконных экранов и жалюзи с теплоотражающими теплообмена для вентилируемых окон и провести ее верификацию на покрытиями. Показана их высокая эффективность в управлении результатах экспериментальных исследований.
теплозащитными характеристиками окон.
4. Провести цикл расчетно-экспериментальных исследований, Экспериментальные исследования теплопроводности автоклавного направленных на разработку научных основ более точных и оперативных газобетона с различной влажностью позволили установить зависимости методов инструментального определения эффективности тепловой защиты коэффициентов теплопроводности для газобетона максимальной теплоинерционных ограждающих конструкций зданий по сравнению с сорбционной влажности и предельного влагонасыщения при положительных существующими методами.
и отрицательных температурах.
5. Разработать новые экспресс-методики экспериментального исследования Разработана новая методика экспериментального определения тепло- и влагопереноса в пористых материалах в широком диапазоне массообменных характеристик материалов с использованием Угаммаизменения граничных условий при различных режимах увлажнения.
просвечиванияФ. С применением данной методики получена зависимость 6. Методами математического моделирования исследовать совместный коэффициента диффузии влаги в автоклавном газобетоне от влажности при тепло- и влагоперенос в пористых материалах и провести верификацию различных режимах увлажнения.
полученных результатов на экспериментальных данных при капиллярной На основании изучения влияния теплофизических параметров на работу пропитке и сорбционном увлажнении.
регистраторов расхода тепла отопительных приборов показано, что 7. Выполнить экспериментальные исследования влияния различных радиаторные коэффициенты зависят, как от средней температуры теплофизических параметров на радиаторные коэффициенты регистраторов поверхности радиатора, так и от температуры окружающего воздуха.
расхода тепла отопительных приборов. Провести обобщение результатов Предложена методика учета влияния температуры окружающего воздуха на исследований и разработать методики учета влияния изменения радиаторный коэффициент.
теплофизических параметров на точность измерения расхода тепла.
Разработаны научные основы метода интенсификации теплообмена в 8. Разработать научные основы метода интенсификации теплообмена в регенеративных теплообменниках с вращающимися дисками. Созданы и регенеративных теплообменниках с вращающимися дисками и создать испытаны конструкции нового класса воздушных теплообменников для опытные образцы новых дисковых теплообменников. Выполнить серию регенерации тепла вентиляционного воздуха. Впервые экспериментально экспериментальных исследований одноступенчатых и двухступенчатых определены их динамические параметры и тепловая эффективность.
дисковых вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха для Теоретическая значимость работы заключается:
определения тепловых и динамических характеристик аппаратов.
в постановке, создании компьютерного кода и численном решении Научная новизна:
задачи движения и теплообмена воздуха в двух смежных вертикальных Получены новые экспериментальные результаты по влиянию прослойках при поперечном градиенте температуры и принудительной тепловыделений в межстекольном пространстве на тепловые характеристики вентиляции одной из прослоек;
тройного остекления. Проанализирована динамика выхода на стационарный в установлении общих закономерностей изменения тепловых режим и зависимость температуры остекления от мощности тепловыделений.
параметров в теплоинерционных ограждающих конструкциях зданий при Впервые получены зависимости распределения локальных тепловых нестационарных тепловых граничных условиях;
характеристик окон, с тройным остеклением принудительно вентилируемых в верификации на экспериментальных данных расчетной модели воздухом из помещения от толщины вентилируемой прослойки, скорости и нестационарного тепло- и влагопереноса в пористых материалах.
расхода вентилирующего воздуха. Экспериментально определены тепловые Практическая ценность работы заключается:
характеристики окон при естественной вентиляции внутренней в новых экспериментальных данных по влиянию эффективности межстекольной прослойки.
тепловыделений в межстекольных прослойках на тепловые характеристики Предложена и реализована новая методика расчета лучистоокон с тройным остеклением, которые могут быть использованы при их конвективного теплообмена для вентилируемого окна с тройным проектировании;
остеклением, основанная на решении уравнений Новье-Стокса в двумерной постановке с учетом лучистого теплообмена.
5 в возможности использования полученных экспериментальных тестированием программных модулей и сопоставлением результатов результатов и разработанной методики расчета тепловых характеристик при расчетов с данными других авторов;
проектировании и внедрении в строительную практику вентилируемых окон;
сравнением результатов, полученных численными и в получении результатов лабораторных и натурных испытаний экспериментальными методами.
межрамных экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями, которые На защиту выносятся:
показали их высокую эффективность в снижении тепловых потерь через 1. Экспериментальные результаты, их анализ и обобщение по окна, и по результатам которых они рекомендованы к широкому эффективности повышения тепловых характеристик тройного остекления за практическому применению; счет тепловыделений в межстекольном пространстве.
2. Результаты экспериментального исследования и анализ зависимостей в обнаружении в результате расчетов изменения тепловых параметров в тепловых характеристик окон с тройным остеклением при вентиляции теплоинерционных стеновых конструкциях при нестационарных граничных условиях зон с наиболее быстрой стабилизацией тепловых параметров, внутренней межстекольной прослойки воздухом из помещения от толщины прослойки, скорости, расхода вентилирующего воздуха и направления его проведение измерений в этих зонах может стать основой создания новых более точных и оперативных методик инструментального определения подачи.
3. Новая математическая модель и результаты численных расчетов, теплозащитных характеристик стен современных зданий;
полученных с ее использованием, сложного лучисто-конвективного в проведении экспериментального исследования зависимости теплообмена вентилируемых окон с тройным остеклением.
теплопроводности автоклавного газобетона от влажности, которое показало, 4. Результаты экспериментальных исследований, их обобщение, а, также, что особенно значительное повышение теплопроводности происходит для результаты натурных испытаний теплозащитных характеристик оконных газобетона сверхсорбционного увлажнения при отрицательных температурах, заполнений с экранами и жалюзи с односторонними и двухсторонними поэтому следует предусматривать меры защиты ограждающих конструкций теплоотражающими покрытиями.
из газобетона от увлажнения, особенно сверхсорбционного;
5. Разработанные и реализованные на практике экспресс-методики в разработке неразрушающей методики определения характеристик определения теплофизических свойств и массообменных характеристик влагопереноса пористых материалов методом Угамма-просвечиванияФ материалов методом Утонкой проволокиФ и Угамма-просвечиванияФ, которая может быть применена для широкого круга материалов;
полученные с их использованием экспериментальные результаты, их в получении экспериментальных значений коэффициентов диффузии обобщение и анализ.
влаги автоклавных газобетонов различной плотности в широком диапазоне 6. Результаты численных расчетов совместного тепло- и влагопереноса в влажностей материалов, они могут быть использованы для проведения автоклавном газобетоне с применением нестационарной методики расчета расчетов тепло- и массопереноса конструкций из газобетона;
при капиллярной пропитке и сорбционном увлажнении.
в предложении методики учета влияния температуры окружающего 7. Результаты экспериментальных исследований влияния различных воздуха на радиаторный коэффициент регистратора расхода тепла, а также в физических факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных определении оптимального положения его установки на отопительный приборов, обобщение результатов исследований и методика учета влияния прибор;
изменения теплофизических параметров на точность измерения расхода в получении динамических и тепловых характеристик нового класса тепла.
воздухо-воздушных теплообменников на основе системы вращающихся 8. Результаты расчетно-экспериментального исследования дисков для регенерации тепла вентиляционного воздуха.
теплотехнических характеристик нового класса воздухо-воздушных Достоверность основных положений и выводов подтверждается теплообменников на основе системы вращающихся дисков для регенерации достаточной обоснованностью принятых допущений и обеспечена:
тепла вентиляционного воздуха.
определением погрешностей измерений при выполнении Работа выполнялась при поддержке следующих программ и грантов:
экспериментальных исследований и дублированием одних и тех же Федеральной целевой программы УИнтеграцияФ (Проект № к-1-измерений разными методами;
УМониторинг тепловых потерь и теплопроводности ограждающих использованием при экспериментальных исследованиях современных конструкций жилых и производственных зданийФ, 1999 г.), программы методов измерения и компьютерной техники;
Министерства общего и профессионального образования УНаучное, научно 7 методическое, материально-техническое и информационное обеспечение Беларусь, Минск, 2000, 2004 гг.), Пятой научно-практической конференции системы образованияФ (проект № 2394 УЭкспериментальное и численное УПроблемы строительной теплофизики, систем обеспечения микроклимата и исследование теплопереноса в светопрозрачных ограждающих энергосбережения в зданияхФ (Москва, 2000 г.), Международной конструкцияхФ 2000Ц2001 гг.), программы Научные исследования высшей практической конференции УУтеплители и системы утепления ограждающих школы по приоритетным направлениям науки и техники (код проекта № конструкций зданийФ (Новосибирск, 2001 г.), Первой Всероссийской школе03.01.034 УДолгосрочное прогнозирование изменения теплозащитных семинаре УЭнергосбережение - теория и практикаФ (Москва, 2002 гг.), характеристик ограждающих конструкций зданий и сооруженийФ, 2001 - Сибирских теплофизических семинарах (Новосибирск, 2002, 2004, 2010 гг.), 2002 г.), программы Энергосбережения СО РАН (УФундаментальные Международной научно-технической конференции (Томск, 2002 г.), IV исследования и мониторинг теплопотерь в ограждающих конструкциях Всероссийском совещании УЭнергосбережение и энергобезопасность РоссииФ зданийФ, 2002Ц2003 гг.; ФРаспределители расхода тепла отопительных (Томск, 2003 г.), Международных научно-практических конференциях приборовФ, 2004 г.; УЭкспериментальное определение тепловой УПроблемы коммерческого учета теплоносителейФ (Новосибирск, 2004, эффективности дискового вентилятораФ, 2006Ц2008 гг.), совместного проекта 2005 гг.), Научных школах-конференциях ФАктуальные вопросы теплофизики РФФИ - БРФФИ (проект № 02-02-81005 УЭкспериментальное и и физической гидрогазодинамикиФ (Украина, Алушта, 2004, 2005 гг.), теоретическое исследование процессов нестационарного тепло- и Научно-технических конференциях НГАСУ (Новосибирск, 2005, 2006, 2007, влагопереноса в пористых средахФ, 2002Ц2004 гг.), гранта Президента РФ для 2008 гг.), Национальной конференции по теплоэнергетике (Казань, 2006 г.), ведущих научных школ РФ (грант № 1308.2003.8.), интеграционного проекта Всероссийских научно-практических конференциях. УПриоритетные СО РАН (№ 26 "Исследование физических механизмов формирования и направления науки и техники, прорывные и критические технологии - свойств спектрально-селективных низкоэмиссионных теплоотражающих энергетические, экологические и технологические проблемы экономики покрытий на основе оксидов металлов", 2003Ц2005 гг.), программы УНаучные (Барнаул, 2007, 2008 гг.), Первой международной конференции исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и Энергопотребление зданий и окружающая среда (Китай, Далянь, 2008 гг.).
техникиФ(код проекта № 03.03.079 УРазработка и опытная апробация метода ичный вклад автора заключается в постановке задач всего комплекса расчета совместного нестационарного тепло- влагопереноса в ограждающих выполненных исследований, в разработке и проектировании конструкциях зданийФ, 2003Ц2004 гг.), совместного проекта РФФИ - БРФФИ экспериментальных установок, в выборе методов и методик (проект 06-08-81003 Бел_а УСопряженный нестационарный массоперенос экспериментальных исследований, в научном консультировании и пористых тел при вариации граничных условий. Эксперимент и теория", непосредственном участии при проведении экспериментов, в анализе и 2006Ц2007 гг.), программы Министерство образования и науки Российской обобщении полученных экспериментальных данных, в постановке задач Федерации УРазвитие научного потенциала высшей школыФ (проект № 236 математического моделирования исследуемых процессов тепло- и УЭнергосберегающие окна с регулируемыми теплозащитными влагообмена, в проведении численных расчетов, в верификации расчетных характеристикамиФ, 2005Ц2006 гг.), гранта РФФИ (ОФИ-06-08-061 методов на результатах экспериментов, в обобщении расчетных и УРазработка, экспериментальное определение основных характеристик и экспериментальных результатов и подготовке научных статей.
создание макетного образца дискового вентилятора-регенератора для Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в утилизации тепла вентиляционного воздухаФ, 2006Ц2007 гг.). работах (в автореферате приведен список 50 основных работ), в том числе Апробация работы в виде докладов и обсуждений основных положений монографиях. 19 работ опубликованы в изданиях рекомендуемых ВАК для и результатов исследований проходила на следующих семинарах и публикации материалов докторских диссертаций, 15 работ - в других конференциях: международных конгрессах УРесурсосберегающие и периодических изданиях, 28 работ - в трудах международных и российских энергосберегающие технологии реконструкции и нового строительстваФ конференций. По теме диссертации получен 1 патент на изобретение и (Новосибирск, 1998, 1999, 2000, 2004, 2005 гг.), международном семинаре свидетельство на полезную модель УЭнерго-ресурсосбережение в Сибирском регионеФ (Новосибирск, 1998 г.), Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, Российских национальных конференциях по теплообмену (Москва, 1998, списка основных обозначений, 8 глав, заключения, списка литературы из 22002, 2006, 2010 гг.), Международных научно-технических семинарах наименования, 3 приложений. Основной текст диссертации содержит 3ФНетрадиционные технологии в строительствеФ (Томск, 1999, 2001 гг.), страниц, включая 162 рисунков и 4 таблицы.
Минских международных форумах по тепло- и массообмену (Республика 9 В основной серии экспериментов в центре внутренней воздушной СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
прослойки по всей ширине окна на высоте 210Ц2 м от нижнего края Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, ее научная остекления монтировался тонкий цилиндрический омический нагреватель.
новизна, цели, задачи и методы исследования, отмечена теоретическая и Модель окна устанавливалась в климатическую камеру, и проводились практическая значимость полученных результатов, личный вклад автора, теплофизические измерения. Эксперименты показали, что при небольшой указаны положения, выносимые на защиту, рассмотрена структура мощности тепловыделений 30Ц100 Вт/м наблюдалось значительное диссертации и краткое содержание глав. повышение температуры внутреннего остекления и более равномерное ее распределение по поверхности (рис. 2).
Для более детального анализа каждой из рассматриваемых проблем, а Наиболее сильный эффект от тепловыделений имел место в нижней зоне также четкости в формулировке задач и целей конкретных исследований остекления, где у обычных окон область с наиболее низкими температурами.
обзоры современного состояния приведены по главам.
Получено обобщение результатов экспериментов по повышению В первой главе проведен обзор и анализ методов повышения температуры внутреннего стекла от мощности тепловыделений (рис. 3).
температуры внутренних поверхностей остекления.
Исследована динамика выхода на стационарный режим. При Рассмотрены результаты экспериментального исследования тепловыделениях 50 Вт/м время выхода на стационарный режим составляло эффективности влияния тепловыделений в воздушных прослойках на около часа, причем достижения уровня 90 % от равновесной температуры тепловые характеристики окон с тройным остеклением.
происходило в течение получаса, что свидетельствовало о достаточной Для экспериментального исследования тепловых характеристик моделей оперативности данного метода управления тепловыми характеристиками.
новых светопрозрачных конструкций была спроектирована и изготовлена климатическая камера (рис. 1).
Рис. 1. Климатическая камера:
Рис. 2. Влияние тепловыделений Рис. 3. Зависимость температуры а - схема, б - фотография.
нижней зоны внутреннего стекла от на температуру внутреннего стекла.
мощности тепловыделений.
В качестве источника холода использовался вихревой охладитель газа (поз. 2). В диссертации приведен ряд результатов тестовых экспериментов, Получены экспериментальные результаты, позволившие провести подтвердивших корректность проводимых теплотехнических измерений. сравнение влияния тепловыделений во внутренней и наружной прослойках на тепловые характеристики окна с тройным остеклением.
11 Специальная серия экспериментальных исследований показала Определено влияние направления движения воздуха в вентилируемом возможность сокращения тепловых потерь и повышения эффективности окне на его тепловые характеристики. Экспериментально исследован режим управления тепловыми характеристиками в окнах с тепловыделениями в естественной вентиляции внутренней прослойки окна.
воздушных прослойках при использовании на стеклах теплоотражающих Предложены и реализованы в виде специальных компьютерных покрытий.
программ методики расчета лучисто-конвективного теплообмена обычного и Положительный эффект от использования тепловыделений в воздушных вентилируемого окна с тройным остеклением на основе численного решения прослойках окна с тройным остеклением был подтвержден получением системы уравнений для ламинарного двухмерного движения воздуха:
Свидетельства на полезную модель № 24495 от 10.8.2002 г.
уравнение неразрывности, уравнения Навье-Стокса в приближении Во второй главе выполнен критический обзор экспериментальных и Буссинеска и уравнение сохранения энергии:
теоретических работ по вентилируемым окнам и сформулированы задачи u v исследования. Представлены результаты экспериментального исследования 0, (1) тепловых характеристик окон с тройным остеклением, вентилируемых x y воздухом помещения с целью утилизации тепла вентиляционного воздуха.
u u u 1 P 2u 2u Проанализированы распределения температур и тепловых потоков по u v , (2) поверхностям остекления при различных расходах вентилирующего воздуха. x y x x2 y2 Показано, что вентилирование воздушных прослоек приводило к повышению v v v 1 P 2v 2v температуры внутреннего остекления и сопротивления теплопередаче окна с u v g T -Tср, (3) ростом расхода вентилирующего воздуха и уменьшением толщины x y y x2 y2 вентилируемой воздушной прослойки (рис. 4). Отмечено определяющее T T T 2T 2T влияние скорости движения воздуха в вентилируемой прослойке на с u v , (4) распределение тепловых параметров.
x y x2 y2 Лучистый теплообмен учитывался в плоско-параллельном приближении через граничные условия. Граничные условия для невентилируемого окна на наружных и внутренних вертикальных стенках:
T u = v = 0, qлн T T, при x = и 0 y H, (5) н н x T u = v = 0, T T qлв, при x = 0 и 0 y H, в в x на горизонтальных стенках:
T u = v = 0, 0, при y = 0, H и 0 x (6) y на перегородке:
T T ( )в qлв ( )н qлн, при x = 1 и 0 y H (7) x x Для вентилируемого окна изменялись условия на горизонтальных границах:
T u = v = 0, 0, при y = 0, H и 0 x x1, x2 x , y Рис. 4. Зависимость сопротивления теплопередаче тройного u = 0, v = v0, T = T0, при y = 0 и x1 x x2, (8) остекления от расхода вентилирующего воздуха.
2v 2T 0, 0, при y = H и x1 x x2, y2 y 13 где: x и y - продольная и поперечная координата, u и v Цпродольная и поперечная компоненты вектора скорости, - время, T и P - температура и давление, - плотность, с - теплоемкость, - коэффициент теплопроводности, - коэффициент кинематической вязкости, - коэффициент температурного расширения, - коэффициент теплоотдачи, qл - плотность лучистого теплового потока, H и - высота и ширина воздушной полости, g - ускорение свободного падения В результате численных расчетов выявлена сложная структура свободноконвективного течения в межстекольных прослойках окна, которая определялась градиентом температуры между стенками прослойки и ее геометрическими размерами. Определено влияние толщины воздушных прослоек на распределение тепловых и динамических параметров течения.
Выполнены расчеты изменения тепловых и динамических характеристик течения при вентилировании воздушных прослоек (рис. 5). Проведено сопоставление распределения локальных тепловых параметров для вентилируемых окон по результатам расчетов и экспериментов, получено удовлетворительное согласование (рис. 6).
В целом, как показали расчеты, при доле тепла на нагрев воздуха для нужд вентиляции 50 % и более от общего теплопотребления здания, установка вентилируемых окон с характеристиками, полученными в работе, Рис. 6. Зависимость средней температуры внутреннего стекла от расхода позволит экономить до 10 % общего количества тепла, поступающего на вентилирующего воздуха: 1 - 1 = 12 мм, 2 - 40 мм.
отопление здания, и значительно повысить комфортность внутренних помещений.
В третьей главе проанализирована эффективность теплозащиты от применения разных по составу теплоотражающих покрытий на поверхностях стекол и пленок. Определены задачи исследования тепловых характеристик оконных конструкций с экранами и жалюзи с теплоотражающими покрытиями.
Приведены результаты теплотехнических исследований теплозащитной эффективности внутреннего вертикального жалюзи с односторонним теплоотражающим покрытием из алюминия на лавсановой пленке. Такая конструкция жалюзи позволила увеличить теплозащитные характеристики двойного остекления на 21 %.
Описаны результаты цикла экспериментальных лабораторных исследований тепловых характеристик межрамных экранов и жалюзи с различными теплоотражающими покрытиями на модели окна с тройным остеклением. Итоговые результаты исследований приведены на рис. 7 в виде относительного сопротивления теплопередаче R/R0, где R - сопротивление теплопередаче остекления с экраном или жалюзи, а R0 - без экрана или жалюзи. Максимальный эффект роста теплозащитных характеристик окна получен при использовании экрана с двухсторонним покрытием, R/R0 = 1,8.
Рис. 5. Линии функций тока во внутренней прослойке вентилируемого окна.
15 Рис. 7. Относительное сопротивление теплопередаче остекления при Рис. 8. Динамика изменения температуры на внутреннем стекле использовании экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями.
при опускании экрана и закрытии жалюзи.
Применение межрамных горизонтальных жалюзи с двухсторонним теплоотражающим покрытием приводило к повышению теплозащитных характеристик тройного остекления в 1,3 раза. На основании выполненных лабораторных исследований экранов и жалюзи с покрытиями на модели окна с тройным остеклением был проведен расчет их использования при двойном остеклении (верхняя линия на рис. 7).
Выполнен цикл натурных измерений тепловых характеристик при использовании межрамных экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями на окне с двойным остеклением. Изучена динамика изменения тепловых параметров двухслойного остекления при применении межрамных экранов и жалюзи (рис. 8), показана возможность достаточно оперативно управлять тепловыми характеристиками окон. Натурные испытания межрамных экранов и жалюзи подтвердили их высокую эффективность в снижении тепловых потерь (рис. 9), и они могут быть рекомендованы к широкому практическому применению.
Были проведены натурные теплотехнические испытания внутренних оконных экранов с теплоотражающими покрытиями, которые показали, что для снижения тепловых потерь они могут быть не менее эффективны, чем межрамные экраны. Однако при их использовании происходит дополнительное охлаждение внутреннего стекла, что может приводить к конденсации влаги на его поверхности. Поэтому внутренние экраны с Рис. 9. Сопротивление теплопередаче двойного остекления теплоотражающими покрытиями рекомендуется применять в помещениях с при установке межрамных экранов и жалюзи.
пониженной влажностью воздуха.
17 Как показали экономические расчеты, использование экранов с теплоотражающими покрытиями в конструкциях окон может дать до 10Ц15 % экономии энергии на отопление и кондиционирование жилых и производственных помещений.
В четвертой главе рассмотрены проблемы инструментального определения теплозащитных характеристик стен современных зданий.
Проанализированы существующие методики. Для создания основ новых более точных и оперативных методик определения теплозащитных характеристик стеновых конструкций были проведены компьютерные расчеты изменения тепловых параметров в теплоинерционных однослойных и двухслойных стенах.
Для анализа изменения теплофизических параметров в однослойной стене толщиной d при резком изменении температуры наружного воздуха было решено нестационарное уравнение теплопроводности:
2 , (9) Fo Tх T1 ; Fo = a /d2; = x/d;
где Рис. 10. Изменение относительной плотности теплового потока T2 Tв однослойной стене при резком похолодании.
соответствующие краевые условия:
Fo = 0, = 1 + (2- 1) (10) = 0, Bi11 (11) = 1, Bi2 1 2, (12) Tw1 T1 Tw2 Tгде 1 , 2 , Bi1 = 1d/, Bi2 = 2d/.
T2 T1 T2 T Рассмотрен случай резкого понижения температуры наружного воздуха от Ц20 С до Ц40 С при температуре воздуха внутри помещения +20 С и Bi1 = Bi2 = 10. Значение изменения относительной плотности теплового потока q/q*, где q* - плотность теплового потока после установления равновесного состояния, приведено на рис. 10. Следует отметить, что в центре однородной конструкции тепловой поток наиболее быстро, уже при Fo = 0,1, достигал равновесного значения и после этого практически не менялся.
Были проведены расчеты при разных уровнях понижения и повышения наружной температуры, и все они подтвердили вывод о наиболее быстрой релаксации теплового потока к равновесному значению в центральной зоне Рис. 11. Относительные среднесуточные значения таких конструкций.
сопротивления теплопередаче.
19 Проведены расчеты и проанализированы их результаты изменения Приведены результаты натурных измерений изменения тепловых тепловых параметров в однослойных стенах при циклических суточных параметров в различных сечениях однослойной стены из газобетона в колебаниях температуры наружного и внутреннего воздуха. Показано, что реальных условиях эксплуатации. Получено хорошее согласование выводов, при наличии суточных колебаний температуры воздуха для повышения сделанных по результатам расчетов с данными натурных наблюдений.
точности определения теплозащитных характеристик ограждающих Разрабатываемые методики инструментального определения конструкций целесообразно проводить суточное осреднение измеряемых теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и величин. На рис. 11 показано изменение относительного сопротивления созданная аппаратура для их реализации применялись сотрудниками ИТ СО теплопередаче R/R0, где R определено по среднесуточным значениям РАН совместно со специалистами ЗАО УТЭЗИСФ и УНовосибирского теплового потока в данном сечении кирпичной стены толщиной 0,64 м, а R0 - энергетического центраФ при теплотехнических обследованиях более действительное сопротивление теплопередаче данной стены. Из результатов жилых и производственных зданий в г. Новосибирске.
следует, что в среднем сечении стены уже спустя 1,5 суток с начала В пятой главе проведен критический анализ существующих колебаний наружной температуры по измерениям осредненного теплового стационарных и нестационарных методов экспериментального определения потока можно получить достаточно точное значение сопротивления коэффициентов теплопроводности материалов. Для исследования теплопередаче стены.
зависимости теплопроводности автоклавного газобетона от влажности при Для двухслойных стен выполнены расчеты, позволившие определить положительных и отрицательных температурах был использован метод направление и величину смещения положения зоны с наиболее быстрой Угорячей проволокиФ. Метод основан на измерении временной зависимости стабилизацией теплового потока в случае резкого изменения температуры температуры тонкой проволоки, помещенной между двумя гладкими наружного воздуха по сравнению с однослойными стенами (рис. 12, здесь x пластинами исследуемого образца материала. Проволока, начиная с отсчитывался от наружной границы кирпичного слоя толщиной d). Показано, некоторого момента времени, нагревается электрическим током постоянной что для двухслойных стен зона с наиболее быстрой стабилизацией теплового мощности. Для определения коэффициента теплопроводности потока смещается от центра конструкционного слоя в сторону расположения использовалась зависимость изменения температуры цилиндрического тела, утеплителя, причем это смещение тем существеннее, чем толще слой нагреваемого в неограниченной среде:
теплоизоляционного материала.
2 r q 4a r 4h 1 1 2 4a (13) T (r,) T0 ln ln, 2h 4 4a 21 4a 21 r 2C r2C где - время; r - радиус проволоки; Т0 - начальная температура проволоки;
Т(r, ) - температура проволоки в любой момент времени; q - мощность нагрева на единицу длины; - коэффициент теплопроводности; a - коэффициент температуропроводности; h = 2R; R - контактное термосопротивление между проволокой и образцом на единицу длины, С = exp() = 1.7811 ( = 0.5772 - постоянная Эйлера); 1 = с0/сп - отношение теплоемкостей образца и проволоки.
Так как изменение температуры проволоки и образца при измерениях не превышают 1Ц5 С, то из (13) можно получить:
q ln(2 / 1 ) (14) 4 (t2 t1) Измеряя температуру проволоки в моменты времени 1 и 2, определялся коэффициент теплопроводности образца.
Рис. 12. Относительная координата зоны наиболее быстрой стабилизации теплового потока для кирпичных стен при утеплении слоем пенополистирола 120 мм.
21 Рис. 14. Зависимость газобетона сорбционной влажности плотностью 700 кг/м 3 от температуры, 1 - WV = 0 %; 2 - WVн; 3 - WVc.
Рис. 13. Схема экспериментального стенда: ИП - источник питания;
Т - термопара; П - проволока - зонд, А и V - амперметр и вольтметр;
О - образец; У+АЦП - усилитель и аналогово-цифровой преобразователь;
К - компьютер, Х - холодильник; ТБ - термобатарея;
КСП-4 - регулятор температуры.
Для проведения измерений был создан экспериментальный стенд (рис. 13), который состоял из холодильной камеры и модуля для определения теплопроводности материалов методом Угорячей проволокиФ. В результате экспериментальных исследований получены зависимости коэффициентов теплопроводности для автоклавного газобетона плотностью = 400, 600 и 700 кг/м3 при различной объемной сорбционной влажности: сухого газобетона, газобетона с нормальной эксплуатационной влажностью для условий г. Новосибирска WVн = 2Ц3 % и газобетона с максимальной сорбционной влажностью WVс = 9Ц11 % (рис. 14). Из результатов экспериментов следовало, что при увлажнении сухого газобетона до эксплуатационной влажности коэффициент теплопроводности увеличивался на 10 %, а до максимальной сорбционной влажности на 70 %.
Рис. 15. Зависимость газобетона высокой влажности В ряде регионов России автоклавный газобетон применяется без плотностью 700 кг/м3, от температуры, 1 - WVс, 2 - WVм.
защитного слоя и может подвергаться сверхсорбционному увлажнению.
Получены результаты зависимости коэффициентов теплопроводности влагонасыщения при понижении температуры от 0 до Ц3 С наблюдался газобетонов различной плотности с предельным влагонасыщением. При резкий рост на 25 %, дальнейшее понижение температуры до Ц50 С увлажнении газобетона от максимальной сорбционной влажности WVс до приводило к повышению коэффициента теплопроводности еще на 20 %. Для предельного влагонасыщения WVм (для газобетона = 700 кг/м3 WVм = 32 %) в газобетона максимальной сорбционной влажности коэффициент интервале температур от 0 до 20 С коэффициент теплопроводности теплопроводности в интервале температур от 0 до Ц50 С практически не увеличивался примерно в 1,8 раза (рис. 15). Для газобетонов предельного изменялся.
23 Полученные экспериментальные результаты зависимостей коэффициентов теплопроводности газобетона сорбционной и сверхсорбционной влажности от плотности и температуры использовались в ОАО УГлавновосибирскстройФ при разработке мероприятий по предотвращению увлажнения конструкций из газобетона для повышения их теплозащитных характеристик.
В шестой главе проведена классификация экспериментальных и расчетных методов исследования процессов влагопереноса в пористых материалах по работам А.В. Лыкова, В.Н. Богословского, В.Д. Мачинского, К.Ф. Фокина, А.Д. Франчука, Е.В. Бриллинга, Е.И. Тертичник, Н.Н. Гринчика, H.M. Kunzel и др.
Сформулированы задачи развития новых экспериментальных и расчетных методик исследования перемещения и накопления влаги в пористых материалах. На примере автоклавного газобетона проведена апробация разработанных методик.
Различными физическими методами определена пористая структура, изотерма сорбции и паропроницаемость газобетона. Из результатов измерений получено, что в дифференциальном распределении пор по размерам для газобетона независимо от плотности присутствовало два максимума (рис. 16), то есть, газобетон относится к материалам с двумодальным распределением пор. Анализ полученных данных показал, что Рис. 16. Дифференциальное распределение пор по радиусам.
пористость у газобетона представлена, в основном, крупными порами газообразования (10Ц4м) и мелкими капиллярными порами (10Ц7м).
Разработана методика экспериментального исследования процессов влагопереноса методом Угамма-просвечиванияФ образцов, основанная на законе Бугера:
s Iw Is e w Wm d, (15) где Iw, Is - интенсивность гамма-излучения после прохождения через влажный и через сухой материал; s - плотность материала в сухом состоянии; w - массовый коэффициент ослабления гамма-излучения для воды (w = 0.00862 м2/кг); Wm - относительная массовая влажность материала;
d - толщина материала, через который проходит гамма-излучение.
Приведена конструкция экспериментального стенда, созданного для исследования влагопереноса в материалах методом Угамма-просвечиванияФ в режимах капиллярной пропитки и сорбционного увлажнения. Разработана методика определения коэффициентов диффузии влаги с использованием решения уравнения диффузии влаги методом Больцмана-Матано. Получены зависимости коэффициентов диффузии влаги от влажности для автоклавного газобетона (рис. 17). Приведены результаты экспериментальных исследований влагопереноса в газобетоне при сорбционном влагонасыщении в неизотермических условиях.
Рис. 17. Зависимость коэффициента диффузии влаги от влажности для газобетонов различной плотности.
25 Полученные экспериментальные данные по увлажнению газобетона Разработанные методики тепло- влажностных расчетов были были использованы для верификации расчетной модели совместного использованы при проведении расчетов для У АНО СибстройсертификацииФ нестационарного тепло- и влагопереноса H.M. Kunzel. Численно решена (г. Новосибирск) фасадных систем УКамиланФ (2005 г.) и УАлпанФ (2008 г.), система уравнений (16) и (17) при граничных условиях, соответствующих для ООО "Термолэнд" при разработке принципиально новой теплозащитной сорбционному влагонасыщению и капиллярной пропитке: панели с вентилируемыми наружными каналами (2010 г.).
В седьмой главе приведены результаты экспериментальных H T (T ) h((pнас)), (16) исследований влияния основных теплофизических факторов на работу T регистраторов расхода тепла отопительных приборов. Электронное W (D (pнас)), (17) устройство регистратора фиксировало разность температуры поверхности отопительного прибора и окружающего воздуха и интегрировало ее по где H - энтальпия увлажненного материала, - время, - коэффициент времени. Показания регистратора были пропорциональны количеству тепла, теплопроводности влажного материала, T - температура, - относительная отданного отопительным прибором.
влажность, h - теплота фазового перехода жидкость - пар, - коэффициент Дано описание стенда, на котором проведены эксперименты (рис. 19).
паропроницаемости материала, pнас - давление насыщения пара при данной Основными элементами стенда являлись: отопительный прибор 1, температуре, W - объемная влажность, D Цкоэффициент диффузии жидкой циркуляционный термостат 2, два электронных регистратора ФDoprimoФ 5, 6.
влаги.
Приведены результаты измерений тепловых полей поверхности Результаты численных решений хорошо согласовались с радиатора при различных расходах и направлениях подачи теплоносителя с экспериментальными данными при капиллярной пропитке и сорбционном применением контактных датчиков и тепловизионной техники.
увлажнении газобетона (рис. 18). С использованием данной модели По результатам тепловых измерений определены радиаторные выполнены расчеты накопления влаги в слое газобетона в неизотермических коэффициенты отопительных приборов, которые позволяют рассчитать условиях при различных вариантах пароизоляции.
количество тепла, полученное от радиатора:
Рис. 19. Схема экспериментального стенда:
Рис. 18. Сопоставление результатов расчетов и экспериментов 1 - отопительный прибор, 2 - циркуляционный термостат, для сорбционного увлажнения газобетона при 20 С, 3 - шаровой кран, 4 - теплосчетчик, 5, 6 - регистраторы.
пунктир - расчет с изотермой сорбции [H.M. Kunzel].
27 Q kkнS, (18) где Q - количество тепла, S - площадь поверхности радиатора, - показания регистратора, k - радиаторный коэффициент, а kн - номинальный условный коэффициент теплопередачи отопительного прибора.
Экспериментально получены зависимости радиаторных коэффициентов от средней температуры поверхности радиатора и температуры окружающего воздуха (рис. 20). Для уменьшения зависимости радиаторного коэффициента от температуры окружающего воздуха предложено использовать температурный коэффициент a = (tср - 20 С)/(tср - tв), (19) где tв - температура воздуха в помещении, tср - средняя температура поверхности радиатора.
Анализ результатов комплекса W/(t - tв), пропорционального радиаторному коэффициенту, где W - мощность радиатора, а t - локальная температура при различных положениях установки, показал, что перенос регистратора в область среднего сечения по высоте чугунного радиатора приводит к снижению зависимости радиаторного коэффициента от средней температуры поверхности радиатора (рис. 21).
Рис. 21. Зависимость радиаторного коэффициента Полученные экспериментальные результаты влияния теплофизических от средней температуры поверхности радиатора факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов при различных положениях установки.
будут способствовать внедрению энергоэффективных систем отопления в многоквартирных жилых зданиях.
В восьмой главе проведен анализ наиболее эффективных конструкций воздушных рекуперативных и регенеративных теплообменников. На основе разработки научных основ метода интенсификации теплообмена в регенеративных теплообменниках с вращающимися дисками предложен новый класс регенеративных воздушных теплообменников. Одна из отличительных особенностей данных аппаратов заключается в том, что они одновременно являются и теплообменниками и вентиляторами. Получены зависимости предельной эффективности таких аппаратов от количества ступеней и скорости вращения дисков в турбулентном и ламинарном режиме течения воздушных потоков. На основе численного решения нестационарного уравнения теплопроводности определено влияние материала дисков и их толщины на тепловую эффективность аппарата.
Приведены результаты экспериментальных исследований тепловых и динамических параметров одноступенчатого дискового вентиляторарегенератора тепла вентиляционного воздуха, состоявшего из алюминиевых дисков диаметром 0,2 м, вращающихся со скоростью до 4500 об./мин. Вращение ротора создавало два противоположно направленных воздушных потока. При различных температурах воздушных потоков Рис. 20. Значения радиаторных коэффициентов с учетом температурного вращающиеся диски переносили тепло из одного потока в другой.
коэффициента; 1, 3 - при температуре tв = 20 С; 2, 4 - при tв = 25 С.
29 По результатам экспериментальных испытаний аппарата в зимних условиях определена безразмерная тепловая эффективность одноступенчатого дискового вентилятора-регенератора при различных расходах воздуха (рис. 22). Безразмерная тепловая эффективность по каждому каналу определялась отношением изменения температуры в канале к перепаду температуры на улице и в помещении. Средняя тепловая эффективность одноступенчатого дискового вентилятора-регенератора составила около 25 %, что удовлетворительно согласовалось с расчетом для турбулентного режима течения.
С целью дальнейшего повышения тепловой эффективности был спроектирован, изготовлен и испытан двухступенчатый однороторный дисковый вентилятор-регенератор тепла вентиляционного воздуха (рис. 23).
Исследованы динамические параметры аппарата и получена его расходная характеристика. Определена средняя тепловая эффективность двухступенчатого аппарата (рис. 24), по результатам экспериментов она составляла 45Ц46 % и практически не менялась в диапазоне скоростей вращения ротора 1500Ц3400 об/мин.
Получен патент на изобретение многоступенчатого дискового Рис. 23. Общий вид двухступенчатого однороторного вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха [23].
дискового вентилятора-регенератора.
Как показали расчеты, применение двухступенчатых дисковых вентиляторов-регенераторов тепла для вентиляции современных жилых и промышленных зданий может дать до 25Ц30 %. экономии энергии на отопление и кондиционирование.
Рис. 24. Тепловая эффективность двухступенчатого вентилятора-регенератора.
Рис. 22. Тепловая эффективность одноступенчатого вентилятора- регенератора.
31 В приложениях приведены документы, подтверждающие практическое потерь они не менее эффективны, чем межрамные экраны, однако, их использование полученных в работе результатов. Представлены результаты рекомендуется применять в помещениях с пониженной влажностью воздуха.
экономического прогноза эффективности организации производства 4. В результате компьютерного моделирования и экспериментального дисковых вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха.
исследования нестационарного теплообмена в теплоинерционных Выполнен анализ погрешностей определения тепловых параметров конструкциях установлено, что для однородных конструкций после резкого светопрозрачных конструкций при проведении теплотехнических измерений изменения температуры наружного воздуха зона наиболее быстрой в климатической камере.
стабилизации теплового потока расположена в центральной области. В двухслойных конструкциях эта зона смещается от центра конструкционного слоя в сторону расположения утеплителя, причем это смещение тем ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ существенней, чем толще слой теплоизоляционного материала.
1. Разработаны конструкции и выполнены экспериментальные Полученные результаты могут стать основой разработки новых более исследования сложного лучисто-конвективного теплообмена окон с точных и оперативных методик определения эффективности тепловой тепловыделениями в воздушных прослойках. Установлено, что для окон с защиты теплоинерционных конструкций.
тройным остеклением при тепловыделениях 50Ц100 Вт/м, в нижней части 5. В результате экспериментального исследования теплопроводности внутренней межстекольной прослойки наблюдалось значительное повышение автоклавного газобетона с различной влажностью установлено, что при температуры остекления со стороны помещения. Среднее время выхода увлажнении сухого газобетона плотностью 400Ц700 кг/м3 до нормальной температуры остекления на стационарный режим составляло около одного эксплуатационной влажности, Wm = 4Ц5 %, его теплопроводность часа.
увеличивалась примерно на 10 %, а до максимальной сорбционной 2. Разработаны конструкции и выполнены экспериментальные и влажности, Wm = 16Ц22 % - на 70 %. При увлажнении газобетона от теоретические исследования теплозащитных характеристик окон с максимальной сорбционной влажности до предельного влагонасыщения тройным остеклением, вентилируемых воздухом помещения.
(Wm = 46Ц55 %) коэффициент теплопроводности при положительной Установлено, что распределение температур и тепловых потоков по температуре 20 0 С увеличивается примерно в 1,8 раза, а в отрицательном поверхности остекления в диапазоне расходов вентилирующего воздуха от диапазоне температур 0 Ц50 С - до 2,6 раза.
до 56 м3/чм и толщины внутренней вентилируемой прослойки от 12 до 40 мм Показано, что увлажнение газобетона приводит к значительному определялось средней скоростью вентилирующего воздуха. Увеличение ухудшению его теплозащитных характеристик, особенно для газобетона скорости воздуха приводило к повышению температуры внутреннего стекла сверхсорбционного увлажнения при отрицательных температурах.
и сопротивления теплопередаче окна.
6. В результате комплексных экспериментальных исследований Показано, что направление движения вентилирующего воздуха процессов влагопереноса в пористых материалах разработана методика практически не оказывало влияния на средние тепловые характеристики, определения коэффициентов влагопереноса методом Угамма-просвечиванияФ.
однако при нижней подаче воздуха наблюдалось более равномерное Показано, что существенный рост коэффициентов диффузии влаги с распределение температуры по поверхности остекления, чем при верхней.
увеличением влажности газобетона наблюдался при малых массовых Предложена и реализована в виде компьютерной программы новая влажностях до 3 % и при больших >40 %, а в диапазоне 3Ц40 % Wm с методика расчета лучисто-конвективного теплообмена для вентилируемого увеличением влажности происходило лишь незначительное изменение окна, основанная на решении уравнений Новье-Стокса в двумерной коэффициента диффузии влаги.
постановке с учетом лучистого теплообмена. Выявлено наличие сложной Апробирована и верифицирована на экспериментальных данных модель структуры течения в межстекольных прослойках без вентилирования, а также совместного нестационарного тепло- и влагопереноса. Получено влияние интенсивности вентилирования на изменение динамических и удовлетворительное согласование между результатами расчетов и тепловых параметров. Получено хорошее согласование расчетных и экспериментов в режимах капиллярной пропитки и сорбционного экспериментальных результатов.
увлажнения.
3. Лабораторные исследования и натурные испытания предложенных 7. Экспериментально исследовано влияние теплофизических факторов новых конструкций межрамных оконных экранов с теплоотражающими на работу поквартирных регистраторов расхода тепла. Для отопительных покрытиями показали их высокую эффективность в регулировании тепловой приборов получены значения радиаторных коэффициентов. Показано, что защиты и они рекомендованы к широкому практическому применению.
радиаторные коэффициенты зависят как от средней температуры В результате натурных испытаний внутренних экранов с поверхности радиатора, так и от температуры окружающего воздуха.
теплоотражающими покрытиями установлено, что для сокращения тепловых 33 Предложена методика учета влияния температуры окружающего воздуха на 6. Низовцев М.И., Станкус С.В., Стерлягов А.Н., Терехов В.И., Хайрулин Р.А. Экспериментальное определение коэффициентов диффузии радиаторный коэффициент.
влаги в пористых материалах при капиллярном и сорбционном увлажнении // 8. Разработаны научные основы метода интенсификации теплообмена ИФЖ. - 2005. - Т. 78. - № 1. - С. 67Ц73.
в регенеративных теплообменниках с вращающимися дисками. Создана 7. Петров Е.В., Терехов В.И., Низовцев М.И. Исследование обогрева и испытана опытная модель одноступенчатого дискового роторного межстекольного пространства при тройном остеклении // Вестник ТГАСУ, вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха с Томск. - 2000. - С. 221Ц227.
регулируемой частотой вращения от 0 до 4500 об./мин. Измерена напорно8. Гныря А.И, Петров Е.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Использование расходная характеристика аппарата. По результатам теплотехнических обогрева межстекольного пространства для повышения теплотехнических экспериментов средняя тепловая эффективность составила 25 %, что характеристик окон с тройным остеклением // Строительные материалы. - удовлетворительно согласовалось с расчетом теплообмена для турбулентного 2000. - № 11. - С. 10Ц11.
режима течения.
9. Diomidov M.V., Nizovtsev M.I. Ventilation of window interpane cavity Создана и испытана опытная модель двухступенчатого armed at a higher temperature of the inner pane // Int. J. Thermal Science. - 2001. - однороторного дискового вентилятора-регенератора тепла V. 5. - № 2. - P. 15Ц22. [Вентиляция внутренней прослойке окна, приводящая вентиляционного воздуха. Определена средняя тепловая эффективность, к повышению температуры внутреннего стекла].
она составляла 45Ц46 % и практически не менялась в диапазоне скоростей 10. Гныря А.И, Низовцев М.И., Петров Е.В., Терехов В.И. Свидетельство вращения дисков 1500Ц3400 об./мин.
на полезную модель. № 24495. Оконный блок. 10 августа 2002 г.
11. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние расхода воздуха на тепловые характеристики вентилируемого окна // Известия Вузов.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Строительство. - 2001. - № 1. - С. 66Ц69.
ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:
12. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Тепловые характеристики окон с тройным остеклением при естественной вентиляции внутренней межстекольной прослойки // Известия Вузов. Строительство. - 1. Nizovtsev M.I., Sterlyagov A.N., Terekhov V.I. Concrete materials:
2001. - № 7. - С. 70Ц73.
properties, performance and applications. Effect of material humidity on heat and 13. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.В., Терехов В.И.
moisture-transfer processes in gas-concrete / NY: NOVA SCINCE PUBLISHERS.
Исследование теплообмена вентилируемого окна // Промышленная - 2009 - P.397Ц429. [Влияние влажности материала на тепло- и влагоперенос теплотехника. - 2002. - № 2Ц3. - С. 40Ц44.
в газобетоне].
14. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние толщины 2. Исследования и разработки Сибирского отделения РАН в области межстекольной прослойки на эффективность работы вентилируемого окна // энергоэффективных технологий / Ответственный редактор чл.-корр. РАНИзвестия Вузов. Строительство. - 2001. - № 9Ц10. - С. 84Ц87.
С.В. Алексеенко. - Новосибирск: Издательство СО РАН. - 2009. Ц405 с.
15. Грищенко В.В., Низовцев М.И., Терехов В.В., Терехов В.И.
(Низовцев М.И. автор разделов: 1.2, 3.2, 3.3, 3.6). Математическое моделирование теплообмена в межстекольном промежутке окна // Известия Вузов. Строительство. - 2002. - № 7. - С. 120Ц127.
3. Nizovtsev M.I., Stankus S.V., Sterlyagov A.N., Terekhov V.I., Khairulin 16. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.И., Терехов В.В. Определение R.A. Determination of moisture diffusivity in porous materials using gammaтеплозащитных характеристик теплоинерционных ограждающих конструкций зданий / method // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2008. - № 51. - PP.
Известия Вузов. Строительство. - 2002. - № 7. - С. 72Ц75.
4161Ц4167. [Определение влагопереноса в пористых материалах с 17. Низовцев М.И., Терехов В.И. Светопрозрачные конструкции с использованием гамма-метода].
регулируемыми тепловыми характеристиками // Ползуновский вестник. - 4. Гныря А.И., Петров Е.В., Терехов В.И., Низовцев М.И. Влияние 2010. - №1. - С. 44Ц54.
инфильтрации холодного воздуха на сопротивление теплопередаче 18. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Влияние сорбционного стеклопакета // Известия ВУЗОВ. Строительство. - 1999. - № 2Ц3. - С. 99 - увлажнения автоклавного газобетона на его теплопроводность // Известия 105. Вузов. Строительство. - 2004. - № 6. - С. 31Ц36.
5. Гныря А.И, Петров Е.В., Низовцев М.И, Терехов В.И. Влияние 19. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Теплопроводность обогрева межстекольного пространства на сопротивление теплопередаче при газобетона повышенной влажности // Известия Вузов. Строительство. - 2004.
тройном остеклении // Известия ВУЗОВ. Строительство. - 1999. - № 11. - С. - № 9. - С. 36Ц38.
74Ц79.
35 20. Низовцев М.И., Стерлягов А.Н., Терехов В.И. Распространение 34. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Рудяк В.Я., Терехов В.И.
теплового фронта при капиллярной пропитке пористых материалов // Теплопередача через вентилируемые окна. Обзор экспериментальных Ползуновский вестник. - 2010. - №1. - С. 39Ц43. исследований // Труды НГАСУ. 1999. - Т. 2. - №4 (7). - С. 108Ц117.
21. Низовцев М.И., Станкус С.В., Терехов В.И., Хайрулин Р.А., 35. Низовцев М.И., Терехов В.И., Гныря А.И., Петров Е.В.
Стерлягов А.Н. Экспериментальное определение коэффициента диффузии Экспериментальное исследование влияния тепловыделения в межстекольном влаги газобетона гамма-методом // Известия Вузов. Строительство. - 2002. - пространстве на тепловые характеристики окна // Труды ММФ. - 2000. - Т. 1.
№ 4. - С. 123Ц127. - С. 369Ц375.
22. Низовцев М.И., Станкус С.В., Терехов В.И., Хайрулин Р.А., 36. Захарченко В.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Определение Стерлягов А.Н. Измерение коэффициента диффузии влаги газобетона гамма- сопротивления теплопередаче теплоинерционных элементов ограждающих методом при сорбционном увлажнении // Известия Вузов. Строительство. - конструкций зданий в условиях нестационарного // Сборник докладов V 2003. - № 4. - С. 16Ц120. научно-практической конференции УПроблемы строительной теплофизики, 23. Низовцев М.И. Дисковый теплообменник / Низовцев М.И., Терехов систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях, НИИСФ, В.И., Яворский А.И. // Патент на изобретение № 2255282 от 27 июня 2005. Москва. - 2000. - С. 287Ц292.
24. Низовцев М.И., Стерлягов А.Н., Терехов В.И. Верификация модели 37. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.И., Терехов В.В.
расчета сопряженного тепло- и влагопереноса при увлажнении газобетона // Определение теплозащитных характеристик теплоинерционных конструкций Известия Вузов. Строительство. - 2008. - № 1. - С. 104Ц109. в условиях нестационарного теплообмена // Третья Российская национальная 25. Низовцев М.И. Экспериментальное исследование динамических и конференция по теплообмену, октябрь 2002 г. - Т. 7. - С. 184Ц187.
тепловых характеристик дискового вентилятораЦрегенератора тепла 38. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.И., Терехов В.В.
вентиляционного воздуха // Известия Вузов. Строительство. - 2007. - № 10. - Особенности определения тепловых характеристик теплоинерционных С. 46Ц50. ограждающих конструкций зданий в реальных условиях / Первая 26. Низовцев М.И. Влияние толщины межстекольной прослойки на Всероссийская школа-семинар УЭнергосбережение - теория и практикаФ 15 - теплоизолирующие свойства // Журнал УСветопрозрачные конструкцииФ. - 18 апреля 2002 г. - М., МЭИ. - С. 95Ц97.
2001. - № 4. - С. 3Ц4. 39. Стерлягов А.Н., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние температуры 27. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К. Межрамные экраны и пористого материала на влагоперенос при высокой влажности воздуха // жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Светопрозрачные конструкции. Труды четвертой российской национальной конференции по теплообмену. - - 2005. - № 2. - С. 32Ц33. М., 2006. - Т. 6. - С. 121Ц124.
28. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние физических 40. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П., Кротов С.В., Серов А.Ф.
параметров на радиаторные коэффициенты регистраторов расхода тепла Регистраторы расхода тепла для поквартирного учета в многоквартирном отопительных приборов // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, жилом доме // 3-я Международная научно-практическая конференция.
теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2005. - № 5. - С. 36Ц40.
Теплосиб-2004. Проблемы коммерческого учета теплоносителей. - 29. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К., Гаврилов В.П., Новосибирск. - 2004. - С. 51Ц56.
Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // 41. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Экспериментальное Современные окна Сибири и Дальнего Востока. - 2005. - № 1. - С. 34Ц35.
исследование влияния основных физических факторов на радиаторные 30. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К., Гаврилов В.П., коэффициенты регистраторов расхода тепла. // Проблемы коммерческого Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Современные окна Сибири и Дальнего Востока. - 2005. - № 2. - С. 28Ц29. учета теплоносителей. Материалы 4 международной научно-практической 31. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К., Гаврилов В.П., конференции УТЕПЛОСИБ 2005Ф. - С. 22Ц29.
Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // 42. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Ocoбенности применения Современные окна Сибири и Дальнего Востока. - 2005. - № 3. - С. 26Ц27.
регистраторов расхода тепла // Программа энергоэффективности и 32. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние режимных энергобезопасности Новосибирской области, Сборник обосновывающих параметров и направления подачи теплоносителя на работу регистраторов материалов. - Новосибирск. - 2005. - Вып. 1. - С. 299Ц305.
расхода тепла // Энергосбережение и энергоэффективность экономики 43. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние физических Кузбасса. - 2006. - №4/15. - С. 59Ц61.
параметров на работу регистраторов расхода тепла // Материалы докладов 33. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Оптимизация рабочих национальной конференции по теплоэнергетике, 4Ц8 сентября 2006 г. - параметров определения теплопроводности теплоизоляционных материалов методом горячей проволоки // Труды НГАСУ. - 2002. - Т. 5. - № 3 (18). - Казань. 2006. - Т. 2. - С. 188Ц191.
С. 50Ц54.
37 44. Низовцев М.И., Терехов В.И., Митасов В.М., Бондаренко П.Н.
Комплексное определение сопротивлений теплопередаче элементов ограждающих конструкций зданий и сооружений // Материалы международного научно-технического семинара ФНетрадиционные технологии в строительствеФ, май 1999 г. - Томск. 1999. - С. 23Ц24.
45. Низовцев М.И. Экспериментальные и теоретические исследования дисковых роторных теплообменников для утилизации тепла вентиляционного воздуха // Материалы Всероссийской научно-практ. конф. УПриоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии - энергетические, экологические и технологические проблемы экономикиФ, октябрь. - Барнаул. - 2007. - С. 51Ц52.
46. Nizovtsev M.I., Terechov V.I. Fenestration Products with Adjustable Heatprotective Characteristics // Proceedings The Fist International Conference on Building Energy and Environment. - Dalian, China. - July 13Ц16 2008. - P. 1780 - 1787. [Светопрозрачные конструкции с регулируемыми теплозащитными характеристиками].
47. Nizovtsev M.I., Sterlyagov A.N., Terekhov V.I. Determination of Moisture Diffusivity in Porous Building Materials Using Gamma-method // Proceedings The Fist International Conference on Building Energy and Environment. - Dalian, China, - July 13Ц16 2008. - P. 1788Ц1795. [Определение влагопереноса в пористых строительных материалах с использованием гамма-метода].
48. Низовцев М.И. Определение теплозащитных характеристик двухслойных теплоинерционных ограждающих конструкций зданий // Материалы второй Всероссийской Научно-практ. Конф. С Международным участием УЭЭТПЭ-2008Ф. - Барнаул, октябрь. - 2008. - С. 158Ц161.
49. Низовцев М.И., Стерлягов А.Н., Терехов В.И. Новые бесконтактные методы исследованиятепло- и массообмена в пористых средах// Труды XVII Школы-семинара УПроблемы газодинамики и тепломассообмена в аэрокосмических технологияхФ. - Жуковский. - 2009 - С. 134-136.
50. Низовцев М.И., Терехов В.И.// Исследование новых светопрозрачных конструкций с регулируемыми тепловыми характеристиками// Труды 5-ой Национальной конференции по теплообмену, Москва. - 25-29 октября 2010.
- М.: Изд-во МЭИ (ТУ). - Т. 2, - С. 114 -121.