РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Общие сведения

Перенос теплоты через ограждающие конструкции зданий в условиях изменения наружного климата по периодам года и в течение суток является нестационарным. Колебания температуры наружного воздуха, ветровое воздействие, солнечное облучение, изменяющееся в течение дня, влияют на интенсивность тепловых потоков через конструкции и на распределение температур по их сечению. Нестационарное температурное поле для однородной ограждающей конструкции записывается в общем виде как

где с — теплоемкость, кДж/(кг • °С); р — плотность материала, кг/м3; т — время, с; X — коэффициент теплопроводности, Вт/(м • °С).

Расчет нестационарного температурного поля выполняется путем интегрирования дифференциального уравнения теплопроводности с учетом условий однозначности, заданных в виде функциональной зависимости от координат X, У, I и времени т (см. § 1.2.2). Решение уравнения (7.1) с условиями однозначности позволяет установить температурное поле по объему конструкции в любой момент времени. Однако математический аппарат дает возможность решать только простейшие задачи распространения теплоты в ограждающих конструкциях с упрощенными условиями однозначности и преимущественно при одномерном тепловом потоке. Решение таких задач и графики для вычисления температур представлены в [1, 2].

Принятая при проектировании теплозашиты ограждающих конструкций методика учета максимально сложных климатических условий эксплуатации зданий определила упрощенный подход к рассмотрению задач переноса в стационарных условиях теплопередачи. Дифференциальное уравнение переноса теплоты в этом случае имеет вид

При решении задач строительной теплофизики для стационарных условий переноса теплоты также имеет место упрощение условий однозначности. Если это удается, тогда решение простых задач возможно аналитически с использованием метода разделения переменных, операционного или вариационного методов и т.д.

Ряд задач строительной теплофизики, решенных аналитически, удается привести к сравнительно простому виду, удобному для использования в инженерной практике. Но наиболее трудные задачи, связанные с многослойными конструкциями и сложными условиями однозначности, имеют громоздкие решения, неприемлемые для инженерной практики. Поэтому при решении практических задач строительной теплофизики широко используются методы численных решений и экспериментальных аналогий. К указанным методам следует отнести метод сеток, методы электротепловой и гидротепловой аналогии и др. Численные сеточные методы, например конечных разностей или конечных элементов, обычно реализуются с использованием электронно- вычислительных машин (компьютеров).

Наиболее практичным методом приближенного интегрирования уравнения теплопроводности является метод конечных разностей. Этот способ, основанный на приближенной замене производных разностными отношениями, разработан теоретически и практически трудами многих исследователей. Подробнее изложение метода сеток применительно к решению задач нестационарной теплопроводности дано в [ 1, 3].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >