Влияние парникового эффекта на теплопередачу через ограждающие конструкции здания

Расчет теплопоступлений через внешние ограждения является важной частью задачи прогнозирования летнего теплового режима здания под прозрачным куполом, интерес к строительству которых в северных регионах в последнее время возрос. Расчет летнего теплового режима здания под куполом осложняется учетом парникового эффекта, требующего решения задачи радиационного теплообмена в системе: непрозрачная стенка – полупрозрачный экран – окружающая среда. Также необходимо принимать во внимание конвекцию в подкупольном пространстве. В работе рассмотрена относительно простая, пригодная для инженерных расчетов модель теплопередачи через стену с полупрозрачным экраном, позволяющая учесть парниковый эффект. Сопоставление расчетов с натурными данными позволяет говорить об адекватности предложенной модели. Показано, что наличие полупрозрачного экрана из-за парникового эффекта приводит к существенному повышению температуры под куполом и увеличению тепловых поступлений в здание. Проведена оценка влияния вентиляции в подкупольном пространстве на теплопоступления через ограждающую конструкцию для выбранных значений внешних параметров: внешней температуры и солнечной радиации. Предложенная модель теплопередачи через ограждающую конструкцию с полупрозрачным экраном может стать частью более полной модели для расчета теплового режима здания под куполом.

1. Timofeev, A. M., Prokopiev, A.R. and Alekseeva, E.N. (2021). Effect of Semitransparent Screen on Heat Transfer through a Flat Wall. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. [online], 666(3). Available at: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/666/3/032089.

2. Lin, Y., Zmeureanu, R. (2008). Three-dimensional thermal and airflow (3D-TAF) model of a domecovered house in Canada. Renewable Energy, 33(1), pp. 22–34.

3. Soleimani, Z., Calautit, J.K. and Hughes, B.R. (2016). Computational Analysis of Natural Ventilation Flows in Geodesic Dome Building in Hot Climates. Computation. [Online], 4(3), p. 31. Available from: https://www.mdpi.com/2079-3197/4/3/31 [Accessed 17 August 2016].

4. Lin, Y. and Zmeureanu, R. (2008). Computer model of the airflow and thermal phenomena inside a large dome. Energy and Buildings, 40(7). pp. 1287-1296.

5. Тимофеев, А. М. Расчет теплопередачи через ограждающую конструкцию с полупрозрачным экраном / А. М. Тимофеев, Д. В. Харюзов // Вестник Северо-Восточного федерального университета. – 2022. – № 4 (90). – С. 40–47.

6. Mirsadeghi, M., Cóstola, D. et al. (2013). Review of external convective heat transfer coefficient models in building energy simulation programs: implementation and uncertainty. Appl Therm Eng., 56(1-2), pp.134–51.

7. Defraeye, T., Blocken, B. and Carmeliet, J. (2011). Convective heat transfer for exterior building surfaces: existing correlations and CFD modelling. Energy Conversion and Management, 52(1), pp. 512–22.

8. Chartered Institute of Building Services. (2015). (updated 2021).Guide A Environmental design. London: CIBS.