Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических
наук. Волгоград: КГАУ, 2008. — 132 с.
Специальность 05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Научный руководитель доктор технических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, Амерханов Р.А. Актуальности темы. Исследования показывают, что удельный расход тепловой энергии зданиями в России в 2.2,5 раза больше, чем в европейских странах, расположенных, примерно, в аналогичных климатических условиях. Общеизвестно, что для снижения расхода тепловой энергии необходимо применять более точные методы расчета теплофизических характеристик ограждающих конструкций зданий, использовать теплоизоляционные материалы для тепловой защиты ограждающих конструкций зданий, толщина которых должна быть экономически обоснована. В связи с довольно бурным строительством жилых одноэтажных зданий в Краснодарском крае и большим расходом тепловой энергии этими зданиями была проведена предварительная оценка, которая показала, что жилые помещения часто не отвечают современным требованиям как по обеспечению нормируемых параметров микроклимата, так и по затратам тепловой энергии для поддержания требуемых температур воздуха в помещении. При этом возможная экономия теплоты для большинства жилых одноэтажных зданий может составлять до 50 % от состояния теплопотребления на данный момент. В условиях Краснодарского края, где суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность составляет от 1200 до 1400 кВтч/м2, следует обратить внимание на дома, в которых используются для различных нужд солнечные коллекторы. Как показали длительные опытно промышленные исследования на примере гелиоустановок Краснодарского края, не каждый солнечный коллектор произведенный заводами СССР и России соответствует ГОСТ Р 51595-2000 в части срока их службы, следовательно необходимо уточнение конструкции существующих решений, а так же уточнение рациональной толщины для них. Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на повышение тепловой эффективности одноэтажных зданий с гелиоколлектором конечной целью которых является обеспечение микроклимата в помещениях одноэтажных зданий и снижение энергозатрат на работу установок микроклимата, а также на уточнение конструкции солнечного коллектора и его теплоизоляции. Объектом исследования является одноэтажное энергоэффективное здание, использующее солнечный коллектор. Предмет исследования — взаимосвязи и закономерности тепломассообменных и конструктивных параметров, которые могут обеспечить эффективность энергосберегающих мероприятий. Цель работы — повышение теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и нерабочих поверхностей гелиоколлекторов. Задачи исследования. Для достижения поставленной' цели были определены следующие задачи исследований: анализ существующих методов расчета теплопередачи через ограждающие конструкции зданий; совершенствование расчетной модели теплопередачи через ограждающие конструкции зданий; аналитические и экспериментальные исследования по определению рациональной толщины и вида теплоизоляции ограждающих конструкций здания; аналитические и экспериментальные исследования по определению рациональной толщины и вида теплоизоляции нерабочих поверхностей гелиоколлекторов в условиях Краснодарского края. Методы исследований включали: методы физического и математического моделирования процессов теплопередачи; экспериментальные исследования в лабораторных условиях. Научная новизна работы заключается в следующем: — уточнена модель процесса нестационарной теплопроводности многослойной стенки при граничных условиях Ш-го рода; — получены экспериментальные данные, характеризующие значения сопротивления теплопередаче ограждения при установке теплоизоляционного слоя; — по результатам численного эксперимента определены потери энергии для утепленного и неутепленного участков стен; — получены результаты теоретического и экспериментального исследования повышения тепловой эффективности здания с гелиоколлектором. Достоверность полученных результатов научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделирования изучаемых процессов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, проведенных в условиях термобарокамеры с результатами других авторов. Практическая значимость работы: - усовершенствована методика расчета ограждающих конструкций зданий; - по результатам численного и физического эксперимента определена рациональная толщина и вид теплоизоляции ограждающих конструкций зданий в условиях средней полосы России; - по результатам численного эксперимента определена рациональная толщина теплоизоляции нерабочих поверхностей гелиоколлектора в условиях Краснодарского края.
Специальность 05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение
Научный руководитель доктор технических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, Амерханов Р.А. Актуальности темы. Исследования показывают, что удельный расход тепловой энергии зданиями в России в 2.2,5 раза больше, чем в европейских странах, расположенных, примерно, в аналогичных климатических условиях. Общеизвестно, что для снижения расхода тепловой энергии необходимо применять более точные методы расчета теплофизических характеристик ограждающих конструкций зданий, использовать теплоизоляционные материалы для тепловой защиты ограждающих конструкций зданий, толщина которых должна быть экономически обоснована. В связи с довольно бурным строительством жилых одноэтажных зданий в Краснодарском крае и большим расходом тепловой энергии этими зданиями была проведена предварительная оценка, которая показала, что жилые помещения часто не отвечают современным требованиям как по обеспечению нормируемых параметров микроклимата, так и по затратам тепловой энергии для поддержания требуемых температур воздуха в помещении. При этом возможная экономия теплоты для большинства жилых одноэтажных зданий может составлять до 50 % от состояния теплопотребления на данный момент. В условиях Краснодарского края, где суммарная солнечная радиация на горизонтальную поверхность составляет от 1200 до 1400 кВтч/м2, следует обратить внимание на дома, в которых используются для различных нужд солнечные коллекторы. Как показали длительные опытно промышленные исследования на примере гелиоустановок Краснодарского края, не каждый солнечный коллектор произведенный заводами СССР и России соответствует ГОСТ Р 51595-2000 в части срока их службы, следовательно необходимо уточнение конструкции существующих решений, а так же уточнение рациональной толщины для них. Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на повышение тепловой эффективности одноэтажных зданий с гелиоколлектором конечной целью которых является обеспечение микроклимата в помещениях одноэтажных зданий и снижение энергозатрат на работу установок микроклимата, а также на уточнение конструкции солнечного коллектора и его теплоизоляции. Объектом исследования является одноэтажное энергоэффективное здание, использующее солнечный коллектор. Предмет исследования — взаимосвязи и закономерности тепломассообменных и конструктивных параметров, которые могут обеспечить эффективность энергосберегающих мероприятий. Цель работы — повышение теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и нерабочих поверхностей гелиоколлекторов. Задачи исследования. Для достижения поставленной' цели были определены следующие задачи исследований: анализ существующих методов расчета теплопередачи через ограждающие конструкции зданий; совершенствование расчетной модели теплопередачи через ограждающие конструкции зданий; аналитические и экспериментальные исследования по определению рациональной толщины и вида теплоизоляции ограждающих конструкций здания; аналитические и экспериментальные исследования по определению рациональной толщины и вида теплоизоляции нерабочих поверхностей гелиоколлекторов в условиях Краснодарского края. Методы исследований включали: методы физического и математического моделирования процессов теплопередачи; экспериментальные исследования в лабораторных условиях. Научная новизна работы заключается в следующем: — уточнена модель процесса нестационарной теплопроводности многослойной стенки при граничных условиях Ш-го рода; — получены экспериментальные данные, характеризующие значения сопротивления теплопередаче ограждения при установке теплоизоляционного слоя; — по результатам численного эксперимента определены потери энергии для утепленного и неутепленного участков стен; — получены результаты теоретического и экспериментального исследования повышения тепловой эффективности здания с гелиоколлектором. Достоверность полученных результатов научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положений теоретического анализа, моделирования изучаемых процессов, подтверждена удовлетворяющей сходимостью полученных результатов экспериментальных исследований, проведенных в условиях термобарокамеры с результатами других авторов. Практическая значимость работы: - усовершенствована методика расчета ограждающих конструкций зданий; - по результатам численного и физического эксперимента определена рациональная толщина и вид теплоизоляции ограждающих конструкций зданий в условиях средней полосы России; - по результатам численного эксперимента определена рациональная толщина теплоизоляции нерабочих поверхностей гелиоколлектора в условиях Краснодарского края.