Влияние различных факторов на тепловые характеристики оконных заполнений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.03, кандидат технических наук Петров, Евгений Владимирович

• Петров, Евгений Владимирович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Петров, Евгений Владимирович

ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕПЛООБМЕН В СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ. 14 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

1.1. Анализ существующего положения

1.2. Основные теплофизические требования, предъявляемые к светопрозрачным конструкциям

1.3. Факторы, влияющие на теплопередачу окна

1.3.1. Влияние воздухопроницаемости

1.3.2. Оптимальная толщина замкнутых воздушных прослоек

1.3.3. Влияние теплоотражающего покрытия

1.3.4. Влияние газовой среды межстекольного пространства на сопротивление теплопередаче окна

1.3.5. Влияние оконных откосов на теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций

1.3.6. Влияние конструктивных элементов окна на теплопередачу

1.3.7. Влияние расположения окна в проеме стены и ее теплоизоляции на температуру внутренней поверхности ограждения

1.4. Общая схема теплопередачи через окна

1.4.1. Теплопроводность

1.4.2. Конвективный теплообмен у поверхности окон

1.4.3. Конвективный теплообмен в межстекольном пространстве окон

1.4.4. Влияние лучистого теплообмена на теплопередачу окна

1.5. Электрообогреваемые окна

1.6. Расчет тепловых потоков, термического сопротивления и температурных полей

1.6.1. Методика расчета окна НИИСФ

1.6.2. Методика расчета окна Европейского общества ECO

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние различных факторов на тепловые характеристики оконных заполнений»

Актуальность работы. По прогнозам специалистов мировое энергопс требление ежегодно будет возрастать на 3% [50] и увеличение производств энергии за счет использования природных ресурсов, окажется недостаточны; для покрытия растущих энергопотребностей. Проблема энергосбережения аь туальна не только для России, но и во всем мире. Главной причиной повышеь ного расхода топлива на отопление и вентиляцию зданий является низкий урс вень теплозащиты ограждающих конструкций зданий. Наиболее велики тег лопотери в ограждающих конструкциях через окна, которые составляют боле половины подводимого к зданию тепла [12].

В нашей стране в качестве одной из приоритетных поставлена задача экс номии топливно-энергетических ресурсов в народном хозяйстве, поэтому прс блемы энергосбережения при строительстве нового и реконструкции сущес вующего жилья приобретают особую остроту. Это вызвано несколькими прр чинами. Так, за последнее время в России происходит существенный рос стоимости энергоресурсов. По оценкам специалистов около 43% всей выраб: тываемой тепловой энергии [52] расходуется в нашей стране на содержав жилых и общественных зданий, причем этот процент постоянно возрастае Большая часть энергии, затрачиваемой на отопление или охлаждение совр< менных зданий, фактически расходуется на компенсацию теплопотерь или т< плопоступлений через наружные ограждения.

В настоящее время при общем спаде промышленного производства сложной экономической ситуации в России политика государства в облает энергоресурсов вынуждена становиться политикой энергосбережения. Сущ ственным звеном в решении задачи экономии топливно-энергетитческих р сурсов является разработка и внедрение в практику строительства новых ко) струкций светопрозрачных ограждений с высокими теплозащитными качес вами.

Реализация жилищно-коммунальной реформы в России невозможна б< существенного сокращения потерь тепла из зданий и сооружений, так как з траты на отопление жилых помещений могут превышать финансовые возможности населения. В связи с тем, что до 50% потерь тепла приходится на оконные проемы, повышаются требования к их сопротивлению теплопередаче. Они нашли отражение в Изменении № 4 СНиП Н-3-79* "Строительная теплотехника" [30]. Это свидетельствует об актуальности и практической значимости проведения исследований по совершенствованию теплотехнических характеристик ограждающих конструкций.

Для достижения положительного энергетического эффекта сокращение потерь тепла через светопрозрачные конструкции должно происходить при сохранении других свойств остекления, в частности, коэффициента светопро-пускания, малых оптических искажений и т.д. Иначе сокращение затрат на отопление может привести к увеличению затрат на освещение помещений, что достаточно часто происходит на практике. Наиболее перспективный путь решения этой проблемы — применение энергосберегающих (низкоэмиссионных) стекол в строительстве. Причем наилучшие показатели достигаются при использовании их в составе стеклопакетов, заполненных инертными газами.

Опыт эксплуатации зданий показывает, что в формировании теплового режима помещений решающее влияние оказывают световые проемы. Низкое сопротивление теплопередачи остекления, малая его тепловая инерция и способность пропускать солнечную радиацию обуславливают ряд отрицательных явлений: в зимних условиях наблюдаются высокие потери тепла из помещения, низкая температура на внутренней поверхности остекления, а иногда и образование наледей, нисходящие конвективные потоки холодного воздуха в зоне остекления; в летних условиях в районах с жарким климатом - перегрев помещений за счет прямого проникновения солнечной радиации через стекло.

Все эти явления создают дискомфортную обстановку в помещении со всеми нежелательными последствиями. Устранить недостатки, присущие конструкциям оконных блоков, можно, например, увеличением рядности остекления и применением специальных стекол.

Данная работа была включена в программу "Строительство" Министерстве общего и среднего специального образования в раздел "Совершенствование технологии строительства". В 1999 г. работа по теме: "Исследование и обоснование путей повышения теплозащиты элементов зданий", № 21-4-5-210, удостоена гранта фундаментальных исследований в области архитектуры и строительства Министерства общего и профессионального образования. Результаты, полученные в диссертации, использовались при выполнении хоз. договоров кафедры ТСП ТГАСУ № 720 (1996 - 1997 г.) и № 878 (1998 г.)

Цель работы состояла в исследовании процессов конвективного и лучистого теплообмена в окнах, выработке научно обоснованных решений, влияющих на тепловые характеристики оконных заполнений для обеспечения повышения теплозащитных свойств ограждающих конструкций.

Поставленной целью определены следующие задачи исследования:

1. Провести анализ и оценку различных способов повышения теплозащитных свойств окон.

2. Провести лабораторные и натурные экспериментальные исследования тепловых характеристик различных вариантов оконных заполнений.

3. Выполнить экспериментальные исследования по изучению влияния инфильтрации холодного воздуха на тепловые характеристики окон при заполнении их стекло пакетами.

4. Провести экспериментальное изучение влияния обогрева межстекольного пространства при тройном остеклении на его тепловые характеристики.

5. Выявить влияние местоположения окна в проеме стены и влияния оконных откосов на тепловые потери через ограждающие конструкции.

6. Провести оценку экономического эффекта различных способов повышения теплозащиты оконных блоков.

На защиту выносятся:

1. Классификация факторов, влияющих на теплообмен в светопрозрачных конструкциях.

2. Результаты экспериментальных исследований тепловых характеристик светопрозрачных конструкций в зависимости от рядности остекления, заполнения межстекольных пространств газами, применения теллоотражающих покрытий в условиях стационарного теплообмена.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния инфильтрации холодного воздуха на тепловые характеристики окон при заполнении их стек-лопакетами.

4. Экспериментальные результаты эффективности повышения тепловых характеристик тройного остекления за счет тепловыделений в межстекольном пространстве.

5. Результаты численных расчетов влияния местоположения окна в проеме стены и оконных откосов на тепловые потери через ограждающие конструкции.

Научная новизна работы:

- получены новые экспериментальные данные по влиянию различных факторов таких как: количество слоев остекления, заполнение межстекольных пространств газами, применение теплоотражающих покрытий на локальные тепловые характеристики стеклопакетов;

- установлено, что инфильтрация холодного воздуха приводит к увеличению тепловых потерь окон при заполнении их стеклопакетами. Это объясняется охлаждением краевых зон стеклопакета;

- экспериментально установлено влияние тепловыделений в межстекольном пространстве при тройном остеклении на его тепловые характеристики, проанализирована динамика выхода на стационарный режим и мощность обогрева для получения требуемой температуры остекления;

- получены новые данные по тепловым потерям через оконные откосы в зависимости от толщины оконной коробки, местоположения окна в проеме стены и ее конструктивного решения.

Практическая ценность работы заключается в том, что полученные экспериментальные данные позволяют определить влияние различных факторов на тепловые характеристики оконных заполнений и разрабатывать конструкции окон с повышенными теплозащитными свойствами Предложенный метод обогрева межстекольного пространства позволяет улучшить тепловую обстановку вблизи окна и уменьшить тепловые потери из помещения.

Внедрение результатов работы. Результаты выполненных исследований использовались в технологии производства оконных блоков на Заводе "Профиль-С" СПАО "Сибакадемстрой" г. Новосибирска и ЗАО ПСК "Венапласт" г. Томска.

Апробация работы. Результаты работы докладывались: на научно-технической конференции "Материалы, технология, организация строительства" (Новосибирск, 1996 г.), на научно-технической конференции "Строительные материалы и технология" (Новосибирск, 1997 г.), на XV межрегиональной научно-технической конференции "Расчет и конструирование сооружений, автомобильных дорог, технологии и материалы, экологические проблемы региона" (Красноярск, 1997 г.), на I, II и III Международном конгрессах "Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии реконструкции и нового строительства" (Новосибирск, 1998, 1999 и 2000 г.), на международном научно-техническом семинаре "Нетрадиционные технологии в строительстве" (Томск, 1999 г.), на научно-технической конференции, посвященной 100-летию архитектурно-строительного образования в Сибири, на пятой научно-практической конференции "Проблемы строительной теплофизики, систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях" (Москва, 2000), на семинарах и заседаниях на производственных предприятиях.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Объем диссертации составляет 172 страницы, включая 92 рисунка, 14 таблиц. Список литературы содержит 125 наименований.

Заключение диссертации по теме «Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение», Петров, Евгений Владимирович

Выход

Тепло

Вход 2-8 мы

Рис.2.1. Схема экспериментальной установки

1 - корпус камеры

2 - вихревой охладитель газа 3,4 - штуцер

5,6 - перегородка

7 - термопара

8 - прокладка

9 - прижимная планка 10 - исследуемая рама кДж/кг

Ра=6 эти

0.2 0.4 06 0.8

0.2 0.4 0.6 0.3

Рис.2.2. Характеристики вихревого охладителя газа а) удельная хладопроизводителъность б) глубина охлаждения

Холодный воздух, полученный с помощью вихревой трубки, поступал через штуцер 3 (рис.2.1) в верхнюю часть климатической камеры. В камере была установлена перегородка 5, которая обеспечивала равномерное распределение входящего холодного воздуха и направления его движения вниз. Штуцер 4, расположенный в верхней части камеры, служил для отвода воздуха из климатической камеры. В камере были установлены три термопары 7 для измерения температуры воздуха внутри. С боковой стороны камеры по ее периметру через уплотняющую прокладку 8 с помощью шпилек и прижимной планки 9 к камере крепились исследуемые рамы 10 с различными вариантами свегопрозрачных заполнений.

Исследовались различные варианты остекления, которые были изготовлены на ООО "Профиль-С" г. Новосибирска и "Венапласт" г. Томска. Использовались ПВХ рамы. Размер рам составлял 465x970 мм.

На поверхности остекления со стороны помещения и со стороны холодной камеры были установлены термопары вдоль центральной линии остекления (рис.2.4). Термопары были выполнены из хромель-копелевой проволоки диаметром 0,2 мм.

В результате наладочных экспериментов наиболее удачным оказался способ крепления термопар к стеклу с помощью силикатного клея. Такой способ крепления термопар давал наименьшие погрешности в измерении температуры поверхности стекла и был прост при монтаже и демонтаже измерительной системы.

Тепловые потоки измерялись преобразователями тепловых потоков [10, И] моделей ПТП-0.11.13.14.00 с размерами 027x2 мм и ПТП-0.11.01.14.11 с размерами 0100x2 мм. Преобразователи тепловых потоков изготовлены Институтом технической теплофизики Национальной Академии Украины. В преобразователях тепловых потоков используются технические решения, защищенные авторскими свидетельствами [67].

Действие преобразователей тепловых потоков, выполненных в виде вспомогательной стенки, основано на использовании физической закономер

Рис. 2.4. Схема размещения датчиков на остеклении со стороны помещения

1 - основные термопары

2 - контрольные термопары

3 - датчики тепловых потоков

Диаметр датчика

Рис.2.5. Конструктивная схема измерителя теплового потока

1 - теплочувствительная батарея термоэлементов

2 - заливочный компаунд

3 - корпус (металлическое кольцо)

4 - потенциалосъемные проводники ПТП

5 - охранная зона

6 - бирка с номером ПТП ности возникновения разности температур на стенке при прохождении через нее теплового потока [66]. На рис.2.5 показана модель ПТП-0.11.13.14.00.

Датчик выполнен в виде монолитной жесткой конструкции и состоит из теплочувствительной батареи термоэлементов 1, заформованной электроизоляционным заливочным компаундом 2 в корпус - металлическое кольцо 3 диаметром 27 мм с двумя отверстиями для выведения двух потенциалосъем-ных проводников 4. Теплочувствительная батарея 1 по периметру окружена охранной зоной 5 из материала заливочного компаунда шириной не менее, чем две высоты батареи термоэлементов.

Согласно ГОСТ 26602-85 [15], тепломеры крепились к стеклу при помощи вазелина. На поверхности остекления со стороны помещения устанавливались датчики теплового потока для каждого варианта остекления (рис.2.4). При проведении измерений четвертый датчик перемещался по поверхности стекла для измерения тепловых потоков в различных точках поверхности. На первом этапе проведения экспериментов сигналы с термопар и тепломеров поступали на многопозиционный переключатель, а с него - на милливольтметр постоянного тока Ф-30. По мере совершенствования методики проведения экспериментов перешли на использование специально созданного устройства - аналого-цифровой преобразователь в виде модуля ТеппоЬаЬ-16. Данный модуль предназначен для сопряжения термопар и датчиков теплового потока с платой ЬаЬМаБ1ег. Модуль может эксплуатироваться в лабораторных условиях в диапазоне температур окружающей среды от 10°С до 50°С.

Модуль включает в себя:

- 16-канальный мультипроцессор с дифференциальными входами;

- схему управления мультипроцессором;

- прецизионный дифференциальный усилитель;

- датчик температуры холодного спая.

Многофункциональная плата ЬаЬМаз1ег предназначена для построения малых систем автоматизации, выполненных в конструктиве 1ВМ РС. В плате применен модульный принцип, позволяющий пользователю самостоятельно выбрать и заказать набор размещаемых на плате устройств применительно к своей конкретной задаче.

Модуль 12-разрядного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) позволяет проводить многоканальные измерения постоянных и переменных напряжений. Режим работы многоканального АЦП представляет режим опроса нескольких каналов по одному старту с автоматическим переключением с канала на канал через интервал 10 мкс.

Для данного модуля было создано специальное программное обеспечение под \Vmdows-95, имеющее меню, состоящее из четырех основных разделов. Первый раздел "Файл" имеет набор стандартных функций. Второй раздел "Измерения" предполагает выполнение измерений как в ручном, так и в автоматическом режиме. Третий раздел "Лабмастер" характеризует параметры АЦП. Четвертый раздел "Установки" включает в себя: сценарии выполнения автоматических измерений, в том числе возможность установки времени, через которое выполнять одно измерение, количество измерений; сценарий выполнения одного измерения.

2.2. Измерение тепловых потоков элементов конструкций в натурных условиях

С целью отработки методик определения температур и тепловых потоков были проведены тестовые измерения по определению сопротивления теплопередаче стен и окон в экспериментальном корпусе Института теплофизики СО РАН и в административном здании Советского района г. Новосибирска.

Помещение экспериментального корпуса представляло собой аэродина-мический зал 15x8 м и высотой 6 метров. Стены кирпичные толщиной в два кирпича с облицовкой в половину силикатного кирпича. Окна с двойным ос-теклением, размером проемов 4x2,8 м , с расстоянием между стеклами 145 мм. А

Оконные проемы заполнены деревянными рамами размером 1x0,7 м . На нижней раме остекления одного из окон были выполнены измерения.

На рис.2.6 приведено распределение температуры по высоте стекла вдоль центральной линии. Здесь Н - высота стекла, которая составляла 0,9 м. Изме

Рис.2.6. Распределение температуры по высоте внутреннего стекла

1.0

У/Н

0.8 0.6

0.4

0.2 0.0 и н ю > в стекло т стена • рама ^ ы ч и

Н • ч <

30 60 90 120 150 .2

Вт/м

Рис.2.7. Тепловые потоки по высоте стекла

Рис.2.8. Сопротивление теплопередаче наружных ограждений рения проводились при температуре наружного воздуха /Н=-26°С и температуре внутри помещения гв=16°С. Влажность воздуха в помещении составляла 32%. Из рисунка следует, что температура стекла в нижней зоне наиболее низкая. Наблюдается заметный рост температуры с увеличением расстояния от нижнего края стекла. Непосредственно около нижнего края рамы наблюдается незначительное повышение температуры стекла, что связано с тем, что термическое сопротивление деревянной рамы больше термического сопротивления стекла, и, в результате этого, температура стекла в областях, примыкающих к раме, повышается. Максимальный перепад температуры по высоте стекла составлял около Ю°С.

На рис.2.7 показаны измеренные по высоте стекла тепловые потоки. Тепловой поток в каждой точке стекла, фиксируемый датчиком, с течением времени колебался около средней величины. Поэтому, в каждой точке проводилось 10-15 отсчетов с интервалом между ними 2 секунды. За измеренную величину теплового потока # принималась средняя величина. Как видно из рисунка, тепловой поток на внутреннем стекле примерно составлял 140 Вт/м2.

Проведены измерения тепловых потоков через наружную стену здания на расстоянии одного метра от окна и через раму. Из рис.2.8 следует, что тепловые потоки через раму и стену в 3-4 раза меньше тепловых потоков через све-топропускающую часть окна.

По измеренным тепловым потокам было определено сопротивление теплопередаче прозрачной части окна, рамы и стены по следующей формуле:

2.1) где Л1=1вЧн - разность температур между внутренней и наружной температурой воздуха.

Сопротивление теплопередаче светопропускающей части окна оказалось равной 0,3 м2-°С/Вт, рамы - 1,2 м2 °С/Вт. Поверхность рамы составляла 12% от поверхности всего оконного проема. Приведенное сопротивление оконного проема, учитывающее относительные доли поверхности стекла и рамы,

Ля/,=0,41 м2-°С/Вт. СНиП [88] дает значение сопротивления теплопередаче для двойного остекления в деревянных переплетах равное 0,44 м2-°С/Вт. Согласно рекомендациям СНиП, при поверхности остекления больше 86% от общей поверхности оконного проема, как это имело место в нашем случае, следует брать цифру на 5% меньше от указанной. Таким, согласно СНиП, для данного вида остекления получается значение Л^,=0,42 м2-°С/Вт, что достаточно близко к измеренному значению.

Сопротивление теплопередаче наружной стены по результатам измерений оказалось равным 1,1 м2-°С/Вт. Расчет сопротивления теплопередаче стены из двойного глиняного кирпича с облицовкой в половину силикатного дает близкую цифру, Яр=\,2 м2-°С/Вт.

Таким образом, экспериментально определенные сопротивления теплопередаче типовых конструкций экспериментального корпуса, оказались близки к расчетным, что свидетельствует о надежности и корректности выбранных методик и аппаратуры для измерения тепловых потоков и температур.

Второй вывод, который следовал из проведенных измерений, заключается в том, что в исследуемом помещении приведенное сопротивление теплопередаче окон в три раза меньше сопротивления теплопередаче стен.

Перед проведением экспериментальных исследований сопротивления теплопередаче окна в административном здании теплосетей Советского района г. Новосибирска было выполнено термографическое обследование с использованием тепловизионной ИК-камеры Сова-2 фирмы "ТВЛ" г. Новосибирска [14, 25]. Температура наружного воздуха при обследовании составляла минус 26°С, температура в помещении 16°С. На рис.2.9 приведены термографические картины фасада здания. Следует отметить низкую температуру поверхностей окон первого этажа, что связано, как показали инструментальные замеры, с повышенной инфильтрацией через окна холодного воздуха внутрь помещения, который приводил к охлаждению поверхностей остекления. Поверхности окон второго, третьего и четвертого этажей имеют более высокую температуру, чем окна первого этажа, что связано с постепенным снижением инфильтрации холодного воздуха с ростом этажности и преобладанием процесса экс

Рис.2.9. Термографические картины фасада административного здания фильтрации, то есть выхода теплого воздуха из помещения на улицу, что ведет к увеличению температуры остекления.

Таким образом, основной вывод, который можно сделать исходя их наружного термографического обследования окон административного здания теплосетей Советского района г. Новосибирска - это низкие температуры окон первого этажа, что свидетельствуют о их высокой воздухопроницаемости.

Далее было проведено термографическое обследование внутренней поверхности окна в одном из помещений первого этажа [22]. На рис.2.10 показаны термограммы оконного проема, показывающие качественную картину распределения температур по поверхности окна. Из рисунка видно, что наиболее низкая температура имеет место на поверхности остекления. Она составляла минус 2°С. Фотография окна в ИК-диапазоне показывает неравномерность распределения температуры по поверхности окна. Зоны пониженной температуры расположены в различных областях окна, а не только в нижней его части, что свидетельствует о высокой воздухопроницаемости окна. Температура рамы окна была выше, чем температура остекления, и составляла около 6-8°С.

Для получения количественных данных по сопротивлению теплопередаче окна было выполнено инструментальное обследование.

Определение сопротивления теплопередаче окна в административном здании было проведено на оконном проеме первого этажа. Согласно проведенному термографическому обследованию данный оконный проем имеет наружные температуры поверхностей типичные для окон первого этажа. Размер оконного проема составил 1,45x1,77 м. Оконный проем заполнен деревянной рамой с двойным остеклением в раздельных переплетах. Каждый ряд остекления состоял из двух открывающихся застекленных створок, среднего стекла и форточки. Стекло левой створки размером 129x38 см , среднее стекло -129x53 см2, стекло правой створки - 79x38 см2, размер стекла форточки 38x38 см2. Отношение площади остекления к площади оконного проема составляло 70 %.

Для исследования температур и плотностей тепловых потоков на поверхности остекления и рамы устанавливались хромель-алюмелевые термопары и

Рис.2.10. Термографические картины окна здания с внутренней стороны датчики тепловых потоков модели ПТП 0.11.13.14.00 размером 0 27x2 мм [66]. Сигнал с термопар и тепломеров поступал на милливольтметр.

На основе полученных данных, были определены средние тепловые потоки <?г, проходящие через стекло и раму, и соответствующие им сопротивления теплопередачи где А( - перепад температур воздуха с обеих сторон поверхности. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках представленной работы были получены следующие результаты.

1. Проведены комплексные исследования тепловых характеристик для различных видов современных стеклопакетов, изготовленных по новым технологиям в единых экспериментальных условиях, которые позволили выявить влияние различных факторов на тепловые характеристики оконных заполнений, таких как рядность остекления, заполнение межстекольных пространств различными газами, использование теплоотражающих покрытий.

2. На основе выполненных экспериментов найдены соотношения между конвективными и лучистыми потоками и доля вклада в сопротивление теплопередаче термических сопротивлений газовой прослойки и пограничных слоев. Полученные экспериментальные данные по тепловым характеристикам оконных заполнений позволяют определить локальные распределения температур и тепловых потоков по высоте конструкции, что более точно характеризует процессы теплопередачи через окна.

3. Экспериментально установлено влияние инфильтрации холодного воздуха на тепловые характеристики окон при заполнении их стеклопакетами и показано, что в краевых зонах имеет место значительное увеличение тепловых потоков, приводящее к снижению общего сопротивления теплопередаче стек-лопакета.

4. Установлено влияние тепловыделений в межстекольном пространстве при тройном остеклении на тепловые характеристики окна. Показано, что небольшие тепловыделения (50-100 Вт/м) приводят к существенному повышению температуры внутреннего остекления и увеличению сопротивления теплопередаче. Экспериментально определена динамика роста температуры в зависимости от мощности тепловыделений нагревателя. Установлено, что более оптимальным является нагрев теплой прослойки, а также выявлена большая эффективность обогрева с применением теплоотражающих покрытий. Представленный метод обогрева межстекольного пространства позволяет улучшить тепловую обстановку вблизи окна и уменьшить тепловые потери непосредственно из помещения.

5. С использованием численных методов проведены расчеты влияния боковых оконных откосов на тепловые потери через ограждающие конструкции. Показано, что при увеличении толщины оконной коробки от 60 до 180 мм происходит повышение температуры бокового оконного откоса на 5°С и снижение теплопотерь через откосы с 26 до 12%. Установлено, что местоположение окна в стене незначительно влияет на тепловые потери через ограждающие конструкции, а также, что оптимальное расстояние от наружной грани стены до оконного блока с точки зрения минимума тепловых потерь составляет 250 мм. Увеличение или уменьшение этого расстояния ведет к повышению тепловых потерь. Установлено, что применение различных способов утепления наружной кирпичной стены ведет к уменьшения тепловых потерь через боковые оконные откосы на 8-64%. Наибольшее снижение теплопотерь через боковые оконные откосы имеет место при утеплении их с внутренней стороны эффективным утеплителем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Петров, Евгений Владимирович, 2000 год

1. Абрамов О.В., Зюрин H.A., Гиматдинов И.Г. Магнетронные теплоотра-жающие покрытия // Вакуумная техника и технология. 1996. - Т. 6, № 1. -С. 19-22.

2. Авдеев Г.К. Методические указания по проектированию новых типов наружных ограждающих конструкций с высокими теплозащитными показателями // Пром. и гражд. стр-во. 1996. -№ 2. - С. 16.

3. Авдеев Г.К. Приведенное сопротивление теплопередаче оконных блоков и их влияние на стеновые конструкции // Пром. и гражд. стр-во. 1997. -№ п. - С. 37-40.

4. Александров Ю.П., Серков Б.П., Тарасов В.П. Свегопрозрачные ограждающие конструкции: Обзор, информ. / ВНИИИС.- М.,1987. 76 с. - (Сер. 8. Строит, конструкции; Вып. 5).

5. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М.: Высш. шк., 1970. -376 с.

6. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат, 1979. -248 с.

7. Брдлик П.М. К вопросу о турбулентной естественной конвекции у вертикальной непроницаемой плоской поверхности // Инж.-физ. журн. 1967. - Т. 13, №2.-С. 162-167.

8. Бутовский И.Н., Матросов Ю.А. Сопоставление отечественных и зарубежных норм расчета теплозащиты зданий: Обзор, информ. / ВНИИНТПИ. -М., 1989. 82 с. - (Стр-во и архитектура. Сер. Инж.-теорет. основы стр-ва; Вып.4).

9. Влит Г.К., Лайю С.К. Экспериментальное исследование турбулентных пограничных слоев в условиях естественной конвекции // Теплопередача. -1969.-Т. 91, №4.-С. 26-32.

10. Геращенко O.A. Основы теплометрии. Киев: Наук, думка, 1971. -192 с.

11. Геращенко O.A. Температурные измерения: Справочник / Акад. наук Украины; Ин-т проблем энергосбережения. Киев: Наук, думка, 1989. - 704 с.

12. Гершензон Ю.А., Ивянский А.З., Павлинова И.Б. О воздухопроницаемости окон в домах массового строительства // Жил. стр-во. 1982. - № 4. - С. 9-11.

13. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. М.: Изд-во стандартов, 1984.-24 с.

14. ГОСТ 26629-85. Методы тепловизионного контроля качества. Теплоизоляция ограждающих конструкций. -М.: Изд-во стандартов, 1985. 14 с.

15. ГОСТ 26602-85. Окна. Методы определения сопротивления теплопередаче. М.: Изд-во стандартов, 1985. - 10 с.

16. ГОСТ 11214-86. Окна и балконные двери деревянные с двойным остеклением для жилых и общественных зданий. Типы, конструкция и размеры.- М.: Изд-во стандартов, 1986. 50 с.

17. ГОСТ 16289-86. Окна и балконные двери деревянные с тройным остеклением для жилых и общественных зданий. Типы, конструкция и размеры.- М.: Изд-во стандартов, 1986. 34 с.

18. ГОСТ 24699-81. Окна и балконные двери деревянные со стеклопаке-тами и стеклами для жилых и общественных зданий. Типы, конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 30 с.

19. ГОСТ 25891-83. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций. М.: Изд-во стандартов, 1983. - 15 с.

20. ГОСТ 24866-81. Стеклопакеты клеенные. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1981. - 20 с.

21. Дроздов В.А., Савин В.К., Александров Ю.П. Теплообмен в свегопрозрачных ограждающих конструкциях. М.: Стройиздат, 1979. - 307 с.

22. Дроздов В.А., Сухарев В.И. Термография в строительстве. М.: Стройиздат, 1987. - 238 с.

23. Евсиков A.C., Макеев A.A., Любимова Л.Л. Термическое сопротивление гелия в зазоре при изменении давления // Теплофизика высоких температур. 1988.- Т. 25. - С. 398 - 400.

24. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. Л.: Наука, 1985.-307 с.

25. Зотов A.B. Определение теплозащитных качеств ограждающих конструкций в условиях нестационарного теплообмена с использованием тепловизора // Исследования теплозащиты зданий: Сб. тр. / НИИ строит, физики -1983.-С. 125- 128.

26. Иванов A.M., Прокофьев A.A., Щуров А.Н. Энергосберегающие и экологические аспекты применения различных типов стеклопакетов // Окна и двери: Информ. бюл. 1998. - № 3(12). - С. 21 - 22.

27. Иванова Г.М., Кузнецов Н.Д., Чистяков B.C. Теплотехнические измерения и приборы. -М.: Энергоатомиздат, 1984.-232 с.

28. Иванов Г.С. Дисконтирование при определении эффективности энергосбережения в зданиях IIЖил. стр-во. 1995. - № 9. - С. 14-17.

29. Ид А.Д. Свободная конвекция // Успехи теплопередачи: Сб. статей.; Пер. с англ. М.: Мир, 1970. - С. 9 - 80.

30. СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника": Изменение № 4. М.: ГПЦПП, 1998.-2 с.

31. Исаков O.A. Оптимальная толщина замкнутых воздушных прослоек в ограждающих конструкциях // Жил. стр-во. 1992. - № 5. - С. 22 - 24.

32. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1975.-488 с.

33. Капустин Н.Ф., Зиганшин P.P., Силуянов В.А., Получение покрытий различного назначения на установках УВН-4М, УВН-4ЭД // Вакуумная техника и технология. 1996. - Т. 6, № 3. - С. 7 - 9.

34. Кимура, Бежан. Свободная конвекция в режиме пограничного слоя внутри прямоугольной полости с равномерным тепловым потоком на боковых стенках // Теплопередача. 1984. - Т. 106, № 1. - С. 96.

35. Кирдяшкин А.Г. Структура тепловых гравитационных течений вблизи поверхности теплообмена: Дисс . докт. техн. наук. Новосибирск: Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1975. - 52 с.

36. Кирпиков В.А., Шорин Г.Н. Введение в теорию пограничного слоя. -М.: Стройиздат, 1974. 288 с.

37. Клиндт Л.Б., Фрезе X. Конструкции окон. М.: Стройиздат, 1987. -109 с.

38. Копылов К.П. Рекомендации по определению теплотехнических показателей оконных блоков и окон // Теплофизика жилых и общественных зданий: Сб. науч. ст. / МНИИТЭП. М., 1983. - С. 51 - 62.

39. Кривошеин А.Д. О расчете приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций зданий // Жил. стр-во. 1997. -№ п.-С. 18-22.

40. Кривошеин А.Д. Окна из ПВХ: анализ теплового режима узлов сопряжений с наружными стенами различного конструктивного решения // Окна и двери: Информ. бюл. 1998. - № 4(13). - С. 14 - 16.

41. Криксунов JI.3. Справочник по основам инфракрасной техники. М.: Сов. Радио, 1978. - 400 с.

42. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. -415 с.

43. Кутателадзе С.С., Кирдяшкин А.Г., Ивакин В.П. Турбулентная естественная конвекция у вертикальной изотермической пластины // Докл. акад. наук. 1974. - Т. 217, № 6. - С.1270 - 1273.

44. Лагунов А.Г. Вентиляционные системы для окон из ПВХ // Окна и двери: Информ. бюл. 1998. - № 5(14). - С.65 - 68.

45. Лепин A.A. Электрообогреваемые стекла: новые технологии в строительстве // Строит, материалы. 1995. - № 5. - С.14 - 15.

46. Макгрегор И., Эмери Е. Свободная конвекция в вертикальных слоях жидкости при средних и высоких числах Прандтля // Теплопередача. Сер. С. Труды Американского общества инженеров-механиков. 1969. - № 3.

47. Маркус Т.А., Моррис Э.Н. Здания, климат и энергия. Л.: Гидроме-тиоиздат, 1985. - 544 с.

48. Матросов Ю.А. Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий / НИИ строит, физики. М.: Стройиздат, 1990. - 239 с. (Справ, пособие к СНиП).

49. Матросов Ю.А., Бутовский И.Н. Поэлементное теплотехническое нормирование ограждающих конструкций зданий // Жил. стр-во. 1995. - № 12. - С. 6 - 10.

50. Матросов Ю.А., Бутовский И.Н. Экспериментальное определение воздухопроницаемости жилых зданий // Жил. стр-во. 1991. - № 8. - С. 22 - 26.

51. Матросов Ю.А., Бутовский И.В., Тишенко В.В. Новые изменения СНиП по строительной теплотехнике // Жил. стр-во.- 1995.- № 10. С. 5-8.

52. Менк X., Зайферд Э. Новые окна для реконструируемых зданий. М.: Стройиздат, 1990. - 100 с.

53. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. М.: Машиностроение, 1969. - 184 с.

54. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977.-344 с.

55. Могутов В.А. Новые принципы теплотехнических расчетов свегопрозрачных конструкций // Свегопрозрачные конструкции. 1999. - № 1 - 2. - С. 46 - 49.

56. Могутов В.А., Валимаки У. Стеклопакеты с электронагревом // Свегопрозрачные конструкции. 1999. - № 3 - 4. - С. 44 - 45.

57. Направления развития технологии производства стеклопакетов // Окна и двери: Информ. бюл. 1997. -№ 2. - С. 12 - 13.

58. Новое решение фирмы КБЕ // Окна и двери: Информ. бюл. 1998. -№3(12).-С. 32.

59. Ньюэл М, Шмидт Ф. Теплопередача при ламинарной естественной конвекции в прямоугольной замкнутой полости // Теплопередача. Сер. С. Труды Американского общества инженеров-механиков. 1970. - № 1. - С. 106.

60. Окна на основе электрообогреваемых стеклопакетов // Энергосбережение. 1999. - № 5. - С. 24.

61. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под ред. В.К. Кошкина. М.: Машиностроение, 1975. - 623 с.

62. Острач С. Естественная конвекция в замкнутых объемах // Современ. машиностроение. 1989. - № 6. - С. 81. - Пер. Journal of Heat Transfer. - 1988. - № 4. - P. 1129.

63. Платунов E.C., Буровой C.E., Куперин Г.С. и др. Теплофизические измерения. Л.: Машиностроение, 1989. - 256 с.

64. Поз М.Я., Сидоров Э.А., Кудрявцев А.И. Расчет теплотехнических показателей воздухопроницаемых заполнений светопроемов: Экспресс-информ. / ЦНТИ по гражд. стр-ву и архитектуре. М., 1981. - 17 с. - (Сер. Гражд. стр-во и архитектура; Вып. 3).

65. Преобразователи теплового потока. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Киев: Ин-т техн. теплофизики Акад. наук Украины, 1997.-2 с.

66. Приборы для теплофизических измерений // Каталог. Киев: Ин-т проблем энергосбережения Акад. наук Украины, 1991. - 56 с.

67. Прижижецкий С.И. Обеспечение воздухообмена и шумозащиты в квартирах жилых домов массового строительства при применении новых видов окон (нормативные требования) // Окна и двери: Информ. бюл. 1998. -№ 4(13). - С. 9- 10.

68. Программа WF4 для расчета коэффициента теплопередаче стеклопакетов. Калифорнийский университет, лаборатория Беркли. - 1994. - на англ. яз.

69. Прокофьев А.А, Иванов A.M., Румянцева И.А. Свойства стеклопакетов с теплоотражающим стеклопокрытием // Окна и двери: Информ. бюл. -1997.-№5.-С. 14-16.

70. Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий: Справ, пособие к СНиП / НИИ строит, физики М.: Стройиздат, 1990. - 233 с.

71. Рекомендации по проектированию светопрозрачных ограждений общественных зданий массового строительства / ЦНИИЭП учеб. зданий. М.: Стройиздат, 1989.- 136 с.

72. Рекомендации по расчету светопрозрачных конструкций зданий с учетом светотехнических, теплотехнических, звукоизоляционных качеств и технико-экономических показателей / НИИ строит, физики М.: Стройиздат, 1986.-87 с.

73. Ржеганск Я., Яноуш А. Снижение теплопотерь в зданиях. М.: Стройиздат, 1988. - 168 с.

74. Руководство по определению теплотехнических, светотехнических и звукоизоляционных показателей окон и световых фонарей зданий / НИИ строит. физики М.: Стройиздат, 1982. - 32 с.

75. Руководство по теплотехническому расчету и проектированию ограждающих конструкций зданий / НИИ строит, физики М.: Стройиздат, 1985. -143 с.

76. Савин В.К. Исследование воздухопроницаемости окон // Исследование теплоизоляции зданий: Сб. тр. / НИИ строит, физики М., 1985. - С. 93 -98.

77. Савин В.К. Комплексный метод расчета светопрозрачных ограждений и оценка их эффективности // Теплоизоляция зданий. 1986. - С. 20 - 29.

78. Савин В.К. Окна для массового строительства жилых зданий в Москве и Московской области // Окна и двери: Информ. бюл. 1997. - № 2. - С. 21 -23.

79. Савин В.К. Теоретические основы и инженерные методы теплотехнических расчетов светопрозрачных конструкций: Автореф.докт. техн. наук. -М.: 1985.-50 с.

80. Савин В.К., Бондаренко Г.П., Дворцов В.Н. Оптимизация уровня теплозащиты окон // Исследования по вопросам экономии энергии при строительстве и эксплуатации зданий: Сб. тр. / НИИ строит, физики М.: 1982. - С. 101 -117.

81. Савин В.К., Тарасов В.П., Гуревич Г.А. Теплотехнические исследования окон с применением стеклопакетов // Тр. ЦНИИ Промзданий. Вып. 47. — М., 1977.

82. Семенова Е.И. Воздухопроницаемость окон жилых и общественных зданий. М.: Стройиздат, 1969. - 144 с.

83. Семенова Е.И. Для снижения теплопотерь через окна // Жил. стр-во. -1986.-№ 1.- С. 9-10.

84. Семенова Е.И. Исследование воздухопроницаемости окон жилых и общественных зданий: Автореф. дисс. .канд. техн. наук. М.: 1963. - 24 с.

85. Сидоров Э.А., Боровкова В.А. Термическое сопротивление воздушных прослоек: Экспресс-информ. / ЦНТИ по гражд. стр-ву и архитектуре. М., 1981. - 16 с. - (Сер. Гражд. стр-во и архитектура; Вып.2).

86. Сидоров Э.А., Первой Т.К. Расчет воздухопроницаемости окон и ее влияние на теплопередачу: Экспресс-информ. / ЦНТИ по гражд. стр-ву и архитектуре. М., 1979. - 17 с. - (Сер. Гражд. стр-во и архитектура; Вып.З).

87. СНиП П-3-79*. Строительная теплотехника / Минстрой России. М.: ГПЦПП, 1995.-29 с.

88. Стеклостроитель. Лахти: Е^егргеэз Оу, 1997. - 60 с.

89. Табунщиков Ю.А. Хромец Д.Ю, Матросов Ю.А. Тепловая защита ограждающих конструкций зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1986.-386 с.

90. Тарасов В.А. Нормирование и конструкции пластиковых окон в климатических условиях северо-западного региона России // Окна и двери: Ин-форм. бюл. 1998. - № 4(13). - С. 64 - 66.

91. Тарасов В.А. Нормирование и конструкции пластиковых окон в климатических условиях северо-западного региона России // Окна и двери: Ин-форм. бюл. 1998. - № 5(14). - С. 46 - 48.

92. Теплопередача конвекцией через плоские вертикальные герметичные прослойки. -М.: ЦНТИ по гражд. стр-ву и архитектуре, 1978. 16 с.

93. Умнякова Н.П. Влияние откосов на теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций //Жил. стр-во. 1988. -№ 11. - С. 25 - 26.

94. Умнякова Н.П. Исследование лучистого теплообмена на поверхности оконных откосов // Теплозащитные характеристики ограждающих конструкций жилых и общественных зданий: Сб. науч. ст. / МНИИИТЭП. М., 1986. -С. 84-91.

95. Умнякова Н.П. Исследование теплопередачи через конструкции оконных откосов в натурных условиях: Экспресс-информ, / ВНИИС. М., 1986. -16 с. - (Сер. 10 Стр-во и архитектура; Вып.4).

96. Умнякова Н.П. Пути повышения теплозащиты жилых зданий: Обзор, информ. / МГЦНТИ. М., 1988. - 24 с. - (Сер. Проблемы больших городов; Вып. 4).

97. Халатова Т.Г. Энергоэффективные светопрозрачные ограждения для жилых зданий: Обзор, информ. / ВНИИТАГ. М., 1989. - 48 с. - (Сер. Конструкции жилых и обществ, зданий, техн. индустр. домостроения; Вып. 7).

98. Хоменко В.П., Фаренюк Г.Г. Справочник по теплозащите зданий. -Киев, 1986. -215 с.

99. Чазрайт Р. Естественная турбулентная конвекция от вертикальной плоской поверхности // Теплопередача. 1968. - Т. 90, № 1. - С. 1-9.

100. Шведов Н.В. Новые требования к теплотехническим характеристикам окон и балконных дверей (комментарий к Изменению № 4 СНиП Н-3-79* "Строительная теплотехника") // Окна и двери: Информ. бюл. 1998. - № 2 -3.-С.6-7.

101. Шведов Н.В. О перспективах применения новых конструкций окон и балконных дверей // Окна и двери: Информ. бюл. 1997. - № 2. - С. 4 - 7.

102. Шведов Н.В. Опыт сертификации и требования к поливинилхлорид-ным профилям для окон и дверей // Окна и двери: Информ. бюл. 1997. - № 6. -С. 20-21.

103. Шведов Н.В. Перспектива применения окон различных конструкций в климатических условиях Российской Федерации // Светопрозрачные конструкции. 1999. - № 1 - 2. - С. 4 - 9.

104. Шведов Н.В., Чесноков А.Г., Чесноков С.А. Опыт сертификации стеклопакетов с энергосберегающим стеклом // Окна и двери: Информ. бюл. -1998.-№5(14).-С. 14-16.

105. Ян Р., Яо Л. Свободная конвекция вдоль вертикальной пластины конечной длины// Теплопередача. 1988. -№ 1. - С. 111 - 123.

106. Batchelor G.K. Heat transfer by free convection across a closed cavity between vertical boundaries at different temperatures // Q. Appl. Math. 1954. - v. 12.-P. 209-233.

107. Churchill S. W., Chuh H.S. Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a vertical plate // Ibid. 1985. - v. 18, № 11. - P. 1323 -1329.

108. DIN 52616. Glasaufbau fur k-Werte / Technische Information. -2 s.

109. Eckert E. R., Carlson W.O. Natural convection in air layer enclosed between two vertical plates with different temperatures // International Journal Heat Mass Transfer.- 1961.-v. 2.-P. 106- 120.

110. Elder J.W. Laminar free convection in a vertical slot // J. Fluid Mech. -1965.-v. 23, part l.-P. 77-98.

111. Elder J.W. Numerical experiments with free convection in a vertical slot // J. Fluid Mech. 1966. - v. 24.

112. Elder J.W. Turbulent free convection in a vertical slot // J. Fluid Mech. -1965.-v. 23, part l.-P. 99- 112.

113. Fujii Т., Takauchi M., Fujii M. Experiments on natural convection heat transfer from the outer surface of a vertical cylinder to liquids // International J. Heat and Mass Transfer. 1970. - v. 13, № 5. - P. 753 - 787.

114. Kutateladze S.S., Kirdyashkin A.G., Ivakin V.P. Turbulent natural convection on a vertical plate and in a vertical layer // Int. J. Heat Mass Transfer. -1972. v. 15.-P. 193-202.

115. Morrone В., Campo A., Manca O. Optimum plate separation in vertical parallel-plate channels for natural convective flows: incorporation of large spaces at the channel extremes // Int. J. Heat Mass Transfer. 1997. - v. 40, № 5. - P. 993 -1000.

116. Poots G. Heat transfer by laminar free convection in enclosed plane gas layer // Q.J. Mech. Appl. Math. 1958. - v. 11. - P. 257 - 273.

117. Shou-Shing Hsieh, Shyh-Shyan Yang. Flow structure and temperature measurements in 3-D vertical free convective enclosure at high Rayleigh numbers // Int. J. Heat Mass Transfer. 1997. - v. 40, № 6. - P. 1467 - 1480.

118. Sparrow E.M., Fregg J.G. Laminar free convection from a vertical plate with uniform surface heat flux // Trans. ASME. 1956. - v. 78, № 2. - P. 435 -440.

119. Vest C.M., Appasi V.S. Stability of natural convection in a vertical slot // J. Fluid Mech. 1969. - v. 36.

120. Wilkes G. External natural convection about two-dimensional bodies with constant heat flux // Int. J. Heat Mass Transfer. 1972. - v. 15. - P. 351 - 354.

121. Wilkes J.O. The finite difference computation of natural convection in an enclosed rectangular cavity, Ph. D. thesis, University of Michigan, Ann. Arbor. -1963.

122. Wilkes J.O., Churchill S.W. The finite difference computation of naturalconvection in a rectangular enclosure // A. J., Ch. E. Journal. 1966. - v. 12, № 1. -P. 161-166.

123. Window 2.0. User and reference guide. A computer program for calculating U-values and shading coefficient of windows / California University, Lawrence Berkeley Laboratory. 1986.

124. Оценка погрешности измерений 1. Ошибки измерений исходных величин