Математическое  моделирование  температурного  поля  в  конструкциях  вентилируемых  фасадов  со  специальными  креплениями  (I)
  Строительные материалы
  Строительное оборудование
  Строительные технологии
  Прочие статьи
  Интернет для строителей
  О проекте
  К началу

 
 Найти на сайте

 

 

 

 
 В помощь снабженцу
 

 
 В помощь снабженцу
 

 

 

 Математическое  моделирование  температурного  поля  в  конструкциях  вентилируемых  фасадов  со  специальными  креплениями  (I)

   Моделирование температурного поля в ограждающих конструкциях зданий обычно решает две основные задачи. Во-первых, это расчет распределения температур на внутренней поверхности ограждения с целью проверки его соответствия санитарно-гигиеническим требованиям, главным образом в плане отсутствия конденсации водяных паров на этой поверхности. Вторая задача связана с определением коэффициента теплотехнической однородности конструкции. Он показывает, какую долю от условного сопротивления теплопередаче стены вдали от теплопроводного включения составляет фактическое сопротивление теплопередаче с учетом отклонения температурного поля от одномерного. Это необходимо с целью вычисления приведенного сопротивления теплопередаче ограждения для проверки соответствия его теплозащитных свойств нормативным документам [1], а также для расчета толщины теплоизоляционного слоя и определения теплопотерь здания.
   Расчет теплотехнической однородности наружных стен с вентилируемыми фасадами осложняется наличием в ограждении нескольких материалов с различными теплофизическими свойствами – эффективного утеплителя и тяжелого конструктивного слоя, но главным образом – насыщенностью теплопроводными включениями в виде кронштейнов и направляющих. В результате температурное поле становится трехмерным, и его моделирование становится возможным только численными методами с применением ЭВМ. При этом вычисления показывают, что в обычных конструкциях вентилируемых фасадов коэффициент теплотехнической однородности достаточно низок и составляет 0,9–0,75 для стальных кронштейнов и 0,7–0,6 для алюминиевых, в зависимости от площади поперечного сечения кронштейнов на 1 м2 фасада [2] (см. рис.). Это означает, что теплоизоляционный материал здесь используется весьма неэффективно.
   Повысить теплотехническую однородность можно различными способами, в том числе покрытием кронштейнов специальным составом с низкой теплопроводностью, что позволит исключить сток теплоты через боковые стенки включений. Расчет температурного поля при этом еще более усложняется. Однако если использовать равномерный характер расположения кронштейнов, при разработке математической модели конструкции можно выделить регулярный осесимметричный элемент с теплопроводным стержневым включением на его оси симметрии и перейти к цилиндрическим координатам. Применительно к вентилируемым фасадам такой подход был использован в работе [3].
   Однако в данном случае, из-за появления дополнительного материального слоя в виде покрытия кронштейна, во избежание необходимости специального учета граничных условий 4-го рода на стыках слоев, необходимо решать обобщенное дифференциальное уравнение стационарной теплопроводности в цилиндрических координатах для среды с переменными теплофизическими свойствами [4]:
  

  

   Здесь r – расстояние в плане от рассматриваемой точки до оси теплопроводного включения; z – расстояние вдоль нормали до поверхности стенки; t и l(r, z) – соответственно температура (оС) и теплопроводность материала стенки (Вт/(м·К)), в точке с координатами r и z. В этом случае условия на стыках учитываются автоматически, с помощью задания пространственного распределения теплопроводности материала. На наружной и внутренней поверхности стенки можно принимать граничные условия 3-го рода с использованием коэффициентов теплообмена, равных, соответственно 23 и 8,7 Вт/(м2·К) [1].

  Продолжение следует.

  И.В. РУБЦОВ, О.Д. САМАРИН

  


 
 Пожалуйста, оцените  наш сайт

 

 
 Новости строительства и архитектуры

7.2.2021
На сотрудников New York Times прольется мягкий солнечный свет

  В Нью-Йорке началось строительство головного здания крупнейшего национального издания – газеты New York Times. По замыслу проектировщиков ...

3.2.2021
Строительство нижегородского метро

В скором времени метро Нижнего Новгорода получит новую линию. Она носит название Сормовско-Мещерской. При прокладке данной ветки, метростроевцам предс...

20.2.2021
В рамках форума «Интерстройэкспо» пройдет конкурс строителей

  В этом году в рамках Международного строительного форума «Интерстройэкспо» пройдет конкурс «Лучшее предприятие строительной индустрии». Ко...