автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Расчетно-экспериментальные исследования энергоэффективных элементов ограждающих конструкций и климатического оборудования зданий

На правах рукописи

Низовцев Михаил Иванович

0034В2191

РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ И КЛИМАТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ЗДАНИЙ

05.23.03 - теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 9 ОЕЗ 22-3

1 о

Тюмень 2009

003462191

Работа выполнена в Институте теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук

Научный консультант

доктор технических наук, профессор Терехов Виктор Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор Цветков Николай Александрович;

доктор технических наук,

профессор Бодров Валерий Иосифович;

доктор технических наук,

профессор Костин Владимир Иванович

Ведущая организация:

Уральский государственный технический университет

Защита состоится "12" "марта" 2009 г. в 12 час на заседании диссертационного совета Д 212.272.01 в Тюменском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, д. 2.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета Д 212.272.01. В экстренных случаях копию отзыва можно направить по факсу 8-(345-2) 43-39-27, с последующей отправкой по почте.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Тюменского государственного архитектурно-строительного

университета.

Автореферат разослан « б » февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ж^—^

кандидат технических наук, доцент Пронозин Я.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. С каждым годом потребность в энергетических ресурсах увеличивается, а запасы достаточно быстро иссякают, при этом сложность их добычи и соответственно стоимость все возрастают. Поэтому экономия энергоресурсов для большинства стран становится одной из самых актуальных задач.

В России на энергопотребление зданий уходит около 43 % всей вырабатываемой тепловой энергии. Вопросы ресурсо- и энергосбережения в современной России рассматриваются в качестве одного из основных направлений технической политики в строительной отрасли.

В современных зданиях помимо проблемы экономии энергетических ресурсов важными являются и вопросы комфортности. Поэтому, начиная с середины 90 годов прошлого века, под энергоэффективными зданиями начинают рассматривать такие здания, которые наряду с минимальным расходом энергии обеспечивают высокое качество внутреннего микроклимата.

В диссертационной работе понятие энергоэффективного здания рассматривается как комплексный показатель, который обеспечивается энергоэффективностью ограждающих конструкций здания и энергоэффективностыо инженерного оборудования, включая системы отопления и вентиляции.

Наиболее сложно в современных зданиях обеспечить энергоэффективность светопрозрачных конструкций. Термические сопротивления оконных конструкций в несколько раз ниже, чем стен зданий, что приводит к повышенным тепловым потерям через окна в зимний период времени и дополнительным затратам на кондиционирование в летний. Помимо этого, в холодный период времени из-за низкой температуры внутреннего остекления существенно понижается комфортность жилых и производственных помещений. Поэтому в работе значительное внимание уделено исследованию новых конструкций оконных заполнений с регулируемыми тепловыми характеристиками.

Стены современные зданий, как правило, многослойные, и их теплозащитные характеристики во многом определяются состоянием достаточно тонких теплоизоляционных слоев. Необходимо разработать методики инструментального определения теплозащитных характеристик современных многослойных стеновых конструкций. В диссертационной работе выполнены расчетные исследования с целью создания основ для разработки точных и оперативных методов проведения таких измерений.

На теплозащитные свойства стеновых конструкций значительное влияние оказывают процессы влагопереноса. В работе получили развитие новые экспериментальные и расчетные методы исследования влагопереноса в

пористых строительных материалах при положительных и отрицательных температурах.

Актуальны в настоящее время вопросы, связанные с учетом распределения тепла в многоквартирном жилом доме между отдельными квартиросъемщиками. Предложены системы учета с использованием регистраторов расхода тепла отопительных приборов. Для их внедрения, кроме решения организационных вопросов, необходимо проведение комплексных исследований по адаптации регистраторов к широко распространенным в нашей стране системам отопления. Решению этих вопросов уделено определенное внимание в диссертационной работе.

Проводимые энергетические обследования показывают, что до половины энергетических затрат в современных зданиях расходуется на нагрев зимой и охлаждения летом воздуха, необходимого для вентиляции жилых и производственных помещений. В диссертационной работе приведены результаты расчетно-экспериментального исследования нового класса дисковых воздушных теплообменников для утилизации тепла и холода вентиляционного воздуха.

Целью работы является проведение расчетно-экспериментальных исследований тепло- и влагопереноса в элементах энергосберегающих ограждающих конструкций и инженерного оборудования зданий включающих:

• исследование теплообмена в новых оконных заполнениях с регулируемыми тепловыми характеристиками,

• изучение тепло- и влагопереноса в пористых строительных материалах,

• исследование теплообмена в оборудовании теплоснабжения и энергоэффективной вентиляции.

В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие задачи исследования:

1. На основе современной аппаратуры и с использованием новых измерительных методов создать экспериментальную установку для изучения тепловых характеристик новых оконных конструкций с регулируемыми теплозащитными свойствами.

2. Выполнить экспериментальные исследования влияния режимных и конструктивных параметров на тепловые характеристики оконных заполнений с тепловыделениями в воздушных прослойках, с вентиляцией прослоек воздухом из помещения, с экранами или жалюзи с теплоотражающими покрытиями.

3. Создать методику численного расчета совместного лучисто-конвективного теплообмена для вентилируемых окон и провести ее верификацию на результатах экспериментальных исследований.

4. Провести цикл расчетно-экспериментальных исследований, направленных на разработку основ методов инструментального определения теплозащитных характеристик теплоинерционных ограждающих конструкций зданий.

5. Разработать новые методики экспериментального исследования тепло- и влагопереноса в пористых строительных материалах в широком диапазоне изменения граничных условий при различных режимах увлажнения.

6. Методами математического моделирования исследовать совместный тепло- и влагоперенос в пористых строительных материалах и провести верификацию полученных результатов на экспериментальных данных.

7. Выполнить экспериментальные исследования влияния различных физических факторов на радиаторные коэффициенты регистраторов расхода тепла отопительных приборов.

8. Провести теоретические расчеты и создать опытные образцы новых дисковых вентиляторов- регенераторов тепла вентиляционного воздуха.

9. Выполнить серию экспериментальных исследований одноступенчатых и двухступенчатых дисковых вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха для определения тепловых и динамических характеристик аппаратов.

Научная новизна:

• Экспериментально установлено влияние тепловыделений в межстекольном пространстве на тепловые характеристики тройного остекления. Проанализирована динамика выхода на стационарный режим и зависимость температуры остекления от мощности тепловыделений.

• Впервые получены зависимости распределения локальных тепловых характеристик окон с тройным остеклением принудительно вентилируемых воздухом из помещения от толщины вентилируемой прослойки, скорости и расхода вентилирующего воздуха. Экспериментально определены тепловые характеристики окон при естественной вентиляции внутренней межстекольной прослойки.

• Предложена и реализована методика расчета лучисто-конвективного теплообмена для вентилируемого окна с тройным остеклением, основанная на решении уравнений Новье-Стокса в двумерной постановке.

• На экспериментальных стендах и в натурных условиях исследованы оконные экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями. Показана их высокая эффективность в управлении теплозащитными характеристиками окон.

• Экспериментальные исследования теплопроводности автоклавного газобетона с различной влажностью позволили установить зависимости коэффициентов теплопроводности для газобетона максимальной

сорбционной влажности и предельного влагонасыщения при положительных и отрицательных температурах.

• Разработана новая методика экспериментального определения влажностных характеристик строительных материалов с использованием "гамма-просвечивания". С применением данной методики ^ получена зависимость коэффициента диффузии влаги в автоклавном газобетоне от влажности при различных режимах увлажнения.

• На основе результатов экспериментальных исследований апробирован нестационарный метод расчета тепло-влажностного состояния пористых строительных материалов, учитывающий перенос парообразной и жидкой влаги.

• На основании изучения влияния физических факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов показано, что радиаторные коэффициенты зависят, как от средней температуры поверхности радиатора, так и от температуры окружающего воздуха. Предложено введение температурного коэффициента, снижающего влияние температуры окружающего воздуха на радиаторный коэффициент.

• Предложены и испытаны конструкции нового класса воздушных теплообменников на основе системы вращающихся дисков для регенерации тепла вентиляционного воздуха. Впервые экспериментально определены их динамические параметры и тепловая эффективность.

Теоретическая значимость работы заключается:

• в постановке и численном решении задачи движения и теплообмена воздуха в двух смежных вертикальных прослойках при поперечном градиенте температуры и принудительной вентиляции одной из прослоек;

• в установлении общих закономерностей изменения тепловых параметров в теплоинерционных ограждающих конструкциях зданий при нестационарных тепловых граничных условиях;

• в верификации на экспериментальных данных расчетной модели нестационарного тепло- и влагопереноса в пористых материалах.

Практическая ценность работы заключается:

• в новых экспериментальных данных по влиянию эффективности тепловыделений в межстекольных прослойках на тепловые характеристики окон с тройным остеклением;

• в возможности использования полученных экспериментальных результатов и разработанной методики расчета тепловых характеристик при проектировании и внедрении в строительную практику вентилируемых окон;

• в получении результатов лабораторных и натурных испытаний межрамных экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями, которые показали их высокую эффективность в снижении тепловых потерь через

окна, и по результатам которых они могут быть рекомендованы к широкому практическому применению;

• в обнаружении в результате расчетов изменения тепловых параметров в теплоинерционных стеновых конструкциях при нестационарных граничных условиях зон с наиболее быстрой релаксацией тепловых параметров к равновесному значению, проведение измерений в этих зонах может стать основой создания новых более точных и оперативных методик инструментального определения теплозащитных характеристик стен современных зданий;

• в проведении экспериментального исследования зависимости теплопроводности автоклавного газобетона от влажности, которое показало, что особенно значительное повышение теплопроводности происходит для газобетона сверхсорбционного увлажнения при отрицательных температурах, поэтому следует предусматривать меры защиты ограждающих конструкций из газобетона от увлажнения, особенно сверхсорбционного;

• в разработке неразрушающей методики определения влажностных характеристик пористых материалов методом "гамма-просвечивания", которая может быть применена для широкого круга строительных материалов;

• в получении экспериментальных значений коэффициентов диффузии влаги автоклавных газобетонов различной плотности в широком диапазоне влажностей материалов, они могут быть использованы для проведения тепло-влажностных расчетов строительных конструкций из газобетона;

• в предложении введения температурного коэффициента, снижающего влияние температуры окружающего воздуха на радиаторный коэффициент, а также в определении оптимального положения установки регистратора на радиатор отопления;

• в получении динамических и тепловых характеристик нового класса воздушных теплообменников на основе системы вращающихся дисков для регенерации тепла вентиляционного воздуха.

Достоверность основных положении и выводов подтверждается достаточной обоснованностью принятых допущений и обеспечена:

• определением погрешностей измерений при выполнении экспериментальных исследований и дублированием одних и тех же измерений разными методами;

• использованием при экспериментальных исследованиях современных методов измерения и компьютерной техники;

• тестированием программных модулей и сопоставлением результатов расчетов с данными других авторов;

• сравнением результатов, полученных численными и экспериментальными методами.

На защиту выносятся:

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

2. Результаты экспериментального исследования зависимостей тепловых характеристик окон с тройным остеклением при вентиляции внутренней межстекольной прослойки воздухом из помещения от толщины прослойки, скорости, расхода вентилирующего воздуха и направления его подачи.

3. Математическая модель и результаты численных расчетов сложного лучисто-конвективного теплообмена вентилируемых окон с тройным остеклением.

4. Результаты экспериментальных исследований и натурных испытаний термических характеристик оконных заполнений с экранами и жалюзи с односторонними и двухсторонними теплоотражающими покрытиями.

5. Разработанные и реализованные на практике экспресс-методики определения тепло- влажностных характеристик строительных материалов методом "тонкой проволоки" и "гамма-просвечивания", и полученные с их использованием экспериментальные результаты.

6. Результаты численных расчетов совместного тепло- и влагопереноса в автоклавном газобетоне с применением нестационарной методики расчета.

7. Результаты экспериментальных исследований влияния различных физических факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов.

8. Результаты расчетно-экспериментального исследования нового класса воздушных теплообменников на основе системы вращающихся дисков для регенерации тепла вентиляционного воздуха.

Работа выполнялась при поддержке следующих программ и грантов: Федеральной целевой программы "Интеграция" (Проект № к-1-99 "Мониторинг тепловых потерь и теплопроводности ограждающих конструкций жилых и производственных зданий", 1999 г.), программы Министерства общего и профессионального образования "Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования" (проект № 2394 "Экспериментальное и численное исследование теплопереноса в светопрозрачных ограждающих конструкциях с целью повышения их теплотехнических характеристик" 2000-2001 гг.), программы Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники (код проекта № 03.01.034 "Долгосрочное прогнозирование изменения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и сооружений", 2001-2002 г.), программы Энергосбережения СО РАН ("Фундаментальные исследования и мониторинг теплопотерь в ограждающих конструкциях зданий", 2002-2003 гг.;

"Распределители расхода тепла отопительных приборов", 2004 г.; "Экспериментальное определение тепловой эффективности дискового вентилятора", 2006-2008 гг.), совместного проекта РФФИ - БРФФИ (проект № 02-02-81005 "Экспериментальное и теоретическое исследование процессов нестационарного тепло- и влагопереноса в пористых средах", 2002-2004 гг.), гранта Президента РФ для ведущих научных школ РФ (грант № 1308.2003.8.), интеграционного проекта СО РАН (№ 26 "Исследование физических механизмов формирования и свойств спектрально-селективных низкоэмиссионных теплоотражающих покрытий на основе оксидов металлов", 2003-2005 г.), программы "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники"(код проекта № 03.03.079 "Разработка и опытная апробация метода расчета совместного нестационарного тепло- влагопереноса в ограждающих конструкциях зданий", 2003-2004 гг.), совместного проекта РФФИ - БРФФИ (проект 06-0881003 Бел_а "Сопряженный нестационарный массоперенос пористых тел при вариации граничных условий. Эксперимент и теория", 2006-2007 гг.), программы Министерство образования и науки Российской Федерации "Развитие научного потенциала высшей школы" (проект № 236 "Энергосберегающие окна с регулируемыми теплозащитными характеристиками", 2005-2006 гг.), гранта РФФИ (ОФИ-06-08-061 "Разработка, экспериментальное определение основных характеристик и создание макетного образца дискового вентилятора-регенератора для утилизации тепла вентиляционного воздуха", 2006-2007 гг.). Апробация работы в виде докладов и обсуждений основных положений и результатов исследований проходила на следующих семинарах и конференциях: международных конгрессах "Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии реконструкции и нового строительства" (Новосибирск, 1998, 1999, 2000, 2004, 2005 гг.), международном семинаре "Энерго-ресурсосбережение в Сибирском регионе" (Новосибирск, 1998 г.), Российских национальных конференциях по теплообмену (Москва, 1998, 2002, 2006 гг.), Международных научно-технических семинарах "Нетрадиционные технологии в строительстве" (Томск, 1999, 2001 гг.), Минских международных форумах по тепло- и массообмену (Беларусь, Минск, 2000, 2004 гг.), Пятой научно-практической конференции "Проблемы строительной теплофизики, систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях" (Москва, 2000 г.), Международной практической конференции "Утеплители и системы утепления ограждающих конструкций зданий" (Новосибирск, 2001 г.), Первой Всероссийской школе-семинаре "Энергосбережение - теория и практика" (Москва, 2002 гг.), Сибирских теплофизических семинарах (Новосибирск, 2002, 2004 гг.), Международной научно-технической конференции (Томск, 2002 г.), IV Всероссийском совещании "Энергосбережение и энергобезопасность России"

(Томск, 2003 г.), Международных научно-практических конференциях "Проблемы коммерческого учета теплоносителей" (Новосибирск, 2004, 2005 гг.), Научных школах-конференциях "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Украина, Алушта, 2004, 2005 гг.), Научно-технических конференциях НГАСУ (Новосибирск, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.), Национальной конференции по теплоэнергетике (Казань, 2006 г.), Всероссийских научно-практических конференциях. "Приоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии -энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (Барнаул, 2007, 2008 гг.), Первой международной конференции «Энергопотребление зданий и окружающая среда (Китай, Далянь, 2008 гг.). Личный вклад автора заключается в постановке задач всего комплекса выполненных исследований, в разработке и проектировании экспериментальных установок, в выборе методов и методик экспериментальных исследований, в научном консультировании и непосредственном участии при проведении экспериментов, в анализе и обобщении полученных экспериментальных данных, в постановке задач математического моделирования исследуемых процессов тепло- и влагообмена, в проведении численных расчетов, в верификации расчетных методов на экспериментальных результатах, в обобщении расчетных и экспериментальных результатов и подготовке научных статей.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 72 работах, из них 19 работ опубликованы в изданиях рекомендуемых ВАК для публикации материалов докторских диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, списка основных обозначений, 8 глав, заключения, списка литературы из 201 наименования, 3 приложений. Полный текст диссертации содержит 338 страниц, включая 168 рисунков и 20 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. В современных зданиях помимо проблемы экономии энергоресурсов актуальными являются и вопросы обеспечения высокого качества внутреннего микроклимата. В диссертационной работе понятие энергоэффективного здания рассматривается, как комплексный показатель, который обеспечивается энергоэффективностью светопрозрачных ограждающих конструкций (экспериментально-расчетному исследованию таких конструкций посвящены 1-3 главы), энергоэффективностью наружных стен здания (процессы тепло и влагопереноса в них и в материалах, из которых они состоят, рассматриваются в главах 4-6) и энергоэффективностью инженерного оборудования, включая системы отопления (вопросам совершенствования учета расхода тепла в

Рис. 1. Климатическая камера: а - схема, б — фотография.

многоквартирном жилом доме посвящена глава 7) и вентиляции (результаты расчетно-экспериментального исследования нового класса устройств для регенерации тепла вентиляционного воздуха приведены в главе 8). В первой главе рассмотрены результаты экспериментального исследования эффективности использования тепловыделений в воздушных прослойках на тепловые характеристики окон стройным остеклением.

Для экспериментального исследования тепловых характеристик моделей новых светопрозрачных конструкций была спроектирована и изготовлена климатическая камера (рис. 1). В качестве источника холода использовался вихревой охладитель газа (поз. 2). В диссертации приведен ряд результатов тестовых экспериментов, подтвердивших корректность проводимых теплотехнических измерений.

В основной серии экспериментов с тепловыделениями в воздушных прослойках в центре внутренней воздушной прослойки по всей ширине окна на высоте 2-1СР м от нижнего края остекления монтировался тонкий цилиндрический омический нагреватель.

У/Н

0,8-

0,6-

■л— Без обогрева -о- 27 Вт/м

0,4-

—ж— 50 Вт/м —•— 76 Вт/м —■— 100 Вт/м

0,2-

Положение_нагре_вателя

0

3 6 9 12 15 18 Г, °С Рис. 2. Влияние тепловыделений на температуру внутреннего стекла.

Модель окна устанавливалась в климатическую камеру, и проводились теплотехнические измерения. Эксперименты показали, что при небольшой мощности тепловыделений 30-100 Вт/м наблюдалось значительное повышение температуры внутреннего остекления и более равномерное ее распределение по поверхности (рис. 2).

Наиболее сильный эффект от тепловыделений имел место в нижней зоне остекления, где у обычных окон область с наиболее низкими температурами. Регулировкой мощности тепловыделений можно изменять температуру в нижней зоне внутреннего остекления (рис. 3). Исследована динамика выхода на стационарный режим. При тепловыделениях 50 Вт/м время выхода на стационарный режим составляло около часа, причем достижения уровня 90 % от равновесной температуры происходило в течение получаса, что свидетельствовало о достаточной оперативности данного метода управления тепловыми характеристиками окна.

Получены экспериментальные результаты, позволившие провести сравнение влияния тепловыделений во внутренней и наружной прослойках на тепловые характеристики окна с тройным остеклением.

Рис. 3. Зависимость температуры нижней зоны внутреннего стекла от мощности тепловыделений.

Специальная серия экспериментальных исследований показала возможность сокращения тепловых потерь и повышения эффективности управления тепловыми характеристиками в окнах с тепловыделениями в воздушных прослойках при использовании на стеклах теплоотражающих покрытий.

Положительный эффект от использования тепловыделений в воздушных прослойках окна с тройным остеклением был подтвержден получением Свидетельства на полезную модель № 24495 от 10.8.2002 г. Во второй главе выполнен критический обзор экспериментальных и теоретических работ по вентилируемым окнам и сформулированы задачи исследования. Представлены результаты экспериментального исследования тепловых характеристик окон с тройным остеклением, вентилируемых воздухом помещения. Проанализировано распределения температур и тепловых потоков по поверхностям остекления при различных расходах вентилирующего воздуха. Показано, что вентилирование воздушных прослоек приводило к повышению температуры внутреннего остекления и

Я, м2-'

С/Вт

2,22,01,81,61,41,21,00,80,60,4

0

-■— 8 = 12 мм -•— 18 мм — 27 мм ♦ 40 мм ----[26]

невентилируемое окно

-1— 10

-1— 20

-г-30

-г~ 40

I

50

60 6, м /ч-м

Рис. 4. Зависимость сопротивления теплопередаче тройного остекления от расхода вентилирующего воздуха.

сопротивления теплопередаче окна с ростом расхода вентилирующего воздуха и уменьшением толщины вентилируемой воздушной прослойки (рис. 4). Отмечено определяющее влияние скорости движения воздуха в вентилируемой прослойке на распределение тепловых параметров. Определено влияние направления движения воздуха в вентилируемом окне на его тепловые характеристики. Экспериментально исследован режим естественной вентиляции внутренней прослойки окна.

Предложены и реализованы в виде специальных компьютерных программ методики расчета лучисто-конвективного теплообмена обычного и вентилируемого окна с тройным остеклением на основе численного решения системы уравнений для ламинарного двухмерного движения воздуха: уравнение неразрывности, уравнения Навье-Стокса в приближении Буссинеска и уравнение сохранения энергии:

ди сН> „ — + — = 0, дх ду

ди ди ди — + и— + V—: дх дх ду

\_дР_ р дх

- + V

д2ы д2и дх2 ду2

(1)

(2)

6у Зу дг 1 дР (д\ . д2\А

- + и— + v-=---+ У

дт дх ду р ду

удх1 + ду>)

-8${Т-ТС,), (3)

р с

дТ дТ дТ

--\-и--ну—

дт дх ду

д2Т д2Тл

(4)

граничные условия для невентилируемого окна на наружных и внутренних вертикальных стенках:

дТ

и = у = 0,-1— + =а„(7"-7н), при х = 5 и 0 <у<Н , дх

u=v = 0,a(T-Tв) = -l— + qw, при х = 0 и 0 < у < Н , дх

(5)

- = 0, -^-у = О , при у = Н\\х^<х<хг,

на горизонтальных стенках:

и = г = 0, —=0, при7 = 0,//и0<*<5 (6)

ду

на перегородке:

+ + Я т, при* = §,иО <у<Н (7)

дх дх

Для вентилируемого окна изменялись условия на горизонтальных границах:

гг = V = 0, — = 0, при^ = 0, // и 0 <л < <х < 5,"

ду

и = О, у = 1>0, Т=Т0, при^ = 0 идг, <х <дт2, (8)

Л д^Т

ду2 ' ду2

где: х и у - продольная и поперечная координата, и и V -продольная и поперечная компоненты вектора скорости, т - время, Т и Р - температура и давление, р - плотность, с — теплоемкость, X - коэффициент теплопроводности, V - коэффициент кинематической вязкости, Р -коэффициент температурного расширения, а - коэффициент теплоотдачи, дл - плотность лучистого теплового потока, Н и 5 - высота и ширина воздушной полости, g - ускорение свободного падения

В результате численных расчетов выявлена сложная структура свободноконвективного течения в межстекольных прослойках окна без вентилирования, которая определялась градиентом температуры между стенками прослойки и ее геометрическими размерами. Определено влияние толщины воздушных прослоек на распределение тепловых и динамических параметров течения. Выполнены расчеты изменения тепловых и динамических характеристик течения при вентилировании воздушных

прослоек (рис. 5). Проведено сопоставление распределения локальных тепловых параметров для вентилируемых окон по результатам расчетов и экспериментов, получено удовлетворительное согласование (рис. 6).

В целом, как показали расчеты, при доле тепла на нагрев воздуха для нужд вентиляции 50 % и более от общего теплопотребления здания, установка вентилируемых окон с характеристиками, полученными в работе, позволит экономить до 10 % общего количества тепла, поступающего на отопление здания, и значительно повысить комфортность внутренних помещений.

В третьей главе выполнен обзор литературы по теплоотражающим покрытиям на поверхностях стекол и пленок. Определены задачи исследования тепловых характеристик оконных конструкций с экранами и жалюзи с теплоотражающими покрытиями.

Приведены результаты натурных теплотехнических исследований теплозащитной эффективности внутреннего вертикального жалюзи с односторонним теплоотражающим покрытием из алюминия на лавсановой пленке. Такая конструкция жалюзи позволила увеличить теплозащитные характеристики двойного остекления на 21 %.

Описаны результаты цикла экспериментальных лабораторных исследований тепловых характеристик межрамных экранов и жалюзи с различными теплоотражающими покрытиями на модели окна с тройным остеклением. Итоговые результаты исследований приведены на рис. 7 в виде относительного сопротивления теплопередаче Л//?оч где И - сопротивление теплопередаче остекления с экраном или жалюзи, а Л0 — без экрана или жалюзи. Максимальный эффект роста теплозащитных характеристик окна получен при использовании экрана с двухсторонним покрытием, Я/Я0 = 1.8. Применение межрамных горизонтальных жалюзи с двухсторонним теплоотражающим покрытием дало увеличение теплозащитных характеристик тройного остекления в 1.3 раза. На основании выполненных лабораторных исследований экранов и жалюзи с покрытиями на модели окна с тройным остеклением был проведен расчет их использования при двойном остеклении (верхний график на рис. 7).

Выполнен цикл натурных измерений тепловых характеристик при использовании межрамных экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями на окне с двойным остеклением. Изучена динамика изменения тепловых параметров двухслойного остекления при применении межрамных экранов и жалюзи (рис. 8), показана возможность достаточно оперативно управлять тепловыми характеристиками окон. Натурные испытания межрамных экранов и жалюзи подтвердили их высокую эффективность в снижении тепловых потерь (рис. 9), и они могут быть рекомендованы к широкому практическому применению.

у, м

0,£

0,7-

0.5-

0,4-

0,3-

0.2-

0.01 м/с

0,05 м/с

0,1 м/с

0 0,018 X, м

0,4 м/с

Рис. 5. Линии функций тока во внутренней прослойке вентилируемого окна.

10 20 30 40 50 м3/ч м - расчет ----эксперимент ---расчет по методу Э.Н. Кривобока

Рис. 6. Зависимость средней температуры внутреннего стекла от расхода вентилирующего воздуха: 1 - 8/ = 12 мм, 2-40 мм.

ГОЯо' 2,2 ■ 2,0 -1,8 -1,' 1,4 ■ 1,2 ■ 1,0 -0,8 -

жалюзи с двухсторонним покрытием

жалюзи I с односторонним | | покрытием | остекление (Е = 0,04) остекление обычное с экраном

остекление с экраном с односторонним покрытием

(е = 0,04) остекление (г = 0,07) остекление с экраном с экраном

с односторонним с двухсторонним

покрытием покрытием

(е = 0,02) (г = 0,07)

Рис. 7. Относительное сопротивление теплопередаче остекления при использовании экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями.

(, °с 22-

21 »•©©ООво*#*»** ••.«•«>•••••• «00«

температура воздуха

с экраном

Л

0 \ с жалюзи

/^Ьв-о^о©®®®'^®®®0®0'0

обычное остекление

'оооооро-оо-оо-ооо-о-аоо-ооооо

11,5

12,0

12,5

13,0

13,5

14,0

Рис. 8. Динамика изменения температуры на внутреннем стекле при опускании экрана и закрытии жалюзи.

2,8 2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 О

Были проведены натурные теплотехнические испытания внутренних оконных экранов с теплоотражающими покрытиями, которые показали, что для снижения тепловых потерь они могут быть не менее эффективны, чем межрамные экраны. Однако при их использовании происходит дополнительное охлаждение внутреннего стекла, что может приводить к конденсации влаги на его поверхности. Поэтому внутренние экраны с теплоотражающими покрытиями рекомендуется применять в помещениях с пониженной влажностью воздуха.

Как показали экономические расчеты, использование экранов с теплоотражающими покрытиями в конструкциях окон может дать до 10-15 % экономии энергии на отопление и кондиционирование жилых и производственных помещений.

В четвертой главе рассмотрены проблемы инструментального определения теплозащитных характеристик стен современных зданий. Проанализированы существующие методики. Для создания основ новых более точных и оперативных методик определения теплозащитных характеристик стеновых конструкций были проведены компьютерные расчеты изменения тепловых параметров в теплоинерционных однослойных и двухслойных стенах.

0,88

0,52

= 0,34 °с-м2/вг

двойное остекление с жалюзи с экраном

Рис. 9. Сопротивление теплопередаче двойного остекления при установке межрамных экранов и жалюзи.

О 0,1 0,2 0,3 0,4 Ро

Рис. 10. Изменение относительной плотности теплового потока в однослойной стене при резком похолодании.

В случае резкого изменения температуры наружного воздуха было решено нестационарное уравнение теплопроводности для однослойной стены толщиной

дв _д2в Жо ~ д^2 ' Тх -7|; Ро = ах /</; = хШ\

(9)

где

0:

Т -Т 2 1

соответствующие краевые условия:

Ро = 0, 0 = 0, +(62-01)х^

4 = 0,^ д^

= в!,е,

(10)

= В12(1-02),

(12)

где

т2-тх

т

т2-тх

В1! = а]сИ1, В\2 = а2с11Х.

Рассмотрен случай резкого понижения температуры наружного воздуха от -20 °С до -40 °С при температуре воздуха внутри помещения +20 °С и В1 ] = В12 = 10. Значение изменения относительной плотности теплового потока qlq*, где с\* - плотность теплового потока после установления равновесного состояния, приведено на рис. 10. Следует отметить, что в

ищ

1,025 1,020 1,015 1,010 1,005 1,000 0,995 0,990 0,985 0,980 0,975

Рис. 11. Относительные среднесуточные значения сопротивления теплопередаче.

центре однородной конструкции тепловой поток наиболее быстро, уже при Ро=0.1, достигал равновесного значения и после этого практически не менялся.

Были проведены расчеты при разных уровнях понижения и повышения наружной температуры, и все они подтвердили вывод о наиболее быстрой релаксации теплового потока к равновесному значению в центральной зоне таких конструкций.

Проведены расчеты и проанализированы их результаты изменения тепловых параметров в однослойных стенах при циклических суточных колебаниях температуры наружного и внутреннего воздуха. Показано, что при наличии суточных колебаний температуры воздуха для повышения точности определения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций целесообразно проводить суточное осреднение измеряемых величин. На рис. 11 показано изменение относительного сопротивления теплопередаче Я/Яй, где К определено по среднесуточным значениям теплового потока в данном сечении кирпичной стены толщиной 0.64 м, а Л0 -действительное сопротивление теплопередаче данной стены. Из результатов следует, что в среднем сечении стены уже спустя 1.5 суток с начала колебаний наружной температуры по измерениям осредненного теплового

Ш ёП

о о м

▲ 3(114

Г7 внутренняя поверхность

О

О

О

V

▲

V

ш^7

9 Ют, сут.

м

0,9

. 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

200 300 400 500 600 б, мм

Рис. 12. Относительная координата зоны наиболее быстрой стабилизации теплового потока для кирпичных стен при утеплении слоем пенополистирола 120 мм.

потока можно получить достаточно точное значение сопротивления теплопередаче стены.

Для двухслойных стен выполнены расчеты, позволившие определить направление и величину смещения положения зоны с наиболее быстрой релаксацией теплового потока к равновесному состоянию в случае резкого изменения температуры наружного воздуха по сравнению с однослойными стенами (рис. 12, здесь х отсчитывапся от наружной границы кирпичного слоя толщиной А). Показано, что для двухслойных стен зона с наиболее быстрой релаксацией теплового потока к равновесному значению смещается от центра конструкционного слоя в сторону расположения утеплителя, причем это смещение тем существеннее, чем толще слой теплоизоляционного материала.

Приведены результаты натурных измерений изменения тепловых параметров в различных сечениях однослойной- стены из газобетона в реальных условиях эксплуатации. Получено хорошее согласование выводов, сделанных по результатам расчетов с данными натурных наблюдений.

Разрабатываемые методики инструментального определения теплозащитных характеристик ограждающих конструкции зданий и созданная аппаратура для их реализации применялись сотрудниками ИТ СО РАН совместно со специалистами ЗАО "ТЭЗИС" и "Новосибирского

при внутреннем утеплении

без утепления

при наружном утеплении

•----

Т(г,т)~Т =-3— 0 4тЛ

(13)

энергетического центра" при теплотехнических обследованиях более 20 жилых и производственных зданий в г. Новосибирске.

В пятой главе проведен критический анализ существующих стационарных и нестационарных методов экспериментального определения коэффициентов теплопроводности материалов. Для исследования зависимости теплопроводности автоклавного газобетона от влажности при положительных и отрицательных температурах был использован метод "горячей проволоки". Метод основан на измерении временной зависимости температуры тонкой проволоки, помещенной между двумя гладкими пластинами исследуемого образца материала. Проволока, начиная с некоторого времени нагревается электрическим током постоянной мощности. Для определения коэффициента теплопроводности использовалась зависимость изменения температуры цилиндрического тела, нагреваемого в неограниченной среде:

,, , 4ат г2 (4/;-аЛ г2 а,-2 , 4ат

2Л + 1п—----+---1--1п—г—

/ С 4ат^ 2а, ) Лат 2а, г С

где т - время; г- радиус проволоки; Т0- начальная температура проволоки; Т(г, т) - температура проволоки в любой момент времени; ц - мощность нагрева на единицу длины; X - коэффициент теплопроводности; а -коэффициент температуропроводности; А = 2тг Юс, Я - контактное термосопротивление между проволокой и образцом на единицу длины, С = ехр(у) = 1.7811 (у = 0.5772 - постоянная Эйлера); а, = отношение теплоемкостей образца и проволоки.

Так как изменение температуры проволоки и образца при измерениях не превышают 1-5 °С, то из (13) можно получить:

л= д 1п (т2/т,) (14)

4п (г, -г,)

Измеряя температуру проволоки в моменты времени т, и т2, определялся коэффициент теплопроводности образца.

Для проведения измерений был создан экспериментальный стенд (рис. 13), который состоял из холодильной камеры и модуля для определения теплопроводности материалов методом "горячей проволоки". В результате экспериментальных исследований получены зависимости коэффициентов теплопроводности для автоклавного газобетона плотностью р = 400, 600 и 700 кг/м3 при различной объемной сорбционной влажности: сухого газобетона, газобетона с нормальной эксплуатационной влажностью для условий г. Новосибирска = 2-3 % и газобетона с максимальной сорбционной влажностью \УУс = 9-11% (рис.14). Из результатов экспериментов следовало, что при увлажнении сухого газобетона до эксплуатационной влажности коэффициент теплопроводности увеличивался на 10 %, а до максимальной сорбционной влажности на 70 %.

Рис. 13. Схема экспериментального стенда: ИП— источник питания; Т -термопара; П - проволока - зонд, А и V - амперметр и вольтметр; О - образец; У+АЦП - усилитель и аналогово-цифровой преобразователь; К - компьютер, X - холодильник; ТБ - термобатарея; КСП-4 - регулятор температуры.

К Вт/м °С 0,30

0,28

0,26

0,24

0,22

0,20

0,18

0,16

0,14

0,12

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 "С

Рис. 14. Зависимость X газобетона сорбционной влажности плотностью 700 кг/м 3 от температуры, 1 - \¥у= 0 %; 2 - \УУк\ 3 - IVГс.

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 /, °С

Рис. 15. Зависимость X газобетона высокой влажности плотностью 700 кг/м3, от температуры, 1 - WVCt 2 - WyM.

В ряде регионов России автоклавный газобетон применяется без защитного слоя и может подвергаться сверхсорбционному увлажнению. Получены результаты зависимости коэффициентов теплопроводности газобетонов различной плотности с предельным влагонасыщением. При увлажнении газобетона от максимального сорбционной влажности WVc до предельного влагонасыщения WyK (для газобетона р = 700 кг/м3 IV= 32%) в интервале температур от 0 до 20 °С коэффициент теплопроводности увеличивался примерно в 1.8 раза (рис. 15). Для газобетонов предельного влагонасыщения при понижении температуры от 0 до -3 °С наблюдалось резкий рост X на 25 %, дальнейшее понижение температуры до -50 °С приводило к повышению коэффициента теплопроводности еще на 20 %. Для газобетона максимальной сорбционной влажности коэффициент теплопроводности в интервале температур от 0 до -50 °С практически не изменялся.

Полученные экспериментальные результаты зависимостей коэффициентов теплопроводности газобетона сорбционной и сверхсорбционной влажности от плотности и температуры использовались в ОАО "Главновосибирскстрой" при разработке мероприятий по защите конструкций из газобетона для повышения их эксплуатационных характеристик.

В шестой главе выполнен обзор экспериментальных и расчетных методов исследования процессов влагопереноса в пористых материалах по работам В.Д. Мачинского, К.Ф. Фокина, А.Д. Франчука, Е.В. Бриллинга, Е.И. Тертич-ник, A.B. Лыкова, В.Н. Богословского, А.Г. Перехоженцева, В.Г. Гагарина, H.H. Гринчика, Н.М. Kunzel и др.

Рис. 16. Дифференциальное распределение пор по радиусам.

Сформулированы задачи развития новых экспериментальных и расчетных методик исследования перемещения и накопления влаги в строительных материалах. На примере автоклавного газобетона проведена апробация разработанных методик.

Различными физическими методами определена пористая структура, изотерма сорбции и паропроницаемость газобетона. Из результатов измерений получено, что в дифференциальном распределении пор по размерам для газобетона независимо от плотности присутствовало два максимума (рис. 16), то есть, газобетон относится к материалам с двумодальным распределением пор. Анализ полученных данных показал, что пористость у газобетона представлена, в основном, крупными порами газообразования (Ю^м) и мелкими капиллярными порами (10_7м).

Разработана методика экспериментального исследования процессов влагопереноса метод "гамма-просвечивания" образцов, основанная на законе Бугера:

(15)

где /„, /5 - интенсивность гамма-излучения после прохождения через влажный и через сухой материал; р5 - плотность материала в сухом состоянии; е„ - массовый коэффициент ослабления гамма-излучения для воды = 0.00862 м2/кг); IVт - относительная массовая влажность материала; <1 - толщина материала, через который проходит гамма-излучение.

Приведена конструкция экспериментального стенда, созданного для исследования влагопереноса в материалах методом "гамма-просвечивания" в

О 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 %

Рис. 17. Зависимость коэффициента диффузии влаги от влажности для газобетонов различной плотности.

режимах капиллярной пропитки и сорбционного увлажнения. Разработана методика определения коэффициентов диффузии влаги с использованием решения уравнения диффузии влаги методом Больцмана-Матано. Получены зависимости коэффициентов диффузии влаги от влажности для автоклавного газобетона (рис. 17). Приведены результаты экспериментальных исследований влагопереноса в газобетоне при сорбционном влагонасыщении в неизотермических условиях.

Полученные экспериментальные данные по увлажнению газобетона были использованы для верификации расчетной модели совместного нестационарного тепло- и влагопереноса. Численно решена система уравнений (16) и (17) при граничных условиях, соответствующих сорбционному влагонасыщению и капиллярной пропитке:

где Н - энтальпия увлажненного материала, т -время, X - коэффициент теплопроводности влажного материала, Т - температура, ср - относительная влажность, Л - теплота фазового перехода жидкость - пар, р - коэффициент паропроницаемости материала, рИ1С - давление насыщения пара при данной температуре, IV - объемная влажность, ¿)ф -коэффициент диффузии жидкой влаги.

=У(ХУГ) + ЩцУ(срЛас)Х

(17)

(16)

X, MM

Рис. 18. Сопоставление результатов расчетов и экспериментов для сорбционного увлажнения газобетона при 20 °С, пунктир - расчет с изотермой сорбции [Н.М. Kunze]].

Результаты численных решений хорошо согласуются с экспериментальными данными при капиллярной пропитке и сорбционном увлажнении газобетона (рис. 18). С использованием данной модели выполнены расчеты накопления влаги в слое газобетона в неизотермических условиях при различных вариантах пароизоляции.

Разработанные методики тепло- влажностных расчетов были использованы при проведении расчетов для " AHO Сибстройсертификации" (г. Новосибирск) фасадных систем "Камилан" (2005 г.) и "Алпан" (2008 г.). По результатам расчетов дано заключение о возможности использования данных фасадных систем в условиях г. Новосибирска.

В седьмой главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния основных физических факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов. Электронное устройство регистратора фиксировало разность температуры поверхности отопительного прибора и окружающего воздуха и интегрировало ее по времени. Показания регистратора были пропорциональны количеству тепла, отданного отопительным прибором.

Дано описание стенда, на котором проведены эксперименты (рис. 19), основными элементами стенда являлись: отопительный прибор /, циркуляционный термостат 2, два электронных регистратора "Doprimo" 5, 6. Приведены результаты измерений тепловых полей поверхности радиатора при различных расходах и направлениях подачи теплоносителя с применением контактных датчиков и тепловизионной техники.

Рис. 19. Схема экспериментального стенда: 1 - отопительный прибор, 2 - циркуляционный термостат, 3 - шаровой кран, 4 - теплосчетчик, 5,6- регистраторы.

По результатам тепловых измерений определены радиаторные коэффициенты отопительных приборов, которые позволяют рассчитать количество тепла полученное от радиатора:

0=ккаЫ:,

где Q - количество тепла, 5 - площадь поверхности радиатора, X - показания регистратора, к - радиаторный коэффициент, а к„ - номинальный условный коэффициент теплопередачи отопительного прибора.

Экспериментально получены зависимости радиаторных коэффициентов от средней температуры поверхности радиатора и температуры окружающего воздуха (рис. 20). Для уменьшения зависимости радиаторного коэффициента от температуры окружающего воздуха предложено использовать температурный коэффициент

а = ('ср - 20 °С)/(/ср - /„), где /„ - температура воздуха в помещении, /с? - средняя температура поверхности радиатора.

Анализ результатов комплекса №7(/-?в), пропорционального радиаторному коэффициенту, где IV - мощность радиатора, а / - локальная температура при различных положениях установки.поверхности, показал, что перенос регистратора в область среднего сечения по высоте чугунного радиатора приводит к снижению зависимости радиаторного коэффициента от средней температуры поверхности радиатора (рис. 21).

Полученные экспериментальные результаты влияния физических факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов будут способствовать внедрению энергоэффективных систем отопления в многоквартирных жилых зданиях.

Рис. 20. Значения радиаторных коэффициентов с учетом температурного коэффициента; 1,3- при температуре г„= 20 "С; 2,4- при г„= 25 °С.

\А//(1-1в), ВтЛС

Рис. 21. Зависимость радиаторного коэффициента от средней температуры поверхности радиатора

в, %

20-

30-

25-

-•- греющий канал

-——а- охлаждающий канал

10

100

120

140

160

180

200

220 С, м3/час

Рис. 22. Тепловая эффективность одноступенчатого вентилятора-регенератора.

В восьмой главе проведен анализ наиболее эффективных конструкций воздушных рекуперативных и регенеративных теплообменников. Предложен новый класс регенеративных воздушных теплообменников на основе системы плоских вращающихся дисков. Одна из отличительных особенностей данных аппаратов заключается в том, что они одновременно являются и теплообменниками и вентиляторами. Получены зависимости предельной эффективности таких аппаратов от количества ступеней и скорости вращения дисков в турбулентном и ламинарном режиме течения воздушных потоков. На основе численного решения нестационарного уравнения теплопроводности определено влияние материала дисков и их толщины на тепловую эффективность аппарата.

Приведены результаты экспериментальных исследований тепловых и динамических параметров одноступенчатого дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха, состоявшего из 16 алюминиевых дисков диаметром 0.2 м, вращающихся со скоростью до 4500 об/мин. Вращение ротора создавало два противоположно направленных воздушных потока. При различных температурах воздушных потоков вращающиеся диски переносили тепло из одного потока в другой.

По результатам экспериментальных испытаний аппарата в зимних условиях определена безразмерная тепловая эффективность 0 одноступенчатого дискового вентилятора-регенератора при различных расходах воздуха (рис. 22). Безразмерная тепловая эффективность по каждому каналу определялась отношением изменения температуры в канале к перепаду температуры на улице и в помещении. Средняя тепловая

Рис. 23. Общий вид двухступенчатого однороторного дискового вентилятора-регенератора.

эффективность одноступенчатого дискового вентилятора-регенератора составила около 25 %, что удовлетворительно согласовалось с расчетом для турбулентного режима течения.

С целью дальнейшего повышения тепловой эффективности был спроектирован, изготовлен и испытан двухступенчатый однороторный дисковый вентилятор-регенератор тепла вентиляционного воздуха (рис. 23). Исследованы динамические параметры аппарата и получена его расходная характеристика. Определена средняя тепловая эффективность двухступенчатого аппарата (рис. 24), по результатам экспериментов она составляла 45-46 % и практически не менялась в диапазоне скоростей вращения ротора 1500-3400 об/мин.

Получен патент на изобретение многоступенчатого дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха [18]. Как показали расчеты, применение двухступенчатых дисковых вентиляторов-регенераторов тепла для вентиляции современных жилых и промышленных зданий может дать до 25-30 %. экономии энергии на отопление и кондиционирование.

В приложениях приведены документы, подтверждающие практическое использование полученных в работе результатов. Представлены результаты экономического прогноза эффективности организации производства дисковых вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха. Выполнен анализ погрешностей определения тепловых параметров светопрозрачных конструкций при проведении теплотехнических измерений в климатической камере.

0, % 706560-

5550454035-

30-

0 5 10 15 20 25 т, мин

Рис. 24. Тепловая эффективность двухступенчатого вентилятора-регенератора (штриховая линия - с учетом нагрева ротора).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Выполнено экспериментальное исследование электрообогреваемых окон. Экспериментально установлено, что для тройного остекления при тепловыделениях на единицу длины нижнего края остекления 50-100 Вт/м, в нижней части внутреннего межстекольного воздушного промежутка наблюдалось значительное повышение температуры остекления со стороны помещения. Среднее время выхода температуры остекления на стационарный режим составляло около одного часа, причем достижение уровня в 90 % от этой температуры происходило за первые полчаса.

2. Выполнено экспериментальное исследование окон с тройным остеклением вентилируемых воздухом из помещения. Установлено, что распределение температур и тепловых потоков по поверхности остекления в диапазоне расходов вентилирующего воздуха от 9 до 56 м3/ч м и толщины внутренней вентилируемой прослойки от 12 до 40 мм определялось средней скоростью вентилирующего воздуха. Увеличение скорости воздуха приводило к повышению температуры внутреннего стекла и сопротивления теплопередаче окна.

57,6 %

51,0 % греющий канал

46 % - средняя эффективность

41,0 %

34,1 % охлаждающий канал

Результаты экспериментов показали, что направление движения вентилирующего воздуха практически не оказывает влияние на средние тепловые характеристики вентилируемого окна. Однако при нижней подаче воздуха наблюдалось более равномерное распределение температуры по поверхности^остекления, чем при верхней.

Экспериментально установлено, что эффективно вентилирование внутренней межстекольной прослойки окна с тройным остеклением воздухом из помещения можно осуществить естественным вентилированием. При этом организовать естественное вентилирование конструктивно значительно проще, чем принудительное.

3. Предложена и реализована в виде специальной компьютерной программы методика расчета лучисто-конвективного теплообмена вентилируемого окна с тройным остеклением. В результате расчетов выявлено наличие сложной структуры течения в межстекольных прослойках без вентилирования, а также влияние интенсивности вентилирования межстекольной прослойки на перестройку течения, изменения динамических и тепловых параметров. Получено хорошее согласование расчетных локальных параметров с результатами экспериментов.

4. Лабораторные и натурные испытания предложенных конструкций межрамных экранов с теплоотражающими покрытиями показали их высокую эффективность в регулировании уровня тепловых потерь через остекление окон, и они могут быть рекомендованы к широкому практическому применению.

Натурные испытания внутренних экранов с теплоотражающими покрытиями показали, что для сокращения тепловых потерь они могут быть не менее эффективны, чем межрамные экраны. Однако при их использовании происходит дополнительное охлаждение внутреннего стекла, что может привести к конденсации влаги на его поверхности. Поэтому внутренние экраны рекомендуется применять в помещениях с пониженной влажностью воздуха.

5. В результате компьютерного моделирования и экспериментального исследования нестационарного теплообмена в конструкциях стен

установлено, что для однородных стеновых конструкций после резкого изменения температуры наружного воздуха зона наиболее быстрой релаксации теплового потока к равновесному значению расположена в центре стены. В двухслойных стенах в условиях резкого изменения температуры наружного воздуха зона с наиболее быстрой релаксацией теплового потока к равновесному значению смещается от центра конструкционного слоя в сторону расположения утеплителя, причем это смещение тем существенней, чем толще слой теплоизоляционного материала.

6. Экспериментальное исследование теплопроводности автоклавного газобетона с различной влажностью показало, что при увлажнении сухого газобетона плотностью 400-700 кг/м3 до нормальной эксплуатационной влажности, 1¥т = 4-5 %, его теплопроводность увеличивалась примерно на 10 %, а до максимальной сорбционной влажности, = 16-22 % - на 70 %.

При увлажнении газобетона от максимальной сорбционной влажности до предельного влагонасыщения (1¥т = 46-55 %) коэффициент теплопроводности при положительной температуре 20 О "С увеличивается примерно в 1.8 раза, а в отрицательном диапазоне температур 0 -50 °С - до 2.6 раза.

Проведенные экспериментальные исследования показали, что увлажнение газобетона приводит к значительному ухудшению его теплотехнических характеристик. Особенно значительное повышение коэффициента теплопроводности наблюдается для газобетона сверхсорбционного увлажнения при отрицательных температурах. Поэтому необходимо предусматривать меры защиты ограждающих конструкций из газобетона от увлажнения.

7. В результате комплексных экспериментальных исследований процессов влагоперепоса в пористых материалах создан экспериментальный стенд и разработана методика определения коэффициентов влагоперепоса методом "гамма-просвечивания". Экспериментально получена зависимость коэффициентов диффузии влаги от влажности газобетона. Показано, что существенный рост коэффициентов диффузии влаги с увеличением влажности материала наблюдался при малых массовых влажностях до 3 % и при больших >40 %, а в диапазоне 3-40 % 1Ут с увеличением влажности происходило лишь незначительное изменение коэффициента диффузии влаги.

Апробирована и верифицирована на экспериментальных данных модель совместного нестационарного тепло- и влагопереноса. Получено удовлетворительное согласование между результатами расчетов и экспериментов в режимах капиллярной пропитки и сорбционного увлажнения газобетона.

8. Экспериментально нсследовано влиянне физических факторов на работу поквартирных регистраторов расхода тепла. Для радиаторов отопления получены значения радиаторных коэффициентов. Показано, что радиаторные коэффициенты зависят как от средней температуры поверхности радиатора, так и от температуры окружающего воздуха. Предложено введение температурного коэффициента, уменьшающего влияние температуры окружающего воздуха на радиаторный коэффициент.

9. Выполнено комплексное расчетно-экспериментальное исследование дисковых роторных вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха. По результатам численных расчетов установлено, что материал, из которого изготовлен диск и его толщина, не оказывает существенного влияния на количество переносимого дисками тепла, следовательно, при выборе материала диска и его толщины необходимо руководствоваться технологическими соображениями и прочностными характеристиками.

10. Создана и испытана опытная модель одноступенчатого дискового роторного вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха с регулируемой частотой вращения ротора от 0 до 4500 об/мин. Выполнен цикл

измерений динамических параметров одноступенчатой модели, который позволил определить напорно-расходную характеристику аппарата. По результатам тепловых измерений определена средняя тепловая эффективность работы, составившая 25 %, что удовлетворительно согласовалось с расчетом теплообмена для турбулентного режима течения газа в междисковых зазорах.

Создана и испытана опытная модель двухступенчатого однороторного дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха. Определена средняя тепловая эффективность двухступенчатого аппарата, по результатам экспериментов она составляла 45-46 % и практически не менялась в диапазоне скоростей вращения дисков 1500-3400 об/мин.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В РАБОТАХ:

1. Гныря А.И., Петров Е.В., Терехов В.И., Низовцев М.И. Влияние инфильтрации холодного воздуха на сопротивление теплопередаче стеклопакета // Известия ВУЗОВ. Строительство. - 1999. - № 2-3. — С. 99105.

2. Гныря А.И, Петров Е.В., Низовцев М.И, Терехов В.И. Влияние обогрева межстекольного пространства на сопротивление теплопередаче при тройном остеклении//Известия ВУЗОВ. Строительство. - 1999.-№ 11.-С. 74-79.

3. Петров Е.В., Терехов В.И., Низовцев М.И. Исследование обогрева межстекольного пространства при тройном остеклении // Вестник ТГАСУ, Томск. - 2000. - С. 221-227.

4. Гчыря А.И, Петров Е.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Использование обогрева межстекольного пространства для повышения теплотехнических характеристик окон с тройным остеклением // Строительные материалы. -2000. -№ 11.-С. 10-11.

5. Гчыря А.И, Низовцев М.И., Петров Е.В., Терехов В.И. Свидетельство на полезную модель. № 24495. Оконный блок. 10 августа 2002 г.

6. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние расхода воздуха на тепловые характеристики вентилируемого окна // Известия Вузов. Строительство.-2001.-№ 1.-С. 66-69.

7. Диомидов М.В., Низовцев М.И, Терехов В.И. Тепловые характеристики окон с тройным остеклением при естественной вентиляции внутренней межстекольной прослойки // Известия Вузов. Строительство. - 2001. — № 7. — С. 70-73.

8. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В. И. Влияние толщины межстекольной прослойки на эффективность работы вентилируемого окна // Известия Вузов. Строительство. - 2001. - № 9-10. - С. 84-87.

9. Грищенко В.В., Низовцев М.И., Терехов В.В., Терехов В.И. Математическое моделирование теплообмена в межстекольном промежутке окна// Известия Вузов. Строительство. - 2002. -№ 7. - С. 120-127.

10. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.И., Терехов В.В. Определение теплозащитных характеристик теплоинерционных ограждающих конструкций зданий / Известия Вузов. Строительство. -2002. -№ 7. - С. 72-75.

11. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Влияние сорбционного увлажнения автоклавного газобетона на его теплопроводность // Известия Вузов. Строительство. - 2004. - № 6. - С. 31-36.

12. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Теплопроводность газобетона повышенной влажности // Известия Вузов. Строительство. - 2004. - № 9. -С. 36-38.

13. Низовцев М.И., Станкус C.B., Терехов В.И., Хайрулин P.A., Стерлигов А.Н. Экспериментальное определение коэффициента диффузии влаги газобетона гамма-методом // Известия Вузов. Строительство. - 2002. -№4.-С. 123-127.

14. Низовцев М.И., Станкус C.B., Терехов В.И., Хайрулин P.A., Стерлигов А.Н. Измерение коэффициента диффузии влаги газобетона гамма-методом при сорбционном увлажнении // Известия Вузов. Строительство. -2003,-№4.-С. 16-120.

15. Nizovtsev MA., Stankus S.V., Sterlyagov A.N., Terekhov V.l., Khairulin R.A. Determination of moisture diffusivity in porous materials using gamma-method // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2008. - № 51. - PP. 4161-4167.

16. Низовцев М.И., Стерлягов A.H., Терехов В.И. Верификация модели расчета сопряженного тепло- и влагопереноса при увлажнении газобетона // Известия Вузов. Строительство. - 2008. -№ 1. - С. 104-109.

17. Низовцев М.И. Экспериментальное исследование динамических и тепловых характеристик дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха // Известия Вузов. Строительство. — 2007. - № 10. -С. 46-50.

18. Низовцев М.И. Дисковый теплообменник / Низовцев М.И., Терехов В.И., Яворский А.И. // Патент на изобретение № 2255282 от 27 июня 2005.

19. Низовцев М.И., Станкус C.B., Стерлягов А.Н., Терехов В.И., Хайрулин P.A. Экспериментальное определение коэффициентов диффузии влаги в пористых материалах при капиллярном и сорбционном увлажнении // ИФЖ. - 2005. - Т. 78. - № 1. - С. 67-73.

20. Diomïdov M. V., Nizovtsev M.I. Ventilation of window interpane cavity armrd at a higher temperature of the inner pane // Int. J. Thermal Science. - 2001. -V. 5. -№2.-PP. 15-22.

21. Диомидов M.В., Низовцев M.И., Терехов В.В., Терехов В.И. Исследование теплообмена вентилируемого окна // Промышленная теплотехника. - 2002. -№ 2-3. - С. 40-44.

22. Низовцев М.И. Влияние толщины межстекольной прослойки на теплоизолирующие свойства // Журнал "Светопрозрачные конструкции". -2001.-№ 4.-С. 3-4.

23. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К. Межрамные экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Светопрозрачные конструкции. -2005.-№2.-С. 32-33.

24. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние физических параметров на радиаторные коэффициенты регистраторов расхода тепла отопительных приборов // Вентиляция, отопление, кондиционирование воздуха, теплоснабжение и строительная теплофизика. - 2005. - № 5. - С. 36-40.

25. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К., Гаврилов В.П., Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Современные окна Сибири и Дальнего Востока.-2005,—№ 1.-С. 34—35.

26. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К., Гаврилов В.П., Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Современные окна Сибири и Дальнего Востока. - 2005. - № 2. - С. 28-29.

27. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К., Гаврилов В.П., Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Современные окна Сибири и Дальнего Востока. -2005.-№ 3. - С. 26-27.

28. Низовцев М.И~ Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние режимных параметров и направления подачи теплоносителя на работу регистраторов расхода тепла // Энергосбережение и энергоэффективность экономики Кузбасса.-2006.-№4/15.-С. 59-61.

29. Низовцев М.Н., Терехов В.И., Яковлев В.В. Оптимизация рабочих параметров определения теплопроводности теплоизоляционных материалов методом «горячей проволоки » // Труды НГАСУ. - 2002. - Т. 5. - № 3 (18). -С. 50-54.

30. Диомидов М.В., Hiaoeifee М.И., Рудяк В.Я., Терехов В.И. Теплопередача через вентилируемые окна. Обзор экспериментальных исследований // Труды НГАСУ. 1999.-Т. 2.-№4(7).-С. 108-117.

31. Низовцев М.И., Терехов В.И., Гныря А.И., Петров Е.В. Экспериментальное исследование влияния тепловыделения в межстекольном пространстве на тепловые характеристики окна // Труды ММФ. - 2000. — Т. 1. -С. 369-375.

32. Захарченко В.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Определение сопротивления теплопередаче теплоинерционных элементов ограждающих конструкций зданий в условиях нестационарного // Сборник докладов V научно-практической конференции "Проблемы строительной теплофизики, систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях, НИИСФ, Москва. - 2000. - С. 287-292.

33. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.И., Терехов В.В. Определение теплозащитных характеристик теплоинерционных конструкций в условиях нестационарного теплообмена // Третья Российская национальная конференция по теплообмену, октябрь 2002 г. - Т. 7. - С. 184-187.

34. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.П., Терехов В.В. Особенности определения тепловых характеристик теплоинерционных ограждающих конструкций зданий в реальных условиях / Первая Всероссийская школа-семинар "Энергосбережение - теория и практика" 15-18 апреля 2002 г. - М., МЭИ. - С. 95-97.

35. Стерлягов А.Н., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние температуры пористого материала на влагоперенос при высокой влажности воздуха //

Труды четвертой российской национальной конференции по теплообмену. -М., 2006.-Т. 6.-С. 121-124.

36. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П., Кротов C.B., Серов А.Ф. Регистраторы расхода тепла для поквартирного учета в многоквартирном жилом доме // 3-я Международная научно-практическая конференция. Теплосиб-2004. Проблемы коммерческого учета теплоносителей. -Новосибирск. - 2004. - С. 51-56.

37. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Экспериментальное исследование влияния основных физических факторов на радиаторные коэффициенты регистраторов расхода тепла. // Проблемы коммерческого учета теплоносителей. Материалы 4 международной научно-практической конференции "ТЕПЛОСИБ 2005". - С. 22-29.

38. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Особенности применения регистраторов расхода тепла // Программа энергоэффективности и энергобезопасности Новосибирской области, Сборник обосновывающих материалов. - Новосибирск. - 2005. - Вып. 1. - С. 299-305.

39. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние физических параметров на работу регистраторов расхода тепла // Материалы докладов национальной конференции по теплоэнергетике, 4-8 сентября 2006 г. -Казань. 2006. - Т. 2. - С. 188-191.

40. Низовг^ев М.Н., Терехов В.Н., Митасов В.М., Бондаренко П.Н. Комплексное определение сопротивлений теплопередаче элементов ограждающих конструкций зданий и сооружений // Материалы международного научно-технического семинара "Нетрадиционные технологии в строительстве", май 1999 г. - Томск. 1999. - С. 23-24.

41. Низовцев М.И. Экспериментальные и теоретические исследования дисковых роторных теплообменников для утилизации тепла вентиляционного воздуха // Материалы Всероссийской научно-практ. конф. "Приоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии -энергетические, экологические и технологические проблемы экономики", октябрь. - Барнаул. - 2007. - С. 51-52.

42. ■ Nizovtsev M.I., Terechov V.l. Fenestration Products with Adjustable Heat-protective Characteristics // Proceedings The Fist International Conference on Building Energy and Environment, Dalian, China, July 13-16. - 2008. - PP. 17801787.

43. Nizovtsev M.I., Sterlyagov A.N., Terekhov V.l. Determination of Moisture Diffusivity in Porous Building Materials Using Gamma-method // Proceedings The Fist International Conference on Building Energy and Environment. Dalian, China, July 13-16.-2008.-PP. 1788-1795.

44. Низовцев М.И. Определение теплозащитных характеристик двухслойных теплоинерционных ограждающих конструкций зданий // Материалы второй Всероссийской Научно-практ. Конф. С Международным участием "ЭЭТПЭ-2008". - Барнаул, октябрь,- 2008. - С. 158-161.

Подписано к печати 23.01.2009. Формат 60x84/16. Бумага офсет № 1. Гарнитура Тайме. Офсетная печать.

_Печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 7_

Новосибирск, 90. пр. Ак. Лаврентьева, 1, Институт теплофизики СО РАН

ВВЕДЕНИЕ.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТРОЙНОГО ОСТЕКЛЕНИЯ С ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯМИ В МЕЖСТЕКОЛЬНОЙ ВОЗДУШНОЙ ПРОСЛОЙКЕ.

1.1. ВВЕДЕНИЕ.

1.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

СВЕТОПРОЗРАЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

1.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В МЕЖСТЕКОЛЬНОМ ПРОСТРАНСТВЕ

НА ТЕПЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРОЙНОГО ОСТЕКЛЕНИЯ.

2.1.2. Способы вентилирования межстекольных прослоек окон.45

2.1.3. Основные тепловые параметры вентилируемых окон.48

2.1.4. Методы теплотехнических расчетов вентилируемых окон.51

2.1.5. Основные выводы и задачи исследования.55

2.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ОКОН.57

2.2.1. Рабочий участок.57

2.2.2. Влияние геометрических и динамических параметров течения в межстекольной прослойке на тепловые характеристики вентилируемых окон при нижней подаче воздуха.58

2.2.3. Экспериментальное исследование тепловых характеристик вентилируемых окон при верхней подаче воздуха.66

2.2.4. Естественная вентиляция межстекольной прослойки окна с тройным остеклением.70

2.3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА

В ВЕНТИЛИРУЕМОМ ОКНЕ С ТРОЙНЫМ ОСТЕКЛЕНИЕМ.73

2.3.1. Математическое моделирование теплообмена окна с тройным остеклением.75

2.3.1.1. Постановка задачи. Тестирование программы расчета.75

2.3.1.2. Расчет тепловых и динамических параметров течения в воздушных прослойках тройного остекления.80

2.3.2. Расчет тепловых и динамических параметров воздушных прослоек вентилируемого окна с тройным остеклением.86

2.3.3. Сравнение результатов расчетов и экспериментов для вентилируемых окон.91

2.4. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ОКОН.96

3. ОКОННЫЕ ЭКРАНЫ И ЖАЛЮЗИ С ТЕПЛО ОТРАЖАЮЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ.98

3.1. ТЕПЛООТРАЖАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ.98

3.1.1. Введение.98

3.1.2. Теплоотражающие покрытия на поверхности стекол.98

3.1.2.1. Теплоотражающие покрытия типа "off-line" на поверхности стекла.100

3.1.2.2. Теплоотражающие покрытия типа " on-line" на поверхности стекла.103

3.1.3. Пленки с теплоотражающими покрытиями.107

3.1.4 Выводы по обзору и постановка задачи исследования.108

3.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКРАНОВ

И ЖАЛЮЗИ С ТЕПЛООТРАЖАЮЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ.110

3.2.1. Внутренние вертикальные жалюзи с теплоотражающими покрытиями.110

3.2.2. Определение теплозащитных характеристик остекления при использовании межрамных экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями .112

3.2.2.1. Выбор состава покрытий, материалов экранов и жалюзи.112

3.2.2.2. Рабочий участок и условия проведения экспериментов.114

3.2.2.3. Теплозащитные характеристики трехслойного остекления с экранами.116

3.2.2.4. Теплозащитные характеристики трехслойного остекления с жалюзи.118

3.2.3. Обобщение результатов исследования тепловых характеристик тройного остекления с межрамными экранами и жалюзи с теплозащитными покрытиями.122

3.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭКРАНОВ И ЖАЛЮЗИ С ТЕПЛООТРАЖАЮЩИМИ

ПОКРЫТИЯМИ В НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ.124

3.3.1. Межрамные экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями.124

3.3.2. Внутренние экраны с теплоотражающими покрытиями.127

3.4. ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАТАМ ИСПЫТАНИЙ ЭКРАНОВ И ЖАЛЮЗИ С ТЕПЛООТРАЖАЮЩИМИ

ПОКРЫТИЯМИ В ОКОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ.134

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОИНЕРЦИОННЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.135

4.1. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕПРОЗРАЧНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ.135

4.2. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ В ТЕПЛОИНЕРЦИОННЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ.142

4.2.1. Однородные стены.142

4.2.1.1. Постановка задачи.142

4.2.1.2. Анализ результатов расчетов.145

4.2.1.2.1. Резкое изменение температуры наружного воздуха.145

4.2.1.2.2. Циклические колебания температуры воздуха.153

4.2.2. Двухслойные стены.157

4.3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ТЕПЛОИНЕРЦИОННЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.163

4.4. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.172

5. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ НА ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ ГАЗОБЕТОНА.173

5.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ.173

5.1.1. Стационарные методы.174

5.1.2. Нестационарные методы.175

5.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ГАЗОБЕТОНА ПРИ ЕГО УВЛАЖНЕНИИ.178

5.2.1. Метод измерения.178

5.2.3. Экспериментальный стенд и тестовые измерения.180

5.2.4. Влияние сорбционного увлажнения автоклавного газобетона на его теплопроводность.183

5.2.5. Теплопроводность газобетона повышенной влажности.187

5.3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.190

6. ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ВЛАГОПЕРЕНОСА В ГАЗОБЕТОНЕ.192

6.1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ.193

6.1.1. Расчетные методы влагопереноса в пористых строительных материалах.193

6.1.2. Экспериментальные методы исследования влагопереноса в пористых строительных материалах.196

6.1.3. Основные цели и задачи исследования.200

6.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛАГОПЕРЕНОСА В ГАЗОБЕТОНЕ.202

6.2.1. Введение.202

6.2.2. Структура, изотерма сорбции и паропроницаемость автоклавного газобетона.203

6.2.3. Экспериментальное исследование влагопереноса в изотермических условиях.208

6.2.3.1. Метод гамма-просвечивания для определения влажности материала.208

6.2.3.2. Экспериментальный стенд.209

6.2.3.3. Результаты экспериментальных исследований.211

6.2.3.3.1. Капиллярная пропитка.211

6.2.3.3.2. Сорбционное увлажнение.213

6.2.3.4. Определение коэффициента диффузии влаги.213

6.2.4. Экспериментальное исследование влагопереноса в неизотермических условиях.219

6.2.4.1. Экспериментальный стенд для исследования влагопереноса в неизотермических условиях.219

6.2.4.2. Экспериментальные результаты исследования неизотермического влагопереноса.:.220

6.3. РАСЧЕТЫ ПРОЦЕССОВ ВЛАГОПЕРЕНОСА В ГАЗОБЕТОНЕ.224

6.3.1. Описание модели расчета.226

6.3.2. Верификация расчетной модели.228

6.3.3. Расчет влияния пароизоляции на влагопоглощение газобетона.232

6.4. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.237

7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РАБОТУ ПОКВАРТИРНЫХ РЕГИСТРАТОРОВ РАСХОДА ТЕПЛА .239

7.1. ВВЕДЕНИЕ В ПРОБЛЕМУ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.239

7.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ СТЕНД.241

7.3. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ПОВЕРХНОСТИ РАДИАТОРА ПРИ ВЕРХНЕЙ ПОДАЧЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.243

7.4. РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ПОВЕРХНОСТИ РАДИАТОРА ПРИ НИЖНЕЙ ПОДАЧЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.246

7.5. РАДИАТОРНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ И ИХ ЗАВИСИМОСТЬ

ОТ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ.248

7.6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.254

8. ДИСКОВЫЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ ТЕПЛООБМЕННИКИ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА.255

8.1. ВВЕДЕНИЕ.255

8.2. ТЕПЛООБМЕННИКИ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА.256

8.2.1. Пластинчатые рекуператоры.257

8.2.2. Теплоутилизаторы роторного типа.259

8.2.3. Рекуператоры на тепловых трубах.261

8.2.4. Теплообменники с промежуточным теплоносителем.262

8.3. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВЫХ

РОТОРНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ.264

8.4. РАСЧЁТ ДИСКОВЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ТЕПЛООБМЕННИКОВ .265

8.4.1. Тепловая эффективность.266

8.4.2. Коэффициенты теплоотдачи.269

8.4.2.1. Ламинарный пограничный слой.269

8.4.2.2.Турбулентный пограничный слой.271

8.4.3. Определение влияиия материала и толщины дисков на работу дискового роторного теплообменника.271

8.5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСКОВЫХ ВЕНТИЛЯТОРОВ РЕГЕНЕРАТОРОВ ТЕПЛА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА.278

8.5.1. Одноступенчатый дисковый вентилятор-регенератор тепла вентиляционного воздуха.278

8.5.2. Двухступенчатый однороторный дисковый вентилятор-регенератор тепла вентиляционного воздуха.284

8.6. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ.290

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.292

ЛИТЕРАТУРА.296

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.317

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.324

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.337

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Для жизнеобеспечения современной цивилизации необходимы энергетические ресурсы. Все энергетические ресурсы делятся на возобновляемые и невозобновляемые. В настоящее время человечество, в основном, для удовлетворения энергетических потребностей использует невозобновляемые ресурсы, к ним относятся газ, нефть, уголь. С каждым годом потребность в энергетических ресурсах увеличивается, а их запасы достаточно быстро иссякают, при этом сложность их добычи и соответственно стоимость все возрастают. Поэтому экономия энергоресурсов для большинства стран становится одной из самых актуальных задач.

В России на энергопотребление зданий уходит около 43 % всей вырабатываемой тепловой энергии [1]. Всего же в нашей стране строительная отрасль вместе с жилищно-коммунальным сектором потребляют до 55 % всех энергетических ресурсов [2]. Вопросы ресурсо- и энергосбережения в современной России рассматриваются в качестве одного из основных направлений технической политики в строительной области [3, 4].

Однако в современных зданиях помимо проблемы экономии энергетических ресурсов важными являются и вопросы комфортности. Поэтому, начиная с середины 90-х годов прошлого века, под энергоэффективными зданиями начинают рассматривать такие здания, которые наряду с минимальным расходом энергии обеспечивают высокое качество внутреннего микроклимата [5].

В диссертационной работе понятие энергоэффективного здания рассматривается как комплексный показатель, который обеспечивается энергоэффективностью ограждающих конструкций здания и энергоэффекгивностыо инженерного оборудования, включая системы отопления и вентиляции.

Наиболее сложно в современных зданиях обеспечить энергоэффективность свегопрозрачных конструкций. Термические сопротивления оконных конструкций в несколько раз ниже чем стен зданий, что приводит к повышенным тепловым потерям через окна в зимний период времени и дополнительным затратам на кондиционирование в летний. Помимо этого, в холодный период времени из-за низкой температуры внутреннего остекления, существенно понижается комфортность жилых и производственных помещений. Поэтому, в работе значительное внимание уделено исследованию новых конструкций оконных заполнений с регулируемыми тепловыми характеристиками.

Стены современных зданий, как правило, многослойные, и их теплозащитные характеристики во многом определяются состоянием достаточно тонких теплоизоляционных слоев. Необходимо разработать методики инструментального определения теплозащитных характеристик современных многослойных стеновых конструкций. В диссертационной работе выполнены расчетные исследования с целью создания основ для разработки точных и оперативных методов проведения таких измерений.

На теплозащитные свойства стеновых конструкций значительное влияние оказывают процессы влагопереноса. В работе получили развитие новые экспериментальные и расчетные методы исследования влагопереноса в пористых строительных материалах и рассмотрено влияние влажности на теплопроводность газобетона при положительных и отрицательных температурах.

Достаточно актуальны в настоящее время вопросы, связанные с учетом распределения тепла в многоквартирном жилом доме между отдельными квартиросъемщиками. Предложены системы учета с использованием регистраторов расхода тепла отопительных приборов. Для их внедрения, кроме решения организационных вопросов, необходимо проведение комплексных исследований по адаптации регистраторов к широко распространенным в нашей стране системам отопления. Решению этих вопросов уделено определенное внимание в диссертационной работе.

Проводимые энергетические обследования показывают, что до половины энергетических затрат в современных зданиях расходуется на нагрев зимой и охлаждения воздуха летом, необходимого для вентиляции жилых и производственных помещений. В диссертационной работе приведены результаты расчетно-экспериментального исследования нового класса дисковых воздушных теплообменников для утилизации тепла и холода вентиляционного воздуха.

Актуальность диссертационной работы подтверждается выполнением исследований при поддержке следующих программ и грантов: Федеральной целевой программы "Интеграция" (Проект № к-1-99 "Мониторинг тепловых потерь и теплопроводности ограждающих конструкций жилых и производственных зданий", 1999 г.); программы Министерства общего и профессионального образования "Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования" (проект № 2394 "Экспериментальное и численное исследование теплопереноса в светопрозрачных ограждающих конструкциях с целью повышения их теплотехнических характеристик" 2000-2001 гг.); программы Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники (код проекта №03.01.034 "Долгосрочное прогнозирование изменения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и сооружений", 2001-2002 гг.); программы Энергосбережения СО РАН ("Фундаментальные исследования и мониторинг теплопотерь в ограждающих конструкциях зданий", 2002-2003 гг.; "Распределители расхода тепла отопительных приборов", 2004 г.; "Экспериментальное определение тепловой эффективности дискового вентилятора", 2006-2008 гг.); совместного проекта РФФИ - БРФФИ (проект № 02-02-81005 "Экспериментальное и теоретическое исследование процессов нестационарного тепло- и влагопереноса в пористых средах", 2002-2004 гг.); гранта Президента РФ для ведущих научных школ РФ (грант № 1308.2003.8.); интеграционного проекта СО РАН (№26 "Исследование физических механизмов формирования и свойств спектрально-селективных низкоэмиссионных теплоотражающих покрытий на основе оксидов металлов", 2003-2005 гг.); программы "Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники" (код проекта № 03.03.079 "Разработка и опытная апробация метода расчета совместного нестационарного тепло- влагопереноса в ограждающих конструкциях зданий", 2003-2004 гг.); совместного проекта РФФИ-БРФФИ (проект 06-08-81003 Бела "Сопряженный нестационарный массоперенос пористых тел при вариации граничных условий. Эксперимент и теория", 2006-2007 гг.); программы Министерства образования и науки Российской Федерации "Развитие научного потенциала высшей школы" (проект № 236 "Энергосберегающие окна с регулируемыми теплозащитными характеристиками", 2005-2006 гг.); гранта РФФИ (ОФИ-06-08-061 "Разработка, экспериментальное определение основных характеристик и создание макетного образца дискового вентилятора-регенератора для утилизации тепла вентиляционного воздуха", 2006-2007 гг.). Объектом исследования являются новые конструкции окон с регулируемыми теплозащитными характеристиками, однослойные и многослойные теплоинерционные стены, автоклавный газобетон, регистраторы расхода тепла отопительных приборов, воздушные дисковые регенераторы тепла вентиляционного воздуха.

Предметом исследования являются тепловые характеристики новых конструкций окон, тепло-влажностные характеристики автоклавного газобетона, зоны однослойных и многослойных стеновых конструкций с наиболее быстрой релаксацией теплового потока при нестационарных тепловых воздействиях, влияние физических параметров на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов, тепловые и динамические характеристики работы дисковых регенераторов тепла вентиляционного воздуха.

Целью работы является проведение расчетно-экспериментальных исследований тепло- и влагопереноса в элементах энергосберегающих ограждающих конструкций и инженерного оборудования зданий включающих:

• исследование теплообмена в новых оконных заполнениях с регулируемыми тепловыми характеристиками;

• изучение тепло- и влагопереноса в пористых строительных материалах;

• исследование теплообмена в оборудовании теплоснабжения и энергоэффективной вентиляции.

В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие основные задачи исследования:

1. На основе современной аппаратуры и с использованием новых измерительных методов создать комплекс экспериментальных установок для изучения тепловых характеристик новых оконных конструкций с регулируемыми теплозащитными свойствами.

2. Выполнить экспериментальные исследования влияния режимных и конструктивных параметров на тепловые характеристики оконных заполнений с тепловыделениями в воздушных прослойках, с вентиляцией прослоек воздухом из помещения, с экранами или жалюзи с теплоотражающими покрытиями.

3. Создать методику численного расчета совместного лучисто-конвективного теплообмена для вентилируемых окон и провести ее верификацию на результатах экспериментальных исследований.

4. Провести цикл расчетно-экспериментальных исследований, направленных на разработку основ новых методик инструментального определения теплозащитных характеристик теплоинерционных ограждающих конструкций зданий.

5. Выполнить экспериментальные исследования тепло- и влагопереноса в газобетоне в широком диапазоне изменения граничных условий при различных режимах увлажнения.

6. Методами математического моделирования исследовать совместный тепло- и влагоперенос в пористых строительных материалах и провести верификацию полученных результатов на экспериментальных данных для автоклавного газобетона.

7. Выполнить экспериментальные исследования влияния различных физических факторов на радиаторные коэффициенты регистраторов расхода тепла отопительных приборов.

8. Провести теоретические расчеты и создать опытные образцы новых дисковых вентиляторов- регенераторов тепла вентиляционного воздуха.

9. Выполнить серию экспериментальных исследований одноступенчатых и двухступенчатых дисковых вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха для определения тепловых и динамических характеристик аппаратов.

Методы исследования: теоретические с применением математического моделирования и численных расчетов процессов тепло- и влагопереноса в оконных заполнениях, в пористых строительных материалах, в тегшоинерционных ограждающих конструкциях, в элементах инженерного оборудования зданий; экспериментальные на специализированных стендах (климатической камере для исследования теплообмена в светопрозрачных конструкциях, установках для изучения изотермического и неизотермического влагопереноса в пористых материалах, тепловом стенде для рассмотрения особенностей работы регистраторов расхода тепла отопительных приборов); установке для определения тепловых и динамических параметров воздушных дисковых регенеративных теплообменников с использованием современных высокоточных методов исследования: метода "греющей проволоки" для определения теплопроводности влажных материалов при положительных и отрицательных температурах, метода "гамма просвечивания" образцов для регистрации полей влажности при капиллярной пропитке и сорбционном влагопоглощении. Научная новизна:

1. Экспериментально установлено влияния тепловыделений в межстекольном пространстве на тепловые характеристики тройного остекления. Проанализирована динамика выхода на стационарный режим и зависимость температуры остекления от мощности тепловыделений.

2. Впервые получены зависимости распределения локальных тепловых характеристик окон с тройным остеклением принудительно вентилируемых воздухом из помещения от толщины вентилируемой прослойки, скорости и расхода вентилирующего воздуха. Экспериментально определены тепловые характеристики окон при естественной вентиляции внутренней межстекольной прослойки.

3. Предложена методика расчета лучисто-конвективного теплообмена для вентилируемого окна с тройным остеклением, основанная на решении уравнений Новье-Стокса в двумерной постановке.

4. На экспериментальных стендах и в натурных условиях исследованы экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями. Показана их высокая эффективность в управлении теплозащитными характеристиками окон.

5. Экспериментальные исследования теплопроводности автоклавного газобетона с различной влажностью позволили установить зависимости коэффициентов теплопроводности для газобетона максимальной сорбционной влажности и предельного влагонасыщения при положительных и отрицательных температурах.

6. Разработана новая методика экспериментального определения влажностных характеристик строительных материалов с использованием гамма-просвечивания". Получена зависимость коэффициента диффузии влаги в автоклавном газобетоне от влажности при различных режимах увлажнения.

7. На основе результатов экспериментальных исследований апробирован нестационарный метод расчета тепло-влажностного состояния пористых строительных материалов, учитывающий перенос парообразной и жидкой влаги.

8. На основании изучения влияния физических факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов показано, что радиаторные коэффициенты зависят, как от средней температуры поверхности радиатора, так и от температуры окружающего воздуха. Предложено введение температурного коэффициента, снижающего влияние температуры окружающего воздуха на радиаторный коэффициент.

9. Предложены и испытаны конструкции нового класса воздушных теплообменников на основе системы вращающихся дисков для регенерации тепла вентиляционного воздуха. Впервые экспериментально определены их динамические параметры и тепловая эффективность.

Достоверность основных положений и выводов подтверждается достаточной обоснованностью принятых допущений и обеспечена:

• определением погрешностей измерений при выполнении экспериментальных исследований и дублированием одних и тех же измерений разными методами;

• использованием при экспериментальных исследованиях современных методов измерения и компьютерной техники;

• тестированием программных модулей и сопоставлением результатов расчетов с данными других авторов;

• сравнением результатов, полученных численными и экспериментальными методами.

Теоретическая значимость работы заключается:

• в постановке и численном решении задачи свободноконвективного движения и теплообмена воздуха в двух смежных протяженных полостях при градиенте температуры на их стенках;

• в установлении общих закономерностей изменения тепловых параметров в теплоинерционных ограждающих конструкциях зданий при нестационарных тепловых граничных условиях;

• в верификации на экспериментальных данных расчетной модели нестационарного тепло- и влагопереноса в пористых материалах.

Практическая ценность работы заключается:

• в новых экспериментальных данных по влиянию эффективности тепловыделений в межстекольных прослойках на тепловые характеристики окон с тройным остеклением;

• в возможности использования полученных экспериментальных результатов и разработанной методики расчета тепловых характеристик при проектировании и внедрении в строительную практику вентилируемых окон;

• в получении результатов лабораторных и натурных испытаний межрамных экранов и жалюзи с теплоотражающими покрытиями, которые показали их высокую эффективность в снижении тепловых потерь через окна, и по результатам которых они рекомендованы к широкому практическому применению;

• в обнаружении в результате расчетов изменения тепловых параметров в теплоинерционных стеновых конструкциях при нестационарных граничных условиях зон с наиболее быстрой релаксацией тепловых параметров к равновесному значению, проведение измерений в этих зонах может стать основой создания новых более точных и оперативных методик инструментального определения теплозащитных характеристик стен современных зданий; в проведении экспериментального исследования зависимости теплопроводности автоклавного газобетона от влажности, которое показало, что особенно значительное повышение теплопроводности происходит для газобетона сверхсорбционного увлажнения при отрицательных температурах, поэтому следует предусматривать меры защиты ограждающих конструкций из газобетона от увлажнения, особенно сверхсорбционного; в разработке неразрушающей методики определения влажностных характеристик пористых материалов методом "гамма-просвечивания", которая может быть использована для широкого круга строительных материалов, в получении экспериментальных значений коэффициентов диффузии влаги автоклавных газобетонов различной плотности в широком диапазоне влажностей материалов, они могут быть использованы для проведения тепло-влажностных расчетов строительных конструкций из газобетона; в ведении по результатам исследования влияния физических параметров на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов температурного коэффициента, снижающего влияние температуры окружающего воздуха на радиаторный коэффициент, а также в определении оптимального положения установки регистратора на радиатор отопления; в получении динамических и тепловых характеристик нового класса воздушных теплообменников на основе системы вращающихся дисков для регенерации тепла вентиляционного воздуха.

На защиту выносятся:

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

2. Результаты экспериментального исследования зависимостей тепловых характеристик окон с тройным остеклением при вентиляции внутренней межстекольной прослойки воздухом из помещения от толщины прослойки, скорости, расхода вентилирующего воздуха и направления его подачи.

3. Математическая модель и результаты численных расчетов сложного лучисто-конвективного теплообмена вентилируемых окон с тройным остеклением.

4. Результаты экспериментальных исследований и натурных испытаний термических характеристик оконных заполнений с экранами и жалюзи с односторонними и двухсторонними теплоотражающими покрытиями.

5. Экспериментальные результаты исследования температурных зависимостей коэффициента теплопроводности автоклавного газобетона различной влажности при положительных от 0 до 20 °С и отрицательных от 0 до -50 °С температурах.

6. Результаты экспериментальных исследований процессов влагопереноса в автоклавном газобетоне при различных тепло-влажностных условиях.

7. Результаты численных расчетов совместного тепло- и влагопереноса в автоклавном газобетоне с применением нестационарной методики расчета.

8. Результаты экспериментальных исследований влияния различных физических факторов на работу регистраторов расхода тепла отопительных приборов.

9. Результаты расчетно-экспериментального исследования нового класса воздушных теплообменников на основе системы вращающихся дисков для регенерации тепла вентиляционного воздуха.

Апробация работы в виде докладов и обсуждений основных положений и результатов исследований проходила на следующих семинарах и конференциях: международных конгрессах "Ресурсосберегающие и энергосберегающие технологии реконструкции и нового строительства" (Новосибирск, 1998, 1999, 2000, 2004, 2005 гг.); международном семинаре "Энерго-ресурсосбережение в Сибирском регионе" (Новосибирск, 1998 г.); Российских национальных конференциях по теплообмену (Москва, 1998, 2002, 2006 гг.); Международных научно-технических семинарах "Нетрадиционные технологии в строительстве" (Томск, 1999, 2001 гг); Минских международных форумах по тепло- и массообмену (Беларусь, Минск, 2000, 2004 гг.); Пятой научно-практической конференции "Проблемы строительной теплофизики, систем обеспечения микроклимата и энергосбережения в зданиях" (Москва, 2000 г.); Международной практической конференции "Утеплители и системы утепления ограждающих конструкций зданий" (Новосибирск, 2001 г.); Первой Всероссийской школе-семинаре "Энергосбережение - теория и практика" (Москва, 2002 г.); Сибирских теплофизических семинарах (Новосибирск, 2002, 2004 гг.); Международной научно-технической конференции (Томск, 2002 г.); IV Всероссийском совещании "Энергосбережение и энергобезопасность России" (Томск, 2003 г.); Международных научно-практических конференциях "Проблемы коммерческого учета теплоносителей" (Новосибирск, 2004, 2005 гг.); Научных школах-конференциях "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (Украина, Алушта, 2004, 2005 гг); Научно-технических конференциях НГАСУ (Новосибирск, 2005, 2006, 2007, 2008 гг.); Национальной конференции по теплоэнергетике (Казань, 2006 г.); Всероссийских научно-практических конференциях. "Приоритетные направления науки и техники, прорывные и критические технологии энергетические, экологические и технологические проблемы экономики (Барнаул, 2007, 2008 гг.); Первой международной конференции «Энергопотребление зданий и окружающая среда (Китай, Далянь, 2008 г.).

Личный вклад автора заключается в постановке задач всего комплекса выполненных исследований, в разработке и проектировании экспериментальных установок, в выборе методов и методик экспериментальных исследований, в научном консультировании при проведении экспериментов, в анализе и обобщении полученных экспериментальных данных, в постановке задач математического моделирования исследуемых процессов тепло- и влагообмена, в проведении численных расчетов, в верификации расчетных методов на экспериментальных результатах, в обобщении расчетных и экспериментальных результатов и подготовке научных статей.

При научном консультировании автора в экспериментальных исследованиях окон с тепловыделениями в воздушных прослойках принимал участие к.т.н. Петров Е.В., в расчетно-экспериментальных исследованиях вентилируемых окон — к.т.н. Диомидов М.В, в изучении совместного тепло- и влагопереноса в пористых материалах - к.т.н. Стерлягов А.Н. В создании программного обеспечения для расчета теплообмена в вентилируемых окнах и теплоинерционных ограждающих конструкций большой вклад внес к. ф.-м. н. Терехов В.В. В написании компьютерной программы для расчета совместного тепло- и влагопереноса в пористых материалах принимал участие Башкатов М.В.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 72 печатных работах, из них 19 опубликованы в изданиях рекомендуемых ВАК для публикации материалов докторских диссертаций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка литературы, приложения. Объем диссертации

8.6. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В результате комплексного расчетно-экспериментального исследования дисковых роторных вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха получены следующие основные результаты:

• По результатам выполненных численных расчетов установлено, что материал, из которого изготовлен диск и его толщина, не оказывает существенного влияния на количество переносимого дисками тепла, следовательно, при выборе материала диска и его толщины необходимо руководствоваться технологическими соображениями и прочностными характеристиками.

• Создана и испытана опытная модель одноступенчатого дискового роторного вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха с регулируемой частотой вращения ротора от 0 до 4500 об/мин.

• Выполнен цикл измерений динамических параметров одноступенчатой модели, который позволил определить напорно-расходную характеристику аппарата. Измерения скоростных профилей показали, что в поперечном сечении перед дисками распределение скорости более равномерное, чем за дисками, где профиль скорости у междисковой перегородки существенно менее заполненный.

• По результатам тепловых измерений определена средняя тепловая эффективность работы опытного образца одноступенчатого дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха, она составила 25 %, что удовлетворительно согласуется с расчетом теплообмена для турбулентного режима течения газа в междисковом зазоре.

• Создана и испытана опытная модель двухступенчатого однороторного дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха при скоростях вращения дисков от 0 до 3400 об/мин.

• Определена средняя тепловая эффективность двухступенчатого однороторного дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха, по результатам экспериментов она составляла 45-46 % и практически не менялась в диапазоне скоростей вращения дисков 1500-3400 об/мин.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполнено экспериментальное исследование электрообогреваемых окон. Экспериментально установлено, что для тройного остекления при тепловыделениях на единицу длины нижнего края остекления 50-100 Вт/м, в нижней части внутреннего межстекольного воздушного промежутка наблюдалось значительное повышение температуры остекления со стороны помещения. Среднее время выхода температуры остекления на стационарный режим составляло около одного часа, причем достижение уровня в 90 % от этой температуры происходило за первые полчаса.

2. Выполнено экспериментальное исследование окон с тройным остеклением вентилируемых воздухом из помещения. Установлено, что распределение температур и тепловых потоков по поверхности остекления в диапазоне расходов вентилирующего воздуха от 9 до 56 м3/ч-м и толщины внутренней вентилируемой прослойки от 12 до 40 мм определялось средней скоростью вентилирующего воздуха. Увеличение скорости воздуха приводило к повышению температуры внутреннего стекла и сопротивления теплопередаче окна.

Результаты экспериментов показали, что направление движения вентилирующего воздуха практически не оказывает влияние на средние тепловые характеристики вентилируемого окна. Однако при нижней подаче воздуха наблюдалось более равномерное распределение температуры по поверхности остекления, чем при верхней.

Экспериментально установлено, что эффективно вентилирование внутренней межстекольной прослойки окна с тройным остеклением воздухом из помещения можно осуществить естественным вентилированием. При этом организовать естественное вентилирование конструктивно значительно проще, чем принудительное.

3. Предложена и реализована в виде специальной компьютерной программы методика расчета лучисто-конвективного теплообмена вентилируемого окна с тройным остеклением. В результате расчетов выявлено наличие сложной структуры течения в межстекольных прослойках без вентилирования, а также влияние интенсивности вентилирования межстекольной прослойки на перестройку течения, изменения динамических и тепловых параметров. Получено хорошее согласование расчетных локальных параметров с результатами экспериментов.

4. Лабораторные и натурные испытания предложенных конструкций межрамных экранов с теплоотражающими покрытиями показали их высокую эффективность в регулировании уровня тепловых потерь через остекление окон, и они рекомендуются к широкому практическому применению. Натурные испытания внутренних экранов с теплоотражающими покрытиями показали, что для сокращения тепловых потерь они могут быть не менее эффективны, чем межрамные экраны. Однако при их использовании происходит дополнительное охлаждение внутреннего стекла, что может привести к конденсации влаги на его поверхности. Поэтому внутренние экраны рекомендуется применять в помещениях с пониженной влажностью воздуха.

5. В результате компьютерного моделирования и экспериментального исследования нестационарного теплообмена в конструкциях стен установлено, что для однородных стеновых конструкций после резкого изменения температуры наружного воздуха зона наиболее быстрой релаксации теплового потока к равновесному значению расположена в центре стены. В двухслойных стенах в условиях резкого изменения температуры наружного воздуха зона с наиболее быстрой релаксацией теплового потока к равновесному значению смещается от центра конструкционного слоя в сторону расположения утеплителя, причем это смещение тем существенней, чем толще слой теплоизоляционного материала.

6. Экспериментальное исследование теплопроводности автоклавного газобетона с различной влажностью показало, что при увлажнении сухого газобетона плотностью 400-700 кг/м до нормальной эксплуатационной влажности, Wm = 4-5 %, его теплопроводность увеличивалась примерно на 10 %, а до максимальной сорбционной влажности, Wm = 16-22 %, - на 70 %. При увлажнении газобетона от максимальной сорбционной влажности до предельного влагонасыщения (Wm = 46-55 %) коэффициент теплопроводности при положительной температуре 20 0 °С увеличивается примерно в 1.8 раза, а в отрицательном диапазоне температур 0 -50 °С - до 2.6 раза. Проведенные экспериментальные исследования показали, что увлажнение газобетона приводит к значительному ухудшению его теплотехнических характеристик. Особенно значительное повышение коэффициента теплопроводности наблюдается для газобетона сверхсорбционного увлажнения при отрицательных температурах. Поэтому необходимо предусматривать меры защиты ограждающих конструкций из газобетона от увлажнения.

7. В результате комплексных экспериментальных исследований влажностных характеристик газобетона создан экспериментальный стенд и разработана методика определения коэффициентов влагопереноса методом "гамма-просвечивания". Экспериментально получена зависимость коэффициентов диффузии влаги от влажности газобетона. Показано, что существенный рост коэффициентов диффузии влаги с увеличением влажности материала наблюдался при малых массовых влажностях до 3 % и при больших >40 %, а в диапазоне 3-40 % Wm с увеличением влажности происходил лишь слабый рост коэффициента диффузии влаги.

Апробирована и верифицирована на экспериментальных данных модель нестационарного тепло- и влагопереноса. Получено удовлетворительное согласование между результатами расчетов и экспериментов в режимах капиллярной пропитки и сорбционного увлажнения газобетона.

8. Экспериментально исследовано влияние физических факторов на работу поквартирных регистраторов расхода тепла. Для радиаторов отопления получены значения радиаторных коэффициентов. Показано, что радиаторные коэффициенты зависят, как от средней температуры поверхности радиатора, так и от температуры окружающего воздуха. Предложено введение температурного коэффициента, уменьшающего влияние температуры окружающего воздуха на радиаторный коэффициент.

9. Выполнено комплексное расчетно-эксперименталыюе исследование дисковых роторных вентиляторов-регенераторов тепла вентиляционного воздуха. По результатам численных расчетов установлено, что материал, из которого изготовлен диск и его толщина, не оказывает существенного влияния на количество переносимого дисками тепла, следовательно, при выборе материала диска и его толщины необходимо руководствоваться технологическими соображениями и прочностными характеристиками.

10. Создана и испытана опытная модель одноступенчатого дискового роторного вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха с регулируемой частотой вращения ротора от 0 до 4500 об/мин. Выполнен цикл измерений динамических параметров одноступенчатой модели, который позволил определить напорно-расходную характеристику аппарата. По результатам тепловых измерений определена средняя тепловая эффективность работы, составившая 25 %, что удовлетворительно согласовалось с расчетом теплообмена для турбулентного режима течения газа в междисковых зазорах.

Создана и испытана опытная модель двухступенчатого однороторного дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха. Определена средняя тепловая эффективность двухступенчатого аппарата, по результатам экспериментов она составляла 45—46 % и практически не менялась в диапазоне скоростей вращения дисков 1500-3400 об/мин.

1. Матросов Ю.А., Бутовский И.Н., Тимошенко В.В. Новые изменения СНИП по строительной теплотехнике // Жилищное строительство. — № 10.-С. 5-8.

2. Савин В.К. Энергоперенос. Энергоэффективность. Энергосбережение, М: "Лазурь".-2005.-425 с.

3. Российская Федерация. Федеральная целевая программа "Топливо и энергия" //Постановление правительства РФ № 1256 от 06.12.93, 1995 г.

4. Федеральный закон об энергосбережении № 28 от 03.04.06 // Экономика и жизнь.-1996.-№ 16.-С. 17-18.

5. Табунщиков Ю.А., Бородач М.М., Шилкин Н.В. Энергоэффективные здания, "АВОК-ПРЕСС". 2003. - 192 с.

6. СНИП 23-02-2003. Тепловая защита зданий / М: Госстрой России, ФГУП ЦПП. - 2004. - 44 с.

7. СП 23-101-2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий. М: ФГУП ЦПП. 2004. - 174 с.

8. Лепин А.А. Электрообогреваемые стекла // Строительные материалы. -1995.-№5.-С. 14-15.

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

10. Вали Ю., Могутов В.А. Стеклопакеты с электрообогревом // Светопрозрачные конструкции. 1999. - № 3-4. - С. 44—45.

11. Соловьев С.П., Пермяков С.И., Крупное Б.А. Рекомендации по проектированию светопрозрачных ограждений общественных зданий массового строительства. М: Стройиздат. - 1989. - 136 с.

12. Гныря А.И., Петров Е.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние обогрева межстекольного пространства на сопротивление теплопередаче притройном остеклении // Изв. вузов. Строительство № 11.- 1999. - С. 7479.

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

14. А. Геращенко О.А. Основы теплометрии. Киев: Наукова думка. — 1971. — 192 с.

15. Петров Е.В. Влияние различных факторов на тепловые характеристики оконных заполнений // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск. - 2000. - 172 с.

16. Могутов В.А. Новые принципы теплотехнических расчетов светопрозрачных конструкций // Светопрозрачные конструкции. — 1999. -№ 1-2.-С. 46—48.

17. Гныря А.И., Петров Е.В., Терехов В.И., Низовцев М.И. Влияние инфильтрации холодного воздуха на сопротивление теплопередаче стеклопакета // Изв. вузов. Строительство 1999. - № 2-3. - С. 99-105.

18. Низовцев М.И., Терехов В.И., Гныря А.И., Петров Е.В. Экспериментальное исследование влияния тепловыделения в межстекольном пространстве на тепловые характеристики окна // Труды ММФ 2000. - Минск. - 2000. - Т. 1. - С. 369-375.

19. Петров Е.В., Терехов В.И., Низовцев М.И. Исследование обогрева межстекольного пространства при тройном остеклении // Вестник ТГАСУ. Томск. - 2000. - С. 221-227.

20. Гныря А.И., Петров Е.В., Низовцев М.И., Терехов В.Н Использование обогрева межстекольного пространства для повышениятеплотехнических характеристик окон с тройным остеклением // Строительные материалы. 2000. - № 11. - С. 10-11.

21. Гныря А.И., Низовцев М.И., Петров Е.В., Терехов В.И. Свидетельство на полезную модель. № 24495. Оконный блок. 10 августа 2002 г.

22. Ржеганек Я. Снижение теплопотерь в зданиях / Ржеганек Я., Яноуш А. -М.: Стройиздат, 1988. - 168 с.

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

24. Sodergren D. Ventilating with the "exhaust air window" / Sodergren D., BostromT. 11ASHRAE Journal. 1971. - April. - P. 51-57.

25. Boehm R.F. Testing of air-flow windows for evaluation and application / Boehm R.F., Brandle K. // Proceedings of ASME: Solar Energy Division Conference. Reno, NV. - April 27-May 1. - 1981. - P. 168-179.

26. Kapnuc E.E. Теплотехнический эффект применения вентилируемых окон / Карпис Е.Е. // Водоснабжение и сан. техника. 1976. - № 9. - С. 32-34.

27. Беляев B.C. Повышение теплозащиты наружных ограждающих конструкций / Беляев В. С. // Жилищное строительство. 1998. - № 3. -С. 12-17.

28. Беляев B.C. Проектирование энергоэкономичных и энергоэффективных гражданских зданий / Беляев B.C., Хохлова Л.П. М.: Высшая школа, 1991.-210с.

29. Дубленич Е.И. Теплообмен вентилируемых окон / Дубленич Е.И., Лобзин В.И., Шпак Г.И., Шпиляк М.М. // Водоснабжение и сан. техника. 1986. -№4.-С. 19-20.

30. Дубленич Е.И. Микроклимат периметральной зоны остекления в производственных помещениях / Дубленич Е.И., Шпак Г.И. // Водоснабжение и сан. техника. 1987. -№ 3. - С. 18-19.

31. Шпак Г.И. Обеспечение микроклимата периметральной зоны предприятий легкой промышленности (на примере трикотажных фабрик):

32. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук / Шпак Г.И.; Моск. инж.-строит. ин-т. Москва. - 1989. - 19 с.

33. Кувшинов Ю.Я. Энергетическая эффективность вентилируемых окон / Кувшинов Ю.Я. // Водоснабжение и сан. техника. 1994. - № 9. - С. 1719.

34. Haddad К. Comparison of the monthly thermal performance of a conventional window and a supply-air window / Haddad K., Elmahdy A. H. // ASHRAE Transactions. 1998. - Vol.104. - Pt. 1. - P. 1002-1024.

35. Haddad K. Comparison of the thermal performance of an exhaust-air window and a supply-air window / Haddad K., Elmahdy A.H. // ASHRAE Transactions. 1999.-Vol. 105.-pt. 2.-P. 987-1011.

36. Tanimoto J. Simulation study on an air flow window system with an integrated roll screen / Tanimoto J., Kimura K. // Energy and buidings. 1977. -№26.-P. 317-325.

37. Etzion Y. Controlling the transmission of radiant energy through windows: a novel ventilated reversible glazing system / Etzion Y., Erell E. // Building and Environment. 2000. - № 35. - P. 433-444.

38. Jennifer R., Gosselin, Qingyan (Yan) Chen. A computational method for calculating heat transfer and airflow throught a dual-airflow window // Jornal Energy and Building. 40(2008). - P. 452-458.

39. Диомидов М.В. Тепловые характеристики вентилируемых оконных проемов // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Новосибирск. — 2003. 163 с.

40. Богословский В.Н. Строительная теплофизика / Богословский В.Н. М.: Высшая школа. - 1982. - 415 с.

41. Кривобок Э.Н. Метод теплотехнического расчета вентилируемых окон / Кривобок Э.Н. // Водоснабжение и сан. техника. 1981. - № 7. - С. 13-16.

42. Быстрое В.П. Исследование теплообмена при смешанной конвекции в вертикальной плоскости / Быстров В.П., Парховник И.А., Тростонецкий А.И. // Труды НИИСФ Госстроя СССР. Исследования по строительной физике. 1975. - Вып. 10 (XXIV). - С. 32-37.

43. Хлевчук В.Р. Определение уровня теплозащиты окон с многослойным остеклением при наличии фильтрации / Хлевчук В.Р., Сигачев Н.П. // Тепловой режим и теплозащита зданий: Сб. науч. тр. НИИСФ Госстроя СССР.-М.: НИИСФ. 1988.-С. 65-73.

44. Kapnuc Е.Е. Экономия тепла на отопление зданий при тройных вентилируемых окнах / Карпис Е.Е., Сидоров Э.А. // Водоснабжение и сан. техника. 1978. - № 1. - С. 23-24.

45. Рекомендации по расчету и проектированию теплоизоляционного и электрообогреваемого остекления гражданских зданий / ЦНИИЭП учебных зданий. М.: ЦНИИЭП учебных зданий. - 1983. - 28 с.

46. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние расхода воздуха на тепловые характеристики вентилируемого окна // Изв. Вузов. Строительство. 2001. - № 1. - С. 66-69.

47. Диомидов М.В., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние толщины межстекольной прослойки на эффективность работы вентилируемого окна // Изв. Вузов. Строительство. 2001. - № 9-10. - С. 84-87.

48. Diomidov М. V., Nizovtsev M.I. Ventilation of window interpane cavity armrd at a higher temperature of the inner pane // Int. J. Thermal Science. 2001. -V. 5.-№2.-P. 15-22.

49. Диомидов M.B., Низовцев М.И., Терехов В.И. Тепловые характеристики окон с тройным остеклением при естественной вентиляции внутренней межстекольной прослойки // Изв. Вузов. Строительство. 2001. — № 7. — С. 70-73.

50. Госмен АД. Численные методы исследования течений вязкой жидкости / Госмен А.Д., Пан В.М., Ранчел А.К., Сполдинг Д.Б., Вольфштейн М. -М.: Мир,-1972.-324 с.

51. Achaiya S. Natural convection in a fully partitioned, inclined enclosure / Acharya S., Tsang C.H. // Numerical Heat Transfer. 1985. - V. 8. - P. 407428.

52. Achaiya S. Natural convection in an inclined enclosure with an off-center complete partition / Acharya S., Tsang C.H. // Numerical Heat Transfer. -1986.-Vol. 9.-P. 217-239.

53. Грищенко B.B., Низовцев М.И., Терехов В.В., Терехов В.И. Математическое моделирование теплообмена в межстекольном промежутке окна // Изв. вузов. Строительство. 2002. - № 7. - С. 120-127.

54. Zhao Y. Prediction of the numerical flow of natural convection in fenestration glazing cavities / Zhao Y., Curclja D., Goss W.P. // ASHRAE Transactions. -1997.-Vol. 103(1).-P. 1009-1019.

55. Lee Y. Multicultural natural convection in a vertical slot / Lee Y., Korpela S.A. // J. Fluid Mech. 1983. - Vol. 126. - P. 91-121.

56. Диомидов M.B., Низовцев М.И., Терехов B.B., Терехов В.И. Исследование теплообмена вентилируемого окна // Промышленная теплотехника. — 2002.-№2-3.-С 40-44.

57. Слепцов В.В., Спиваков Д.Д., Александров А.Ю. Теплосберегающие стекла и энергосбережение // Теплоэнергетика. 1999 - № 4. - С. 45^-7.

58. Герасшюв А.К. Современные требования к покрытиям для низкоэмиссионного стекла // Труды научно-технического семинара "Электровакуумная техника и технология". 1997/98. - С. 129-136.

59. Лагаръков А.Н., Бондарь Е.А. Окна зданий в XXI веке // Энергия, экономика, техника, экология. 2001. - № 3. - С. 16-24.

60. Материалы VII Международная Конференция по архитектурному и автомобильному стеклу" Glass Processing Days", Тампере, Финляндия, июнь 2001.

61. Glaser H.J. Large Area Glass Coating. Iе English edition January 2000, Dresden. 472 c.

62. Стеклостроитель, ENTERPRESS OY, 1997, № 1.

63. Бизюков A.A., Середа K.H., Середа Н.Д. и др. // Приборы и техника эксперимента. 1966. - № 4. - С. 1-3.

64. Итоговый отчет по интеграционному проекту СО РАН "Исследование механизмов формирования и свойств спектрально-селективных низкоэмиссионных теплоотражающих покрытий на основе оксидов металлов" // Новосибирск. 1995. - 48 С.

65. Шарафутдинов Р.Г., Карстен В.М., Пописан А.Н., Семенова О.И., Тимофеев В.Б., Хмель С.Я. Способ проведения гомогенных и гетерогенных химических реакций с использованием плазмы, Международная заявка,WO 03/068383 А1 от 21.08.2003.

66. Hui-Gon Chun, Nikolay S. Sochugov, Yong-Zoo You, Andrew A. Soloviev, and Alexander N. Zakharov, Role of Magnetic Field Configuration in a

67. Performance of Extended Magnetron Sputtering System with a Cylindrical Cathode, Journal of the Korean Society of Semiconductor Equipment and Technology. Vol. 2. - No. 3(4). - 2003. - P. 19-24.

68. Чайреев В.И., Харченко М.А., Спиридонов А.В. Возможности повышения энергоэффективности окон в существующих жилых и промышленных зданиях // Труды научно-технического семинара "Электровакуумная техника и технология", 1997/98. С. 137-142.

69. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К. Межрамные экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Светопрозрачные конструкции. 2005. - № 2. - С. 32-33.

70. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К, Гаврилов В.П., Федоринип В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Современные окна Сибири и Дальнего Востока. 2005. - № 1. - С. 34-35.

71. Низовцев М.И., В.И.Терехов, Хайритдинов И.К, Гаврилов В.П., Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Современные окна Сибири и Дальнего Востока. 2005. - № 2. - С. 28-29.

72. Низовцев М.И., Терехов В.И., Хайритдинов И.К, Гаврилов В.П, Федоринин В.Н. Экраны и жалюзи с теплоотражающими покрытиями // Современные окна Сибири и Дальнего Востока. 2005. - № 3. - С. 26-27.

73. ГОСТ 26254-84. Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

74. Гпыря А.И., Карауш С. А., Семешок П.Н., Боберъ Е.Г. и др. Термическое сопротивление ограждающих конструкций серий 447С и 464АЯТ эксплуатируемых зданий старой застройки г. Томска. // Изв. вузов. -Строительство. 1998. - № 2. - С. 121-125.

75. Вестник ТГТУ. 2002. - Т. 8. - № 1.

76. Заключение по результатам теплотехнической оценки третьей блок-секции строящегося жилого дома по ул. Кирова 46 в Октябрьском районе г. Новосибирска // ЗАО "ТЭЗИС". Новосибирск. - 2002 .-31 с.

77. Электронный измеритель теплопроводности ИТП-МГ4. Инструкция по эксплуатации. Челябинск: ООО «Стройприбор» . - 2000.-26 с.

78. ГОСТ 7076-99. Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме. Госстрой России, ГУП ЦПП. 2000. - 22 с.

79. Абрамова Е.В., Будадип О.Н. Комплексный тепловизионный контроль фактических теплотехнических показателей зданий / Строительные материалы. № 7. - 2004. - С. 10-13.

80. Лездин Д.Ю. Практика применения тепловизионного контроля в строительстве / АВОК. № 7. - 2005. - С. 64-66.

81. ГОСТ 26629-85. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций, ГоС. Ком. СССР по делам строительства. 14 с.

82. Годунов С.К., Рябенький В.М. Разностные схемы (введение в теорию). — М, 1973.-400 с.

83. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена. М., Мир. - 1988. -544 с.

84. Матюхов Д.В., Низовцев М.И., Терехов В.И, Терехов В.В. Определение теплозащитных характеристик теплоинерционных ограждающих конструкций зданий / Изв. вузов. Строительство. - № 7. - 2002. - С. 7275.

85. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. M.-JL, Госэнергоиздат, 1963. 535 с.

86. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим, М:, Гостехиздат, 1954, 408 с.

87. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов, М: Физматгиз, 1962. 456 с.

88. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах М. 1954. -296 с.

89. Лыков А.В, Ауэрман Л.Я. Теория сушки капиллярно-пористых коллоидных материалов пищевой промышленности, Пищепромиздат, М., 1946.-287 с.

90. Нигол Т.А. Область применения и опыт эксплуатации конструкций из автоклавного газобетона. Исследования по строительству. Долговечность конструкций. Таллин. - 1977. - С. 56-65.

91. Иванов В.Н. Высокоэффективная теплоизоляция в основаниях аэродромов и дорог. М.: Транспорт. - 1988. - 136 с.

92. Тимошенко А.Т., Ефимов С.С., Попов Г.Г. Теплоустойчивость многослойных ограждающих конструкций зданий. Якутск, ЯНЦ СО АН СССР.-1990.- 176 с.

93. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий — М.: Стройиздат. 1973. - 287 с.

94. Шашков А.Г, Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. М.: Энергия.- 1973.- 336 с.

95. Васильев Л.Л., Танаева С.А. Теплофизические свойства пористых материалов. Минск: Наука и техника. - 1971 - 268 с.

96. Безбородое В.Г., Гальцова Э.А., Анциферова Т.Ю., Иванов В.П. Экспресс-методы определения теплопроводности строительных материалов // Изв. вузов. Строительство. - 1999-№ 10.- С. 104-106.

97. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука. -1964.- 486 с.

98. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Оптимизация рабочих параметров определения теплопроводности теплоизоляционных материалов методом «горячей проволоки» // Труды НГАСУ- 2002. Т. 5. - № 3 (18). - С. 50-54.

99. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Влияние сорбционного увлажнения автоклавного газобетона на его теплопроводность // Изв. вузов. Строительство. - 2004. - № 6. - С. 31-36.

100. Низовцев М.И., Терехов В.И., Яковлев В.В. Теплопроводность газобетона повышенной влажности // Изв. вузов. Строительство. — 2004. -№ 9.-С. 36-38.

101. Франчук А. У. Таблицы теплотехнических показателей строительных материалов. М.: YBBCA. 1969. - С. 56-60.

102. Мачинский В.Д. О конденсации паров воздуха в строительных ограждениях // Строительная промышленность. М., 1927. № 1. — С. 60-62.

103. Фокин К.Ф. Расчет влажностного режима наружных ограждений. М: Трансжелдориздат. 1935. - 24 с.

104. Glaser И. Grafisches Verfahren zur Untersuchung von Diffusionsvorgangen // Kaltetechnik. 1959. - Jg. 11. - H. 10. - P. 345-349.

105. Фокин К.Ф. Расчет последовательного увлажнения материалов и наружных ограждений // Вопросы строительной физики в проектировании. М.; Л. ЦНИИПС. 1941. - № 2. - С. 2-18.

106. Шкловер A.M. Теплотехнический расчет зданий, расположенных на юге СССР. М.: Стройиздат. 1956. - 135 с.

107. Ушков Ф.В. Метод расчета увлажнения ограждающих частей зданий // МКХ РСФСР. М., 1955. 104 с.

108. Эпштейп А. С. Расчет конденсационного увлажнения конструкций // Проект и стандарт. 1936. - № 11. - С. 10-14.

109. Франчук А.У. Вопросы теории и расчета влажности ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат. 1957. - 188 с.

110. Лукьянов В.И., Перехоэ/сенцев А.Г. Температурно-влажностное состояние неоднородных ограждающих конструкций при нестационарных условиях тепло- и массопереноса // Вопросы гражданского и промышленного строительства. Волгоград. - 1976. - С. 59-66.

111. Лыков А.В. Теоретические основы строительной теплофизики. Минск: Изд-во АН БССР. 1963 .-520 с.

112. Богословский В.Н. О потенциале влажности // Инженерно-физический журнал. 1965. - Т. VIII. - № 2. - С. 216-222.

113. Перехоженцев А.Г. Вопросы теории и расчета влажностного состояния неоднородных участков ограждающих конструкций зданий Волгоград: ВолгГАСА. 1997. - 273 с.

114. Акулич П.В., Гринчик Н.Н. Моделирование тепломассопереноса в капиллярно-пористых материалах // ИФЖ. 1998. - Т. 71. - № 2. - С. 225-232.

115. Speidel К. Wasserdampfdiffusion und-kondensation in der Baupraxis. Wiesbaden: Berlin. 1980. - 120 p.

116. Hagentoft Carl-Eric Introduction to building physics. Sweden Studentlitteratur: Lund. 2001. - 422 p.

117. Kunzel H.M. Simultaneous heat and moisture transport in building components // PhD Thesis, Fraunhofer Institute of Building Physics, Germany. 1995.

118. Бриллинг Р.Е. Миграция влаги в строительных ограждениях. // Исследования по строительной физике / ЦНИП С. М.; JI. 1949. — № 3. -С. 85-120.

119. Тертичник Е.И. Определение влажностных характеристик строительных материалов способом разрезной колонки // Инженерно-физический журнал. 1965. - Т. VIII. - № 2. - С. 247-250.

120. Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах / М. 1968-499 с.

121. Ильинский В.М. Строительная теплофизика. М.: Высшая школа. — 1974.-319 с.

122. Лыков А.В. Основные коэффициенты переноса тепла и массы вещества во влажных материалах // Тепло- и массообмен в пищевых продуктах. М.: Пищепромиздат. 1956. - Вып. № 6. - С. 7-20.

123. Селезнев Н.В. Метод определения коэффициентов влагопереноса // Инженерно-физический журнал. — 1964. Т. 7. - № 4. - С. 66-70.

124. Гамаюнов Н.И. Новый метод определения коэффициентов тепло и массообмена // Инженерно-физический журнал. 1959. - 2. - № 11. — С. 39-42.

125. Ермоленко В.Д. Новый метод определения коэффициента диффузии влаги во влажных материалах // Инженерно-физический журнал. 1962. -Т. V. — № 10.-С. 70-72.

126. Перехоженцев А.Г., Корниенко С.В. Методика определения коэффициента влагообмена влажных строительных материалов // Изв. вузов. Строительство. - 1999. - № 1. - С. 130-134.

127. Гришин A.M., Зииченко В.И., Кузин А.Я., Сипицын С.П., Трутников В.Н. Решение некоторых обратных задач механики реагирующих сред. -Томск: Изд-во томского университета. 2006. - 418 с.

128. Берлынер М.А. Электрические измерения, автоматический контроль и регулирование влажности. М.: Энергия. 1965. - 488 с.

129. Тимошенко А.Т., Ефимов С.С., Попов Г.Г. Теплоустойчивость многослойных ограждающих конструкций зданий. Якутск: ЯНЦ СОРАН.-1990.-176 с.

130. Современные подходы к исследованию и описанию процессов сушки пористых тел / Под ред. Пармона В.Н. — Новосибирск: Изд-во СО РАН. — 2001.-300 с.

131. ГОСТ 23422-87. Материалы строительные: Нейтронный метод измерения влажности. М.: Издательство стандартов. - 1987. — 8 с.

132. Pel L., Ketelaars A.A.J, and Adan O.C.G. Determination of moisture diffusivity in porous media using scanning neutron radiography // Int. J. Heat Mass Transfer. 1993.-Vol. 36.-No. 5.-P. 1261-1267.

133. Pel L., Brocken И. and Kopinga К. Determination of moisture diffusivity in porous media using moisture concentration profiles // Int. J. Heat Mass Transfer. 1996. - Vol. 39. - No. 6. - P. 1273-1280.

134. Koptyug I. V., Khitrina L. Yu. and Aristov Yu. I. An 'H NMR microimaging study of water vapor sorption by individual porous pellets // J. Phys. Chem. B. -2000.-Vol. 104.-P. 1695-1700.

135. Фенелонов В.Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. — Новосибирск: Изд-во СО РАН. 2002. - 414 с.

136. ГОСТ 24816-81. Материалы строительные: Метод определения сорбционной влажности М.: Издательство стандартов. - 1981. — 11 с.

137. Стерлигов А.Н. Совместный тепло- и влагоперенос в ограждающих конструкциях зданий из газобетона // Кандидатская диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Новосибирск. — 2007.- 164 с.

138. ГОСТ 12852.5-77. Бетон ячеистый. Метод определения коэффициентов паропроницаемости. М.: Издательство стандартов - 1977. - 3 с.

139. Плонский В.М. Результаты исследования паропроницаемости некоторых строительных материалов различными методами / Строительная теплофизика / под редакцией Лыкова А.В., Изд-во «Энергия», М. 1966. - С. 220.

140. Басил А. С. Исследование термических свойств веществ с применением гамма-метода // Теплофизические свойства веществ и материалов. М.: Из1-во стандартов, - 1991. —С. 100-131.

141. Станкус С.В., Хайрулин Р.А., Багинский А.В. Термодинамические и переносные свойства гексафторбензола и перфтортриэтиламина в жидком состоянии // Теплофизика и аэромеханика. 2001. - Т. 8. - № 2. - С. 317— 327.

142. Низовцев М.И., Станкус С.В., Терехов В.И., Хайрулин Р.А., Стерлягов А.Н. Экспериментальное определение коэффициента диффузии влаги газобетона гамма-методом // Изв. вузов Строительство. - 2002. — № 4. — С. 123-127.

143. Низовцев М.И., Станкус С.В., Терехов В.И., Хайрулин Р.А., Стерлягов А.Н. Измерение коэффициента диффузии влаги газобетона гамма-методом при сорбционном увлажнении // Изв. вузов — Строительство. — 2003.-№4.-С. 116-120.

144. Низовцев М.И., Станкус С. В., Стерлягов А.Н., Терехов В.И., Хайрулин Р.А. Экспериментальное определение коэффициентов диффузии влаги в пористых материалах при капиллярном и сорбционном увлажнении // ИФЖ. 2005. - Т. 78. - № 1. - С. 67-73.

145. Стерлягов А.Н., Низовцев М.И., Терехов В.И. Влияние температуры пористого материала на влагоперенос при высокой влажности воздуха // Труды четвертой российской национальной конференции по теплообмену. Москва. 2006. - Т. 6- С. 121-124.

146. Nizovtsev M.I., Stankus S.V., Sterlyagov A.N., Terekhov V.I., Khairulin R.A. Determination of moisture diffusivity in porous materials using gamma-method // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2008. - № 51. -P. 4161^1167.

147. Низовцев М.И., Стерлягов A.H., Терехов В.И. Верификация модели расчета сопряженного тепло и влагопереноса при увлажнении газобетона // Изв. вузов. Строительство. - 2008. - № 1. - С. 104—109.

148. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах. М.: Металлургия. 1978.

149. Kunzel Н.М. Calculation of heat and moisture transfer in exposed building components / Kunzel H.M. and Kiessl K. // Int. J. of Heat and Mass Transfer. -1997.-Vol. 40.-No l.-P. 159-167.

150. Башкатов M.B. Полунеявные многошаговые схемы для решения систем уравнений типа уравнений Навье-Стокса. Препринт № 291-04. Новосибирск, 2004, 44 с. (Препринт / РАН. Сиб. Отделение. Ин-т теплофизики; № 291-04).

151. Бартенъев О.В. Современный Фортран- М.: ДИАЛОГ-МИФИ. -2000.- 448 с.

152. ГОСТ 25898-83. Материалы и изделия строительные: Методы определения сопротивления паропроницанию М.: Изд-во стандартов, 1983.-9 с.

153. Семенихип С.И., Никитина С.В. Поквартирный учет тепла и воды: тема дня. / Энергосбережение. 2002. - № 1. - С. 26-27.

154. Никитина С.В. Поквартирный учет и регулирование тепла: обзор существующего оборудования и способов учета тепла. / Энергосбережение. 2003. - № 2. - С. 40-43.

155. Семенихин С.И., Губенко Д.В. Европейский опыт учета энергопотребления жилых зданий. / Энергосбережение. 2004. — № 5. -С. 34-35.

156. Башкин Б.В., Вербицкий А.С. и др. О проблемах организации оплаты коммунальных услуг по приборам учета в многоквартирных жилых домах. / Энергосбережение. 2004. - № 5. - С. 68-74.

157. Вербицкий А. С. Что мешает поквартирному учету тепла и воды в жилых зданиях / Энергосбережение. 2003. - № 1. - С. 38-42.

158. Внутренние еанитарно-техничеекие устройства. Часть 1. Отопление, под. ред. И.Г. Староверова / М.: Стройиздат. 1990.

159. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Особенности применения регистраторов расхода тепла // Программа энергоэффективности и энергобезопасности Новосибирской области, Сборник обосновывающих материалов. Вып. 1. - Новосибирск 2005. - С. 299-305.

160. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние физических параметров на работу регистраторов расхода тепла. Материалы докладов национальной конференции по теплоэнергетике. Казань, 4-8 сентября 2006 г.-Т. 2.-С. 188-191.

161. Низовцев М.И., Терехов В.И., Чепурная З.П. Влияние режимных параметров и направления подачи теплоносителя на работу регистраторов расхода тепла. / Энергосбережение и энергоэффективность экономики Кузбасса. 2006. - № 4/15. - С. 59-61.

162. Малявина Е.Г., Королев А.А., Ефимов Ю.Н. Работа пластинчатых воздухо-воздушных теплообменников в климатических условиях г. Москвы / Московский архитектурный институт. 2002.

163. Buyukalaca О. Influence of rotational speed on effectiveness of rotary-type heat exchanger / O.Buyukalaca T.Yilmas // Heat and Mass Transfer. 2002. -№38.-P. 441-447.

164. Abe O.O., Simonson C.J., Besant R.W., Shang W. Effectiveness of energy wheels from transient measurements: Part I-Prediction of effectiveness and uncertainty // International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol 492006). P. 52-62.

165. Abe O.O., Simonson C.J., Besant R.W., Shang W. Effectiveness of energy wheels from transient measurements: Part II-Result and verification pp // International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol 49(2006). - P. 63-77.

166. Zhou Y.P., Wu J.Y., Wang R.Z. Performance of energy recovery ventilator with various weathers and temperature set-points. // Energy and Buildings. -Vol 39 (2007). P. 1202-1210.

167. Технические данные. Утилизация тепла в установках для вентиляции и кондиционирования воздуха. Теплоутилизатор FRIVENT. 2001. - 79 с.

168. Васильев JI.A., Кисимов В.Г. Теплообменники на тепловых трубах для утилизации тепловентиляционных выбросов. Минск: — Препринт № 18. — ИТМОНАН РБ. 1985.

169. Некрасов В.П., Прокофьев М.М., Экспериментальное исследование вентиляционных систем принудительного типа с рекуперацией тепла уходящего воздуха. Минск. - ГП НИПТИС. - 2000.

170. Свистунов В.М., Пушняков Н.К., Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Санкт-Петербург. - Изд-во политехника. -2001.

171. Kragh J., Rose J., Nielsen T.R., SvendsenNew S. counter flow heat exchanger designed forventilation systems in cold climates / Energy and Buildings 392007).-P. 1151-1158.

172. Aristov Yu.I. a, Mezentsev I.V. b, Mukhin V.A. A new approach to regenerating heat and moisture inventilation systemsc / Energy and Buildings 40 (2008).-PP. 204—208.

173. Ephraim M. Sparrow, Jimmy Tong C.K., Mark R. Johnson and Gerry P. Martin. Heat and Mass transfer characteristics of rotating regenerative total energy wheel // International Journal of Heat and Mass Transfer. Vol 50. -2007.-P. 1631-1636.

174. Мисюра В.И. Дисковые насосы / Мисюра В.И., Овсянников Б.В., Присняков В.Ф. М.: Машиностроение. - 1986 - 112 с.

175. Афонин Ю.В. Кризис расхода в диаметральных дисковых вентиляторах при низком давлении / Ю.В. Афонин, А.П. Голышев, A.M. Оришич и др. // Доклады Академии Наук. Механика. - 2006. - Т. 411. - № 2. - С. 186189.

176. Авторское свидетельство СССР № 1679142. 1991 г. - МПК5 F24F 3/14/. - В01Д 47/00.Б.И. № 35.

177. Авторское свидетельство СССР № 1681057. 1991 г. - МПК5 F04 D 5/00.Б.И. № 36.

178. Выложенное описание изобретения ДЕ № 195 45 209 А1. МПК6 Б28Д 11/2. - дата подачи заявки 5.12.95.

179. Низовцев М.И., Пузанков Д.В., Яворский А.И. Расчет основных геометрических и режимных параметров дискового вентилятора-регенератора // Отчет НИР, Ин-т теплофизики СО РАН. 2003. - 16 С.

180. Кирпиков В.А., Шорин Г.Н. II Введение в теорию пограничного слоя. Москва. 1974.-286 С.

181. Низовцев М.И. Дисковый регенеративный теплообменник для утилизации тепла вентиляционного воздуха // 2-я научная школа-конференция "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики", Алушта, сентябрь, 2004 г. Тезисы докладов. С. 144-146.

182. Низовцев М.И. Экспериментальное исследование динамических и тепловых характеристик дискового вентилятора-регенератора тепла вентиляционного воздуха // Изв. вузов. Строительство. 2007. — № 10. -С. 46-50.

183. Низовцев М.И. Дисковый теплообменник / Низовцев М.И., Терехов

184. B.И., Яворский А.И. // Патент на изобретение № 2255282 от 27 июня 2005.

185. Зайделъ А.Н. Погрешности измерения физических величин / Зайдель А.Н. Л.: Наука. - 1985. - 307 с.

186. Низовцев М.И. Определение теплозащитных характеристик двухслойных теплоинерционных ограждающих конструкций зданий // Материалы Второй Всероссийской Научно-практ. Конф. с Международным участием "ЭЭТПЭ-2008". Барнаул, октябрь. - 2008.1. C. 158-161.