автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Теплофизические основы проектирования заглубленных ограждающих конструкций цокольной части гражданских зданий

Р г б Ort

тютш государствен^ строительный университет

На прим pyromtcm

ВОПЮША КРИНА ВАСИЛЬЕВНА

ТВШЮЗЙЧВСЮЕ ОСНОВЫ ПРОШИРОЗАШ ЗАГЛУБЛЕННЫХ ОГРАШШС( (ЮЮРУШШ

кяодьдаз частя Гїдшнсш аллш

Ш.еам. СТрОЯТ*ЛИН> юястрткцяи, »дета Я ОООРГ»ЙЮ •

. . ' ‘ ‘ АвТОр#ф*р©Г _ ' ’ . , ;

диссертаций т оовскаяиэ г»иоЙ ствпапц кадяидата твигачмюга наук

pi;Ÿ -r - . '*> \ ÜÖÖKBQ 1693 '

Работа выполнена в Московской Государственно* Огроягтелиом ' •' yw¿l»epcirwt> Q>;' ,л :■

Научны« руководите** . *доцент, • каядядо мюопаомп шкЫ V. ’ К A. Пютлююв ‘ ' i:/V

Офицкалнмв оппоненты -профессор, доктор тежичвсюи *аук

~ ''-Ь.! -'/'V.' ЪЬ ***** "■ \'".'г ■ ■■ "

>. «машишат «шмескю яаук . НЛ Годю*ж •. . '

В»душ* оргаяюацм 'ДНИИЭП ИДИ"

■ Зажита состоится ". íao^r. . •

часов на веселении спвцнада|фрваяиоро 0овггв Л0153.11. 01 ори Московской Государстве шюы отроитеАяом Университете ; fio адрвсг 113114« Москва, Вюовая вал, в. ауд.' *J¡Lú£ '■ ' •

- О диссертацией можно оананомтъоя в. Ривжотеке института..

■ • ■ • Фост« Вас прииюь учшуню в ваяятеи направить Ввя опив а двух, вкаемшгара* по адресу: 129337, г. ЛЬоква, Ярославское

ооссе, дом Ж, М1ХУ, Ууеш4 Сбве?.' ‘ ' ,

. ' * • - , ' . • •s . i ' -* i ' . ' ' - - " ' ' 'щ " 1 • • «—) ' ' # ’ ’ ’ ‘ ' ’ ‘ ‘ *'

/ .Автореферат равосш <4Ó03r. sa м 4?.3

'■ ' ''-¿¿¿y.fз

■ ! ' - \z ' . • ’ '

• » . _ * • - -

Ученые секретарь .

специгипоироьанногоСовета*

додаят, канд. техн. наук Э.Е &шшяа4

- з - .

ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

О

Г в . • /

Актуальность теки. Рациональное использование пространства Под вданнем позволяет решить целый коїяілекс вадач -екогшьячасккх, градостроительных, социальных. Однако, в последнео десятилетие отечественная практика проектирования складывалась такт* образец,что вопрошай, свявашшн с цокольной частью вдания, уделялось' ¿шкиадьноэ вншаниэ. В подавляющем большинство Гражданеіад вдалий, построенных в период о конца БО-х годоа, подпали ргг9!^атр!шалз;сь • исключительно . как пространство для прокладнії коыыуникаций, а в индивидуальном мшедном строительства ки.кшї правило,отводилось роль иеотапливазшх кладовш.

В„настояс,эв врзш практически 100% тмш домов, вовводюла индивидуальнкзми вастройеткама, ишет эксплуатируемые цокольниэ втага и подвалы, в которых равиэсзстсп покзеэпкл сашго различного. * назначеній. , ■

Это, э своа очэрэдь, обуславливав повыеэниз трэбоганий, пред* являемых к условиям експлуатацію заглубленных втатай, и, соответственно, необходимость * снстеиюго изучения процэссоз теплообмена, имэюзи егэсто л из оградцаиз« конструкциях. Основной причиной для этого, является приыэнени^ й соврокэнной проектной практкяэ в отшЦмва9ных подвальных отаэах старая конструктивних ранений, традиционно ■ использовавшихся для веотапливаешх лодзалоэ, «о, приводи? к нерупэнтэ условий иоцфортности ийКрокдниата практически з течение всего годового цккла. ЗньаП ограадохете коїютругадаа проьарэавт,н& ах внутренней поверхности выпадает конденсат. В летнее в ре ка температури о подвале оказывается сугзстсешю яию тзипэратур наружного воздуха, что деет дополнительпув нагрузку ка систецу отопления Вйз отолктолыгого периода. В противноа случае стеки к поли подвалов отсыревая?, м потагнпэ становится практически тгопт*! ВЄЯ експлуатацій!; . ■

Поль о настоя г їх исследования являлось: установленій

еаяоноыерностей форкшровшпія температурного ретп в оаглублоннш! ограддагаих инструкция г: отапливаемых подвальных, цокольных и содвекных зтагйП граядамекях вданий, а таюгэ разраОотт іїзиструктивніїх решения заглубленных ограядаккщ конструкция, исходя из требований комфортности мккроюнтта, ,

Для достиланняэтой цели потребовалось решить ряд оадач:

- 4 - . _ - . .

- обобщить опыт, строительства едаина с поябоп1Л2ІШ,

цокольными и подземными этакаыя и выявить основній вапраиланіа їж использования; сфориулирояатъ осиовіш ■ трсбовааіи п температурно-влажностному рехолу полэвэний, . располагажія • д еаглубленных этажах и обобедггь шэйзийся' опііт рэкзний :-1 ограждающих конструкций; ' • • ■ • . , ' . -

- провости шіолло ішзщихся ' ксмзяованиЗ тс-ідіоратуріюго

рзгаїма оаглубленілк огршщахвда конструкций 'її на его оспом

построить физическую шдель; • ' •

-разработать математическую и, . впослэдешш, - члслошіухі кодо ль гіроцоссов теплОобі:опа а заг.зуолз!Шо.\і поьрезіш, с ііШР создания штодики расчета тешорат-урпого рзктіа; ’ .

-при пошця численного іададароашіил пзучоть 'тегдісратурїіУЛ рэхаш аагдублонных огратаеиза'- йопструїсшй при разлігаїз» об’ешю-планировочных решениях и ;іИ5ііі"лгураи!ш топіокголлшіа л сатеы на основании пояучэшиЕ роаульт&гоь вигестп ' еаако^рказтй процессов теплообмена; , _ ‘ ; . ‘

-разработать методику ‘расчета теияерзтур:гого рогзь^-

оаглублешш ограддаадк.іюггсгрукшйі ■ .

-разработать конструктивное роадшм оагаубгэишя сгржзгггад конструкций. . • • ■ ‘ • ’

Научная новизна. .В рлбото {.'о,арс5отш;л ш:слзш;ал іадол»

теплооОмена отапдцзаеыого вагяублэшюго 'поиегушк о. груятои, Екяоч2»5зя, .крот- ковдїйрйзпзд, . ¿оаотгіошо раякйцкошау»

’ составлявдуп. Установлены •оедовокэряоаги процессов тепгооЗшва, о сграздаада шготрукшиг. отшшггешя оагцг&зшв _ отагзГі; ГсзргЗотаііа -!-:ііодшіщ шс?&ц;:ошрпого росчл’а штерогтриого рсяшз вагдублопшх огрішаадх «оіатругаой, позишюет; . • "

-рассштроїь еовшеткоа сзаішодзйогккз . ¿сех еестевгзаетй сїістєш ааглублеіщоо ксшщш:э-груит-ь'аругж1 воздух-,* . .

-получить распределение ; температур а ограшххві-коиструїщиях в .' любоо вреыл ' года . при' ' лхйОй. іаифігурацкз

дополнительной ?еплошоллшга;

-участь дополнительный * прогрев ограэдащда іагпструкцаЗ «а счет учета лучіютой сбставлякрЯ теплообиева шщу іа виутрзіппа« поверхностями.. • - . *

Прзктйчєскур ценность а работ« Представляют ро»гаьоидацпи по; расчету теїлюратурізого ретаз стен и полов отаялшшшя цомолькиг этзезй и подвалов, а такет проектну предложения по теплогазолящи сатлубленной части подвальных стен и полов -подвалов.

Апробация. Основные положения и результати работы долог^ки и

ГЗ -? *-* ї"> *--7> Й í*!5 ГЗ ' Г"» ""2 С<' fc-"-. •rr- *■:* K-Z r? ГІ“' гг; -Сї w" !■ Чв. *«i« •Т2 •»-*• •>» о

ï£ '«* р •5 (2 »■S , * • •J, >1 »•jt О :'J Ci rs о Г'-і ► Iі ‘3 *tJ' о *с? г>

ті \ Î *? ví M ІІ п Î*S £3 es Î-5 сз • с !\ї. Г5 СІ г? О о о

О *■; * _,' T írí f 4 fi Із fJL. ►і * CÄ Г-ù CÍ м; о V ~ -

L§ Ь а ta •Tí fv ^» “¿í - » I $ О Ї-'«Ґ p гз іл/ -3 0 о ГЗ 4jb ?Г:1 »•Ji

*2 •»‘З ха і— о О "O • "5 ti» ¡^;t м ü5 “ï H Б о ♦ h » -;ї ' Î ї£? w Ï5 Q 'О О Р о сл

Г? •W» о Тч '-9 £> *■2» Í3 ГЗ í'i >4*} О о ї’5 о :а ó Í* и 1? 3 а*

У ' а •Э *3 Hf o ' ? iCJ í'.-í о •J ї’Т О rr *3 ?■* S - *-í »£5 C# І • я г* «Г5 § Х5 г^

V тз -5 V“ 7*» Г.З О с* о "• U л •< о 0b г4? lü Г2 í23 > ' г Í ¡Сі о ш Hl *42 П0

Ж ±î о m jí Г5 Я ti b- £1 а •Tt .5 \rz °Г5 f'ô •НІ т? O о !: * _ CS ¡3 W

«•» "2 1% £ t5 О lît *1 ’•т» "О Q r~* О О ’ы. ;:л » Г." Д Ä Р ó> ¿Í»

гз rs • -■» O Ü Г» ;r f^5 -X л| Í4- w о *> л с* ° 1-і ;..ч • 1 гп о s¡ PZ и ы

Г-3 3“ гэ t .л -s -•■J ¡ \".S « 1 гл í-t -1 г: Н О Р о * ГЗ ГЇ

3 о ca Ь a? Ы ¡o Р3 СЗ а § •—* с Гії. {-<5 сПЇ ’■'.'і Í3 О р

•T> 3 ч “3 Í3 *..* Í1J :'С о Г-Г -1 Г* 4."і. О ° • -І t» ГЗ о *-5 тэ

ія т? т? тз ;л> 3 г'Э Й !^2 Z"Z Р3 'j о *гз tj =3 -з о L» о О ÍJ

*т? :гз о о -■> $ О q H R Н <г» Гі Т7 о cS Г1 —; v; «-• І • І) iá І‘” S-» о о Cl о м С7

■7* írí 'а НІ ?ч «#-3^ *# o Г? '. .5 ' '• i/j ‘■*'5 Ö f-J •- % E3 t5 ¡-з .'••9 ^7 " Р 3 t) «■*- р 8

J •D *•* 'Ъ <*? o p S-4 tj |H Г* • д r.'í t3 î>« ; J ті О í^i о о о h* о 13

2J ¿J Us to •i 4 r” -I о О Г^і ,.-*J о U «І ÍX o » t/ S3 S3 о о

ГЗ I » ¿5 У Z3 Г^ї ti irí *"7! н - , '■J » и » н H ¿ J '7Л О ГЗ ПЇ W 3 Ç-Ï It

"!> ZZ о .4 і -'і ■*'■? o «<; O Vî Ï .s3 S3 Zf ZI* N tr о * сО о г: ÍJ ш

T3 О •Î ,-г*х Ö n w4 -J CJ ÿ ' J ПЇ p Га ï-3 S.Í '|ü я >■» о о «* ¡г?

> ‘Л Í-4 о o Г.1 O Г-5 vn г? п Н о с* n ►î r* к.і о <■» 5Î rs

ГЗ fes О о ¿i Ö o Г-î Гч о U »-« ÍJ гз *5 г; о * *г? О ь* ГЗ

£9 g 3 ib* ї t T? L3Ï î.» * If C5 г* ГЭ h n *г» ■" Î ►її п П V4 =3 ГЗ «<4

Ï3 X У а їч м СЗ с а 11 =5 І-1» f= Tî '<s Ü й Г і " -î в о fi *■} О • І Ö Сі -і 1 о О о о « о

■”"3 Ö i-l ^-5 о ь Í-3 В 3 Оч « *ч г ф о о гэ О -ч

ГЗ о л £3 O n г> г-\ V-* а їч о п о ••-1 U и с* Г5 В сз

О о гэ о р- ?2 *”v Í-* п С) Ci 1^» rn Г* Гх SE о хз 5а о

о *-* о * ►Д T7 c5 в P? f •. ^3 о W Ht О £3

Л V* за -о м гз T5 •T# ¿V «..2 к** Л «а î"-î U я я н 1 * гх *

3 '<3 13 ‘ ■ ' ГЗ •а f.3 •3 п <І и к - * u а о fi tt і 4

f> 1 ¡S3 S ГЗ О Г-* U о 3 3 2 о *< ' 'S о

о -á о ■» O Г-* 'О ?-• c* Гті Tí •** ui

-* г? *о л ü -3 íl» r; f.* о Cÿ О о о тз î^î ö д ЇЗ ГЗ -Î .

3> о о V3 o Q і 3 Г5 ÍTÜ *-4. • о » ГЗ •S

*■ о >э о ГЗ f я frj 3 ГЗ ;сз Г.) ГЭ о о п

о «Г* *4 г’ь o СП» г» О тз !ï Д О ■^*5 £3 ;"5 3 сл ГЗ я ч

ГЗ 3 » о О “З <^ü Г5 '%> T9 «.•> Q Я* ы Сі 1? о Ь

о ÏZ <5 g V» p О >:3 о V-; 53 Î4 '3. п О І4 ГЗ CJ d • 3 о »■> о о а *1 # 3 . о &

о '■О* л O С 5 Fâ fi 3 ?î Tî íi Г-J W о s¡% Í4 о

сз *<5 Г* ÍJ f-З i> О v5 U ,*~ч CD о о *а Е Б н о ГЗ

р »^î о î"î }.л О ti 3 О «V5 L? ía о р о

о о Vv» O С* •-a X м с? п» 6 ti Г“5 с» ta GJ г» » »

-3 ъ ¡J ГЗ ПІ 4,3 гг; СЛ о І о. О *7- Ц а S5 о В U

о -э o f-** v! г» L2 м а -і ~ї ZS ГЗ

о л СЗ * o~ -*^ й rt Ú Г-4 «£» d о ‘Сї о г *?* ÍW ¿5ч

йз ;■> W1 «—А в ,- і О ^2 Ц ' тз • О »Ä

с 7» V. « » О о р ГЗ с»

-ТІ Ü я о q TJ н -і •в p -3 с? «о сз a 3 а

• *-э , Г» ti o Î3 4 р 3 ■а Ö о p -1 V5 ►} *-1 ГЗ 5^

о о е®? o 3 ; j TJ ñ ГЗ v; г? С1 Із ь XI et в £5 о 1Г

*75 то : í ri w o •o o Я ГЗ о ÄJ TZ •«г> H н '» ö «12 “ Q ГЗ и о

О ti o "T5 О о íi О ...JL. а хЗ ta ъ 8 ь §

’if •*3 «*■3 ■S o и Г-2 Ü о ►J ►J -3 ** • rj “Д 6 Ir-» о <3

*■5 h v3 • о о тЗ б ГЗ р я о ta £э « £0

6 О o O Î1 '-■} о Г*5 п ГЇ Я tí# о iS 5 3 ГЗ «< о

U.X. *Г? О а •1 vD ~~х ~ J ÍJ 11 Î3 '3 ГЗ 8 а

Ö ; 5 -- ►3 O " --* i-î •Л *ч о *î о Г5 1C cî м

IX л 4 n TZ ' « "з о О ^ * ‘3 ' } -J Ої V5 й> \$ п Т2

* * >4 — L-J ir-i іч » -з а п ^.ï U и ГЗ ^ о Сі со 2=1 (“2 » о

’ '■ ■ • ' 6 " .

3). При’ проектировании анергосберегаюяих зданий.

При этом в вагдубленных уровнях могут располагаться помещения с различными -параметрами температурно-вдаяностного режима, начиная от помещений с сухими (гаражи', кладовые) , и нормальными (спортвалы, мастерские, лаборатории, магавряы, бары) условиями эксплуатации до помеданий с влажным и даяэ мокрый ' режимами (постирочные, бани, прачечные), относительная влажность воздуха в которых молют достигать порядка 7ЪХ при достаточно высокой температуре. Такие, яесткИэ условия эксплуатации обуславливают целый ряд требований, к заглубленным ограждавдм конструкциям, которые мемтт быть сведены к следующему. •

Заглубленные ограждающие конструкций помещений, в которых поддерживаются постоянные внутренние условия, должны обладать необходимым Термическим сопротивлением, не допускающим избыточных теплопотерь, и крометого, xopoto воспринимать целый -ряд неблагоприятных воздействий, к которад можкоотнес'ти: ..

1) давление грунтагстатическое я динамическое; ' '

■ 2) воздействие влаги* жидкой и парообразной; ’ . •

3) коррозионное воздействие грунтовых вод ва счэт наличия с

грунте щелочей и кислот; ' • ■.

4) воэдействт №крооргаянэмо2>-гркбко&, бактерий, пхэсзпи;’ ;

БУшхатясков . воадействие »юркей растМмкостю,

червоточина в и>. ■ . . ,

йэовяаддаесть учета всех . этих требовав^ па кахода троззнт & современной отечэстоеииой пра^зее, поскольку а, последнее десятилетие, начиная с конца 60-х годов, б ixzafi стра::е цогашнай часть' подавгяицзго болызшстса градпаискйх ояаша! фактически, ке ( рассматривалась в качестве. зкеплувтируошго пространства. В кдетоявее . вреш* . бтраЗоТшпшз традвдюзйиэ конструктквнш решения, орионгировааныз ::а кготвтвт&з&о

подваш, .оатоьахнчаск:! перэпосятся на ■ эксплуатируй^ койзейдоя1 без «стих либо Чкроприйткй по обеспзчэнкагге11£огай'5тгьа.га'4оггв,' весшгра на то,; что. как в довоенкье отечэствсшша одаюи*. хеш И Барубезты достаточно . ' нагаядао прое£эга!ваэ?еа тевдэшея а дополнительному утешйодю ограздшетх «инструкция КОДЗОШЮЙ 4ZCTU ¡здания. При .. этом в сущзс-твукзкх -рсюккях термотсскоэ'

сопротивление заглубленный, !гарувгшх стоя, особенно в нэрхкой части, пришшзатся ■ приблизительно ■ равнш тершчэскоьу сопротивления надземной оболочки „здания, несмотря на то/- что условия В8аИМ0ДеЙСТбИЯ подзешшх KOSCipyKUHii с наружной СрЭДЭН из парный взгляд представляются гораздо более шгюпеь

. - ? - • *

. Особенности теплообмена в оаглубленноП части алания и карйктэр ев'вг£!гтдзпс?в1!я о наругаш воздухом рассмотрены со »торой главе. . ’ . • ; ’ : ' . ' ■

Главной йрйчяиой того,- что температурный режим ограддащих конструкция, заглубленных в грунт, ыогат быть расценен как бо£эо О.'щгопрнятлнй по сравнению с надзеыкоЯ’ оболйчкоП здания, является суцэствзшюэ отлично тепаофлзических свойств грунта'и воздуха.

■.. Ресаютрии. Теплообмен ; с нйруиюй средой отапливаемо •Подвального по^эщэнкя. В иарушой стене шш выделить два учсстка - пздге(й1Ь£й И гагглубленнка, принщшн&шго отличеиетзса па 'ссобонпойям тепдооб>ана с шгрупшм. Е03ДУХ0Ы. ECJElt • верхняя (надаегааяj часть стоны соприкасается с ним непосредственно черзо паружнуэ позерхкость, то из еагдубленной части тепло уходит черзз прой^очнуп срэд^ - грунт, н тэплостоксм, следовательно, яЬ&ютсл его^ поверхность. • •

, . Еза!1!.аздепств:га грунтового ютснпа о ' oitpyci&rjiM * ros духом ггосвцсэно ьшогзэстпо последовательных „работ в области гоофмшяга. Отологии, строительства- и. др. * Температурный 'рэиш грунта определяется' соеокупностьо поверхностные й внутренних, факторов, I? ютор^и относятся гео-н ■ ьэтеоусловия, топография, ПОКрИЛТЭ ПОП9{>21юотк, характеристика.- БОДОПесЖЙ горизонтов, а ткгпз ?эпло^1з1пюс1с::э' свойства грунта,' ¿усрствотю от#«чоег;!з<?я пгл его ftíioro а !?рз;:сго сосусякня. 51

' ПЭИЗКОШМ твшоратурн- Грунта 8l¿HBB9T6ft ПЗЮИЭННЗМ сосочного .'гоплопстскз »а посзрзгиости. Зэ счет постоянного иал?г?:п э грунте больного кол-'тстза »езйоанной и свободной в,ргп,

' w . , - , ' _ * - &

рзлрсстршшшэ фронта таиператур па оГо глубину сопрововдаэтся при огшрзакии-оттеквант выселением или поггошниеи скрытоЯ тошюта фгшогьз' переходов. Это обуславливает болъвуо тепяор.уп икерщзз ' грунта и,' соответственно, ощутишь, вапавдывапм по •¡врзиэии иэ»0мшй теипэратур в глубине грунта 'от пзгянвппЯ тзгаерзтурц na oró nosepxisocm Это Ёопаздываш» по равный .яактгз лг: разглчяих тппоо ’грунта составляет, приблизительно i Гг * ЕО ¿саб, '■ ' ■ ' ' ■ •/ ;

ТШЙШ 06PS5OL',' . СОЗПЗДЭИМ ПОВЭрХКОСТИ Т8ПЛЗСТ01?3 t?3

Ьг^уЗлзниоЯ части / nówaftsrmíi с паруиюй поверхность», грунта и вздогэ скрюоа. теплстн фчяовьзс переходов овудгммив&яг йр!«о выраяэинуо двух(лряость температурного' поля в вагяублэпиш ограадонкях, особенно в наружной -стене; и приводят к тому что а лабсы b30L5?iiT вреден» распределение температур по ео высоте iwqut неравномерный характер и является функцией двух координат. При

8 - ' . •

атом температура пола будет- п значительной степени определяться температурой грунта на глубине его .валокення. В результате, поверхности помещения- стена, потолок .и пол, '.в силу укааанни? причин, будут иметь неодинаковые граничные условия' практически я течение всего годового цикла. Такая неоднородности

температурного режима .позволяет ,в. свою очередь, предположить наличие внутри помещения постоянного радиационного ,ц конвективного теплообмена, .оказьтавдих ощутимое влияние »:а температурный режим. ' ' • ' . :

Сложенные выше соображения’ позволяют . .утверждать, что физическая модель процесоов Теплообмена в школьное части зданг^ имеет ряд характерных, особенностей и не может бьйгь построена !|а основании имеющихся решений для надземных огракдаадих конструкций, Для построения физической ‘модели • был проведен • анализ предшествующих исследований температурного ‘режима ваглублеш.4. ограждающих конструкций. ' ‘ .. ■ .

Исследования в атом направлении были начаты сравшггэльир недавно в рамках оборонных проектов в'начале иторой мировой' соГлу, и получили, наибольшее, развитие, в Соедоненшй ¡Штатах Америки о Канаде, а такяэ в ряде стран'Западной Европа . -. •. •

Среди наиболее полных * и широкомасштабных ыогяга вудолл?*» работы Боймцу.и &1тты,, Д., Ывн Брайда,! Кузка, Р. Еидлоеского» "Г. Мзйкселя, Д. Гаршди, ЛЕэниа, выполнении) иа севере США, р Канадских исследователей II Диакона, .Е Ришюода и Р. Шсалта. П европейском опыте . следует, стютить исследования Р. Осяш&да!. проведенные в. Горшлзш. а работы чзхословацкого ксслодовазшз а Соботки. • ’ . • • . ^ . . . ‘ ' ,

Анализ результатов . проведенных ' псслоховааий подтвордз;^ изложенные выше , предполо|внкя ‘об.' особенностях процассоп

теплообмена в еаглубленной части здания- и позволил пэрайтп непосредственно! к построения физической и штематической шде^эй/

. ' В третьей. ’ главе’ -разработана' методика' теоретических исследований процессов теплообшна в заглубленном поиотпш г» прилегающем массиве грунта • . .

• , Эта работа проводилась проводилась в три этапа- • ' Шрвий этап

включал в .себя , построение • общей - . физической -подоли. *

'Второй-разработку ыатеттической и тилениой' моделей лучистого 'теплообмена* в -.помещэшш, . . воставлещю . олгоритшв и программи§о‘вшше ка ЭВМ. . На третьем' этайе. было получено езшшо совместной задачи и ее программная реализация. п

В качество расчетной физической'. модели принято

- • - ,9 '' . •

ПолузаглуОлешюо поивщэниэ, являвшиеся подвалом килого здания: Вэртигальшв размеры прмлегагсэго массива грунта' ограничиваются Глубиной годобьп: нулевых амплитуд, горизонтальиш-воной теплового влияшш одашш. Прилегающий массив грунта штат находиться і сап в иэрэлом, та; и в, талон состоянии о вависимооти от сезона При постепенном промэропнин грунта образуется образуется многофазная система, где влага в Огрупто перегодит из жидкого состояния в твердое с'Евдеданиои теплоты- фазовых переходов. Процессы переноса тепла внутри ьтассипа определяются толысо копдуктипной теплопроводностью. Передача тепла конвекцией внутри ■ пассива и. еоздойстпиэ солнечной радиации на его поверхность не учдашаются.

■ Внутри помегэиия теплообгаи мэяду поверхностям! стон, потолка п пола осуществляется за счет радиации. Шкесзнио представляет собой систеіг/ серых поверхностей,' подчинякцихся ваконай Ламберта- и Кирхгофа.' В . систол* ишот тсто Сопловое излучение в’ диапазоне длин поли )»«*0. Ы000 ітаі, • Процэсси испускания происходят с одишсопой вероятностью по все» кап^азленияи, т. о. в кладов точке покэсэшкг излучение является изотропны:.!.. Шворхпости псмэсзиия диффузно кэяучатело п ДИфЬуЪНО отрадакдао, рпздолеїшія аоздухоц, юйорий .продставляй? собой йспоглокдадуо среду. ■ • • .

ШЯИЗИ П020рХ'!ССТ?П ПОНЭГ;ЗЙИЯ Оа •• СЧЭТ КвраШІОІЯрПОГО рзспредвления тоїшерзтур . КМ20Т :.!-ЭСТ0 КОї'іВЗКТИШІЬЙ ТС!5 тепла, учитываем введение« коэффициентов сопротивления топлосбюну. .

Чпслониыэ расчеты проЕодгшюб мэуодом шючиш рзэнрстой, рэоллэутзш рогзико урашеипа ¿•¿агспроводнссти онталъпиЯиой ^ор:.-:3, і»торсо для двухмерной задачи шкот .Сыть 'Ьсписапо в

СЛЗДТ^Лі вида: ’ „• _ ‘ '

?Н V V-'

(1)

гдо И - оптадышл (тсіиосоіорглнио)$

. ' V - гпеня; . ■

, А - иозфїжтт тэплопроволности»' . ;

' Т - температура; ■ ' ' ' '• ,

0 * шіугрептгл Оесгонечшй по длине , лтюйньй

• '•. теплоисточник п качэствз которого рассматривается

’ ■ понесение; . ' ■ . . V

X и У разпери по расстояния. . ■

В полученном- ре се ни:і понятие внутреннего . теплоисточника

’ 10 ■' . . включает в- себя дополнительный прогрев' конструкций пошеэния аа

счет радиации. . . . • , ' . ’ .

Для получения этого решения ва основу быад прйзпта м&тодика

численного .расчета процессов теплообмена в н&саш' грунта»

разработанная А. Плотниковым ' и учитывающая «шдуктнвнуэ

составляющую, иэтодика расчета . лучистого тепдообмзна 'бита'

разработана в диссертации» - • . • . ‘ ’

Для расчета лучистого теплообмена в покгосэняи . с (тчэствз

основной расчетной формулы было принято, уравнение лучистого

теплообмена ыезду.двумя серыми Поверхностями; . ' • ■ .-г

где количество тепла переданное-ивлучением' с поверхности 1 на поверхность 2, £ <»ь- приведенный коэффициент излучения .при теплообмене между двумя серыми поверхностями, опрзделяемиа КОК ,1

- Т :: ’

£< > ~ степени черноты поверхностей 1 И 2 • •

Св- 6.67 Вг/(ма* К*) - постоянная-Стефана-Больцмана ■ ;

а «•*>«««>» ‘ :

г""ГуУ» .*** * вваиМная. поверхность калучэяия

~ поверхностей 1 и ■ 2, ха°рактериаувдая цгру мноязства лучэй,

' пересекающих .одновременно поверхности плойадьв Fi .ii ?2 '

Т V и Т*- абсолютные •температуры поверхностей 1- и 2: . ,

и углы мэяду направлением язлучеша и норшляш к поверхностям 1 И 2 ■ ‘ . . . . •'

• • Я - расстояние между поверхностями 1‘ и.2 •. ‘ ' ’*

. Таким обраврм? * . процесс 'теплообмена - в ограядаодсс конструкциях ваг дубленного померния монет быть . яредставлен в соответствии с рис.1.- Тепло ив -пошщения' в его надземной чцсты' уходит ва счет теплопроводности ' непосредственно * в наружный воздух. Т^плострком Из подземной части.' является воьерхпость грунта, при этом ‘пути -теплопотока фгу? 'буть .вряблияэнно представлены как дуги-'концентрических окружностей -с центром в шсте пересечения внутренней . поверхности. стеш и сшзйркгоста' грунта Теплообмен внутри грунтового массива . «ошзснзаегся-уравнением теплопроводности’ ыеаду ограядаадши констщ^ггх! поуЬещия имеет место радиационный обмен; описываемый. уравгйяием’ лучистого ’геплоЬбмена меяду двумя серыми поверхностями.

Уравнение (2) представляет собой аналитическое решений. Для

Ркс, 1.. Физическая модель процессов теплообмена в , заглубленном помещении и прилегаязэы массиве грунта" "

- 12 - . ,

разработки численного решения совместной еадачи, оно. Оидз приведено к дискретному виду. Пошеэнио било продстш'шіюішп система бесконечно протяяэнньк в одной Направлэшш плоскостей (ркс. 2). ' ‘ _ . , . .

Eco поверхности помещения., нюкщиэ опрэделшщио дшїєїишз рачыеры, разбиваются на отдельные злаййнты с некоторый постоянный шагом, принятый‘для удобства вычислений. Кагдой 1-й «ломант ішеї температуру Tj, и степень «черноты Є l- ' .

Взаимная поверхность излучения 'Ні J ыэгздг -¿аоЗшеї- деря

влеыентвш і и ; j >не8ависиио от их располоюшш мовзї бдаь достаточно просто определена " цгтодоу наткнутій: шггеП", разработанным Г. Л. Полягай для плоско-парзідлельноп спстеш ve&. Ш" методу натянутых нитей” при расчете взаишой поверхности излучения двух произвольных невогнутцх повзрхноотей бзскоцощшй 'протяженности вначале определяются -длины ^оойраігаміа, укрута: нитей, якоба натянутых на оба тела (рис?2). . < .

. Длина внутренних нитей: 9 . ; .

L внутр » L,- + Lfc „ о . ‘ ‘ , ■

Длина виешних иитоЛ: в ■ '

L рнеш •* Ц ч L./, * • _ •' *

.. Взаимная поверхность • излучения равна , полураэкости дде внутренних и. внешних нитей. _ * . '.

• . H{j»> (L внутр - L впешп ) / 2 ' (.

■ Необходимые длины при этой ьгагут быть лото определен^. go теореме Пифагора по известным координатам. - ■ * , . ,

Количество тепла, поре данное с плоаздки і, ішодясуСса .на плоскости -1 на площадку J, иакодяцуюея на плоскости 2 Одет определятся по формуле ■ ;

’ ” ■ . ■ • ’• ■' ^ %tj в f« 6ij lltj [,( «. (т)^ее) ) , ш !

І ij a ii> {j . - ; . ;

- -Какдая площадка, находящаяся на одной ио вайишдайстоушзк поверхностей, в результате последовательного взшыодойгтвкп о каждой из площадок другой плосгасти будет отдавать : накапливать таяло. . . , . • ’ . •

Изложенная вшэ методика расчета 'лучистого ¡еплэобшпа В помещении била реализована в •. программе "LUOH,!. Программ написана на алгоритмической языке ФОРТГАН-77 .и засчитала на ІШ! -совместимые компьютеры. Программ-» "l.UCtr ягляется головкой дл;[ радиационной задачи и iim-îpT дві? подпрограммы ’’PARA!." n MRPrrr/),,i

F::c.2. Гасчэтная . схема к коиэвдго-разисстной ног'ели

■ процесса топ.чообмэра з заглубленном помэшэшш с учотом' ітопдуїггивноп и лучистой составляющих

. - 14 - .

которые соответственно представлявг собой • üSTOPirrtOJ Р0Е?ШШ аадачи для параллельных и вваимноперпенднкулярнцх плоскостой. '

' Впоследствии, програша "LUCH" била в'клзчэна в каиэстве подпрограммы в ‘многоуровневый программный коыплеко . "ТЕШ?". Головной для всего кошийкса является nporpaí&E "TElíPA", котор&з представляет собой алгоритм решения Я?авнэнад теплопрородностр. (1) методом конечных разностей. . .

' Нарис.2 показана свема разбивки расчётной oOxccfU U--отделънш блоки и характер теплового йаишдзйстріїл. отдельного; блока. • Каадый из блоков, находящийся на.внутреннее повзршютй' огравдатезй конструкции помещения ввашадойсФвуот -с. соседний!' блокад теплопроводностью и отдает ’или получазт. їопло о? гхддого из блоков других огравдаювщх конструкций са счої радшцли. ' •

' Подпрограмма "LICH" вывивается к§ каждом хато па вроизіш. Ш окончании работы подпрограгшц, тепло, накоплзш»© 'каздш -'силіанш в радиационной обшиє .елементом, в реву&татр его. взщ|шдз&жца со всеми плоскостям) на данном кате по врекзни сохраниться в-соответствувдэй ячейке пашіти |t будбт выступать г&чгстсо внутреннего линейного теплоисточника в уравнении (1).„ Ршз.£, такий образом,- представляет собой расчотпув- схоиу і;' рзпщшз совизстной шщуїстнвно-радиационной вадач:г ізтодси юо&адш разностей. . . • , • • ... *. ' ' / - ' .

\ . Правильность работы nognporpaiuu "LUCÜ" вроезрагазь uytou ; сраішошіл результатов расчэта с сШалшгичоскшз paso прсдлагьзшші E4L Богословский, (С. Г. Едохоц »і’ Ú. С. Куткеолакзо ш двух. • бесконечно протяганных : в одной иаярашшш пзраааздьпс: и взшшоперпендикуляркых „ ПЛОСІЮСТеА.* В .1 качество кдитрольііого варианта было принято пошвднио, разшром а разной теїтератур между поверхностями 10К. Шаг. раебивку • ноириіоотей .принимался ' равным 1 м, 0,6м, О.ЕБи.. Ровультати сїіайизіїщ. по'кааали хорошо соответствие ' с шіалзтічооіз&л рзгйашшй.-. Погрешность вычисления для шага S-lu составила. 0,Q2& • . . "

. Таким образом, "приведение вналит»«зского ревэш» • ёадачп • лучистого теплообмена-двух серых ЛО0®р8ИОСТОЙ к дшфотвой ШДЭЯП дает минимальную погрешность даха' при достаточно грубой 'раабшна сеткия пЬзвоаявт ревшть оовмеегнуї? еадочу, 'ущшш&о' цзэ составлягаие. теплообмена - коидуктйвіїуо к раднадаїшуа чкофшогл катодом конечних разностей, . ешрокшшфувдиц росоіір уравпзккл теплопроводности в онтаяьпийной форма. . .

. В четвертой главе Представлены .результати числоккік экспериментов, проведенных на описанной вша ■ штеьвтичэской

шдали, а таюэ прооктныэ 1 предлояэния по теплоизоляции 8Кспдуатирув1ш вм\аублепных помещений гражданских в даний.

*!гогэло"аяггп бнля’гшолпэки в тря этапа; на первом ревагась бадачз 1"?ог,:г;эс(сого Яйрсктэра-сравненнэ результатов численного н йатуркого окспэртнггов при одинаковых походных данных; на втором этаМ ояредалялось влияние соотиоаюиия ваглублеяной и» наружной Чзстай пс1'зпз11!*л па общие теплопотери ив цоколя, после чего на Третьем стала Сиз исследован температурный режим для различных юфтгурациЛ топлз!гео£лшп1-при«акс11мально вб&мэжиом ваг дублении, о такт» определена степень влияния учета лучистой составляй»« на точность рабчетов. • . •• :

. В глчества сравнительной базы данных для сопоставления с результатами натурных . наблюдений были приняты результаты пзкэреннй твшэретур в трплопотоков и отапливаемых подвалах, выполненных а США Л ЬЬк Ерайдом' в -1974-1975гг. в г. Колумбус вт. Огайо в подвале с неизолированными стенами » полом и - Т. Куэном э г. Эймс вт. Айова э 1979-1981 гг. в доме с хоро^ изолированными сСпаловшшыш? стенами и поломи подвала. • ’ . ‘

По результата! моделирования а обоих случаях было подучено яоросее соответствие с экспериментальными данными. Таким образом, бнво установлено, что разработанная ттодика • Ыояат быть использована для расчета температурного режима как хорошо изолированных заглубленных инструкций, так и конструкций не

ггнэпщях догсо.шлгэяьпоЯ теплоизоляции. • ' • ■ .

!й аторои • этап» ■ бая кэучев основной; параметр сб’еино-дгпнйрогочлого рэсэшя, определяющий тепловой режим сагдубгэнпого этага, а ■ пмэпш, йоотиокеиие заглубленной' и

П'здзегзюа »пето Л не,руп?оЯ стена . . ;

Расчэты проводились зля клинатнчэских уелоЪиЛ " г. Сзргкэв Пзсад при условии подяе'рггзпи а "пог^г^нки постоянной температуры гзутрэянзго воздуха, равной 13 ♦ 2*С э течения с^его годового

,'’:’,г.2сггг! • чгсть сгэны пртнгшпсб гарашитобетонноЯ- из цгггэгга сСгсглсз!гя ?рзбуе1-ого термичосгаго сопротивления;

подз01£ш степа я пол балл претттн бетонными и на га,элп

догяшягелзгоЯ теигккшшйь . . ■

1Г.э рззугиатсг» рйею?а бито ус?а?:оЪхз.по, что 85Х от обют етш тегшзпогерь пз-появагл при равп’Я сысотся зпглублэшюй и ВДОеМЗОЯ ЧЕСТИ (!1’!3-Шг) приходится КЗ ого яаружгшэ стоны. ’ 'Лояьигпяэ соотнесения Ечз: йзг о? 1:1 до 1:5 приводят к сгаяэгаяэ зтоЯ ’величин» . яа 33». Теплопотери черев поя при этом существенно не угданьвшотся и не лаят практически никакого эффекта

- 16 -

Б доле снияэния общик топлопотерь.

Теплопатерпчерее стену, однако, достаточно еоликн да» при Уаксниальнои заглублении. Температура-в 'сэрхной ео части «а внутренней поверхности при ОТСУТСТВИИ ДОПОЛШТеЛЬИОЯ . ПООЛЯЩШ равна 10вС, что шкзт вшвать дыаадеиие’¿»идоксате на виутроикой поверхности. Температура в яки ¡ей час«! ствии при стон состояла? 16 *С к близка к температура пола. . . , •

' С цолыэ поиска оптимального варв'анта сбосвочжш фрэЗуоюгс 'температурного роста стоки биг:>: ■ проочетапи Й £зриьвтов с.? дополнительной иаруккой тевдошоглшш из яэстпаго вдагостойкого утеплителя, с качзстк- которого был прк;;;а войопаляэткрэй • Внутренняя иголлщш подвала с работо ко г-Ьзс^трйглдс.зь. ;

11о' реаудьтатац шдолнроваш? бцло кмвяоио, что оцуиаяс йоытанио температуры с иекбелэо опекой сочэикп-е сордней чгэтп ’стены вблизи поверхности '¡трута и доетг^точйэ ров?;о^р;:сс-распрздэлзккэ температур по глубина и5»эт &ип достигнуто пут с а теплоизоляция со верхней части на глубину °0. Ьи от поверхности ' е устройством дополнительного Г0р;Ш0!1ТйДЬНЭГ0 иэолкрукуго 0£3:: длиной до 1.6м с торшческиа еопротшшнвэи, равньи .термическое?, сопротивления ьортикальиой изоляции. Текязрглура с ьсрхноС стеки 13 втои случаэ достигала 14'С. " ,

пополнитедько для двуя .варианта» било ироводош). кзучгйта учата влипни;} лучистой составляв^ иа точность ' опродглзпил температурного рэта. С этой цэгыэ длл ст вариантов ра&зд* бшш проведены в дса.этма. , Ва пэрвои атопэ в базовом лучистиЛ товлообшн но бил учтен, ,г;и ьтороу гтеш; С;.'.*;;

последовательно проводени расчета с учетом раяиацкопг.сЛ состазляваэй при различны:-: стояогшк «криош •коворгиозтс'й.

Увеличение степени чериоти поверхностей с £ « 0.61 до £“ 1. С3 приводило к'уведичош;» точности разчэта по. срозкэкю с бгзоы*; случаом от 10% до 202 с соотвотствуаьзй раанвдй ьичизд^ш-^ температур внутренней поверхности б верхней п _средней ча*?й2 стены' на 1-2 *С. На температуры пола дооазлопкэ радшидо по оказывало ватного влияния. Учет дучистой составляема,. ?и;о образом, оказался суезстБОНИни Ш определения температур вэрияй части стеки ва счет ее интенсивного топдообшпа е »¡агрота?г поверхностью подвального перокрштл. ' . . ; '

■ Сопоставление результатов расчета . . е накЗодео распространенным и обеэпринят.ш ь США и Канад? {ю&гнврнш |,^тодо:.2 АБШАБ, основанной па предположит) стационарных' услои.пп системе эаглубленноо пэидонк» - лгяллгап^л грунт.а. теч<чпщ ьег-го

. • •• . 17 - . . . .

чпг.иго периода показало horpstaocn яягэтрзого кзтода порядка ■Ш л,"'!■ нэдоолгровашкя стон, 00% для стой о полной наруиюй ц 10% длл 'язлоз. "peto того, “зтод ASHRAE ;;о дпэт ^югзсстп pzccM'.mmsxb. . конструкция о дополнительной горнзоятсльпой кзодяцяэй, -что',. в" 'допояиеяйэ it иалогеинш вкст результате*! «а пезволзэт рзиоігзндовать ого з качество одяови для р-зргбзткя '"отолпї’гї СЇЬП пр?злшзтолы:о к условиям России.

Прззкяа» прзлго.“эя;м, ргзработаяноо па основании серии ргочзтоа, приводятся яа. прга-эрэ* строительства индивидуальных y.'irjá пат а‘ сжпяуащ>тт*?я яодвалыкс'я зтатя з г.Сергиев J’ccîh ?'гс>:о?сгсй • .сЭтая»! я -, арэдстоалм? собой рссэикэ .верхней ’Г.оч‘И ù’miu оташгекэго подвала. я .гзлз се пригаіканйя ¡г г:5Л"з?,'”с/ї етряячиоЯ' стргго о устройством утэядейяой бтіїостки я.

!?гх:т;?"ойкой дэрзгавальяоа пэЬояожстйро^йой arawi э гэрзвэй части.

• *■ .•

; ' в. ’ ■ ССЙШЗ XffîffîJ ' ' ' . ' '

' і. атггодашэ psecapaitéo з пгетоятао ерзм сферы

•¿спольгогаяпя еаглублзятгг notstswtfl оярэдэяяэт язсОхЬдтаюЬтъ cîMîojctofo тучэякя jipctsccoo тэплссСкгяа, кжкз* гзето з int сгргт.2ггк гокетрукия!«, что вюючаиг з себя: ' ' .. :

: -• «îopMjanpofcsy 7шілз?о:;шг-ісс!сїя ’ трсбйваяпЗ « • егрхтїегтві

. гапстружіш?; • ■ • .

-'р-'зрзботиу •;этодачзскй*> • сспоэ прсеїякрсоаягя,

■ сОзспз’дтастля 2їГл0л:зш:з этих тргбовааяЯ; • • . • ■

' - і^тфСіГуопр/ гапстрдагшпз рэсэшй. : ’ *

2. процессы ’теяязсс&зяа з еэггувгзйкой частя адаша яюаг uîvv.'î іпл стлюятвлж'ч сзсСзяпсртгй, терта isryr £»?ть езоддіш к с.-гэяугЬ!'?: . • . . . . ;

a).î'jjw зег.пзчїгзжей • ""ісїглз сгзяа я -вездухої! яізотся вг»«гу?очяая среда - груят, сЗ.:здаггля больгой эпевгееездастья зо

С«:Є5? .(ЇОЗОГІІХ .ПСрвЗОДОВ ВЛЗГЯ, .СД2:Т2КЗК ПО врвІЗШ 'Іазу

галзбс:ії?Я те'ттфатур па граяячяой ковержюсуи, что сбусгаэлязсэт пвобходя:хсть при^ягпял ясстаїшоягріш кзїояов решта;

û). П.'рт'пнпсэ ?ор!5г’:с:хэ сопротивление по г-пубиле грунта, приводя»» к ггеоОходаостя регаяяя кай иаяямум лвужгэрной задачи;

в).Слрэ£эляхгря роль,температуры îii гіубкяз нулевых амплитуд,

тзгператур грунта, пзстойвяой з ' течения года, при .расчэте ?вплооб*.г»яз кэрез полы. ■ . *

г). &!ачитеяъный перепад ,ге»яіератур по внеоте пошіЬяия, сбуслазягааязий. несбходямость учэта «эучястой я- конвективной составлявших. При этом, как показнзй&т опыт яредшетвуюпщ

- 18 -

исследований, лучистая составляющая является основной.

Зч Разработанная методика иэстащшараого. ‘ раечота температурного рекиыэ ваглублвннш - огршедайссгк констру»ашЯ ПО8ВОЛЯ0Т: ■ ■ ' . ’ : • '

-рассмотреть совместное взаимодействие воок составлявши: скстеш ваглубленное пошаэнив-грунт^н&ру*йый воадук;

-получить распределение температур в ' ограедавзк

конструкциях в любое время года ' при ' люЗзй 1Ш1!ф:1гурахси

дополнительной тегиюиэоляций; ‘ ^ ,

-участь дополнительный програв ограедеадх шютрукциЯ еа счет учета лучистой состшшвдзй теплооОьша изаду кх внутренние поверхностям!. ” , *

4. По рееульгитсш ШДвЛИрОВШШ бьшэ установлено, «о ео% о? обок твплопотерь Ни ЦОКОЛЬНОЙ ЧЗСТИ £}ДЫ»Ш Б ОТОШГТОЛйН'Й период

йриходнтса на иаруаныэ стены подвала, при ' отои водишгагу опасность их. проаэрЗешия в верхней частей чипадонш 0юидэнсй7с на внутренней поверхности. 0 ?

• При условии частичной^теплоизоляции стен снарук) с ьэрхиой части 8ффективным влагостойки« пеплителеи; с усуюСстьон дополнительной горкеонтальной мзблящш эта величина цэйзт быть сдиЕэна на в&Х о соответствующий устрайеиши оявскостц

прокэрвшш. - , . _ - ■’ .■

■ Осиовида полоаэиия диссертация опублмноешш *6 слодущкк работах: ' - - ■ , ■

1. Борискина Е Е. Особенности теплообмена в от&гшшсвшы

. подвала кшго доь&. С& Еалшщюэ: строитольс?£,а, Н12,

•' ' ■ 1902, с, 23*£4 ' '

” *2. Ворискшт 11. В. Проектирование вш-дублэшия иаруиш от«

отаплисаеьйя подвалов. СП. Ешшкщоз строительство, , Щ,

-.в 1993, с .16-18 . :

а Борискина НЕ, Литвинов А. &. О повшэш анергозффзктивноств експлуаташш богдуодшкоз чая«

V; едания. С&&ии!щюе строительство, и 6, 1093 , |

Подписано о печать 56.08,93 йориот 60x64^/16 Печать офе,: ' И-216 ' Объен Г уч.-рэд.й, :. Т,100 Заказ^Бесплетко

Типогре^ий МГСУ '