Влияние заполнения прослоек малотеплопроводными газами на тепловую защиту оконных блоков с экранами
Г.И. Парфенов, Н.Н. Смирнов, В.В. Тютиков, Е.Н. Бушуев, Е.А. Шуина
Вестник ИГЭУ, 2023 г. выпуск 6, сс. 5—12
Скачать PDF
Состояние вопроса. Учеными ИГЭУ были разработаны энергосберегающие конструкции оконных блоков с теплоотражающими экранами, осуществлены их испытания в климатической камере, а также выполнено имитационное моделирование процесса теплопередачи через данные конструкции. Несмотря на большое количество научных публикаций, рассматривающих экспериментальные лабораторные исследования и численное моделирование процессов теплопередачи через светопрозрачные конструкции, отсутствуют данные о влиянии использования в прослойках, образованных стеклами и металлическими элементами, малотеплопроводных газов на повышение тепловой защиты оконных блоков с экранами. Правильность определения приведенного сопротивления теплопередаче оконных блоков, в которых используются экраны и малотеплопроводные газы, влияет на корректность составления теплового баланса для помещений различного назначения и, следовательно, на качество проектирования энергетических систем по обеспечению микроклимата внутри помещений. Таким образом, разработка моделей процесса теплопередачи через вышеуказанные строительные конструкции является актуальной задачей при формировании микроклимата внутри помещений.
Материалы и методы. Имитационное численное моделирование выполнено с помощью метода конечных элементов на основании фундаментальных законов теплообмена.
Результаты. Разработана двухмерная имитационная модель теплопередачи через оконный блок с теплоотражающими экранами, в котором прослойки между стеклами и алюминиевой фольгой заполнены аргоном и криптоном. Исследовано распределение приведенного сопротивления теплопередаче по высоте светопрозрачной ограждающей конструкции. Адекватность предложенной имитационной модели подтверждена ее сравнением с данными других авторов и нормативной документацией.
Выводы. Заполнение прослоек, образованных стеклами и металлической фольгой, аргоном позволило увеличить зональное приведенное сопротивление теплопередаче оконного блока с экранами по отношению к базовому варианту (воздух) на 6–23 %, криптоном – на 8–58 % (в зависимости от места замера и количества экранов). Использование разработанной имитационной модели позволит более точно определить потенциал применения теплоотражающих экранов в окнах для систем прерывистого отопления зданий.
1. Савин В.К. Строительная физика: энергоперенос, энергоэффективность, энергосбережение. – М.: Лазурь, 2005. – 432 с.
2. Грахов В.П., Мохначев С.А., Егорова В.Г. Эффективность энергосберегающих мероприятий в жилищном строительстве // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1. – С. 273–280.
3. Подковырина К.А., Подковырин В.С. Светопрозрачные ограждающие конструкции (методы снижения тепловых потерь и мировой опыт применения) // Архитектура и дизайн. – 2018. – № 1. – С. 46–51.
4. Шибеко А.С. Некоторые способы экономии тепловой энергии при производстве вертикальных стеклопакетов // Наука и техника. – 2018. – № 2. – С. 157–164.
5. Численная оценка приведенного сопротивления теплопередаче оконных блоков различных конфигураций / М.В. Драница, П.С. Пахомов, Н.Е. Киреев, А.С. Орешонков // Известия высших учебных заведений. Строительство. – 2022. – № 10(766). – С. 76–81.
6. Gas-filled panels for building applications: A state-of-the-art review / R. Baetens, B.P. Jelle, A. Gustavsen, S. Grynning // Energy and Buildings. – 2010. – Т. 42, № 11. – С. 1969–1975.
7. Бушо А.В. Факторы, определяющие температурный режим стеклопакетов в краевых зонах // Вестник МГСУ. – 2011. – № 1-1. – С. 64–69.
8. Данилин М. Стеклопакет с аргоном и криптоном: что следует знать о современной оконной конструкции [Электронный ресурс компании Промтехгаз]. – Режим доступа: http://промтехгаз.рф/steklopaket-s-argonom-i-kriptonom/ {дата обращения: 14.10.2023}.
9. Смирнов Н.Н. Совершенствование систем по созданию динамического микроклимата для помещений с энергоэффективными светопрозрачными конструкциями: дис. … канд. техн. наук: 05.14.04. – Иваново, 2022. – 333 с.
10. Разработка и верификация имитационной модели процесса теплопередачи через оконный блок с теплоотражающими экранами / Г.И. Парфенов, Н.Н. Смирнов, А.В. Соколов и др. // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 5. – С. 28–39.
11. Two-dimensional conduction and CFD simulations of heat transfer in window frame cavities / A. Gustavsen, Ch. Kohler, D. Arasteh, D. Curcija // ASHRAE transactions. – 2005. – Vol. 111, No. 1. – Р. 587–598.
12. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2023662772 Российская Федерация. Программа для двухмерного моделирования процесса теплопередачи через энергоэффективный оконный блок с заполненными аргоном внутренними камерами стеклопакета и с теплоотражающим экраном / Г.И. Парфенов, Н.Н. Смирнов, В.В. Тютиков и др.; зарег. 14.06.2023 г.