Подобие в численном и экспериментальном исследовании теплообмена в модели помещения жилого объекта при изменчивой отопительной нагрузке

Рассматриваются проблемы, связанные с повышением энергоэффективности обогрева помещений строительной сферы, что может дать ощутимый эффект в продвижении к низкоуглеродности производства. Большая часть систем отопления объектов, завершенных строительством, в России имеет уровень «погодного регулирования». Для обеспечения его корректности прежде всего необходимо создать корректные цифровые информационные модели (ЦИМ) зданий, которые создаются большей частью на основе программного комплекса (ПК) Revit, а в последнее время — и на базе отечественного продукта Renga. При этом результаты моделирования обоих ПК нуждаются в верификации и валидации. Интегрированные в них теплотехнические расчеты выполняются для стационарных режимов прохождения теплового потока, а тепловые потоки отопительных систем большинства объектов, работающих в автоматическом режиме погодного регулирования, могут изменяться несколько раз в течение суток. Так как в настоящее время при проектировании конструкции ограждений их тепловая инерционность не принимается во внимание, то температурные колебания могут оказывать заметное влияние на результаты расчетов теплопотерь. Получено выражение для сопоставления критерия Фурье и тепловой инерционности ограждения помещений, позволяющее адекватно оценивать подобие тепловых потоков через ограждения различных конструкций и подбирать параметры характеристик моделируемых ограждений для соблюдения подобия. Для валидации результатов моделирования ПК создана и испытана натурная модель фрагмента помещения здания, для которого была создана численная модель. Приведены геометрические и теплотехнические характеристики моделей, дано описание их конструкций, методики выполнения замеров. Результаты натурных исследований показали хорошее совпадение с численными исследованиями. Полученные результаты позволят вводить корректировки в расчеты систем отопления и обеспечения теплозащиты зданий с учетом нестационарности теплопотерь помещений вследствие погодного регулирования или климатической нестабильности. 

1. Ziganshin M. G. Some issues quantifying low-carbon of an achievement energy and industry. Rocznik Ochrona Srodowiska. 2021; 23: 446–457. DOI:10.54740/ros.2021.030.

2. Хисамиев Б. Р. и др. Цифровая информационная модель десятиэтажного жилого дома в качестве основы цифрового двойника здания в части системы отопления. Природные и техногенные риски. Безопасность сооружений 2023; 6–2(67): 77–80.

3. Алексеева А. А. Сравнительная характеристика систем централизованного и автономного теплоснабжения в жилищном строительстве. 2020; 12: 18–19.

4. Хуснутдинова А. Р., Зиганшин, М. Г. Цифровое информационное моделирование зданий на основе ПО REVIT и RENGA. Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливноэнергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве, материалы VIII Национальной научно-практической конференции. Казань. 2023; 453–455.

5. Игнатьев К. А., Гиниятуллин Э. Р., Зиганшин М. Г. Исследование энергоэффективности комбинированной системы воздушного и водяного отопления общественного здания. Надежность и безопасность энергетики 2021; 14(2): 124–131.

6. Дурдымырадов М., Гурбанов С., Ходжалыев К., Джумманов Д. Виды систем отопления и режим их работы. Символ науки: международный научный журнал 2023; 12–2: 188–191.

7. Дерюгин В. В. и др. Тепломассообмен 2023; СПб: Лань: 240.

8. Стариченко Д. К., Бахтина И. А. Создание скрипта для семейства трубопроводов в Revit, при помощи визуального программирования Dynamo. Ползуновский альманах 2023; 1: 162–164.

9. Верижников Е. Ю. Современные методы повышения энергоэффективности в строительстве. Научный журнал молодых ученых 2023; 3(33); 21–25.

10. Дацюк Т. А., Уляшева В. М., Верховский А. А. Воздушный режим высотных зданий // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова 2024. №. 2. С. 24 – 32. DOI: https://doi.org/10.34031/2071-7318-2024-9-2-24-32