Моделювання теплообміну енергоефективної будівлі

Abstract

В процесі проектування енергое-фективних будинків особливої уваги потребує дослідження балансу енергонадходжень та енерговтрат. Це пояснюється тим, що потреба у забезпеченні будинку енергетичними ресурсами може стати ключовим питанням у визначенні його сумарної площі приміщень та вплинути на результуючі об’ємно-планувальні рішення. Окрім того, вкрай важливо мати можливість точно оцінювати величини енерговитрат, що відбуватимуться в огороджувальних конструкція та інженерних системах майбутнього будинку, з метою їх мінімізації ще на етапі виконання проектних робіт. Для вирішення цієї задачі необхідно мати гнучкий та наочний апарат моделювання процесів теплообміну та відповідну математичну інструментальну базу, що дозволятимуть враховувати вплив режимів роботи усіх інженерних систем (включаючи системи опалення, вентиляції та кондиціонування) у різні пори року, а також даватимуть змогу легко змінювати початкові та крайові умови розрахунків, а саме: конфігурації зовнішніх і внутрішніх стін, перекриттів та покриттів, кількість та місця розміщення світ-лопрозорих конструкцій, а також можливі дефекти та нещільності огороджувальних конструкцій, в результаті яких виникатимуть інфільтраційні процеси, що впливатимуть на кратність повітрообміну приміщень та тепловтрати будівлі у цілому. В даній роботі розглядається математичний апарат моделювання стаціонарного температурного режиму будівлі, що базується на комплексному системному розрахунку температур на поверхнях та у повітрі внутрішніх приміщень, із урахуванням теплофізичних параметрів матеріалів стінових конструкцій, вікон та дверей, теплонадходжень від системи опалення та інших джерел енергії, а також параметрів роботи системи вентиляції. Продемонстровано приклад складання системи теплового балансу приміщень енергоефективного житлового будинку котеджного типу. Показано принципи врахування усіх видів теплообміну між поверхнями та повітряним середовищем кімнат, а також прогнозовані зниження опорів теплопередачі огороджувальних конструкцій, пов’язане з формою будівлі.