energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2016-59-1-56-64energy-955Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGЛОКАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛООБМЕНА НА ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЯХ ОГРАЖДЕНИЙLOCAL VALUES OF HEAT TRANSFER PARAMETERS ON THE INTERIOR SURFACES OF THE BUILDING ENVELOPEЗахаревичА. Э.ZakharevichA. E.

Адрес для переписки Захаревич Алексей Эдуардович Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 150, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 265-97-29 tgv_fes@bntu.by

Address for correspondence Zakharevich Aleksey E. Belаrusian National Technical University 150 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 265-97-29 tgv_fes@bntu.by

tgv_fes@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus2016100220165915664Copyright © Захаревич А.Э., 20162016Захаревич А.Э.Zakharevich A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/955

На основе численного моделирования процессов переноса теплоты и массы в отапливаемом помещении выполнено исследование локальных характеристик теплообмена на внутренних поверхностях ограждений в условиях естественной конвекции. Анализ осуществлен на основании распределений температуры поверхности, конвективного коэффициента теплообмена, удельного конвективного и удельного радиационного потоков. Разработанная двумерная физико-математическая модель учитывает сложный сопряженный теплообмен в ограждающих конструкциях и в свободном пространстве помещений, влияние вида отопительного прибора на процессы переноса. Учитывается конструктивная неоднородность ограждений и заполнения световых проемов. Модель также содержит уравнения радиационного теплообмена между поверхностями внутри помещения, оконными стеклами и окружающей средой. Представлен анализ локальных характеристик теплообмена на внутренних поверхностях окна, нижней части наружной стены, расположенной под окном, и пола. Рассмотрены четыре вида нагревателей: радиатор, конвектор, подоконная отопительная панель и напольное отопление. Выявлена существенная пространственная неоднородность распределения параметров теплообмена на внутренних поверхностях ограждений, обусловленная видом отопительного прибора. Наиболее близкий характер распределений соответствующих величин на поверхности ограждений наблюдается в условиях применения радиатора и конвектора, что определяется значительным сходством полей параметров микроклимата в помещении в этих вариантах. Обнаружены характерные особенности формирования локальных параметров теплообмена на внутренних поверхностях рассмотренных ограждающих конструкций. 

The investigation of local heat-transfer characteristics on the interior surfaces of the building envelope under natural convection conditions was carried out on the basis of numerical simulation of heat and mass transfer processes in the heated room. The analysis was based on the distributions of surface temperature, convective heat-transfer coefficient, convective heat flux and radiative heat flux. The developed two-dimensional physical and mathematical model takes into account the complex conjugated heat transfer in the building envelopes and indoor free spaces, the influence of heater type on the transfer processes. Constructional irregularities of the structures and the windows are considered. The model also contains the equations of radiative heat transfer between indoor surfaces, window panes and outdoor environment. The publication presents the analysis of the local heat-transfer characteristics on the interior surfaces of the window, the lower part of the external wall located beneath the window, and the floor. Four types of heaters are considered: radiator, convector radiator, wall-radiator under the window and the floor heating. The study reveals considerable heat-transfer parameters spatial nonuniformity on the interior surfaces of the building envelope conditioned by the type of the heat emitter in use. The radiator and the convector radiator use shows the closest distribution character of the corresponding values on the building envelope surface, the fact predicated upon considerable similarity of the indoor-microclimate parameter fields in these variants. The characteristic features of the heat-transfer local parameters forming on the interior surfaces of the considered enclosing structures were discovered. 

численное моделированиетеплообменпомещениеограждающая конструкцияотопительный приборnumerical simulationheat transferroombuilding envelopeheat emitterReferencesФокин, К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / К. Ф. Фокин. – 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1973. 287 с.Fokin K. F. (1973) Construction Thermal Engineering of Enclosing Parts of the Buildings. 4th ed. Moscow, Stroyizdat. 287 p. (in Russian).Богословский, В. Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) / В. Н. Богословский. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1982. 415 с.Bogoslovskiy V. N. (1982) Construction Thermal Physics (Thermophysical Principles of Heating, Ventilation and Air-Conditioning). 2nd ed. Moscow, Vysshaia Shkola. 415 p. (in Russian).Гагарин, В. Г. Теория состояния и переноса влаги в строительных материалах и теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий / В. Г. Гагарин. М., 2000. 396 с.Gagarin V. G. (2000) Teoriia Sostoianiia i Perenosa Vlagi v Stroitelnykh Materialakh i Teplozashchitnye Svoistva Ograzhdaiushchikh Konstruktsii Zdanii. [Theory of Moisture State and Transfer in the Construction Materials and Heat-Shielding Properties of the Enclosing Structures]. Moscow. 396 p. (in Russian).Табунщиков, Ю. А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий / Ю. А. Табунщиков, М. М. Бродач. М.: АВОК-Пресс, 2002. 194 с.Tabunshchikov Yu. A., Brodach M. M. (2002) Mathematical Modeling and Optimization of the Buildings Thermal Effectiveness. Moscow, AVOK-Press. 194 p. (in Russian).Захаревич, А. Э. Особенности формирования микроклимата в многосветных пространствах / А. Э. Захаревич // Вестник МГСУ. 2011. № 7. С. 148–154.Zakharevich A. E. (2011) Peculiarities of Microclimate Forming in the Multi-Light Spaces. Vestnik MGSU [Herald of MGSU], 7, 148–154 (in Russian).Heat and Moisture Transport in Wooden Multi-Composite Panels. Dynamic Study of the Air Layer Impact on the Building Envelope Energetic Behavior / I. Traoré [et al.] // International Journal of Thermal Sciences. 2011. Vol. 50, No 11. P. 2290–2303.Traoré I., Lacroix D., Trovalet L., Jeandel G. (2011) Heat and Moisture Transport in Wooden Multi-Composite Panels. Dynamic Study of the Air Layer Impact on the Building Envelope Energetic Behavior. International Journal of Thermal Sciences, 50 (11), 2290–2303. DOI: 10.1016/j.ijthermalsci.2011.05.020.High-Resolution CFD Simulations for Forced Convective Heat Transfer Coefficients at the Facade of a Low-Rise Building / B. Blocken [et al.] // Building and Environment. 2009. Vol. 44, Nо 12. P. 2396–2412.Blocken B., Defraeye T., Derome D., Carmeliet J. (2009) High-Resolution CFD Simulations for Forced Convective Heat Transfer Coefficients at the Facade of a Low-Rise Building. Building and Environment, 44 (12), 2396–2412. DOI: 10.1016/j.buildenv.2009.04.004.Peeters, L. Internal Convective Heat Transfer Modeling: Critical Review and Discussion of Experimentally Derived Correlations / L. Peeters, I. Beausoleil-Morrison, A. Novoselac // Energy and Buildings. 2011. Vol. 43, No 9. P. 2227–2239.Peeters L., Beausoleil-Morrison I., Novoselac A. (2011) Internal Convective Heat Transfer Modeling: Critical Review and Discussion of Experimentally Derived Correlations. Energy and Buildings, 43 (9), 2227–2239. DOI: 10.1016/j.enbuild.2011.05.002.Review of External Convective Heat Transfer Coefficient Models in Building Energy Simulation Programs: Implementation and Uncertainty / M. Mirsadeghi [et al.] // Applied Thermal Engineering. 2013. Vol. 56, No 1–2. P. 134–151.Mirsadeghi M., Cóstola D., Blocken B., Hensen J. L. M. (2013) Reviewof External Convective Heat Transfer Coefficient Models in Building Energy Simulation Programs: Implementation and Uncertainty. Applied Thermal Engineering, 56 (1–2), 134–151. DOI: 10.1016/ j.applthermaleng.2013.03.003.Different Methods for the Modelling of Thermal Bridges Into Energy Simulation Programs: Comparisons of Accuracy for Flat Heterogeneous Roofs in Italian Climates / F. Ascione [et al.] // Applied Energy. 2012. Vol. 97. P. 405–418.Ascione F., Bianco N., De Rossi F., Turni G., Vanoli G. P. (2012) Different Methods for the Modelling of Thermal Bridges Into Energy Simulation Programs: Comparisons of Accuracy for Flat Heterogeneous Roofs in Italian Climates. Applied Energy, 97, 405–418. DOI: 10.1016/j.apenergy.2012.01.022.Захаревич, А. Э. Особенности формирования микроклимата отапливаемых помещений / А. Э. Захаревич // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2009. № 5. С. 73–85.Zakharyevich A. E. (2009) Microclimate Forming Peculiarities of the Heated Spaces. Energetika. Izvestyia Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Obedinenii SNG [Energetika. Proc. CIS Higher Educ. Inst. and Power Eng. Assoc.], 5, 73–85 (in Russian).Захаревич, А. Э. Формирование параметров микроклимата в отапливаемых помещениях в условиях естественной конвекции / А. Э. Захаревич. Минск: БНТУ, 2012. 22 с.Zakharevich A. E. (2012) Formirovanie Parametrov Mikroklimata v Otaplivaemykh Pomeshcheniiakh v Usloviiakh Estestvennoi Konvektsii [Microclimate Parametric Configuration in Heated Spaces under the Conditions of Natural Convection]. Minsk: BNTU. 22 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.