ВИЗНАЧЕННЯ ПРИВЕДЕНОГО ОПОРУ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ АРХІТЕКТУРНО-КОНСТРУКТИВНИХ ВУЗЛІВ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ НА ОСНОВІ ГЕОМЕТРИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ ТЕМПЕРАТУРНИХ ПОЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.32347/0131-579X.2024.106.262-277Ключові слова:
термічні містки; тепловтрати; опір теплопередачі; температурні поля; ізотерми; метод найшвидшого підйому чи спуску; теплопровідне включення; метод чисельного моделювання, інтерполяційна функція.Анотація
У статті розглядається один зі способів визначення приведеного опору теплопередачі у архітектурно-конструктивних вузлах і зонах теплопровідних включень огороджувальних конструкцій для їх подальшої оптимізації за принципом максимально можливого скорочення тепловтрат.
Досліджується відповідний алгоритм, який має під собою циклічне проходження декількох етапів: аналізу поточного стану/конструкції вузлового рішення методом пошуку траєкторій найшвидших тепловтрат (як моделювання ліній найшвидшого підйому чи спуску з використанням одновимірного пошуку) та визначення опорів теплопередачі вздовж відповідних траєкторій, на основі яких обчислюється значення приведеного опору теплопередачі. Процес пошуку траєкторій найшвидших витоків теплової енергії реалізується за допомогою геометричного моделювання спеціальних інтерполяційних функцій, побудованих за опорними значеннями температурних полів у досліджуваних вузлах.
За результатами аналізу отриманих траєкторій найшвидших витоків теплової енергії пропонується здійснювати раціоналізацію вузлових проектних рішень за допомогою внесення конструктивних змін на шляху змодельованих траєкторій тепловтрат (термічних містків або містків холоду) та перевірку ефективності вжитих заходів шляхом повторного розрахунку та порівнянням розрахункових приведених опорів теплопередачі із нормативними показниками, враховуючи нормативні вимоги щодо питомої енергопотреби будівель.
Температурні поля відтворюються одним із методів чисельного моделювання (методом скінченних елементів, методом скінченних різниць або методом граничних елементів), для чого допустимо використання спеціалізованого програмного забезпечення, або використовуючи інтегральні формули для визначення температурних показників у досліджуваних архітектурно-конструктивних вузлах. Для побудови спеціальних інтерполяційних функцій температурного поля, пропонується застосовувати один із найбільш уживаних підходів на основі інтерполяційних поліномів Лагранжа або Ньютона. Також прийнятною для функціонального опису дискретного ряду точок на площині є інтерполяція на основі радіально-базисних функцій.
Виявлення та локалізація термічних містків в архітектурно-конструктивних вузлах огороджуючої конструкції є однією із найважливіших задач будівельної фізики в царині підвищення енергетичної ефективності будівель та, як наслідок, зниження їх вуглецевого сліду.
Посилання
Література
Скочко В. І. Пошук містків холоду у вузлах будівельної конструкції на основі спеціальних інтерполяційних функцій / Eнергозбереження в будівництві та архітектурі. Вип. 4. Київ : КНУБА, 2013. С. 259-264.
Якусевич С. Г., Плоский В.О. Спосіб відтворення температурних полів конструктивних вузлів будівель та споруд / Прикладна геометрія та інженерна графіка. Київ : КНУБА, 2018. Вип. 94. С. 88-94.
Якусевич С. Г. Алгоритм конструювання вузлів зовнішніх огороджувальних конструкцій при проєктування теплової оболонки будівлі/ Прикладна геометрія та інженерна графіка. Київ : КНУБА, 2018.
Ковальов С. М., Воронцов О.В. Конструювання сітчастих каркасів поверхонь із горизонталей і ліній найбільшого схилу / Прикладна геометрія та інженерна графіка. Kиїв : КНУБА, 1993. Вип. 54. С. 13-16.
Плоский В. О., Скочко В.І. Геометричне моделювання деяких процесів тепломасообміну / Прикладна геометрія та інженерна графіка. Київ : КНУБА, 2012. Вип. 89. С. 285 295.
Скочко В. І. Спеціальні геометричні моделі процесів, що розвиваються у суцільному середовищі / Дис. … конд. техн. наук: 05.01.01. Київ : КНУБА, 2013. 269 с.
Сергейчук О. В. Архітектурно-будівельна фізика. Москва : Такі справи, 1999. 156 с.
Fenner R. T. Finite Element Method for Engineers. London: The Macmillan Press Ltd, 1975.
Oden J. T. An Introduction to the Mathematical Theory of Finite Elements / J. T. Oden, J. N. Reddy. New York – London: John Wiley & Sons, 1976.
Трушин С. И. Метод конечных элементов. Теория и задачи. Москва: Издательство АСВ, 2008. 256 с.
Самарский А. А. Введение в теорию разностных схем. Москва : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1971. 553 с.
Самарский А. А. Теория разностных схем. Москва : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. 616 с.
Самарский А. А., Вабищевич П. Н. .Численные методы решения обратных задач математической физики. Москва :Издательство ЛКИ, 2009. 480 с.
Метод граничных элементов / А. Г. Угодчиков, Н. М. Хуторянский. Казань: Издательство Казанского университета, 1986. 297 с.
Найдиш В. М. Дискретна інтерполяція. Мелітополь: ВДП «Люкс», 2008. 250 с.
DIRECTIVE (EU) 2024/1275 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 24 April 2024 on the energy performance of buildings
DIRECTIVE (EU) 2023/1791 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 13 September 2023 on energy efficiency and amending Regulation (EU) 2023/955 (recast)
National applications of the NZEB definition – The complete overview of February 2018, – The Concerted Action EPBD
ЗУ Про енергетичну ефективність будівель – Відомості Верховної Ради (ВВР), 2017, № 33, ст.359
РОЗПОРЯДЖЕННЯ КМУ від 29 січня 2020 р. № 88-р «Про схвалення Концепції реалізації державної політики у сфері забезпечення енергетичної ефективності будівель у частині збільшення кількості будівель з близьким до нульового рівнем споживання енергії та затвердження Національного плану збільшення кількості будівель з близьким до нульового рівнем споживання енергії»
Скочко В. І. Методи інтерпретаційного геометричного моделювання сітчастих структур та їх застосування. Дис. … доктора техн. наук : 05.01.01. Київ : КНУБА, 2021. 590 с.
Iske A. Radial basis functions: basics, advanced topics and meshfree methods for transport problems / Rend. Sem. Mat. Univ. Pol., Torino, 2003. № 61 (3). P. 247–284.
References
Skochko V. I. Spetsialni heometrychni modeli protsesiv, shcho rozvyvaiutsia u sutsilnomu seredovyshchi / Enerhozberezhennia v budivnytstvi ta arkhitekturi. – Kyiv : KNUBA, 2013. s. 259-264.
Yakusevych S. H., Ploskyi V. O. Sposib vidtvorennia temperaturnykh poliv konstruktyvnykh vuzliv budivel ta sporud / Prykladna heometriia ta inzhenerna hrafika. Kyiv : KNUBA, 2018. Vyp. 94. s. 88-94.
Yakusevych S. H. Alhorytm konstruiuvannia vuzliv zovnishnikh ohorodzhuvalnykh konstruktsii pry proiektuvannia teplovoi obolonky budivli / Prykladna heometriia ta inzhenerna hrafika. Kyiv : KNUBA, 2018.
Kovalov S. M., O. V. Vorontsov Konstruiuvannia sitchastykh karkasiv poverkhon iz horyzontalei i linii naibilshoho skhylu / Prykladna heometriia ta inzhenerna hrafika. Kyiv : KNUBA, 1993. Vyp. 54. s. 13-16.
Ploskyi V. O., V. I. Skochko Heometrychne modeliuvannia deiakykh protsesiv teplomasoobminu / Prykladna heometriia ta inzhenerna hrafika. Kyiv : KNUBA, 2012. Vyp. 89. s. 285 295.
Skochko V. I. Spetsialni heometrychni modeli protsesiv, shcho rozvyvaiutsia u sutsilnomu seredovyshchi / Dys. … kond. tekhn. nauk: 05.01.01. Kyiv : KNUBA, 2013. 269 s.
Serheichuk O. V. Arkhitekturno-budivelna fizyka / Moscow : Taki spravy, 1999. 156 s.
Fenner R. T. Finite Element Method for Engineers. London: The Macmillan Press Ltd, 1975.
Oden J. T. An Introduction to the Mathematical Theory of Finite Elements / J. T. Oden, J. N. Reddy. New York – London: John Wiley & Sons, 1976.
Trushyn S. Y. Metod konechnыkh эlementov. Teoryia y zadachy. Moscow : Yzdatelstvo ASV, 2008. 256 s.
Samarskyi A. A. Vvedenye v teoryiu raznostnыkh skhem / Moscow.: Nauka. Hl. red. fyz.-mat. lyt., 1971. 553 s.
Samarskyi A. A. Teoryia raznostnыkh skhem / Moscow : Nauka. Hl. red. fyz.-mat. lyt., 1989. 616 s.
Samarskyi A. A., Vabyshchevych P. N. Chyslennыe metodы reshenyia obratnыkh zadach matematycheskoi fyzyky / Moscow : Yzdatelstvo LKY, 2009. 480 s.
Metod hranychnыkh эlementov / A. H. Uhodchykov, N. M. Khutorianskyi. Kazan: Yzdatelstvo Kazanskoho unyversyteta, 1986. 297 s.
Naidysh V. M. Dyskretna interpoliatsiia. Melitopol : VDP «Liuks», 2008. 250 s.
DIRECTIVE (EU) 2024/1275 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 24 April 2024 on the energy performance of buildings
DIRECTIVE (EU) 2023/1791 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 13 September 2023 on energy efficiency and amending Regulation (EU) 2023/955 (recast)
National applications of the NZEB definition – The complete overview of February 2018, – The Concerted Action EPBD
ZU Pro enerhetychnu efektyvnist budivel – Vidomosti Verkhovnoi Rady (VVR), 2017, № 33, st.359
ROZPORIaDZhENNIa KMU vid 29 sichnia 2020 r. № 88-r «Pro skhvalennia Kontseptsii realizatsii derzhavnoi polityky u sferi zabezpechennia enerhetychnoi efektyvnosti budivel u chastyni zbilshennia kilkosti budivel z blyzkym do nulovoho rivnem spozhyvannia enerhii ta zatverdzhennia Natsionalnoho planu zbilshennia kilkosti budivel z blyzkym do nulovoho rivnem spozhyvannia enerhii»
Skochko V. I. Metody interpretatsiynoho heometrychnoho modelyuvannya sitchastykh struktur ta yikh zastosuvannya. Dis. … doktora tekhn. nauk : 05.01.01. Kyiv : KNUBA, 2021. 590 s.
Iske A. Radial basis functions: basics, advanced topics and meshfree methods for transport problems / Rend. Sem. Mat. Univ. Pol., Torino, 2003. № 61 (3). P. 247–284.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
