Математическое моделирование теплового состояния здания

Кроме задания параметров окружающей среды  пользователем, предусмотрена удобная  возможность автоматического задания  этих параметров с официального сайта  службы метеорологии www.gismeteo.ru.

После задания всех исходных данных пользователь начинает расчет.

После окончания расчета появляется окно с рассчитанным значением температуры  в конкретном помещении здания.

Данные  расчета с определенными исходными  данными записываются в отдельный  файл с расширением *.sot.

Пользователь  может распечатать план этажа, с  указанием значений температур в  каждом помещении.

 

 

 

 

 

2. Исследование  зависимости теплового состояния  здания от температуры       

    наружного  воздуха

 

Цель работы: Исследовать зависимость теплового состояния помещений

здания главного учебного корпуса УлГТУ от температуры  наружного воздуха.

 

 

Задания

1. Построить при помощи  MSExcel график центрального качественного

регулирования.

2. Рассчитать и построить  зависимости  t_вн =f(t_н), где t_вн – температура внутри помещения, а t_н – температура наружного воздуха. Зависимости построить для четырех помещений, принадлежащих различным фасадам здания, при помощи программы расчета теплового состояния здания.

3. Проанализировать полученные  результаты.

 

Порядок выполнения

1. В соответствии с формулами  (1.20) - (1.24), (1.26) вычисляем температуры в подающей и обратной магистралях, соответвующие графику центрального качественного регулирования 150/70, который является графиком применяемым котельной УлГТУ.

Принимаем t₁^\=150^оС, t₂^\=70^оС, t₃^\=90^оС, тогда ∆τ=80 ^оС и θ=25 ^оС. Расчетная температура внутреннего воздуха в здании равна t=18 ^оС. Расчетная температура для проектирования системы теплоснабжения t_PO =-31 ^оС. С помощью MSExcel вычисляем температуры в подающей и обратной магистралях (табл.2.1).

                                                                                                            Таблица 2.1.

Температура в подающей и обратной магистрали, температура смеси в  зависимости от температуры наружного  воздуха

tн	t1	t2	t3
-30	147,5672	69,1999	93,4938
-29	145,1300	68,3953	92,1831
-28	142,6883	67,5863	90,8679
-27	140,2420	66,7726	89,5481
-26	137,7909	65,9542	88,2235
-25	132,8739	64,3024	85,5596
-24	130,4077	63,4689	84,2199
-23	127,9362	62,6300	82,8749
-22	125,4592	61,7857	81,5245
-21	122,9765	60,9357	80,1683
-20	120,4880	60,0798	78,8064
-19	117,9935	59,2180	77,4384
-18	115,4928	58,3499	76,0642
-17	112,9856	57,4754	74,6836
-16	147,5672	56,5942	73,2962
Продолжение таблицы 2.1.
-15	110,4718	56,5942	73,2962
-14	107,9510	55,7061	71,9020
-13	105,4231	54,8108	70,5006
-12	102,8877	53,9081	69,0918
-11	100,3446	52,9977	67,6752
-10	97,7934	52,0792	66,2506
-9	95,2339	51,1522	64,8175
-8	92,6655	50,2165	63,3757
-7	90,0879	49,2716	61,9246
-6	87,5007	48,3170	60,4639
-5	84,9033	47,3523	58,9931
-4	82,2953	46,3770	57,5117
-3	79,6761	45,3904	56,0189
-2	77,0449	44,3919	54,5143
-1	74,4012	43,3808	52,9971
0	71,7441	42,3563	51,4665
1	70	41	49,99
2	70	41	49,99
3	70	41	49,99
4	70	41	49,99
5	70	41	49,99
6	70	41	49,99
7	70	41	49,99
8	70	41	49,99

 

    Строим зависимости , и , где t₁ – температура теплоносителя подающей магистрали; t₂ – температура теплоносителя обратной магистрали; t₃ – температура смеси, t_н – температура наружного воздуха, с помощью MSExcel.

 

 

Рис.2.1. Зависимости

, и

2. Открываем программу расчета теплового состояния здания при помощи открытия файла sot.exe.

3. Выбрать Файл ®  УлГТУ(демо).sot.

3. В поэтажном дереве здания выбираем 1 этаж.

4. В окне плана выделенного этажа выбираем четыре любых помещения, принадлежащих различным фасадам здания (рис.2.2).

5. Выделяем выбранное помещение (помещение выделяется зеленым цветом).

6. Выбрать Расчет ® Исходные данные.

7. Задаем северное направление ветра со скоростью 5м/с.

8. Задаем кратность воздухообмена 3.6.

9. Задаем значение атмосферного давления 0.1 МПа.

10. Задаем температуру наружного воздуха  (t_н = -5 ^оС …-30 ^оС с шагом 1 ^оС).

11. Выбрать Расчет ® Начать.

12. Отображается результат расчета.

 

 

Рис. 2.2. Четыре помещения второго этажа главного корпуса УлГТУ, выбранные для исследования

13. Данные по температурам внутреннего  воздуха заносим в Excel-таблицу (табл. 2.2).

Таблица 2.2.

tн	проректор tвн, оС	Кабинет 1 tвн, оС	архив tвн, оС	Кабинет 2 tвн, оС
-5	18,2	25,6	25,18	25,85
-6	17,7	25,4	24,87	25,25
-7	17,4	25,4	24,62	25,14
-8	17,1	25,3	24,39	25
-9	16,7	25,1	24,16	24,8
-10	16,3	25	23,92	24,7
-11	15,9	24,8	23,69	24,62
-12	15,6	24,8	23,44	24,5
-13	15,2	24,6	23,2	24,34
-14	14,5	24,5	22,95	24,23
-15	14,5	24,4	22,7	24,12
-16	14	24,3	22,45	23,98
-17	13,7	24,2	22,19	23,88
-18	13,3	24,1	21,94	23,74
-19	12,9	23,9	21,42	23,61
-20	12,5	23,8	21,44	23,48
-21	12,2	23,7	21,15	23,35
-22	11,8	23,6	20,89	23,23
-23	11,4	23,5	20,87	23,12
-24	11	23,3	20,33	22,99
-25	10,6	23,2	20,1	22,8
-26	10,2	23,1	19,8	22,7
-27	9,9	22,9	19,25	22,6
-28	9,5	22,9	19,1	22,48
-29	9,1	22,8	18,97	22,38
-30	8,7	22,4	18,69	22,25

14. С помощью MSExcel построить графики зависимости для всех четырех помещений (рис.2.3).

Рис.2.3. Графики зависимости

для выбранных помещений

16. Проанализируем полученные результаты. Исследуя зависимость теплового состояния четырех помещений второго этажа (проректор, кабинет 1,архив, кабинет 2), принадлежащих разным фасадам здания главного учебного корпуса УлГТУ, от температуры наружного воздуха, наблюдаем прямую зависимость температуры внутри помещения от температуры наружного воздуха для всех помещений. Уменьшение температуры наружного воздуха при постоянных направлении и скорости ветра приводит к равномерному уменьшению температуры внутри помещения:

- для проректора температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 5 м/с составила 18,2^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 8,7^оС;

- для кабинета 1 температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 5 м/с составила 25,6^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 22,4^оС;

- для архива температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 5 м/с составила 25,18^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 18,69^оС;

- для кабинета 2 температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 5 м/с составила 25,85^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 22,25^оС.

 

 

3. Исследование  зависимости теплового состояния  здания от скорости и

направления ветра

 

Цель работы: исследовать зависимость теплового состояния помещений здания главного учебного корпуса УлГТУ от скорости и направления ветра при реальном графике центрального качественного регулирования.

Задания

1. Построить при помощи  MSExcel график центрального качественного регулирования.

2. Рассчитать и построить  зависимости t_вн=f (U_в) , где t_вн – температура внутри помещения, а u_в – скорость ветра. Зависимости построить для четырех помещений, принадлежащих различным фасадам здания, при помощи программы расчета теплового состояния здания.

3. Проанализировать полученные  результаты.

 

Порядок выполнения работы

 

1. В поэтажном дереве  здания выбирается  этаж по  номеру в списке группы (2 этаж). В окне плана выделенного этажа выбирается четыре любых помещения, принадлежащих различным фасадам здания (рис.2.2).

2. Задается температура наружного воздуха (любое значение в пределах t_н = -5 ^оС …-30 ^оС) и соответствующую этой температуре значения температур теплоносителя согласно графику центрального качественного регулирования. Все последующие расчеты ведутся с выбранными значениями температур, а именно t_н=-10°С; t₁= 98°С; t₂=52°С; t₃=66°С.

3. Выбирается определенное  направление ветра и последовательно  задается значения скорости ветра  в пределах  u_в = 0 …10 м/c c шагом 1 м/c.

4. Повторяются расчеты  для остальных направлений ветра. 

5. Данные по температурам  внутреннего воздуха заносятся  в Excel-таблицу.

6. С помощью MSExcel строятся графики зависимости для всех направлений ветра и для всех четырех помещений.

                                                                                                                Таблица 3.1.

Расчетные значения температуры  внутреннего воздуха для четырёх  исследуемых помещений в зависимости  от скорости и северного направления  ветра

Скорость ветра, м/с	Температура внутри помещения, °С
	проректор	Кабинет 1	архив	Кабинет 2
0	17,9	24,9	24,48	24,73
1	17,7	24,7	23,93	24,7
2	17,6	24,69	23,91	24,68
3	17,2	24,63	23,89	24,66
4	16,8	24,57	23,88	24,65
5	16,3	24,46	23,87	24,65
6	15,8	24,39	23,86	24,64
7	15,2	24,27	23,86	24,63
8	14,6	24,15	23,85	24,63
9	13,9	24,01	23,84	24,62
10	13,2	23,87	23,84	24,62

 

Рис.3.1. График зависимости

для четырех исследуемых помещений при северном направлении ветра

                                 

                                                                                

 

Таблица 3.2.

Расчетные значения температуры  внутреннего воздуха для четырёх  исследуемых помещений в зависимости  от скорости и северо - восточного направления  ветра

Скорость ветра, м/с	Температура внутри помещения, °С
	проректор	Кабинет 1	Архив	Кабинет 2
0	17,9	24,87	24,01	25,2
1	17,8	24,69	23,93	24,67
2	17,6	24,55	23,91	24,67
3	17,4	24,33	23,89	24,66
4	17,2	24,05	23,88	24,65
5	16,9	23,71	23,87	24,65
6	16,5	23,32	23,86	24,64
7	16,1	22,9	23,86	24,63
8	15,7	22,45	23,85	24,63
9	15,3	21,97	23,84	24,62
10	14,9	21,47	23,84	24,62

 

Рис.3.2. График зависимости

для четырех исследуемых помещений при северо – восточном направлении ветра