CC BY
0UOT 693
QEYRi - STASiONAR §9RAiTD9 COXQATLI QORUYUCU KONSTRUKSiYANIN EN K9SiYiND9 УЭ QATLARINDA TEMPERATUR SAH9SiNiN HESABLANMASI
9LiYEV MUSTAFA ALI
Azarbaycan Memarliq va in§aat Universiteti
KÖRiMOV AQ§iN K9R9M
Azarbaycan Memarliq va in§aat Universiteti
Xulasa: Maqalada termiki bircins muxttalif in§aat materialindan ibardt ugqatli xarici qoruyucu konstruksiyanin en kdsiyindd temperatur sahasini hesablamaq ugun qeyri - stasionar istilikoturmanin riyazi - fiziki modelina baxilir (birolgulu masala). Hesab olunur ki, isitma, ventilyasiya va havanin kondisionerla§dirilmasinin muhandis sistemlari daxili havanin muayyan olunmu§ normativ parametlari ila tamin olunur - nisbi namlik ф = 55%, va Td = 20 °C, xarici havanin parametrlari (ф, va Tx), xarici havanin temperaturu -30 + -39 °C olan soyuq iqlim zonasi ugun verilir.
Agar sozlar: nisbi namlik, temperatur, qeyri - stasionar rejim, qoruyucu konstruksiya, istilikoturma, temperatur sahasi, istilik oturma amsali, istilik oturma muqavimati.
Abstract: The article considers a mathematical-physical model of non-stationary heat transfer for calculating the temperature field in the cross section of a three-layer external protective structure consisting of thermally homogeneous various building materials (one-dimensional problem). It is assumed that the engineering systems of heating, ventilation and air conditioning are provided with certain normative parameters of the internal air - relative humidity ф=55%, and Tin. = 20 °C, the parameters of the external air ( ф, and Tout.) are given for a cold climate zone with an external air temperature of -30 ^ -39 °C.
Keywords: relative humidity, temperature, non-stationary mode, protective structure, heat transfer, temperature field, heat transfer coefficient, heat transfer resistance.
Аннотация: В статье рассматривается физико - математическая модель нестационарного теплообмена для расчета температурного поля в поперечном сечении трехслойной наружной защитной конструкции, состоящей из термически однородных различных строительных материалов (одномерная задача). Предполагается, что инженерные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха обеспечиваются заданными нормативными параметрами внутреннего воздуха - относительной влажностью ф=55% и Твн=20 °С, параметрами наружного воздуха (ф, и Тн), указана для зоны холодного климата с температурой наружным воздухом -30 -39°.
Ключевые слова: относительная влажность, нестационарный режим, защитная конструкция, теплопередача, температурное поле, коэффициент теплопередачи, сопротивление теплопередачи, температура.
Termiki bircins muxttalif in§aat materialindan ibarat U9qatli xarici qoruyucu konstruksiyanin en kasiyinda temperatur sahasini hesablamaq U9un qeyri - stasionar istilikoturmanin riyazi - fiziki modelina baxaq (birol9ulu masala). Hesab edirik ki, isitma, ventilyasiya va havanin kondisionerla§dirilmasinin muhandis sistemlari daxili havanin muayyan olunmu§ normativ parametlari ila tamin olunur - nisbi namlik ^ = 55%, va Td = 20 °C. Xarici havanin parametrlari ( va Tx) havanin temperaturu -30 ^ -39 °C olan soyuq iqlim zonasi U9un verilir. A§agidaki §akilda 1, 2, 3 ila i§aralanmi§ U9qatli qoruyucu konstruksiyanin sxemi verilmi§dir. I - otagin daxili havasi ila birinci qatin daxili sathi arasinda sarhad; II - birinci va ikinci qatlarin birla§ma sarhaddi; III -ikinci va U9uncu qatlarin birla§ma sarhaddi; IV - U9uncu qatin xarici sathi ila xarici hava arasindaki sarhaddir. §akil 1 - da:
• d1, d2,d3 - konstruksiya qatlarinin qlinligi, m;
• Л.1, Л.2, Л3 - qatlari ta§kil edan materialin istilikke9irma amsali, Vt/(m^ °C) ;
• c1, c2, c3 - qatlari ta§kil edan materialin istilik tutumu, kC/kq^ °C ;
• P1,P2< P3 - qatlari ta§kil edan materialin sixligi, kq/m3;
• in, 12, |3 - qatlari ta§kil edan materialin buxarke9irma amsali, kq/(m^san^Pa);
• P1, P2, P3 - qatlari ta§kil edan materialin namke9irma amsali, kq/(m^ san);
• T1, T2, T3 - uygun olaraq 1, 2, 3 - cu qatlarin markazi oxunda temperatur, °C;
• Td. Tx - uygun olaraq konstmksiyanin daxili va xarici sathinin temperaturlandir, °C.
1 qat 2 qat 3 qat
(ci,di,A.i, (c2, d2, A.2, (сз, d3, Лз,
pi,И, |3l) Р2,Ц2, p2) РЗ.ЦЭ, p3)
I I II i III i IV
§akil 1.. U9 qatli qoruyucu konstruksiyanin sxemi
Qeyri - stasionar §araitda qabul edirik ki, har bir qatin istilik tutumu onun markazinda camlanmi§dir, ancaq qatlar arasinda istilikoturma onlarin markazi arasinda istilikke9irmaya qar§i muqavimat ila xarakteriza olunur. Bu isa o demakdir ki, konstruksiya qatlarinin istilik - fiziki xassalari (istilikoturma, istilikke9irma, temperatur) qatin markazi oxuna aid olur.
Qeyri - bircinc izotrop muhit u9un manbalardan istilin daxil olmasi va istliyin muhitin elementar hacminin sathindan itirilmasinin istilik balansi istilikke9irmanin diferensial tanliyi ila ifada olunur [1]:
(1)
Burada p - materialin sixligi (muhitin); c - sabit hacmda materialin istilik tutumu; t - zaman; x,y,z - koordinatlar; T = T(x,y,z,t) temperaturdur.
Birol9ulu masalani hall edarkan hesab olunur ki, konstruksyanin butun sathinda temperatur
barabar paylanir, yani (я = 0 va (я = 0, ancaq zamana (t) va konstruksiyanin qalinligi boyunca (x) dayi§ir. Birol9ulu masala u9un istilikke9irma tanliyi a§agidaki §akilda olur:
(2)
Parametrlarin §akil 1 - da i§aralanmasina uygun olaraq u9qatli qoruyucu konstruksiyanin har bir qati u9un istilik balansi tanliyini qatlarin sarhadlarinda alava §artlari nazara almaqla a§agidaki §akilda yazmaq olar:
дТ1 . д2Т1 . .
CiPi~^ = h^r 1-Cl 4at щип
C2P2 ~¡f = Á2 2-ci qat ügün (3- 5)
dTi . д2Тз _ .. ..
. сзРз~^ = h^r 3 - cu qat щип II (1-ci va 2 - ci qatin birla§ma yerinda) va III -ün (2 - ci va 3 - cü qatin birla§ma yerinda) sarhaddinda IV daracali sarhad §artlari verilir, hansi ki, istilik axininin va temperaturun barabarliyini tayin edir, yani:
dT2
= . ТЛ„ = Т2\„ (6)
дх
дЪ
дх
1 ЭТ2 Á2~
1 ЭТ2
Ш 2ÖXllf Т2\Ш=Тз\Ш (7)
I va IV sarhadlarinda mürakkab istilik mübadila prosesi ba§ verir. Konstruksiyanin daxili sathi va otaq havasi, ham9inin xarici sathla xarici hava arasinda istilik mübadilasi konveksiya yolu ila [1. 2], daha sonra konstruksiyanin qatlarindan istilikötürma prosesi ba§ verir. Ona göra da. I sarhaddinda II daracali sarhad §artlari (istilik axininin intensivliyi 8), IV sarhadinda isa III daracali sarhad §artlari (atraf mühit §artlari 9) a§agidaki §akilda verilir.
Vä(Td - Tds) = - A^ (8)
ax(Tx-Txs) = -A3r¿ (9)
IV
дх дТэ дх
Burada a(dX)- daxili va xarici hava ila konstruksiyanin sathinin istilik verma amsalidir, hansi ki, konveksiya ak va §üalanma a§ ila istilik verma amsallarinin camina barabardir, yani a = ak + a§ , Vt/(m2 • °C); (Td — Td s) - otagin temperaturu ila Ä1 istilikötürma amsalina va Ti temperaturuna malik konstruksiyanin 1 - ci qatinin daxili sathinin markazinda olan temperaturun farqidir; (Tx — Tx s.) - xarici havanin temperaturu ila X3 istilikötürma amsalina va T3 temperaturuna malik konstruksiyanin xarici qatinin xarici sathinin markazinda olan temperaturun farqidir.
istilikverma amsali cismin sathi ila atraf mühit arasinda istilik mübadilasinin intensivliyini xarakteriza edir. ödadi qiymatca cismin sathi ila atraf mühit arasinda temperatur farqi 1°C olduqda, vahid zamanda vahid sathin verdiyi (va ya qabul etdiyi) istilik miqdarina barabardir. istilikverma amsali bir 9ox faktorlardan asilidir, ancaq istilikötürma masalasinin hallinda onu sabit kamiyyat kimi qabul edirik [3], konstruksiyanin növündan va cahatindan asili olaraq ad va ax - in adadi qiymatlari verilir [4, 5, 6,7] .
Qoruyucu qatlarin qalinliginda istilik ke9irmasinin qeyri - stasionar prosesi iki qanunla tayin olunur: istilikötürma va istilik yigilmasi [1]. Furye qanunu kimi malum olan istilikötürma qanununa
dT
göra, Q istilik axini — temperatur qradienti ila düz mütanasibdir:
X Q = —^dLvayaQ=fR (Ш)
Burada R - qoruyucu konstruksiyanin qatinin istilikke9irmaya qar§i müqavimatidir. istiliyin yigilmasi qanunu müayyan edir ki, qatin dx qalinliginda yigilan dQak istilik miqdarinin zamana göra artmasi onun dT temperaturunun artmasi ila düz mütanasibdir:
dQak = с • dx • dT (11)
Burada с - qatin materialinin hacmi istilik tutumudur.
Demali, Ax qalinliqli elementar qat ü9ün t zaman müddatinda onun orta temperaturunun AtT dayi§masinda yigilan istilik miqdarinin dayi§masi (A Qak) a§agidaki kimi tayin olunur:
A Qak = cv Ax • AtT (12)
Burada Д tT — t рэ (t — 1) zamanlarina uygun temperaturlarin farqi kimi tayin olunur, yani: A tT = Tt — Tt-1.
Qeyri - stasionar §araitda istilikverma prosesi, otagin daxili havasinin xarici mühita ke9masi kimi, ham da aks istiqamatda ba§ vera bilar. (10) düsturunda manfi i§arasi istilik axininin istiqamatinin temperatur qradientinin istiqamatinin aksina yönaldiyini ifada edir (temperaturun artma istiqamati). Bu halda Td temperaturuna malik otaq havasi ila konstruksiyanin T1 temperaturlu 1 - ci
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
qatinin (qatin qalinligi d1 /2) markazina ke9an istilik axininin Q1 tayin olunma tanliyi (10) dusturuna va (8) sarhad §artlarina uygun olaraq a§agidaki §akil alir:
(13)
ad 2Я1
istilik ko9Urulmasi zamani konstruksiyanin 1 - ci qati ila akkumlyasiya olunan enerjinin bir hissasi (Qak.1) qatin AT temperaturunun dayi§masina sarf olunur va a§agidaki §akilda tayin olunur:
AT1 = Tl - Tl'1
Qak.i = c^Pi^di^Tl-Tl-1) (14)
1 - ci qatin markazindan (qatin qalinligi d1 /2) T2 temperaturlu 2 - ci qatin (qatin qalinligi d2 /2) markazina ke9an istilik axininin (Q2) tanliyi a§agidaki kimi olur:
Q2 =¿-<22 (15)
2Я1 2Я2
Konnstruksiyanin daxili birinci qati u9un istiliyin daxil olmasi va itmasinin istilik balansini a§agidaki §akilda yazmaq olar:
Qak.1 = Q1 - Q2 (16)
(14) va (16) tanliklarinin barabarliyindan istifada edarak onu T/ - ya nazaran hall etmakla t zamaninda birinci qatin en kasiyinda temperatur tayin olunur:
T1 = T1-1 +(17)
1 1 ci-pi-di
ikinci va u9uncu qatlarin istilik balans tanliyi analoji olaraq birinci qatin tanliyi kimi ifada olunur.
2 - ci qatin markazindan (qatin qalinligi d2 /2) T3 temperaturlu 3 - cu qatin (qatin qalinligi d3 /2) markazina ke9an istilik axininin (Q3) tanliyi sarhad §artlarini nazara alaraq a§agidaki kimi tayin olunur:
Q3=fdl (18)
2Я2 2Я3
Konstruksiyanin ikincici qati ila akkumlyasiya olunan istilik (Qak.2) qatin АT2 temperaturunun dayi§masina sarf olunur va a§agidaki §akilda tayin olunur:
AT2 = T2 - T2-1
Qak.2 = ^2 • P2 • d2 • (T2 T^-1) (19)
Konstruksiyanin ikiinci qati u9un istiliyin daxil olmasi va itmasinin istilik balansini bela yazmaq olar:
Qak.2 = Q2 - Q3 (20)
(19) va (20) tanliklarinin barabarliyindan istifada edarak onu T| - ya nazaran hall etmakla t zamaninda ikinci qatin en kasiyinda temperatur tayin olunur:
T| = T2t-1+-2^ (21)
2 2 C2-P2'd2
U9uncu qatin markazindan (qatin qalinligi d3 /2) xarici muhita ke9an istilik axininin (Qx) tanliyi sarhad §artlarini nazara alaraq a§agidaki kimi tayin olunur:
Qx = ¿-V (22)
2Я3 ax
Konstruksiyanin ikincici qati ila akkumlyasiya olunan istilik (Qak.3) qatin AT3 temperaturunun dayi§masina sarf olunur va a§agidaki §akilda tayin olunur:
AT3 = T3 - T3-1
Qak.3 = <VP3^4T|-T|-1) (23)
Konstruksiyanin u9uncu qati u9un istiliyin daxil olmasi va itmasinin istilik balansini bela yazmaq olar:
Qak.3 = Q3 - Qx (24)
(23) va (24) tanliklarinin barabarliyindan istifada edarak onu T| - ya nazaran hall etmakla t zamaninda u9uncu qatin en kasiyinda temperatur tayin olunur:
T3 = T3t-1 + (25)
3 3 C3-p3-d3
ОФ "Международный научно-исследовательский центр "Endless Light in Science"
Impact Factor: SJIF 2023 - 5.95 АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬСТВО
2G24 - 5.99 ARCHITECTURE and CONSTRUCTION
Qoruyucu konstruksiyanin daxili sathinda temperaturu hesablamaq ûçûn I sarhaddinda qabul edilmi§ §artlara baxilir (§akil 1).
(8) sarhad §artina uygun olaraq otaq havasi ila divarin sathina verilan istiliyin Qd istilik balans tanliyi açagidaki §akilda olur:
Qd = «d • (Td - T-.s.) (26)
Divarin daxili sathindan birinci qatin markazina axan istilik - q1:
= Idf-i (27)
2Я1
(8) sarhad §artina asaslanaraq istilik axinlarinin barabarliyini, Qd = q1 = Q1 nazara alaraq (27) tanliyinda q1 — in yerina Q1 yazaq va tanliyi Td.s. - a nazaran hall etsak divarin daxili sathinin temperaturunu tayin eda bilarik:
T-.s = T + Qg1 (28)
Qoruyucu konstryksiyanin xarici (ûçûncû qatin xarici sathi) sathinda temperaturu hesablamaq ûçûn IV sarhaddinda (§akil 1) qabul edilmi§ (9) sarhad §artlarina baxilir. (9) §artlarina uygun olaraq qoruyucu konstryksiyanin ûçûncû qatinin xarici sathindan verilan istilik axininin ( ) tanliyi açagidaki kimi olur:
qi = (29)
2Я3
Qoruyucu konstryksiyanin xarici sathindan atmosfera axan istilik:
QX = «x • (TX.5. — TX) (30)
(9) sarhad §artina asaslanaraq istilik axinlarinin barabarliyini, QX = = Qi nazara alaraq (29) tanliyinda qi — ûn yerina Qi yazaq va tanliyi TX.S. - a nazaran hall etsak divarin xarici sathinin temperaturunu tayin eda bilarik:
Tx, = Ti — Qg3 (31)
Alinan naticalar:
Qeyri-sabit stasionar rejimda açagidaki parametrlarin hesablanmasinin nazari asaslari mûayyan edilmiçdir:
• çox qatli qoruyucu konstruksiyanin istilik ôtûrma mûqavimati
D — _L + vn
nüm _ „ ~ Zj¿=1 ~ „ '
Kd ^i «х
Qidi 2Я1
» xarici qoruyucu konstruksiyanin en kasiyinda temperatur paylanmasi T = T^-1 +
» xarici qoruyucu konstruksiyanin daxili sathinin temperaturu Tds = T + t1-1
Ci-pi'di
rpt _ ^t-1 Q2-Q3 rpt — ^t-1 Q3-QX .
2 2 C2-p2'd2 , i i C3-p3-d3'
• istismar zamani qabul edilan namlikda qoruyucu konstruksiyanin qatlarinin istilik ôtûrma amsali Яп = Я • (1 + W • Z/100) .
9D9BIYYAT
1.
2.
3.
4.
5.
6. 7.
Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): учеб. для вузов. В.Н. Богословский. - 2-е изд. перераб. и доп. -М.: Высшая школа, 1982. - 415 с., ил.
Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача.учеб. пособие для вузов. / В.В. Нащокин. М: Высшая школа,1969, 560 стр., ил.
Гусев Н.М. Основы строительной физики: учебник для вузов/ Н.М. Гусев.- М.: Стройиздат, 1975.-440 с.
СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий - СНиП 11-3-79; введ. 01.10.2003-М.: Госстрой РФ, ФГУП ЦПП, 2004.
СНиП 11-3-79 Строительная теплотехника.- Взамен СНиП 11-А.7-71; введ. 01.07.79-М.: ГУП ЦПП, Госстрой РФ, 1998.
ТСН 23-331-2001 Энергетическая эффэктивность жилых и общественных зданий. Нормативы по энергопотреблению и теплозащите. - введ: 01.02.2002.- Чита 2002. СНиП 23-101-2004 Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий. - введ. 01.06.2004.-М.,2004
