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=20 ^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
8	70	42	51
7	70	42	51
6	70	42	51
5	70	42	51
4	70	42	51
3	70	42	51
2	70	42	51
1	70	42	51
0	71,540417	42,152662	51,262866
-1	74,198983	43,178575	52,794901
-2	76,844663	44,191602	54,314051
-3	79,478227	45,192513	55,821084
-4	82,100365	46,181997	57,316691
-5	84,711697	47,160676	58,801493
-6	87,312785	48,129112	60,27605
Продолжение таблицы 2.1.
-7	89,90414	49,087813	61,740875
-8	92,486227	50,037247	63,196431
-9	95,059472	50,97784	64,643146
-10	97,624268	51,909982	66,081411
-11	100,18097	52,834036	67,511587
-12	102,72993	53,750334	68,934008
-13	105,27143	54,659187	70,348983
-14	107,80578	55,560881	71,756799
-15	110,33324	56,455684	73,157725
-16	112,85405	57,343847	74,55201
-17	115,36846	58,225602	75,939888
-18	117,87668	59,10117	77,321578
-19	120,37892	59,970755	78,697285
-20	122,87537	60,834551	80,067204
-21	125,36621	61,692741	81,431517
-22	127,85162	62,545497	82,790395
-23	130,33176	63,392981	84,144002
-24	132,80678	64,235348	85,492491
-25	135,27682	65,072742	86,836008
-26	137,74204	65,905304	88,174692
-27	140,20255	66,733164	89,508674
-28	142,65849	67,556447	90,838079
-29	145,10997	68,375272	92,163027
-30	147,5571	69,189754	93,483631

 

    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 2 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 2м/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	Бухгалтерия tвн, оС	Проректор tвн, оС	Архив tвн, оС	Аспирантура tвн, оС
-5	19,8	25,6	18,3	19,2
-6	19,6	25,5	18	18,6
-7	19,4	25,3	17,8	18,4
-8	19,2	25,2	17,5	18,1
-9	18,9	25,1	17,3	17,8
-10	18,7	25	17	17,6
-11	18,5	24,8	16,8	17,3
-12	18,3	24,7	16,5	17
-13	18,1	24,6	16,2	16,7
-14	17,9	24,5	16	16,5
-15	17,7	24,4	15,7	16,2
-16	17,4	24,2	15,4	15,9
-17	17,2	24,1	15,2	15,6
-18	17	24	14,5	15,3
-19	16,8	23,9	14,4	15
-20	16,6	23,8	14,3	14,7
-21	16,3	23,7	14	14,4
-22	16,1	23,5	13,7	14,1
-23	16	23,4	13,4	13,8
-24	15,7	23,3	13,1	13,5
-25	15,5	23,2	12,8	13,2
-26	15,2	23,1	12,5	13
-27	15	22,9	12,2	12,5
-28	14,8	22,8	11,9	12,2
-29	14,6	22,7	11,6	11,9
-30	14,4	22,6	11,3	11,6

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, бухгалтерия, архив, аспирантура), 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 бухгалтерии температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 2 м/с составила 19,8^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 14,4^оС;

- для проректора температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 2 м/с составила 25,6^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 22,6^оС;

- для архива температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 2 м/с составила 18,3^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 11,3^оС;

- для аспирантуры температура внутри помещения при t_н = -5 ^оС и северном ветре со скоростью 2 м/с составила 19,2^оС, а уже при t_н = -30 ^оС и прочих равных условиях – 11,6^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 (8 вариант - 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
	Бухгалтерия	Проректор	Архив	Аспирантура
0	18,931	25,531	17,149	17,762
1	18,764	25,010	17,049	17,606
2	18,731	24,994	17,000	17,592
3	18,663	24,938	16,935	17,575
4	18,590	24,871	16,857	17,562
5	18,518	24,791	16,763	17,552
6	18,423	24,698	16,656	17,544
7	18,327	24,592	16,534	17,537
8	18,216	24,473	16,400	17,531
9	18,105	24,343	16,253	17,525
10	17,993	24,202	16,095	17,521

 

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
	Бухгалтерия	Проректор	Архив	Аспиантура
0	18,863	25,101	17,229	17,706
1	18,782	25,013	17,002	17,611
2	18,758	24,877	16,845	17,592
3	18,734	24,673	16,601	17,575
4	18,716	24,406	16,292	17,562
5	18,679	24,082	15,927	17,552
6	18,672	23,712	15,518	17,544
7	18,644	23,303	15,075	17,537
8	18,623	22,863	14,606	17,531
9	18,596	22,403	14,120	17,525
10	18,620	21,825	13,623	17,521

 

Рис.3.2. График зависимости

для четырех исследуемых помещений при северо – восточном направлении ветра