Математическое моделирование теплового состояния здания

 

 

4. Сравнительный  анализ результатов исследования  теплового состояния

здания с  помощью математической модели с  результатами физического эксперимента

 

 

Цель работы: исследовать погрешность математической модели теплового состояния здания путем сравнения результатов математического эксперимента с результатами физического эксперимента, полученными для здания главного корпуса УлГТУ.

Задания

1. Построить  при помощи MSExcel график центрального качественного регулирования.

2. Рассчитать  значения температуры внутреннего  воздуха помещения здания, используя  архив данных по значениям  температуры наружного воздуха,  скорости и направления ветра.

3. Сравнить результаты математического эксперимента с результатами физического исследования теплового состояния помещения.

4. Проанализировать  полученные результаты.

Порядок выполнения работы

1. Выбрав одно  помещение согласно  рис. 4.1.

2. Рассчитать  не менее 10 значений температур внутреннего воздуха в выбранном помещении, используя архив данных по температурам наружного воздуха, скорости и направления ветра, приведенных на рис. 4.2 – 4.4.

3. Данные по  температурам внутреннего воздуха  следует заносить в Excel- таблицу.

4. Сравнить полученные данные с результатами данными, полученными путем измерения температуры датчиком (рис. 4.5).

 

Рис 4.1. Место положение помещения № 717 (7 этаж)

Рис. 4.2. Температура наружного воздуха: линия – по метеоданным; ■ – измеренная датчиком, установленном на левом крыле здания главного корпуса УлГТУ; □ – измеренная датчиком, установленном на правом крыле здания здания главного корпуса УлГТУ

Рис. 4.3. Скорость ветра

Рис.4.4. Направление ветра

Рис.4.5. Температура  внутреннего воздуха в помещении, измеренная датчиком температуры.                                                                                                                                                                                                                  

Таблица 4.1.

Результаты  эксперимента и исследования теплового  состояния одного из помещений седьмого этажа главного корпуса УлГТУ

Дата	Температура наружного воздуха, °С	Скорость ветра, м/с	Направление ветра	Температура внутреннего воздуха (расчетная), °С	Температура внутреннего  воздуха в, измеренная датчиком температуры, °С	Разница температур,  °С
1	-14	0	Ю	20,71	21,2	0,49
2	-7	2	Ю	21,57	21,5	0,07
4	-7	7	С-З	21,46	20,2	1,26
5	-10	0	Ю	21,10	19,3	1,80
11	-6	3	Ю-З	21,69	20,8	0,89
12	-7	0	С	21,59	20,3	1,29
13	-8	0	С	21,42	19,3	2,12
14	-9	6	С	20,77	19,7	1,07
15	-13	2	Ю-З	20,56	19,5	1,06
20	-11	3	Ю	20,91	20,9	0,01
21	-11	3	Ю-В	20,81	21,1	0,29
22	-12	6	Ю	20,68	20,7	0,02
Продолжение таблицы 4.1.
23	-14	1	Ю-В	20,43	21,0	0,57
24	-8	2	Ю	21,42	20,3	1,12
25	-6	2	Ю	21,68	20,3	1,38
29	-9	0	С-З	21,26	20,8	0,46
30	-14	2	С-З	20,36	20,4	0,04

 

Среднее отклонение расчетных значений температур от экспериментальных составляет 0,82 ^оС.

Рис.4.6. Сравнение  результатов исследования температуры внутреннего воздуха с помощью математической модели с результатами физического эксперимента

 

5. Проанализируем  полученные результаты: исследуя погрешность математической модели теплового состояния здания путем сравнения результатов математического эксперимента с результатами физического эксперимента, полученными для здания главного корпуса УлГТУ, наблюдаем минимальное расхождение в значениях. Самое большое отклонение температур составило 2,12 ºС, наименьшее отклонение температур - 0,01 ºС. Среднее отклонение расчетных значений температур от экспериментальных составило 0,82 ºС.

 

5. Исследование  зависимости теплового состояния  здания от мощности

отопительных  приборов

 

Цель работы: исследовать зависимость теплового состояния помещений

здания главного учебного корпуса УлГТУ от мощности отопительных приборов.

 

Задания

1. Построить  при помощи MSExcel график центрального качественного регулирования.

2. Рассчитать  и построить зависимости  t_вн =f(t_н) при различных значениях мощности отопительных приборов (0….1), 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 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 в пределах t_н = -5 ^оС …-30 ^оС с шагом 5°С и соответствующую этой температуре значения температур теплоносителя согласно графику центрального качественного регулирования.

3. Выбирается  определенное направление ветра (северное) и задается значение скорости ветра ( u_в = 4 м/c).

4. Задается  значение мощности отопительных  приборов в пределах от 0 до 1 с  шагом 0,1.

4. Повторяются  расчеты для каждого помещения.

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

6. С помощью MSExcel строятся графики зависимости при различных значениях мощности отопительных приборов (0….1) и для всех четырех помещений.

 

 

 

Таблица5.1.

Значение температуры  внутреннего воздуха в зависимости от значения температуры наружного воздуха и мощности отопительных приборов для первого помещения (бухгалтерия)  

Температура наружного  воздуха tн, °С	Коэффициент мощности отопительных приборов
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
-5	19,06	19,18	19,3	19,41	19,52	19,62	19,75	19,86	19,97	20,07	20,27
-10	17,72	17,9	18,07	18,25	18,35	18,51	18,78	18,93	19,09	19,24	19,40
-15	16,21	16,61	16,84	17,07	17,30	17,53	17,75	17,97	18,18	18,39	18,60
-20	14,85	15,17	15,49	15,80	16,10	16,40	16,69	16,98	17,26	17,54	17,76
-25	13,22	13,82	14,20	14,59	14,96	15,34	15,70	16,06	16,41	16,76	17,10
-30	11,75	12,24	12,72	13,20	13,66	14,11	14,56	15,00	15,42	15,89	16,22

 

Рис.5.1. График зависимости t_вн = f(t_н) при различных значениях коэффициента мощности отопительных приборов для бухгалтерии

 

 

Таблица 5.2.

Значение температуры  внутреннего воздуха в зависимости от значения температуры наружного воздуха и мощности отопительных приборов для второго помещения (проректор)

Температура наружного  воздуха tн, °С	Коэффициент мощности отопительных приборов
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
-5	25,06	25,18	25,35	25,51	25,66	25,81	26,23	26,44	26,64	27,13	27,81
-10	24,03	24,32	24,58	24,86	25,12	25,37	25,61	25,85	26,08	26,83	27,41
-15	23,10	23,48	23,88	24,27	24,65	25,01	25,36	25,70	26,03	26,51	26,93
-20	21,94	22,53	23,09	23,64	24,16	24,66	25,15	25,62	26,00	26,38	26,66
-25	20,82	21,58	22,42	23,22	23,79	24,45	25,07	25,56	25,95	26,30	26,52
-30	19,20	20,77	21,65	22,47	23,37	24,18	24,96	25,45	25,85	26,25	26,51

 

Рис.5.2. График зависимости t_вн = f(t_н) при различных значениях коэффициента мощности отопительных приборов для проректора

 

 

Таблица 5.3.

Значение температуры  внутреннего воздуха в зависимости от значения температуры наружного воздуха и мощности отопительных приборов для третьего помещения (архив)

Температура наружного  воздуха tн, °С	Коэффициент мощности отопительных приборов
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1
-5	18,15	18,25	18,34	18,43	18,52	18,60	18,69	18,78	18,86	18,94	19,03
-10	16,85	16,99	17,12	17,25	17,38	17,51	17,63	17,76	17,88	18,01	18,06
-15	15,39	15,72	15,88	16,06	16,23	16,40	16,57	16,74	16,91	17,07	17,23
-20	14,08	14,31	14,54	14,77	15,00	15,22	15,44	15,67	15,87	16,09	16,22
-25	12,49	12,97	13,24	13,53	13,82	14,10	14,37	14,65	14,92	15,18	15,44
-30	11,08	11,44	11,80	12,15	12,49	12,83	13,16	13,49	13,82	14,15	14,39