Развитие научных основ расчета теплового микроклимата помещений с учетом нестационарных внешних воздействий окружающей среды и теплообмена с грунтовыми основаниями

Объектом исследования является нестационарный теплообмен между помещениями зданий и внешней средой, включая грунтовые основания. Целью исследований является получение основных фундаментальных закономерностей изменений теплового микроклимата помещений в зависимости от характера внешних нестационарных тепловых воздействий на оболочку здания. На первом этапе работы (2023г.) был выполнен анализ уровня и обобщение известных исследований в данном направлении на основе опубликованных данных, содержащихся в нормативной, методической и научно технической информации. Показано, что для решения поставленной задачи должны быть выполнены полномасштабные исследования на основе физико-математического моделирования и проведения вычислительных экспериментов. Для проведения исследований разработаны физико-математические модели для расчета нестационарных тепловых поступлений в помещения здания. Модели приведены к параметрическому виду с выделением критериев подобия, по величинам которых возможно проведение исследований для различных типов ограждающих конструкций и различных внешних тепловых условий, включая температуру наружного воздуха, прямое и рассеянное солнечное излучение, лучистый теплообмен с окружающей средой. В настоящем отчете приведена эффективная численная методика расчета теплового микроклимата помещений здания с использованием разработанных моделей теплопереноса. Методика основана на использовании численных явных конечно-разностных аппроксимаций уравнений нестационарного переноса тепла в ограждающих конструкциях и в грунтовом основании и на расчете нестационарных внешних теплопоступлений на наружную оболочку здания. С использованием разработанной методики выполнена серия вычислительных экспериментов по установлению влияния на тепловое состояние помещений зданий внешних нестационарных теплопоступлений на массивные несветопрозрачные оболочки зданий, а также теплопоступлений через грунтовые основания. Исследования выполнены для годового цикла эксплуатации здания при реальных метеорологических условиях и для различной ориентации наружных стен помещения по сторонам света. Детальный анализ влияния внешних тепловых воздействий на тепловой микроклимат и разработка рекомендаций для проведения необходимых прикладных исследований будут выполнены на следующем этапе работ после проведения аналогичных расчетно-теоретических исследований по инсоляции помещений через светопрозрачные стеновые конструкции.