О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания
В статье рассмотрены особенности теплопереноса в грунтовых основаниях под зданиями, связанные с присутствием в грунте воды. Задачей исследования являлось показать влияние теплоты фазовых переходов, происходящих при замерзании и оттаивании воды, на тепловые потери из здания в грунтовое основание. Ис...
| Main Authors: | , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Russian Academy of Architecture and Construction Sciences (RAACS)
2021-03-01
|
| Series: | Academia: Архитектура и строительство |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://aac.raasn.ru/index.php/aac/article/view/294 |
| _version_ | 1819225731099525120 |
|---|---|
| author | Evgeny Levin Alexander Okunev |
| author_facet | Evgeny Levin Alexander Okunev |
| author_sort | Evgeny Levin |
| collection | DOAJ |
| description | В статье рассмотрены особенности теплопереноса в грунтовых основаниях под зданиями, связанные с присутствием в грунте воды. Задачей исследования являлось показать влияние теплоты фазовых переходов, происходящих при замерзании и оттаивании воды, на тепловые потери из здания в грунтовое основание. Исследования выполнены с помощью постановки вычислительных экспериментов, основанных на расчётах нестационарных температурных полей в грунте. Рассматривались годовые циклы изменения температуры атмосферного воздуха, определяющие глобальную нестационарность переноса теплоты в грунте. Для решения задачи использована физико-математическая модель тепло- и массопереноса, учитывающая перенос грунтовой влаги, фазовые переходы в воде и изменения во времени величин теплотехнических характеристик грунта - коэффициента теплопроводности и удельной теплоёмкости. Для учёта льдообразования получены полуэмпирические зависимости относительной льдистости грунтов от их температуры и влажности. С помощью проведения вычислительных экспериментов проанализировано влияние льдообразования в грунте по сравнению с расчётами, в которых льдообразование не учитывается. Установлено, что льдообразование приводит к изменениям температуры в приповерхностных слоях грунта с толщиной, большей толщины его промерзания. Эти изменения могут составлять до нескольких градусов Цельсия и могут существовать в течение полугода от начала промерзания грунта. Установлено, что льдообразование не приводит к существенным дополнительным тепловым потерям из здания в грунтовое основание. Изменение тепловых потерь за отопительный период и за год несущественно. Но при этом имеют место сравнительно небольшие, в пределах нескольких процентов, изменения максимальных и минимальных среднесуточных значений тепловых потоков. Данные среднесуточные отклонения возникают при ограниченных дистанциях по грунту между внутренним и наружным воздухом в пределах трёх-четырёх метров. |
| first_indexed | 2024-12-23T10:14:15Z |
| format | Article |
| id | doaj.art-eb43f19fe01948b58a7ff12cf2c0e969 |
| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 2077-9038 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2024-12-23T10:14:15Z |
| publishDate | 2021-03-01 |
| publisher | Russian Academy of Architecture and Construction Sciences (RAACS) |
| record_format | Article |
| series | Academia: Архитектура и строительство |
| spelling | doaj.art-eb43f19fe01948b58a7ff12cf2c0e9692022-12-21T17:50:52ZrusRussian Academy of Architecture and Construction Sciences (RAACS)Academia: Архитектура и строительство2077-90382021-03-01110.22337/2077-9038-2021-1-144-152О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери зданияEvgeny Levin0Alexander Okunev1НИИСФ РААСН, МоскваНИИСФ РААСН, МоскваВ статье рассмотрены особенности теплопереноса в грунтовых основаниях под зданиями, связанные с присутствием в грунте воды. Задачей исследования являлось показать влияние теплоты фазовых переходов, происходящих при замерзании и оттаивании воды, на тепловые потери из здания в грунтовое основание. Исследования выполнены с помощью постановки вычислительных экспериментов, основанных на расчётах нестационарных температурных полей в грунте. Рассматривались годовые циклы изменения температуры атмосферного воздуха, определяющие глобальную нестационарность переноса теплоты в грунте. Для решения задачи использована физико-математическая модель тепло- и массопереноса, учитывающая перенос грунтовой влаги, фазовые переходы в воде и изменения во времени величин теплотехнических характеристик грунта - коэффициента теплопроводности и удельной теплоёмкости. Для учёта льдообразования получены полуэмпирические зависимости относительной льдистости грунтов от их температуры и влажности. С помощью проведения вычислительных экспериментов проанализировано влияние льдообразования в грунте по сравнению с расчётами, в которых льдообразование не учитывается. Установлено, что льдообразование приводит к изменениям температуры в приповерхностных слоях грунта с толщиной, большей толщины его промерзания. Эти изменения могут составлять до нескольких градусов Цельсия и могут существовать в течение полугода от начала промерзания грунта. Установлено, что льдообразование не приводит к существенным дополнительным тепловым потерям из здания в грунтовое основание. Изменение тепловых потерь за отопительный период и за год несущественно. Но при этом имеют место сравнительно небольшие, в пределах нескольких процентов, изменения максимальных и минимальных среднесуточных значений тепловых потоков. Данные среднесуточные отклонения возникают при ограниченных дистанциях по грунту между внутренним и наружным воздухом в пределах трёх-четырёх метров.http://aac.raasn.ru/index.php/aac/article/view/294еплоперенос, массоперенос, неста¬ционарные процессы, тепловые потоки, льдообразование, тепловые потери, грунтовое основание здания, влажность грунта, численное моделирование |
| spellingShingle | Evgeny Levin Alexander Okunev О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания Academia: Архитектура и строительство еплоперенос, массоперенос, неста¬ционарные процессы, тепловые потоки, льдообразование, тепловые потери, грунтовое основание здания, влажность грунта, численное моделирование |
| title | О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания |
| title_full | О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания |
| title_fullStr | О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания |
| title_full_unstemmed | О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания |
| title_short | О влиянии фазовых переходов вода–лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания |
| title_sort | о влиянии фазовых переходов вода лёд в глинистых грунтовыхоснованиях на теплопотери здания |
| topic | еплоперенос, массоперенос, неста¬ционарные процессы, тепловые потоки, льдообразование, тепловые потери, грунтовое основание здания, влажность грунта, численное моделирование |
| url | http://aac.raasn.ru/index.php/aac/article/view/294 |
| work_keys_str_mv | AT evgenylevin ovliâniifazovyhperehodovvodalëdvglinistyhgruntovyhosnovaniâhnateplopoterizdaniâ AT alexanderokunev ovliâniifazovyhperehodovvodalëdvglinistyhgruntovyhosnovaniâhnateplopoterizdaniâ |