ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
сфера применения
ВВЕДЕНИЕ Моделирование и анализ тепловых потоков в здании помогают застройщику выбрать лучшие материалы с учетом местных климатических характеристик и, как следствие, улучшить тепловые характеристики ограждающих конструкций и внутренние тепловые условия. Многие тепловые процессы важны для оценки теплового поведения зданий. К ним относятся следующие: ? теплопроводность через наружные стены@крышу@потолки@полы и внутренние перегородки; ? солнечное излучение через прозрачные поверхности; ? скрытое или явное тепло, выделяемое в помещении обитателями@ освещением@ и приборами; и ? передача тепла через вентиляцию и инфильтрацию наружного воздуха и другие различные поступления тепла. (Справочник ASHRAE, 2005 г.) Одним из наиболее важных показателей в вышеописанном процессе является теплопроводность через многослойную стену, которую можно рассчитать несколькими способами@, включая: ? Числовые конечные разности; ? Числовые конечные элементы; ? Методы преобразования; и ? Методы временных рядов Многие пакеты программного обеспечения для термодинамического моделирования зданий используют метод передаточной функции (TFM) или функции передачи проводимости (CTF), чтобы предоставить набор коэффициентов, связывающих кондуктивные тепловые потоки с текущими и прошлыми температурами поверхности и прошлым теплом. потоки. TFM был выбран для процедуры, рекомендованной ASHRAE@ и названной методом теплового баланса (HB) (ASHRAE Handbook 2005)@ главным образом по следующим причинам: ? преимущество во времени вычислений; и ? входные или выходные данные дискретны во временной области, например, климатические данные. Точное моделирование тепловых систем в искусственной среде может быть выполнено с использованием сложных методов моделирования и доступно во многих пакетах программного обеспечения. Некоторые из наиболее используемых программных средств@, таких как DOE-2@ TRNSYS@ и ENERGY PLUS@, которые используются для выполнения расчетов расчетной охлаждающей нагрузки@, используют математические модели, основанные на методах преобразования@, такие как: ? метод коэффициента отклика; и ? TFM или метод z-передаточной функции. TFM, разработанный Стивенсоном и Миталасом (Stephenson and Mitalas 1971), использует CTF для расчета переходной одномерной теплопроводности через стены здания и элементы крыши. Как представлено в следующем разделе, некоторые исследователи показали, что более ранние методы могут привести к ненадежным оценкам, особенно когда стены имеют высокую тепловую инерцию. CTF представляют собой эффективный метод расчета поверхностных тепловых потоков, поскольку они не требуют знания температур и потоков внутри граничных поверхностей тепловых элементов. К сожалению, ряды передаточных функций проводимости становятся все более нестабильными по мере уменьшения шага по времени, и в конечном итоге эта нестабильность может привести к расхождению всего моделирования. В этой статье авторы сосредотачиваются на этих вопросах, а также оценивают численную стабильность и анализ чувствительности временного шага и тепловой инерции при прогнозировании тепловых характеристик стен.