Температурный режим. Для расчета температурного поля вентилируемых крыш при нестационарном тепловом режиме нами совместно с А. В. Крупенским составлена программа для ЭВМ ЕС1020.
При построении физико-математической модели и алгоритма расчета учтено воздействие температур: наружной и внутренней, в вентиляционных прослойках (каналах), а также влияние солнечного радиационного нагрева и охлаждения кровель, скорости ветра и воздушных потоков в прослойках (каналах), инфильтрационных потерь.
Температурное поле рассчитывалось методом конечных разностей, изложенным в работах К. Ф. Фокина и А. И. Фоломина [2, 42]. Этот метод позволяет прогнозировать поле температур и теплозащитные показатели различных типов крыш в широком диапазоне температур и производить расчеты на ЭВМ,
Задача расчета температурного поля в крыше ( 7.5) сводится к решению трех подзадач: определению температур во внутренней нижней (потолочной) части крыши, в воздушной прослойке и в кровельной части крыши (экране); эти подзадачи связаны между собой следующими граничными условиями.
Внутренняя часть покрытия. Распределение температуры описывается дифференциальным уравнением теплопроводности:
dtdz = адЧдх2; (7.33)
Расчет начального распределения температуры (при стационарных условиях). Используя приведенные выше разностные схемы, нужно знать начальное распределение температуры в покрытии. Для внутренней части покрытия и экрана температура может быть рассчитана по формуле
здесь Ro — общее сопротивление теплопередаче; RB— сопротивление теплопереходу на внутренней поверхности; Rt — то же, отдельных слоев.
Для внутренней части U= t„P, для экрана tB — tBp. Температуру в воздушной прослойке можно определить так:
где Лв — коэффициент теплопередачи внутренней части покрытия; ka — то же, экрана.
Расчет влияния солнечной радиации и противоизлучения подробно изложен в шестой главе.
Фильтрация воздуха. При применении крупнопористых теплоизоляционных материалов нужно учитывать фильтрацию, которая весьма значительно увеличивает коэффициент теплопроводности.
С учетом всего изложенного выше, нами совместно с А. В. Крупенским составлена программа расчета на ЭВМ одномерного температурного поля совмещенных многослойных покрытий вентилируемого типа, в которой учтены факторы, наиболее сильно влияющие на распределение температуры в покрытии.
Для расчета температурных полей различных конструкций крыш в разных климатических условиях нами с А. В. Крупенским составлена программа на языке «Фортран» для ЭВМ ЕС1020. В основу расчетов положены данные натурных измерений, приведенные в предыдущих главах, в том числе скорости воздушных потоков в вентиляционных прослойках (каналах), суточного хода температур в прослойках, наружного воздуха, на рулонном ковре, интенсивности солнечного нагрева и охлаждения и т. д. Это позволило сравнить данные расчетов и натурных измерений и сделать выводы о надежности разработанного метода. Результаты одного из вычислений приведены в табл. 7.11, где даны значения температур по расчету и полученные в ходе экспериментальных измерений для двух типов крыш ( 7.6) в точке, отстоящей в 3 м от приточного отверстия. Значения t и р —по [15 и 41].
Из рассмотрения полученных значений видно, что расчетные и экспериментальные данные на потолке отличаются незначительно—в пределах 0,9 С. Температура в вентиляционной прослойке максимально отличается на 1,9 С. Наибольшее отклонение наблюдается на поверхности рулонного ковра—1,3 С; это можно объяснить тем, что ковер более других подвержен влиянию внешних факторов и его температура (по экспериментальным данным) изменяется в течение суток в среднем от 2 до 16,3 С. При этом значительную роль играет постоянная пульсация ветра по скорости и направлению, а также изменяющаяся облачность и интенсивность солнечной радиации.
Следует отметить, что характер суточного изменения расчетных температур совпадает с точностью до 1 ч с данными натурных измерений. Отклонение температуры поверхности ковра отмечается в послеобеденное время — с 13 до 17 ч — из-за значительного влияния солнечной радиации. По данным НИИ строительной физики в это время облачность уменьшается в пределах одного балла, что влечет за собой увеличение солнечной радиации, достигающей крыши. Вследствие этого действительная температура ковра оказывается выше расчетной при постоянной облачности.
Таким образом, рассмотренный метод расчета температурного поля дает достаточное для его практического использования совпадение расчетных значений температур с экспериментальными, причем наибольшая точность достигается на потолке, т. е. наиболее важном относительно оценки эксплуатационных свойств участке крыши.