МОДЕЛЮВАННЯ ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ БУДІВЕЛЬ ГРАННОЇ ФОРМИ Київ – 2016 1
План n 1. Актуальність проблеми n 2. Тепловий баланс будівлі n 3. Енергоефективні будівлі n 4. Способи підвищення енергоефективності будівель n 5. Дослідження з підвищення енергоефективності будівель на кафедрі архітектурних конструкцій
Література n n n Табунщиков Ю. А. Энергоэффективные здания / Ю. А. Табунщиков, М. М. Бродач, Н. В. Шилкин. – М. : АВОКПРЕСС, 2003. – 200 с. Табунщиков Ю. А. Научные основы проектирования энергоэффективных зданий [Электронный ресурс] / Ю. А. Табунщиков, М. М. Бродач. – Режим доступа : http: //www. abok. ru/for_spec/articles. php? nid=143. Файст Вольфганг. Основные положения по проектированию пассивных домов / Файст Вольфганг ; [пер. с немецкого с дополнениями] ; под ред. А. Е. Елохова. – М. : Издательство ассоциации строительных вузов, 2008. – 144 с. : ил. Мартинов В. Л. Багатопараметрична оптимізація гранних енергоефективних будівель [Текст] / В. Л. Мартинов // Геометричне моделювання, комп’ютерні технології та дизайн: теорія, практика, освіта : матеріали VII Міжнар. наук. -практ. конф. – Ужгород, 2011. – С. 153– 158. Фаренюк Г. Г. Основи забезпечення енергоефективності будинків та теплової надійності огороджувальних конструкцій / Г. Г. Фаренюк. – К. : Гама-Принт, 2009. – 216 с.
Література n n n Казаков Г. В. Архітектура енергоощадних сонячних будинків. Львів, 2009. Подгорный А. Л. Методы геометрического моделирования в архитектурно-строительном проектировании и вопросы повышения их эффективности / А. Л. Подгорный, В. А. Плоский, О. В. Сергейчук // IX Всесоюзный научно-методический семинар «Инженерная и компьютерная графика» : тезисы докл. – Севастополь, 1989. – С. 14– 15. Сергейчук О. В. Геометричне моделювання фізичних процесів при оптимізації форми енергоефективних будинків : дис. … доктора техн. наук : 05. 01 / Сергейчук Олег Васильович. – К. , 2008. – 341 с. Сергейчук О. В. Архітектурно-будівельна фізика. Теплотехніка огороджуючих конструкцій будинків : навч. посібник [для студ. арх. та буд. спец. ] / О. В. Сергейчук. – К. : Такі справи, 1999. – 156 с. Беляев В. С. , Хохлова Л. П. Проектирование энергоэкономичных и энергоактивных гражданских зданий. Москва, 1991. Мартинов В. Л. Моделювання оптимальних геометричних параметрів енергоефективних будівель граннох форми: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня докт. техн. наук : спец. 05. 01 «Прикл геометрія, інж. графіка» / В. Л. Мартинов. – К. , 2015. – 41 с.
1. § § § § § АКТУАЛЬНІСТЬ На сьогодні проблема енергозбереження в Україні є актуальною і вимагає термінового розв’язання. До 40 відсотків енергоносіїв, що видобуваються витрачається на опалення та гаряче водопостачання будівель, а також на захист від перегріву протягом літнього періоду. Скорочуються і запаси природних невідновлювальних джерел енергіїї (газ, нафта, вугілля та інше) Відбувається значне забруднення довкілля та викиди СО 2, що призводить до парникового ефекту Розв’язання проблеми енергозбереження можливе за рахунок: підвищення енергоефективності існуючих будівель (термомодернізація) розробка енергоефективних будівель, які використовують відновлювальні екологічно чисті джерела енергії (сонця, землі, вітру та ін. ) для енергозабезпечення; масового будівництва енергоефективних будівель що відповідає державним програмам з енергозбереження в Україні та Євросоюзі. Практика проектування енергоефективних будівель потребує розробки зручних у застосуванні графічних і аналітичних моделей фізико-технічних процесів, що відбуваються в 5 огороджувальних конструкціях і середовищах, для використання в архітектурному проектуванні.
2. ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС БУДИНКУ n Тепловий баланс житлового будинку в цілому і кожного опалювального приміщення виражається рівнянням n Qт + Qв + Qс. о+ Qср + Qбит = 0, (1) n де Qт -трансмісійні втрати теплоти через огородження n n будівлі; Qв -витрати теплоти на нагрів зовнішнього повітря в обсязі інфільтрації або санітарної норми; Qс. о-теплова потужність системи опалення; Qср- теплонадходження за рахунок сонячної радіації; Qбит - сумарні теплонадходження за рахунок всіх внутрішніх джерел теплоти, за винятком системи опалення.
Тепловий баланс будинку n Трансмісійні втрати через огороджувальні конструкції (стіни, вікна, двері, стелі, підлоги) визначаються із загального рівняння теплопередачі: n Qт = S/ Roпр (tв – tз), (2) n де - Qт кількість теплової енергії, що передається від внутрішнього повітря в приміщенні до зовнішнього, Дж; n tв, tз - температура внутрішнього і зовнішнього повітря, °С (К); n S, Roпp - площа і приведений опір теплопередачі. n Тоді рівняння теплового балансу можна виразити таким чином: Qc. o- Gcg(tв – tн) - (tв – tз)S/Rопр +Qср+ Qбит = 0, (3) n де G - повітрообмін приміщення, м 3/год; с - теплоємність повітря, Дж/(кг К); g – густина повітря, кг/м 3;
Класифікація будівель за енергоощадністю n В Європі існує наступна класифікація будівель за їх n n n енергоощадністю: «Старі будівлі» (будівлі до 1970 -х років) — потребують для свого опалення, як правило близько трьохсот кіловат-годин на метр квадратний на рік: 300 к. Вт • год/м² • рік. «Нові будівлі» (ті що будувалися до 2000 року) — 150 к. Вт • год/м² • рік. «Будівля низького споживання енергії» (з 2002 року не можна будувати нові будівлі за нижчим стандартом)— 60 к. Вт • год/м² • рік. «Пасивна будівля» (є закон, відповідно до якого з 2019 року в Європі не можна буде будувати будівлі за нижчим стандартом, ніж пасивна будівля) — 15 к. Вт • год/м² • рік. «Будівля нульової енергії» (будівля, що зовсім не потребує додаткової (крім тієї, що сама виробляє енергії на опалення) — 0 к. Вт • год/м² • рік. «Будівля плюсової енергії» (тобто така, що виробляє за допомогою встановлених на ній сонячних батарей, колекторів, рекуператорів, теплових помп, тощо більше енергії, ніж сама потребує).
3. ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИЙ БУДИНОК Можливість використання відновлюваної енергії n Енергоефективний будинок - будівля, основною особливістю якого є мале енергоспоживання і мала енергозалежність (до 70 к. Вт год/м 2 рік), для опалення і енергопостачання 9 використовуються екологічно чисті відновлювальні джерела
Тепловий насос n Тепловий насос - пристрій для переносу теплової енергії від джерела низькопотенційної теплової енергії (з низькою температурою) до споживача (теплоносія) з більш високою температурою. Термодинамічно тепловий насос аналогічний холодильної машині. Однак якщо в холодильній машині основною метою є виробництво холоду шляхом відбору теплоти з будь-якого обсягу випарником, а конденсатор здійснює скидання теплоти в навколишнє середовище, то в тепловому насосі картина зворотна. n Схема компресійного теплового насоса. n 1) конденсатор, 2) дросель, 3) випарник, n 4) компресор.
Тепловий насос n. Дозволяє отримувати на 1 к. Втгод електричної енергії 3 -4 к. Вт год теплової енергії
Активні геліосистеми n Вакуумний колектор n Плаский колектор складається з елементу, що поглинає сонячне випромінювання, прозорого покриття та термоізолюючого шару. Поглинаючий елемент називається абсорбентом; він з'єднаний з теплопровідною системою. Прозорий елемент зазвичай виконується з загартованого скла з пониженим вмістом металів. При відсутності відбору тепла (застої) пласкі колектори здатні нагрівати воду до 190— 200 °C.
Фотоелектричні модулі n Фотоелектрична система — електрична система, яка поглинає сонячну енергію за допомогою окремих сонячних елементів, принцип роботи яких побудований на основі явища внутрішнього фотоефекту в напівпровідниках. n Сонячні елементи перетворюють сонячне світло в електроенергію, яку можна використати для живлення домашніх електроприладів чи освітлення. ККД яких доходить до 20 %
Рекуператор n Рекуператор (від латів. (латинський) recuperator — одержуючий назад, повертаючий), теплообмінник поверхневого типа для використання теплоти газів, що відходять, в якому теплообмін між теплоносіями здійснюється безперервно через стінку, що розділяє їх. КПД рекуператора складає 60 -70%.
Перший в Україні серійний енергоефективний будинок n Optima. House – це компактний сучасний будинок загальною площею 130 м 2, з мансардою і терасою, розрахований на сім’ю з 3 -х чоловік.
Енергоефективний будинок
Енергоефективний будинок n Введений в експлуатацію будинок Optima. House до 1 січня 2018 року буде працювати у виставковому режимі.
n Таким чином річне споживання енергії для опалення будинку складе до 40 к. Вт-год/м 2 (загальне споживання енергії – до 60 к. Вт-год/м 2 на рік). n Вартість такого будинку становить до $1000/м 2 з внутрішньою обробкою. Проект призначений для споживачів із середнім доходом. За словами розробників Optima. House, мешканці стандартних будинків щомісяця за енерго- і водоспоживання сплачувати близько $96, а мешканці Optima. House - $14 на місяць, що в шість разів менше.
ПАСИВНІ БУДИНКИ n Пасивний будинок (нім. Passivhaus, англ. passive house) — енергоефективний будинок, який створює комфортні умови проживання, одночасно є економічним і надає мінімальний негативний вплив на навколишнє середовище. n n Проект будинку розроблений з максимальним обліком місцевих кліматичних умов, і де застосовуються відповідні технології і матеріали для обігріву, охолоджування і освітлення будівлі за рахунок енергії Сонця. До них відносяться традиційні будівельні технології і матеріали, такі як ізоляція, масивні підлоги, звернені до півдня вікна. Такі житлові приміщення можуть бути побудовані в деяких випадках без додаткових витрат. n «Пасивний Будинок — це будівля, в якій тепловий комфорт (ISO 7730) досягається за рахунок додаткового попереднього підігріву (або охолодження) маси свіжого повітря, необхідного для підтримання в приміщеннях повітря високої якості, без його додаткової рециркуляції» .
Пасивний будинок
Компоненти пасивного будинку
Тепловий баланс пасивної будівлі
Критерії пасивного будинку n Критеріями для Пасивного Будинку в Європі є: n Питома витрата теплової енергії на опалення, визначена n n n розрахунками в програмі "Пакет планування Пасивного Будинку" (PHPP), не повинна перевищувати 15 к. Вт ∙ год/(м² • рік); або навантаження на опалення ≤ 10 Вт • м² Спеціальні вимоги попиту охолодження будівлі ≤ 15 к. Вт • год/(м² • рік) Щорічний період перегріву (температура в приміщенні вище 25 °C) ≤ 10% Результат тесту на герметичність (N 50) ≤ 0, 6 зміни повітря/ год Загальне споживання первинної енергії для всіх побутових потреб (опалення, гаряча вода й електрична енергія), не повинно перевищувати ≤ 120 к. Вт ∙ год/м² • рік).
Пасивний будинок в м. Києві архітектор Тетяна Ернст
Використання геліосистеми теплового насоса та рекуператора
Розрахунок тепловтрат на опалення та вентиляцію
РНРР програма для розрахунку тепловтрат на опалення та вентиляцію пасивних будівель n Не оптимізує параметри утеплювача, форми, орієнтації будівель, розташування геліосистем та вікон, (один параметр, декілька параметрів) n Не досить добре враховує місцеві кліматичні умови, геометричну форму та типологію будівель n Не враховуються особливості нормативних вимог з інсоляції та інше.
4 СПОСОБИ ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ БУДІВЕЛЬ n Збільшення опору теплопередачі (параметр Rтр) огороджувальних конструкцій (зменшення Qт ) n Оптимізація перерозподілу утеплювача огороджувальних n n n n конструкцій Вибір оптимальної геометричної форми будівлі (підвищення компактності ) (зменшення S) Вибір оптимальних пропорцій будівлі (оптимізація параметрів форми а, b, h ) (зменшення S) Блокування будівель (зменшення S) Оптимізація орієнтації будівлі (параметр АБ ) збільшення Qср Оптимальне розташування геліосистем (параметр Аг , Wг ) Мінімізація площі вікон (Ав , Wв , Sв) Використання рекуператора (тепла нагрітого повітря) Викростання теплового насоса (тепла землі) та інше.
5 ДОСЛІДЖЕННЯ, ЩО ВЕДУТЬСЯ НА КАФЕДРІ АРХІТЕКТУРНИХ КОНСТРУКЦІЙ КНУБА n з підвищення енергоефективності будівель за рахунок моделювання та оптимізації їх параметрів n розробка пакета прикладних програм Optim. Param з підвищення енергоефективності будівель
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ГЕЛІОСИСТЕМ В ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ БУДІВЛЯХ 1 Моделювання надходження СР за збільшеними показниками 2 Оптимізація розташування фотоелектричних модулів на огороджувальних конструкціях будівель 31
МОДЕЛЮВАННЯ НАДХОДЖЕННЯ СР ЗА ЗБІЛЬШЕНИМИ ПОКАЗНИКАМИ на основі довідкових даних n Розроблена методика дає можливість проектування площинних моделей надходження СР (QN=f(Aσ) при ω=const та QN=f(ω) при Aσ=const) для року, для опалювального періоду при визначеній кількості довідкових даних. Коефіцієнт похибки 2 -7 %. n QN=f(Aσ) при ω-const n QN=f(ω) при Aσ-const 32
РАЦІОНАЛЬНЕ РОЗТАШУВАННЯ ГЕЛІОПРИЙМАЧІВ НА ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЯХ БУДІВЛІ Запропоновано графічний спосіб для раціональних геометричних параметрів орієнтації та розташування геліоприймачів і фотоелектричних модулів на даху та стінах будівлі з використанням креслень будівлі та моделей Qксрі=f(Aб), Ei=f(Aб) при ω=const надходження сонячної радіації на геліоприймачі та перетворення на електричну енергію. 33
ОПТИМАЛЬНЕ РОЗТАШУВАННЯ ФОТОЕЛЕКТРИЧНИХ МОДУЛІВ НА ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЯХ БУДІВЛІ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ЇХ ПЛОЩІ ПРИ ЗАДАНОМУ РІВНІ ЕЛЕКТРОСПОЖИВАННІ Математична модель n Рівень електроспоживання задається Е= const. n n (1) Цільова функція Перетворена енергія геліоприймачами, які розташовані на грані будівлі: n Е i=Qксрі η Sкі. (2) n Перетворення енергії геліоприймачами, розташованими на декількох гранях будівлі: n Е = Σ Е i. (3) n Площа геліоприймачів ∑Sкі, розташованих на гранях, мінімізується n ∑Sкі→min. (4) n Система обмежень n n Сумарні теплонадходження на геліоприймачі (перетворена електроенергія), розташованих на гранях будівлі, залишається незмінною: n Е =∑Еі =Σ Qксрі η Sкі = const. (5) Площа геліоприймачів Sкі, розташованих на i-й грані, не перевищує площу Sгрі грані Sкі< Sгрі. (6) n Приклад. Розроблено програму GELIOOPT. n n Визначено, що оптимальною площиною для розташування геліоприймачів є нахил даху (Aгр = 2250 при ω = 300), Eі =40, 6 к. Вт год/м 2 електронадходження від фотоелектричних модулів за опалювальний період. При потребі 900 к. Вт год за опалювальний період площа (фотоелектричних модулів) становить Sкі =22, 17 м 2. 34
ОПТИМІЗАЦІЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОЇ ОБОЛОНКИ БУДІВЕЛЬ • Полярні діаграми теплового балансу огороджувальних • Застосування полярних діаграм у задачах проектування теплоізоляційної оболонки будівель Раціоналізація розташування світлопрозорих конструкцій на фасадах будівель • • конструкцій Оптимізація розподілу утеплювача по теплоізоляційній оболонці будівель Оптимальний перерозподіл утеплювача між гранями огороджувальних конструкцій Оптимізація параметрів утеплювача при реконструкції будівель 35
МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСУ ГРАНІ БУДІВЛІ БАЛАНС СВІТЛОПРОЗОРОЇ КОНСТРУКЦІЇ ТЕПЛОВТРАТИ СВІТЛОПРОЗОРОЇ КОНСТРУКЦІЇ Dd- кількість градусо-діб опалювального періоду ; Sв - площа вікон; Rв- опір тепловтратам огороджувальних конструкцій; НАДХОДЖЕННЯ ТЕПЛА ВІД СОНЯЧНОЇ РАДІАЦІЇ - коефіцієнт відносного проникнення СР для світлопрозорих конструкцій (к. Вт год/м 2) середня величина прямої СР за опалювальний період на площину довільної орієнтації; K- коефіцієнт дійсних умов хмарності, що впливають на надходження СР - коефіцієнт відносного надходження СР для світлопрозорих конструкцій. ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС СВІТЛОПРОЗОРОЇ КОНСТРУКЦІЇ 36
ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС НЕПРОЗОРИХ ВЕРТИКАЛЬНИХ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС НЕПРОЗОРИХ КОНСТРУКЦІЙ де Формула розрахунку умовної температури - енергетична освітленість повітря короткохвильовою радіацією; - умовна і фактична температури зовнішнього повітря; r - альбедо поверхні; коефіцієнт теплообміну між зовнішньою поверхнею огородження і зовнішнім повітрям; - площа огороджувальних конструкцій 37
Урахування впливу вітру на тепловий баланс огороджувальних конструкцій n Для зовнішніх поверхонь огороджувальних конструкцій коефіцієнт тепловіддачі природньою конвекцією αK визначається за формулою Франка: де v– середня швидкість вітру протягом розрахункового періоду (м/с); e – основа натуральних логарифмів (e = 2, 718). Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням визначається за формулою: n де С 1 та С 2 - коефіцієнти випромінювання поверхонь; С 0 – коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла; t 1 та t 2 - температури поверхонь. Коефіцієнт тепловіддачі може бути виражений як сума двох коефіцієнтів: 38
Графічний та аналітичний способи визначення середньої швидкості вітру та коефіцієнтів тепловіддачі для площин різної азимутальної орієнтації 39
ТЕПЛОВИЙ БАЛАНС ГРАНІ ТА КОНСТРУКТИВНОЇ ОБОЛОНКИ БУДІВЛІ n Тепловий баланс грані n Тепловий баланс конструктивної оболонки гранної будівлі 40
Утворення полярних діаграм теплового балансу огороджувальної конструкції, грані, теплоізоляційної оболонки будівлі (залежність балансу від азимутальної орієнтації) 41
ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛЯРНИХ ДІАГРАМ У ЗАДАЧАХ ПРОЕКТУВАННЯ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНОЇ ОБОЛОНКИ БУДІВЕЛЬ n 42
РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ РОЗТАШУВАННЯ СВІТЛОПРОЗОРИХ КОНСТРУКЦІЙ НА ФАСАДАХ БУДІВЕЛЬ (для опалювального періоду) n. Відповідно класу енергоефективності будівлі (А, В, С…) n. Визначення раціонального опору теплопередачі світлопрозорих конструкцій та азимутальної орієнтації для забезпечення заданого рівня тепловтрат n. Визначення раціонального розташування вікон на фасадах будівлі за умови ΔQсті≥ΔQві 43
Структура оптимального перерозподілу утеплювача між гранями огороджувальних конструкцій 44
ОПТИМІЗАЦІЯ ПАРАМЕТРІВ БУДІВЛІ ПРИ РЕКОНСТРУКЦІЇ з урахуванням вартості утеплювача та монтажу (аналітичний спосіб розв’язання) МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ (оптимізація нелінійної функції з декількома змінними) Цільова функція СИСТЕМА ОБМЕЖЕНЬ n Вартість витрат на опалення Еоп будівлі мінімізується Вартість утеплювача Dст та монтажу n граней будівлі n Вартість утеплювача та монтажу незмінна Розв’язання даної задачі зводиться до нелінійної оптимізації за декількома змінними (метод Хука–Дживса) 45
Графічна модель для визначення оптимального опору теплопередачі конструкцій і строку окупності залежно від кількості інвестицій на утеплення 46
ОПТИМІЗАЦІЯ ПРОПОРЦІЙ ГРАННИХ БУДІВЕЛЬ § Оптимізація пропорцій окремо розташованих будівель за тепловтратами без урахування теплонадходження від СР Оптимізація пропорцій блокованих будівель за тепловтратами без урахування теплонадходження від СР Оптимізація пропорцій будівель з урахуванням надходження тепла від сонячної радіації через непрозорі та світлопрозорі конструкції § § Оптимізація пропорцій окремо розташованих будівель Оптимізація пропорцій блокованих будівель § § § 47
СТРУКТУРА ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ І РАЦІОНАЛЬНИХ ПРОПОРЦІЙ ГРАННИХ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ БУДІВЕЛЬ 48
Визначення оптимальних пропорцій будівель Виведено формули, які в явному вигляді виражають залежність n оптимальних пропорцій (сторони а) від об’єму будинку V, опору теплопередачі огороджуючих конструкцій (стін Rст, даху (стелі) Rдах, вікон Rв, усередненого коефіцієнта підлоги Rп), кількості поверхів будинку n, відношення площі засклення вікон до площі підлоги поверху (коефіцієнт F), кута нахилу стелі будинку до площини горизонту (кут α): n Висота будинку h дорівнює:
БАГАТОПАРАМЕТРИЧНА ОПТИМІЗАЦІЯ ГЕОМЕТРИЧНИХ І ФІЗИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ БУДІВЕЛЬ Багатопараметрична оптимізація форми будівель Багатопараметрична оптимізація форми, опору теплопередачі і розміщення вікон в окремо розташованих будівлях з вертикальними стінами Багатопараметрична оптимізація форми, товщини утеплювача і розташування вікон на гранях блокованих будівель Багатопараметрична оптимізація форми і товщини утеплювача окремо розташованих будівель із заданою кількістю граней Багатопараметрична оптимізація форми і товщини утеплювача прибудованої будівлі із заданою кількістю граней 50
Геометричні параметри будівлі, які впливають на її енергоефективність 51
Варіанти можливого поєднання параметрів при багатопараметричній оптимізації 52
ОПТИМІЗАЦІЯ ФОРМИ ТА УТЕПЛЕННЯ БЛОКОВАНИХ БУДІВЕЛЬ Математична модель n Цільова функція теплового балансу грані При цьому тепловий баланс блокованої будівлі (тепловтрати) мінімізуються: Система обмежень Обмежуються параметри форми (пропорцій) будівлі (a, b, h), Sс. Ті = f(a, b, h), Sблокі = f(a, b, h) 5< а<14, 5< b <14, 5< h <14, Обмежуються параметри опору теплопередачі огороджувальних конструкцій: Об’єм будівлі, загальна площа вікон залишається незмінною: VБ = abh = const. 53
Алгоритм багатопараметричної оптимізації будівель (з дотриманням норм з освітлення та інсоляції) 54
ОПТИМІЗАЦІЯ ФОРМИ БАГАТОГРАННИКІВ І ПЕРЕРОЗПОДІЛУ УТЕПЛЮВАЧА З УРАХУВАННЯМ ТЕПЛОВОГО БАЛАНСУ КОЖНОЇ ГРАНІ (змінні параметри - координати вершин багатогранника Xi, Yi, Zi, параметри утеплювача Ri) 55
ОПТИМІЗАЦІЯ ОРІЄНТАЦІЇ СТАЦІОНАРНИХ І СЛІДКУЮЧИХ БУДІВЕЛЬ Оптимізація орієнтації стаціонарних будівель Оптимізація орієнтації будівель, що обертаються Оптимізація зміни орієнтації будівель протягом доби або року 56
Структура визначення оптимальної орієнтації стаціонарних будівель 57
Аналітичний спосіб визначення оптимальної орієнтації енергоефективної будівлі Математичну модель теплового балансу грані будівлі з прозорими та непрозорими огороджувальними конструкціями для періоду часу року ΔТ можна зобразити у вигляді функції зі змінним параметром азимутальної орієнтації. Цільова функція : n де Ісері – енергетична освітленість повітря короткохвильовою СР залежно від орієнтації будівлі (Вт/м 2); – кількість надходження тепла від СР на площину вікна залежно від орієнтації будівлі (к. Вт·год /м 2); – азимут будівлі (град); n n Система обмежень Об’єм будівлі залишається незмінним VБ = const; площа світлопрозорих і непрозорих конструкцій граней є також незмінною Sві = const, Sсті = const; опір теплопередачі залишається незмінним Rcті = const, Rві = const. 58
Графічний спосіб визначення оптимальної орієнтації енергоефективної будівлі 59
УПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕННЯ Упровадження в нормативну будівельну базу Упровадження у проектну практику Упровадження в наукові програми Упровадження в навчальний процес і науково -дослідну роботу студентів 60
УПРОВАДЖЕННЯ В НОРМАТИВНУ БУДІВЕЛЬНУ БАЗУ У ДСТУ ТА ДБН n n n Результати досліджень упроваджено в Державні стандарти України при розробці надходження сонячної радіації та часу і тривалості інсоляції. ДСТУ-Н Б В. 1. 1 -27: 2010. Будівельна кліматологія // Київ. Мінрегіонбуд України, 2011. ДСТУ-Н Б В. 2. 2 -27: 2010 Будинки і споруди. Настанова з розрахунку інсоляції об'єктів цивільного призначення // Київ. Мінрегіонбуд України, 2011. ДБН В. 2. 2 -Х-20 ХХ «Будинки і споруди. Будинки одноквартирні» ДСТУ-Н Настанова з проектування енергоефективних (пасивних) будинків 61
n УПРОВАДЖЕННЯ У ПРОЕКТНУ ПРАКТИКУ архітектурно-будівельного проектування в Україні, Російській Федерації, Саудівській Аравії – 19 об’єктів. Оптимізація пропорцій, орієнтації, утеплювача огороджувальних конструкцій, розташування вікон Укр. НДІпромцивільсільбуд Ефект 23, 91 % 62
УПРОВАДЖЕННЯ В НАУКОВІ ПРОГРАМИ Упроваджено в науково-дослідні та держбюджетні науково-дослідні роботи. Звіт з НДР «Проведення досліджень щодо оптимізації технічних рішень теплового захисту будинків та розроблення рекомендацій для проектування енергоефективних (пасивних) будинків із мінімальним використанням теплової енергії» / Буравченко С. Г. , Гордзялковська О. В. , Радченко Н. Г. , Маланюк В. В. , Бурачок Я. А. , Буравченко В. С. , Мартинов В. Л. // ДП «Український державний науково-дослідний проектний інститут цивільного сільського будівництва» Укр. НДІпромцивільсільбуд. Тема № Н-11190 -09. n Звіт з НДР «Проведення досліджень щодо термореконструкції будівель 60 х років з метою мінімального використання теплової енергії» / Сергейчук О. В. , Буравченко В. С, Мартинов В. Л. // Київський національний університет будівництва та архітектури» КНУБА. Тема № Н-12 -186 -07. n Держбюджетна науково-дослідна робота: n кафедри інженерної та комп’ютерної графіки Кременчуцького національного університету «Геометричне моделювання надходження сонячної радіації на гранні поверхні. Визначення оптимальної просторової орієнтації геліоприймачів при різних похідних даних» (КП 05385631 № держреєстрації 0104 U 007020). n n 63
УПРОВАДЖЕННЯ В НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЦЕС, НАУКОВОДОСЛІДНУ РОБОТУ СТУДЕНТІВ Участь у міжнародних і всеукраїнських конференціях, перемоги у 2 -му турі Всеукраїнських наукових робіт 64
Дякую за увагу. Лекцію закінчено 65
Скачать презентацию МОДЕЛЮВАННЯ ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНИХ БУДІВЕЛЬ ГРАННОЇ ФОРМИ Київ
_Лекция открытая _2016_2.ppt