Уточненная методика расчета промерзания наружных ограждений и увлажненных материалов

Актуальность исследования связана с необходимостью обеспечения безопасности жизнедеятельности людей и строительных конструкций здания при остывании здания в холодный период года в случае аварийного отключения систем теплоснабжения. Предметом исследования являются зависимости от времени для положения фронта промерзания влаги и поперечного профиля температуры в наружных ограждениях в условиях резкого похолодания. Цель исследования состоит в оценке погрешности таких зависимостей и получения их более точных вариантов, полнее отражающих физическую сущность происходящих при промерзании процессов. Задача исследования – сопоставление поведения температуры внутри ограждения в пределах промерзшей или оттаявшей зоны и фронта промерзания по разным методикам и поиск поправочных коэффициентов, обеспечивающих наилучшее согласование результатов. Использовано сочетание приближенных аналитических и численных конечно-разностных методов решения дифференциальных уравнений нестационарной теплопроводности в массиве ограждений помещения для решения одномерной задачи Стефана с использованием аппроксимации температурного профиля в пределах промерзшей или оттаявшей зоны в виде квадратичного полинома. Показана последовательность получения уточненного аналитического выражения для пространственной координаты фронта промерзания при граничных условиях первого рода и представлен рассчитанный поперечный профиль температуры в зависимости от координаты для характерного примера увлажненного материала наружной стены. Полученные результаты сопоставлены с имеющимся приближенным решением и результатами численных расчетов по разработанной ранее автором программе для ЭВМ, выявлены и обоснованы их различия и проведена оценка точности.

О.Д. САМАРИН, канд. техн. наук (Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.)

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское ш., 26)

1. Алексеев А.Г. Промерзание грунта в основании фундаментной плиты многоэтажного здания и его последствия // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 4. С. 37–43.
2. Фомина В.В., Аксенов Б.Г., Степанов О.А., Миронов В.В., Абросимова С.А. Решение задач промерзания-оттаивания грунта для систем теплогазоснабжения // Вестник евразийской науки. 2020. Т. 12. № 5. С. 8.
3. Vasilyev G.P., Gornov V.F., Konstantinov P.I., Kolesova M.V., Korneva I.A. Analysis of ground temperature variations, on the basis of years-long measurements. Magazine of Civil Engineering. 2017. No. 4, pp. 62–72.
4. Vasilyev G.P., Gornov V.F., Peskov N.V., Popov M.P., Kolesova M.V., Yurchenko V.A. Ground moisture phase transitions: Аccounting in BHE’S design. Magazine of Civil Engineering. 2017. No. 6, pp. 102–117.
5. Rafalskaya T. Safety of engineering systems of buildings with limited heat supply. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. P. 012049.
6. Rafalskaya T.A. Simulation of thermal characteristics of heat supply systems in variable operating. Journal of Physics: Conference Series. XXXV Siberian Thermophysical Seminar, STS 2019. 2019. P. 012140.
7. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. 3-е изд. СПб.: АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД, 2006. 400 с.
8. Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of heat in solids. Oxford University Press. USA. 1986. 520 p.
9. Самарин О.Д. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность. М.: АСВ, 2014. 296 с.
10. Самарин О.Д., Клочко А.К. Численные и приближенные методы в задачах строительной теплофизики и климатологии. М.: МИСИ-МГСУ, 2021. 96 с.