Теплові режими приміщень при енергоощадному теплоакумуляційному підлоговому електроопаленні

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет будівництва і архітектури

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

ТЕПЛОВІ РЕЖИМИ ПРИМІЩЕНЬ ПРИ ЕНЕРГООЩАДНОМУ ТЕПЛОАКУМУЛЯЦІЙНОМУ ПІДЛОГОВОМУ ЕЛЕКТРООПАЛЕННІ

Спеціальність 05.23.03 - Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання

ЧЕРНИХ ЛЮДМИЛА ФЕДОРІВНА

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському зональному науково-дослідному і проектному інституті по цивільному будівництву (КиївЗНДІЕП).

Науковий консультант: ФІАЛКО НАТАЛІЯ МИХАЙЛІВНА,

доктор технічних наук, професор, член-кор. НАН України, завідувач відділу малої енергетики інституту технічної теплофізики НАН України.

Офіційні опоненти: МАЛКІН ЕДУАРД СЕМЕНОВИЧ,

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри теплотехніки Київського національного університету будівництва і архітектури.

ЗІМІН ЛЕОНІД БОРИСОВИЧ,

доктор технічних наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник відділу надійності теплотехнічного обладнання АЕС інституту проблем безпеки АЕС НАН України.

ГРИЩЕНКО ТЕТЯНА ГЕОРГІЇВНА,

доктор технічних наук, старший науковий співробітник,

провідний науковий співробітник відділу теплометрії інституту технічної теплофізики НАН України.

Захист відбудеться 10.06.2009 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д 26.056.07 при Київському національному університеті будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп.,31, ауд. 319

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету будівництва і архітектури за адресою: 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп.,31. Відгуки на автореферат просимо надсилати у двох примірниках за підписом, завіреним печаткою організації, на адресу: 03680, м. Київ, Повітрофлотський просп.,31. КНУБА. Вчена рада

Автореферат розісланий 07.05.2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої

Вченої ради, к.т.н., професор Василенко О.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

тепловий приміщення підлоговий електроопалення

Актуальність роботи. Зараз в Україні на опалення та гаряче водопостачання будинків щорічно витрачається більше 30% всіх витрат теплової енергії в державі, що в розрахунку на 1 м² опалювальної площі приблизно в 2 рази більше, ніж в розвинутих країнах світу з подібним кліматом.

Структура паливно-енергетичного балансу України свідчить про те, що основним видом палива в країні є природний газ, більша частина якого імпортується. Щорічне подорожчання газу для України приводить до необхідності заміщення природного газу альтернативними джерелами енергії. Завдяки тому, що біля половини електричної енергії в Україні виробляється на атомних електростанціях, перспективним для нашої країни є застосування в якості енергоносія для систем опалення і гарячого водопостачання електричної енергії.

Вивчення світового досвіду показує, що в ряді передових країн світу (Німеччина, Швеція та ін.) частка електричного опалення будинків в середньому складає 30...40%, а у Франції, Норвегії досягає 80%. В Україні ж ця частка не перевищує 1%.

Серед різних видів електроопалення перспективним, особливо для країн з розвинутою атомною енергетикою, є теплоакумуляційне, яке ґрунтується на використанні „надлишків” нічної електроенергії. Проблема „надлишків” електроенергії в години „нічних провалів” графіка її витрат ускладнюється особливостями безперервного одержання і практичною неможливістю кількісного регулювання відпуску електроенергії на атомних електростанціях.

Крім того, перспективність застосування теплоакумуляційного підлогового електроопалення пов`язана з тим, що тільки при підлоговому опаленні створюються комфортні теплові умови для людини, коли температура на рівні ніг складає 26...28°С, а на рівні голови 18...20°С, а також з тим, що в акумулюванні тепла приймає участь не тільки підлога, а й увесь теплоємностний масив будинку - залізобетонний каркас, стіни, стеля, міжповерхові перекриття, а в висотних будинках ліквідується позональна побудова систем водяного опалення.

Однак, широке освоєння таких систем пов`язане з необхідністю створення їх теплофізичних основ, що базуються на проведенні недостатньо викладених в літературі поглиблених теоретичних і експериментальних досліджень складних нестаціонарних процесів теплообміну в опалювальних приміщеннях, а також зі створенням нових методик інженерного розрахунку теплових режимів приміщень з вказаними системами.

Таким чином, наукове обґрунтування і створення теплофізичних основ нових енергоощадних теплоакумуляційних підлогових систем електричного опалення житлових і громадських будинків є актуальною науковою проблемою.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана згідно з „Комплексною державною програмою з енергозбереження в Україні”, затвердженою постановою Кабінету Міністрів України від 05.02.1997 року № 148, та тематикою науково-дослідних робіт випробувально-дослідного відділу будівельної теплофізики та інженерного обладнання Українського зонального науково-дослідного і проектного інституту по цивільному будівництву (КиївЗНДІЕП) Міністерства регіонального розвитку і будівництва України (№№ держрегістрації 0101U007318; 0102U002591; 0102U003553).

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є створення теплофізичних основ теплоакумуляційних технологій підлогового електроопалення приміщень та розробка на їх принципах технічних рішень щодо конструктивних і режимних характеристик роботи відповідного обладнання.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

- для ситуації застосування підлогової електричної кабельної системи опалення теплоакумуляційної дії (ЕКСО-ТА) розробити уточнену фізичну модель теплових процесів у приміщеннях, яка враховує нестаціонарну сумісну дію променистого і конвекційного теплообміну між опалювальною підлогою, огороджуючими конструкціями і повітрям всередині і зовні приміщень;

- створити математичні моделі теплового стану приміщень при теплоакумуляційному підлоговому електроопаленні;

- розробити метод розвґязку нестаціонарної нелінійної задачі визначення теплового режиму приміщень, які опалюються підлоговою ЕКСО-ТА;

- розробити методики, алгоритми і програми розрахунку теплового режиму приміщень при теплоакумуляційному опаленні електропідлогою;

- розробити методику експериментальних досліджень теплового стану приміщень з підлоговою ЕКСО-ТА в умовах, наближених до натурних, та провести ці дослідження на базі створеного експериментального кліматичного комплексу;

- розробити рекомендації з вибору типів підлогової ЕКСО-ТА та режимів її роботи в житлових і громадських будинках усіх температурних зон України;

- впровадити результати досліджень в проектування та будівництво будинків.

Об'єкт дослідження - підлогова електрична кабельна система опалення теплоакумуляційної дії для житлових і громадських будинків.

Предмет дослідження - теплообмінні процеси, що формують тепловий стан приміщень багатоповерхових житлових будинків при підлоговій ЕКСО-ТА.

Методи дослідження - удосконалений автором метод кінцевих інтегральних перетворень по поліпшенню збіжності рядів, що визначають рішення задач нестаціонарної теплопередачі; модифікований метод кінцевих інтегральних перетворень розв'язку вказаних задач через тришарові стіни, при якому теплові потоки в контактних площинах стін визначаються із системи інтегральних рівнянь; розроблений автором аналітично-чисельний метод рішення нестаціонарної нелінійної задачі визначення теплового режиму приміщення, яке обладнане підлоговою ЕКСО-ТА; розроблений метод експериментальних досліджень в кліматичному комплексі КиївЗНДІЕП теплового стану приміщень з підлоговою ЕКСО-ТА.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше розроблено теплофізичні основи теплового режиму приміщень стосовно до підлогових теплоакумуляційних систем опалення;

- розроблено уточнену фізичну модель теплообмінних процесів в приміщеннях, які опалюються підлоговими електричними системами теплоакумуляційної дії;

- сформульовано математичні моделі теплообміну в приміщеннях з підлоговими теплоакумуляційними електросистемами опалення, з урахуванням специфіки променисто-конвекційного теплообміну;

- вперше розроблено аналітично-чисельний метод розв`язку нестаціонарних нелінійних задач визначення теплового режиму приміщень при підлоговій ЕКСО-ТА на основі застосування кінцевих інтегральних перетворень;

- вперше розроблено теплофізичні основи визначення конструктивних та режимних параметрів підлогової ЕКСО-ТА, а саме, вибір матеріалу теплоакумулюючого шару, його геометричних характеристик, методів зменшення теплового навантаження електропідлоги тощо;

- встановлено основні особливості процесів теплопереносу в приміщеннях при підлоговій ЕКСО-ТА щодо участі в акумуляції тепла не тільки підлоги, а й усіх огороджуючих конструкцій, співвідношення між складовими променистого та конвекційного теплообміну, позитивного впливу на формування мікроклімату приміщення добових коливань температури повітря зовні будинків;

- вперше створено теплофізичні основи оцінки теплового режиму будинків по нормованій та комфортній температурах приміщення при різних системах опалення: променисто-конвекційній підлоговій ЕКСО-ТА та традиційній конвекційній системі;

- науково обґрунтовано технічні умови застосування підлогової ЕКСО-ТА для створення нормованого і комфортного теплового режиму в житлових та громадських будинках.

Практичне значення одержаних результатів.

Розроблено удосконалену методику проведення експериментальних досліджень мікроклімату приміщень, що обладнані підлоговими ЕКСО-ТА, з використанням створеного унікального автоматизованого кліматичного комплексу КиївЗНДІЕП, який дозволяє в натурних умовах відтворювати складні нестаціонарні теплообмінні процеси, характерні для даного типу опалення.

Створена комп`ютерна база проектування будинків, які опалюються підлоговими ЕКСО-ТА, з урахуванням теплофізичних характеристик конструкцій, їх геометричних розмірів, температури повітря всередині і зовні приміщень та ін.

Розроблено методичні рекомендації щодо розрахунку та застосування підлогової ЕКСО-ТА і енергоощадних теплоакумуляційних режимів її роботи в житлових і громадських будинках в усіх температурних зонах України.

Запропоновані рекомендації впроваджені в провідних організаціях в галузі проектування та монтажу систем електричного опалення будинків: базовому з електроопалення науково-виробничому підприємстві (НВП) „Елетер” при Мінрегіонбуді України та ТОВ „Київпромелектропроект”.

Домобудівним комбінатом №3 Київміськбуду України передбачається впровадження підлогових систем опалення теплоакумуляційної дії в багатоповерховому житловому будівництві в м. Києві.

Результати виконаних досліджень включені в розроблені за участю автора ДБН В.2.5-24-2003 „Електрична кабельна система опалення”.

Особистий внесок здобувача. Викладені в дисертації наукові результати отримані особисто здобувачем на основі проведеного аналізу особливостей теплообміну в приміщенні, опалюваному підлоговою ЕКСО-ТА, в порівнянні з традиційним опаленням; обґрунтована наявність необхідних умов забезпечення теплової ізоляції будівель в Україні для впровадження теплоакумуляційного підлогового електроопалення; створена уточнена фізична модель теплообміну в такому приміщенні та складена система рівнянь, що описують ці процеси; розроблено метод розрахунку нестаціонарної теплопередачі через багатошарові огороджуючі конструкції будинків та способи підвищення їх теплозахисних якостей; розроблено аналітично-чисельний метод розв'язку нестаціонарної нелінійної задачі визначення теплового режиму приміщення з підлоговою ЕКСО-ТА; розроблена методика, алгоритми і програми розрахунку теплового режиму зазначених приміщень; розроблена методика експериментальних досліджень таких приміщень; розроблені теплоакумуляційні технології підлогового опалення будинків; науково обґрунтовано умови створення підлоговою ЕКСО-ТА нормованих та комфортних теплових режимів в приміщенні.

Апробація результатів дисертації. Основні результати та окремі розділи дисертації доповідались на науково-технічних конференціях КиївЗНДІЕП (1993-2007 р.р.); на науково-практичних конференціях Київського національного університету будівництва і архітектури (2003-2009 р.р.); на науково-практичній конференції Полтавського національного технічного університету ім. Ю. Кондратюка (1996 р.); на ІV Всеукраїнській конференції „Сучасні технології, матеріали і конструкції в будівництві” (м. Вінниця, 2003 р.); на Міжнародній науково-практичній конференції „Сучасне храмобудівництво” (м. Київ - м. Чернігів, 2003 р.); на ІІІ Міжнародній конференції „Проблеми промислової теплотехніки” інституту технічної теплофізики НАНУ (м. Київ, 2003 р.); на Міжнародній науково-технічній конференції „Энергоэффективность - 2005” (м. Одеса, 2005 р.).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 35 друкованих робіт, в тому числі 1 монографія, 30 у фахових виданнях, регламентованих ВАК України, 2 авторські посвідчення на винахід, з них 22 роботи опубліковано одноосібно.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, семи розділів, загальних висновків, списку використаних джерел з 228 найменувань і 4 додатків. Робота викладена на 445 сторінках, в тому числі, основного тексту 279 сторінок, списку використаних джерел 20 сторінок, додатків 18 сторінок, 117 рисунків і 11 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі наводиться обґрунтування актуальності даної роботи, сформульовано мету і задачі досліджень, викладено їх наукову та практичну цінність.

У першому розділі проведено огляд робіт з різних видів опалення і наведені нормовані параметри та три умови теплової комфортності в житлових та громадських будинках: перша характеризує температурний стан приміщення оптимальною комбінацією радіаційної і температури повітря, друга - обмежує інтенсивність теплообміну при положенні людини поблизу нагрітих і охолоджених поверхонь. Вони доповнені третьою умовою, запропонованою датським проф. Фангером П. О.: параметри внутрішнього мікроклімату повинні мати можливість індивідуального регулювання з метою створення суб'єктивного відчуття комфорту людиною.

В огляді літературних джерел з видів опалення відзначено, що при підлоговому опаленні витримується оптимальне для людини співвідношення, коли температура на рівні ніг складає 26...28С, а на рівні голови 18...20єС. Жодна із систем опалення, крім підлогової, не в змозі забезпечити такий комфортний температурний розподіл.

Теоретичні основи підлогового опалення (на початку ХХ ст. - водяного) були закладені французьким вченим Андре Міссенаром, який одним з перших у світі займався дослідженнями теплообміну людини при різних умовах повітряного середовища. Ним введено поняття умовної „результуючої температури ступні”, яке пов`язане з наявністю різниці між температурою повітря в приміщенні і поверхні підлоги. Цю „результуючу” температуру можна вимірювати пристроєм „результуюча ступня”, що складається зі ступні, виконаної з покрівельної сталі і закритої зверху, усередині якої температура повітря вимірюється термометром. Розташовуючи таку ступню у взуття різного виду, можна встановити вплив останнього на тепловідчуття людини. Дослідження вченого показали, що „результуюча температура ступні” є лінійною функцією температури поверхні підлоги і температури повітря (середовища), і що людина може без неприємного відчуття в ступні витримувати тим більш високу температуру поверхні підлоги, чим нижча температура повітря в приміщенні. Тому поняття граничної температури поверхні підлоги має сенс лише в сполученні з температурою повітря. Для того, щоб можна було вважати вдоволеними 90% людей, за якими велись спостереження, потрібно, щоб „результуюча температура ступні” була нижча 21,2єС, що при температурі повітря 17єС відповідає температурі поверхні підлоги 28єС, яка є межею для житлових приміщень. Це правило є головною фізіологічною основою підлогового опалення будинків.

Серед різних видів опалення найбільш ефективним є опалення з періодичною подачею тепла. В нашій країні розробкою теплотехнічних аспектів систем такого опалення займалися Власов О.Є., Муромов С.І., Мачинський В.Д., Шкловер А.М., Фокін К.Ф., Семенов Л.А., Ликов О.В., Михайлов М.Д., Фіалко Н.М., Богословський В.М., Табунщиков Ю.А., Малявіна О.Г., Гілюс А.Ю., Драганов Б.Х., Худенко А.А., Малкін Е.С., Строй А.Ф., Розинський Д.Й., Круковський П.Г. та ін.

Огляд літературних джерел стосовно методів розрахунку теплового режиму приміщень з підлоговим теплоакумуляційним електроопаленням показав практичну відсутність публікацій з фундаментальних досліджень проблем такого опалення.

Крім того, в Україні до недавнього часу були відсутні нормативи з підлогового електроопалення. Вітчизняні норми ДБН В.2.5-24-2003 „Електрична кабельна система опалення” вперше були розроблені НВП „Елетер” та трьома науково-дослідними інститутами - Київпромелектропроект, КиївЗНДІЕП та ІТТФ НАН України з використанням результатів цієї дисертаційної роботи.

В другому розділі наведено результати порівняльного аналізу теплового стану приміщень, обладнаних підлоговою системою електроопалення та традиційною радіаторною. На цій основі сформульована математична постановка задачі розрахунку теплового режиму приміщення з підлоговою ЕКСО-ТА.

Досліджувана електропідлога складається з 2-х ярусів, на нижньому з яких розміщені три ізольовані електрокабелі, рівномірно покладені на панель міжповерхового перекриття і покриті шаром важкого бетону на гравії і щебені з гранітного каменю. Для того щоб тепло, що виділяється в електрокабелях, розповсюджувалося переважно в приміщення, під кабелі укладається шар ефективного теплоізолятора та відбиваючий екран. На верхньому ярусі розміщується ще один кабель опалення. Теплова хвиля від нижніх кабелів до внутрішньої поверхні підлоги проходить через теплоакумулюючий шар бетону товщиною 90 мм зі згасанням по амплітуді і запізненням по фазі. Верхній бетонний шар товщиною 20 мм над додатковим кабелем є менш теплоінерційним. Теплова хвиля, що створюється цим кабелем, з невеликим згасанням і зсувом фази догріває повітря приміщення до комфортної температури.

При дослідженні теплообміну приміщень з підлоговою ЕКСО-ТА в кліматичному комплексі КиївЗНДІЕП була виконана імітація кімнати житлового будинку. Вибір саме житлового будинку, як об`єкту досліджень, обумовлено тим, що для нього нормовані вимоги до теплового режиму є найбільш жорсткими серед цивільних споруд. В якості розрахункової була прийнята схема приміщення, представлена на рис. 2. Розглядається кутова кімната проміжного поверху багатоповерхового будинку, що є гіршою по тепловому захисту в порівнянні з типовим приміщенням, оскільки останнє має одну зовнішню фасадну стіну з вікном, а досліджуване приміщення має до того ж другу зовнішню торцеву глуху стіну. Попередні експериментальні і теоретичні дослідження дозволили визначити основні особливості теплообміну в такому приміщенні в порівнянні із ситуацією, що відповідає традиційному опаленню. Згідно з цими особливостями при математичному моделюванні температурних режимів приміщень з підлоговою ЕКСО-ТА слід враховувати такі фактори:

1) нестаціонарність процесів теплообміну в приміщенні, обумовлену переривчастою подачею електроенергії в опалювальну систему та добовими коливаннями температури повітря зовні будинків;

2) теплоакумулюючу здатність підлогової панелі, яка виконує основну роль в процесі акумуляції тепла в приміщенні;

теплоакумуляцію в період зарядки іншими, крім підлоги, огородженнями та віддачу акумульованого тепла назад в приміщення в період розрядки;

4) променисто-конвекційний теплообмін у приміщенні. У випадку традиційного опалення процес передачі тепла від опалювальних приладів до повітря приміщення відбувається в основному конвекцією (радіаційна складова теплообміну не перевищує 10%), а в приміщенні при підлоговому опаленні, крім конвекції, досить істотною (перевищує 50%) виявляється частка тепла, яка передається від підлоги до поверхонь огороджень випромінюванням. Це дозволяє вважати ЕКСО-ТА не конвекційною, а променисто-конвекційною системою опалення зі співвідношенням радіаційної і конвекційної складових теплообміну 50/50%. Дана обставина обумовлює те, що в розрахунках теплового режиму приміщень з електропідлогою необхідно роздільно враховувати променисту та конвекційну складові теплообміну.

Якщо при традиційному опаленні нагріте від радіаторів повітря гріє огороджуючі конструкції, і внутрішні стіни та стеля приймають рівну з ним температуру, то при підлоговому електроопаленні значення температур поверхонь внутрішніх конструкцій перевищують приблизно на 2С рівень температури повітря в приміщенні. Тому при застосуванні підлогової системи тепловий режим приміщення визначається не тільки температурою повітря, але і радіаційною температурою, яку необхідно враховувати при відповідних розрахунках;

залежність від температури коефіцієнтів променистої і конвекційної тепловіддачі на внутрішніх поверхнях огороджень, яка обумовлена різними за величиною значеннями температур цих поверхонь, в результаті чого в розрахунках теплового режиму приміщень при підлоговій ЕКСО-ТА виникають нелінійності.

Зазначені фактори обумовили особливості математичної постановки нестаціонарної нелінійної задачі визначення теплового стану приміщення з підлоговою ЕКСО-ТА. Математично задача має вигляд:

для внутрішніх стін (i=1,2) і стелі (i=3)

>0; 0< x<; (1)

(2); (3);

; (4)

для одношарових зовнішніх стін (i=4,5) і вікна (i=6) основне операторне рівняння ідентичне (1), гранична умова на їх внутрішній поверхні аналогічна (4), а початкова і гранична умови на зовнішній поверхні мають вигляд

 (5);

(6),

де ; ; ;

для тришарових (k = 1,2,3 - номера шарів) зовнішніх стін (i = 4,5)

> 0; l_к-1< x < l_к; (7)

(8); (9);

; (10)

; (11)

;(12)

для підлоги, що гріє, (і=7) основне операторне рівняння, початкова умова і гранична на поверхні, зверненої в приміщення, такі ж, як і для нейтральних внутрішніх стін (1), (2) і (4). Гранична умова на гріючій поверхні шару бетону, що покриває електричну кабельну систему, запишеться в такий спосіб

(13)

де , - поточні температури в конструкціях, осереднені по відповідних тепловіддаючих (теплосприймаючих) поверхнях; - температура середовища (повітря) в приміщенні; h_в,к,i(t), h_в,п,i(t), h_з,і - відносні коефіцієнти конвекційної і променистої тепловіддачі на внутрішній та зовнішній поверхнях i-го огородження; R_к,i - контактний опір у місцях стикування шарів і-их тришарових стін; M_k,i і M_(k+3),i - чисельні коефіцієнти; l_k,i - координати контактних поверхонь і-их тришарових стін; q_е - питомий тепловий потік, виділений електрокабелем; T - тривалість циклу роботи підлоги, рівна добі; m - тривалість нагрівання підлоги; - радіаційна температура для кутового приміщення щодо i-ої конструкції, яка визначається як середньозважена по площах F_i навколишніх поверхонь

; (14)

Температура повітря приміщення, що фігурує у вищенаведених задачах, визначається на підставі відповідного рівняння теплового балансу. При цьому нагрівання повітря здійснюється за рахунок теплопостачання від електропідлоги, внутрішніх стін і стелі та побутових тепловиділень; охолоджується ж повітря втратами теплового потоку через зовнішні стіни і вікно та вентиляційним повітрообміном. Тоді рівняння теплового балансу повітря в приміщенні матиме вигляд

, (15)

де - тепловий потік для нагрівання повітря приміщення; с - питома масова теплоємність повітря; - густина повітря; V - об'єм повітря в приміщенні; Q_е(),Q_в,i() - надходження теплового потоку до повітря від електропідлоги та внутрішніх стін і стелі; - побутові тепловиділення; q_бут() - питомі побутові тепловиділення; Q_з,i(),Q_вік() - втрати теплового потоку через зовнішні стіни і вікно; - вентиляційний тепловий потік за рахунок інфільтрації повітря через притвори у вікнах та припливу повітря через кватирки або вентиляційні щілини в коробках; q_інф, q_вент - питомий інфільтраційний і вентиляційний теплові потоки при перепаді температур повітря усередині і зовні приміщення в 1С; , ; V_інф, V_вент - об'ємні витрати інфільтраційного і вентиляційного повітря; t_з() - температура повітря поза будинками, яка змінюється по закону

(16)

Тут t₀ - середньомісячна добова температура повітря зовні будинків самого холодного зимового (січня) місяця певного населеного пункту; А - середньодобова амплітуда коливань температури повітря поза будинками того ж місяця; - початкова фаза коливань температури повітря зовні будинків.

У третьому розділі описано розроблений аналітично-чисельний метод розвґязку нестаціонарної нелінійної задачі визначення теплового стану приміщення з одношаровими зовнішніми стінами при підлоговій ЕКСО-ТА.

Лінеаризація вихідної задачі по залежності від температури коефіцієнтів променистої і конвекційної тепловіддачі на внутрішніх поверхнях конструкцій проводиться шляхом розбивки розрахункового відрізку часу від 0 до _к на m достатньо малих проміжків _m, на яких значення даних коефіцієнтів можна вважати сталими. Це дає можливість на кожному m-ому малому проміжку для розв'язання лінійних задач теплопровідності через одношарові середовища застосовувати аналітичний метод кінцевих інтегральних перетворень, удосконалений шляхом застосування специфічних процедур з використанням функції Гріна оператора Штурма-Ліувілля для поліпшення збіжності рядів, що визначають розв'язки цих задач. Розроблено методику кінцевих інтегральних перетворень і алгоритм розв`язку задачі.

Розроблений метод включає розв'язання таких задач:

1) нестаціонарної нелінійної симетричної задачі теплопровідності (1)…(4) для внутрішніх стін (i=1,2) і стелі (i=3) в приміщенні з підлоговою ЕКСО-ТА. Отримано на кожному m-ому малому проміжку часу аналітичні вирази для температур внутрішніх поверхонь огороджуючих конструкцій у вигляді інтегральних рівнянь відносно температури повітря і радіаційних температур приміщення

(17)

та теплових потоків з поверхонь внутрішніх огороджень повітрю приміщення

; (18)

2) нестаціонарної нелінійної задачі теплопередачі (1), (4)…(6) через зовнішні стіни і вікно (і=4,5,6) приміщення з підлоговою ЕКСО-ТА. Одержано аналітичні залежності для температур внутрішніх поверхонь конструкцій у формі інтегральних рівнянь відносно радіаційної та температури повітря усередині і зовні приміщення



; (19)

визначено втрати теплового потоку через зовнішні стіни і вікно

; (20)

3) нестаціонарної нелінійної задачі (1), (2), (4) і (13) теплопровідності для електропідлоги (і=7), що працює в теплоакумуляційному режимі. Електропідлога (рис. 1) складається з 3-х низькотемпературних кабелів, які покриті для поглинання тепла шаром важкого бетону 90 мм. Для того, щоб тепло підводилося переважно в приміщення, на існуючу панель міжповерхового перекриття укладається шар ефективної теплоізоляції 25 мм із екструдованого пінополістиролу стіродур з коефіцієнтом теплопровідності в сухому стані 0,04 Вт/(м·К) та відбиваючий екран з фольгоізолу. Тепловтрати в нижнє суміжне приміщення, як показав експеримент, є незначними, тому можна вважати, що все тепло від електрокабеля передається теплопровідністю до поверхні підлоги, а потім конвекцією - повітрю приміщення і випромінюванням - усім навколишнім поверхням огороджень. Електропідлога може розглядатися як одношарова пластина з рівномірним теплопідводом на її нижній поверхні, який моделює тепловий потік, що виділяється кабелем. Можливість застосування вказаної моделі рівномірного теплопідводу обумовлена тим, що паралельно прокладені три кабелі розміщуються з досить малим кроком, який становить 6 см.

Застосування теплоакумуляційного принципу опалення, що пов'язане з використанням нічного пільгового тарифу, передбачає включення електронагріву з 23-ої години до 7-ої ранку і виключення в останні 16 годин доби. Для обігріву приміщення вдень використовується енергія, акумульована бетонним шаром підлоги і всіма огородженнями приміщення. Тепловіддача від бетонного шару в приміщення здійснюється протягом всієї доби, а споживання електроенергії - тільки 8 нічних годин, тому в період зарядки споживана електроенергія у 3 рази більша, ніж тепловтрати приміщення при цілодобовому режимі, або .

В результаті розв`язку нестаціонарної нелінійної задачі теплопровідності для електропідлоги одержано формулу для визначення температури поверхні бетонного шару підлоги у вигляді інтегрального рівняння відносно температури повітря, радіаційної температури та питомого теплового потоку, що виділяється електрокабелем,

; (21)

визначено тепловий потік від електропідлоги повітрю приміщення

(22)

У наведених формулах (17)…(22) , , , , ,,,, - чисельні коефіцієнти та інтеграли від температур і теплових потоків; - власні функції задач Штурма-Ліувілля.

Температура повітря приміщення, що входить в аналітичні вирази для температур (17), (19), (21) і теплових потоків (18), (20), (22), знаходиться із рівняння теплового балансу повітря (15), котре перетворене в інтегро-диференціальне

, (23)

де K(-) - різницеве (-) ядро типу згортки цього рівняння

, (24)

; F₁()

- член, що містить температуру повітря приміщення t_ср() у лінійному вигляді; F₂() - вільний член відносно t_ср(), але включає інтеграли від невідомих радіаційних температур.

У результаті реалізації методу отримана система семи інтегральних рівнянь температур поверхонь та восьмого інтегро-диференціального рівняння температури повітря приміщення. Рівняння мають інтегральні різницеві (-) експоненціальні ядра типу згортки, наприклад, для інтегро-диференціального рівняння (23) - це ядро (24), виражене нескінченним рядом, який у кінцевий момент часу = перетворюється в нескінченність. Для усунення цієї особливості розроблено чисельний метод заміни інтегралів кінцевими сумами з застосуванням квадратурних формул Ньютона-Котеса з ваговою експоненціальною функцією () =exp[R_,i()], яка забезпечує високу швидкість збіжності рядів інтегральних ядер,

, (25)

де

- крок розбиття відрізку часу [a, в], n - число рівних його частин. При проведенні лінеаризації нелінійної задачі по залежності від температури коефіцієнтів променистої і конвекційної тепловіддачі на внутрішніх поверхнях огороджень розрахунковий відрізок часу від 0 до _к був розбитий на m рівних достатньо малих проміжків _m. Це дозволило будь-який інтеграл за часом від 0 до _к зобразити у вигляді суми m інтегралів на малих проміжках _m, на яких їх можна обчислювати за формулами Ньютона-Котеса (25), прийнявши n=1 для розрахунку коефіцієнтів А_к. Це дає можливість послідовного обчислення інтегралів від 0 до поточного моменту _j+1 шляхом додавання до вже обчисленого інтегралу за попередній проміжок _j, інтегралу, обчислювального на наступному достатньо малому проміжку _m за формулою Ньютона-Котеса (25). У результаті невідомі інтеграли в поточний момент _j+1 визначаються через відповідні величини (без інтегралу) у цей же поточний момент _j+1, з додаванням відомих інтегралів, обчислених раніше за попередній проміжок _j. Після підстановки їх в рівняння температур (17), (19), (21) і (23) редукована задача розрахунку теплового режиму приміщення на кожному m-ому малому часовому кроці визначається системою 8-ми алгебраїчних рівнянь. Одержана система розв`язана методом Гаусса, і складена комп`ютерна програма розрахунку.

У четвертому розділі наводиться розроблений аналітично-чисельний метод та результати досліджень впливу енергоефективних тришарових зовнішніх стін на тепловий режим приміщення при опаленні підлоговою ЕКСО-ТА. Зовнішні стіни відіграють, як відомо, провідну роль у формуванні теплового стану будинків. Наприклад, для житлового будинку серії 96 тепловтрати через зовнішні одношарові стіни складають 40%, втрати ж через вікна не перевищують 22%, через підвальні і горищні перекриття - 8%, а на вентиляцію витрачається 30% виділеного тепла. Показано, що функції енергоощадних тришарових зовнішніх стін у забезпеченні необхідного мікроклімату в приміщенні при переривчастому електроопаленні істотно відрізняються від відповідних функцій одношарових стін. Основна теплофізична особливість тришарових стін полягає в тому, що шар різких коливань, який розташований з боку приміщення і на відміну від одношарових стін захищений із зовнішньої сторони ефективним утеплювачем, сприяє більшій стабілізації мікроклімату приміщення.

В роботі створено аналітично-чисельний метод розв'язку нестаціонарної нелінійної задачі визначення теплового стану приміщень з тришаровими стінами та підлоговою ЕКСО-ТА. Лінеаризація вихідної задачі щодо залежності від температури коефіцієнтів променистої і конвекційної тепловіддачі на внутрішніх поверхнях тришарових стін проводиться так само, як і для одношарових. На кожному m-ому достатньо малому часовому кроці застосовуються модифіковані для тришарових стін кінцеві інтегральні перетворення, при яких питомі потоки у місцях контакту шарів визначаються із системи 2-х векторних двомірних інтегральних рівнянь. Принцип розв'язання контактних задач теплопровідності (7)...(12) продемонстрований на прикладі двошарової стіни.

Застосування умови неідеального теплового контакту по безперервності потоку в місцях контакту шарів та умови його визначення через величину контактного опору і різницю температур контактних поверхонь дозволило одержати залежності для визначення питомих потоків через ці поверхні у вигляді інтегральних рівнянь.

Для тришарових стін (i=4,5) на кожному m-ому малому часовому кроці отримано аналітичні вирази для температур трьох шарів (k=1,2,3) у вигляді інтегральних рівнянь відносно температури повітря усередині і зовні приміщення, радіаційних температур і невідомих питомих теплових потоків у місцях спряження шарів

; (26)

; (27)

, (28)

де величини , , , , , , , , , , , , , , , - чисельні коефіцієнти та інтеграли від питомих теплових потоків у місцях контакту шарів.

Для визначення невідомих питомих теплових потоків в контактних площинах шарів складена і розв'язана система двох векторних двовимірних інтегральних рівнянь Вольтерра ІІ-го роду типу згортки

; k=1,2; і=4,5 (29)

Температура на внутрішній поверхні зовнішніх тришарових стін має вигляд



(30)

Сумарні втрати теплового потоку через ці стіни визначаються за формулою

(31)

Температура повітря усередині приміщення знаходиться з рівняння теплового балансу повітря (15), яке в інтегро-диференціальній формі має вигляд

(32)

де інтегральне ядро К(-) типу згортки має такий же вигляд, як і для одношарових стін. Отже, для тришарових стін до отриманої для приміщень з одношаровими стінами системи восьми інтегральних і інтегро-диференціальних рівнянь додається система двох векторних двомірних інтегральних рівнянь Вольтера ІІ-го роду типу згортки для питомих потоків в місцях контакту шарів. Чисельний метод розрахунку для тришарових стін, у порівнянні з одношаровими стінами, додатково включає 4 рівняння для теплових потоків - одержуємо систему 12-и рівнянь. Її теж розв'язано методом Гаусса, і складено комп`ютерну програму, яка об`єднана з програмою для одношарових стін і внесена в Державний реєстр свідоцтв авторського права на роботу.

У п'ятому розділі наведено результати досліджень пошуку шляхів досягнення нормованих і комфортних параметрів в приміщеннях при підлоговій ЕКСО-ТА. На основі теорії теплостійкості акад. Ликова О.В. та розроблених методичних підходів було вирішено такі прикладні задачі: 1) вибір матеріалу теплоакумулюючого шару електропідлоги; 2) визначення необхідної товщини теплоакумулюючого бетонного шару підлоги; 3) аналіз методів зниження теплового навантаження підлоги, таких як денне додаткове опалення 3-а нижніми кабелями або одним верхнім, застосування додаткових „пікових” опалювальних приладів та підігрів припливу вентиляційного повітря.

1. Вибір матеріалу теплоакумулюючого шару електропідлоги. Глибина проникнення теплової хвилі в теплоакумулюючий шар електропідлоги за напівперіод дії цієї хвилі, що обумовлена переривчастим тепловиділенням кабелю, виражається коефіцієнтом теплозасвоєння матеріалу даного шару

(33)

і має розмірність довжини. Тут a - коефіцієнт температуропровідності матеріалу, щ - добова частота теплової хвилі.

У теорії подібності процесів теплообміну характеристикою теплозасвоєння шару електропідлоги служить безрозмірна величина f - ступінь теплоакумуляції шару, введена акад. Ликовим О.В., яка виражається відношенням

, (34)

де - число Предводителєва, що визначає здатність до нагрівання акумулюючого шару; l - товщина шару; R - характерний розмір шару, R = l/2.

При цьому одиниця об'єму акумулюючого шару при його рівномірному нагріванні по всій товщині сприймає певну кількість тепла Q_спр, а величина ступеня теплоакумуляції шару показує, яка частка від цієї кількості Q_спр дійсно акумулюється Q_ак

(35)

Отже, вибір матеріалу теплоакумулюючого шару слід здійснювати за величиною f, значення якої має наближатися до одиниці.

Аналіз досліджень з вибору матеріалів теплоакумулюючого шару електропідлоги показав, що з широко розповсюджених будівельних матеріалів потребам акумуляції тепла в найбільшій мірі відповідають бетони. Як приклад, в табл. 1 для характерних видів бетонів наведені значення теплофізичних характеристик та чисел подібності f і Pd в умовах періодичного тепловиділення електрокабеля. Як видно з таблиці, важкий бетон має найбільший коефіцієнт теплозасвоєння 0,101 м. При цьому для даного матеріалу значення ступеня акумуляції f приблизно дорівнює 1.

Результати вищенаведеного аналізу щодо вибору матеріалів підлогової опалювальної панелі підтверджені розрахунками по розробленій програмі визначення теплового стану досліджуваного приміщення при t_з = -25°С. Встановлено ефективність застосування важких бетонів для цілей акумуляції тепла в конструкціях опалювальної панелі підлоги. Низька ефективність застосування легких бетонів для цих цілей показана на прикладі перлітопластбетону, для якого коефіцієнт теплозасвоєння становить 0,052 м , що майже в 2 рази менше значення цього коефіцієнту для важкого бетону. В умовах експлуатації приміщення застосування перлітопластбетону як акумулюючого шару призведе до підвищення (в порівнянні з важким бетоном) максимальної температури внутрішньої поверхні цього шару від 34,9°С до 39°С і середньодобової амплітуди коливання температури повітря в приміщенні від ±3,42°С до ±5,2°С.

2. Визначення необхідної товщини бетонного шару електропідлоги. Глибина проникнення теплової хвилі в шар важкого бетону за напівперіод становить 0,101 м, що дорівнює значенню коефіцієнту теплозасвоєння даного матеріалу. Товщина ж цього шару, який називається в теорії теплостійкості конструкцій шаром різких коливань, становить лише 1/9 від довжини теплової хвилі, а амплітуда хвилі гаситься в ньому в 2 рази. Як очевидно, при низьких від`ємних температурах повітря зовні будинків товщина теплоакумулюючого шару д не повинна бути меншою товщини шару різких коливань. Величина д визначається, виходячи з того, що температура поверхні бетонного шару та середньодобова амплітуда коливання температури повітря приміщення не повинні перевищувати нормовані значення.

З урахуванням вищевикладеного проведено розрахункові дослідження залежності вказаних параметрів від товщини шару бетону. Розрахунки виконувались для досліджуваного приміщення при t_з = -25С для товщин бетонних шарів від 0,09 до 0,27 м через кожні 0,045 м, рис. 3. З рисунку видно, що середньодобова амплітуда коливання температури повітря приміщення (крива 1) знижується до норми ±2,5С (пряма 2) при збільшенні товщини шару бетону до 0,131 м (точка А).

Проте, для поверхні бетонного шару не забезпечується нормоване значення середньої за часом температури 28°С (пряма 5): в розглянутому діапазоні товщин від 0,09 до 0,27 м максимальна температура поверхні шару (крива 3) асимптотично наближається до нормованої і дорівнює їй при товщині 0,23 м (точка Б), при якій опалювальна панель не може бути використана у вигляді окремої конструкції як через збільшення витрат бетонної маси, так і через підвищення величини навантажень на опорні елементи будівель. Звідси випливає, що знизити максимальну температуру поверхні підлоги до рівня нормованої одним стовщенням бетонного шару практично неможливо.

В розробленому за участю автора ДБН В.2.5-24-2003 „Електрична кабельна система опалення” значення максимальної температури поверхні підлоги не нормується. Воно може в період використання приміщення деякий час ф перевищувати значення нормованої середньої за часом температури 28°С. Допустиме значення максимальної температури поверхні підлоги визначається іншим нормованим парамет-ром , який обмежує перевитрати тепла за вказаний час і має вигляд

, (36)

де , - максимальна і нормована середня за часом температура 28°С внутрішньої поверхні підлоги в період використання приміщення з 7 до 22 години.

За таких умов, максимальна температура поверхні теплоакумулюючого шару (крива 3) не буде перевищувати її допустиму (крива 4), починаючи зі значення 32°С і нижче (точка В), яке відповідає товщині бетонного шару 0,132 м. Одержана тов-щина співпадає з товщиною 0,131 м для нормованої середньодобової амплітуди ко-ливання температури повітря в приміщенні, що визначає найбільше (при t_з = -25С) значення необхідної товщини теплоакумулюючого шару важкого бетону 0,132 м.

Однак, вибір необхідної товщини бетонного шару підлоги за екстремально низькою температурою t_з = -25С, яка в Україні буває дуже рідко і недовго, неекономічний. Зважаючи на плавний характер зміни температури повітря зовні будинків протягом опалювального сезону +8...-25°С слід шукати шляхи зменшення товщини теплоакумулюючого бетонного шару підлоги. Так, товщина шару бетону може бути прийнята рівною товщині його шару різких коливань температури (д = 0,101 м). При цьому для кліматичних умов України створення нормованих чи комфортних теплових умов в приміщенні при низьких від`ємних температурах повітря зовні будинків може бути реалізовано на базі запропонованого комплексного підходу, що полягає у поєднанні основного теплоакумуляційного підлогового електроопалення з різними компенсуючими методами незначного додаткового опалення.

3. Аналіз ефективних методів зниження теплового навантаження підлоги.

А. Метод денного додаткового опалення 3-а нижніми кабелями або одним верхнім. Цей метод самий простий і розглянемо його за умов обмеження кількості подачі електроенергії на зарядку підлоги 3-а нижніми кабелями після досягнення нею рівня нормованої середньої за часом температури поверхні 28єС з подальшим компенсуючим опаленням вдень тими ж 3-а нижніми кабелями або одним верхнім.

Для визначення тривалості денного опалення по розробленій програмі проведені розрахунки теплового стану досліджуваного приміщення при t_з = -25С з товщиною бетонного шару 0,101 м. Із рисунку видно, що при 8-годинній зарядці підлоги з 23 до 7 години ранку температура поверхні шару бетону досягла максимального значення 34С (крива 1), що на 6С вище норми 28°С, а середньодобова амплітуда коливання температури її поверхні стала рівною 5,5С. В цьому випадку при досягненні (за ф₀ ? 4 год. зарядки) температури поверхні бетонного шару 28С (крива 2), нагрівання підлоги необхідно припинити, дати можливість підлозі охолонути до початкового стану протягом 8-и годин, а потім продовжити опалення вдень ще ф_д =4 год. Розглянуте опалення, виконане в два прийоми без зміни кількості використаної енергії (крива 2), зменшує нерівномірність тепловіддачі шару і знижує в 2 рази амплітуду коливання температури його поверхні до 2,75С.

Однак, денне опалення менш економічне, ніж нічне; тому був запропонований інший режим опалення, коли електропідлога використовувалась протягом усього нічного пільгового періоду (крива 3) з обмеженнями температури поверхні підлоги за рахунок встановлення додаткового імпульсного регулятора, налагодженого на нормовану температуру 28єС. При цьому вдень використовувався верхній малоінерційний кабель комфортного опалення. Тривалість додаткового опалення в цьому випадку становила лише год. Таким чином, використання верхнього кабелю в порівнянні з 3-а нижніми дає 30% економії денної електроенергії.

Б. Метод застосування „пікових” опалювальних приладів. По технічній суті метод аналогічний попередньому. Проте тут недоотримана приміщенням під час зарядки електропідлоги кількість тепла поповнюється як вдень, так і вночі окремими опалювальними приладами, розрахованими на зниження температури повітря поза будинками до „пікового” для України значення -25С. Потужність „пікових” приладів визначається за показником питомого електронавантаження підлоги, при якому максимальна температура поверхні її бетонного шару не перевищує допустиму.

По розробленій програмі визначення теплового режиму досліджуваного приміщення з 101-мм бетонним шаром підлоги при t_з=+5°С...-25С через кожні 5°С були обчислені значення максимальної і допустимої температури поверхні бетонного шару та питомого навантаження підлоги. Це дало змогу у випадку додаткового опалення підібрати потужності „пікових” приладів. Так, показано, що тепловий стан приміщення забезпечується підлоговим електроопаленням при температурах до t_з = -16,2°С при питомому навантаженні підлоги 207,1 Вт/м². Зниження температури повітря до -25°С вимагає збільшення питомого навантаження до 258,4 Вт/м², що для приміщення площею 14,5 м² призводить до використання „пікового” приладу потужністю до 0,7 кВт, наприклад, кімнатного тепловентилятора.

3. Метод підігріву вентиляційного припливного повітря. Зменшення теплового навантаження підлоги за рахунок підігріву вентиляційного припливного повітря показано на прикладі досліджуваного приміщення об`ємом 40 м³ з 101-мм теплоакумулюючим шаром бетону. По розробленій програмі розрахунку теплового стану приміщення були визначені залежності максимальної температури поверхні бетонного шару від кількості припливного повітря при t_з = -25С. Аналіз одержаних результатів показав, що зменшення кількості цього повітря призводить до пропорційного зменшення питомого навантаження електропідлоги і, як наслідок, до зниження максимальної температури поверхні її бетонного шару. Так, максимальна температура поверхні вказаного шару не перевищує допустиму 32,8°С за умови, що витрата припливного повітря становить 36,1 м³/год, тобто 90% нормованої подачі повітря гріється за рахунок підлоги. Для підігріву решти повітря в обсязі 3,9 м³/год рекомендується цілодобове або часткове (в залежності від часу присутності людей) включення кімнатного повітряного теплообмінника потужністю до 0,2 кВт.

Розділ шостий присвячено експериментальним дослідженням впливу конструктивних параметрів підлогового теплоакумуляційного опалення та технологічних режимів його роботи на тепловий стан приміщень.

Експериментальні дослідження проводились в умовах, які максимально наближені до натурних. Для цього в КиївЗНДІЕП під керівництвом автора (А.С. 15010105) розроблено, виготовлено і змонтовано унікальний дослідний комплекс модульного типу, аналога якому немає в світі. Він дозволяє виконувати дослідження в модулях, які за своїми розмірами співпадають з реальними приміщеннями першого, середнього і верхнього поверхів будинків з фасадним або кутовим розташуванням. Як приклад, в дисертації наведено результати досліджень кутового приміщення, яке має найбільше навантаження, тобто найбільш жорсткі умови щодо створення комфортного теплового режиму при теплоакумуляційному опаленні. Цей комплекс складається з 3-х відсіків: 1) Г-подібного „холодного” відсіку 1, що імітує зимові кліматичні умови до -50°С в стаціонарному і нестаціонарному режимах та примикає до 2-х термобарокамер 2 і 4 KTBV-8000/2 і KTBV-8000/4, які розташовані під прямим кутом одна до одної; 2) „теплого” відсіку 5, що створює мікроклімат приміщення, з підвалом під ним; 3) операторського відсіку, що дозволяє розмістити вимірювальну апаратуру.

При проведенні експериментів у „теплий” відсік 5 опускався бетонний блок-кімната, який встановлювався над підвалом, що імітує суміжне приміщення нижнього поверху. Над блоком встановлено горище 3, яке імітує приміщення верхнього поверху, тобто досліджувався об'ємний триповерховий фрагмент будинку. Блок у „теплому” відсіку був установлений так, що його дві зовнішні стіни контактували з „холодним”, а дві внутрішні - з „теплим” відсіком, який імітує сусідні приміщення досліджуваного поверху. Блок мав площу 14,5 м², висоту 2,75 м і товщину стін 80 мм. Для того, щоб термічний опір теплопередачі зовнішніх стін відповідав нормованому значенню 2,5 (м²К)/Вт, до фасадної і торцевої стін блоку впритул приставлено тришарові панелі, термічний опір теплопередачі яких за даними попередньо виконаних випробувань задовольняв нормі. Термічний опір теплопередачі дерев'яного вікна з подвійним заскленням у роздільних переплетеннях складав 0,42 (м²К)/Вт. Він був підвищений до 0,6 (м²К)/Вт за рахунок заміни зовнішнього скла однокамерним склопакетом. Склопакет був виготовлений з 4-мм скла М1 з оптимальним повітряним прошарком 16 мм при загальній товщині 24 мм. Для підвищення теплоакумулюючої здатності внутрішніх стін і стелі, по їх поверхні виконана цегельна кладка в півцеглини. Горизонтальні та вертикальні перерізи кліматичного комплексу наведено на рис. 6 і 7.

Для підвищення точності вимірювальних величин зовнішні стіни додатково були обстежені безконтактним інфрачервоним термометром з лазерним прицілом Raynger МХ. На їх внутрішніх поверхнях були визначені термічно однорідні зони, у кожній з яких встановлювалася мінімальна кількість термопар і тепломірів, що дало змогу основну частину датчиків зосередити на поверхні підлоги, котра була розбита на 5 зон. З них 4 розташовувалися по периметру, а в центрі виділялося ще 7 зон. Вимірювання температури повітря в приміщенні здійснювалося 44-а хромель-копелевими термопарами, розташованими рівномірно по об'єму на 11 вертикалях.