КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ СТЫКОВ ДЕРЕВОКОМПОЗИТНЫХ ПАНЕЛЕЙ
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ СТЫКОВ ДЕРЕВОКОМПОЗИТНЫХ ПАНЕЛЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2024-20-1-68-80Ключевые слова:
теплотехнический расчет, деревянные панели, узловые сопряжения, теплопроводность, энергоэффективность, теплоизолирующие рассечки, удельные потери, температура, воздухопроницаемость, тепловой мост, теплофизические параметры, температурные поляАннотация
Высокая воздухопроницаемость и наличие тепловых мостов в местах соединений деревянных каркасных стеновых панелей оказывает значительное влияние на тепловой баланс здания и его эксплуатационные характеристики. Важность повышения энергоэффективности узловых сопряжений панелей с деревянным каркасом неоспорима. На сегодняшний день единой общепринятой методики расчета тепловых потерь через узловые сопряжения панелей с деревянным каркасом не существует. Исходя из проведенного анализа, необходимо провести расчеты и измерения, позволяющие создать данную методику расчета. Для проведения численных исследований сформулирован перечень характеристик и параметров, влияющих на их проведение: влияние толщины линейно-дискретного включения на теплозащитные свойства узла стыковки панелей; характеристики теплопроводности материала, применяемого для заполнения линейно-дискретных включений, влияющих на плотность теплового потока узлового сопряжения; учет влияния температуры наружного воздуха в зависимости различных климатических зон на плотность теплового потока. Выявлены зависимости плотности теплового потока на «внутренней» поверхности опытных образцов от коэффициента теплопроводности материала теплоизолирующей вставки, ширины теплоизолирующей вставки и температуры наружного воздуха и установить характер распределения температуры на «внутренней» поверхности опытных образцов. Путём расчёта двухмерных температурных полей в поперечном сечении узла получены изополя распределения температуры внутри конструкции, изополя плотности теплового потока и его направленности, линии распределения температуры и плотности теплового потока по внутренней и наружной поверхностям. Установлено, что плотность теплового потока в рёбрах с теплоизолирующими включениями меньше по сравнению с цельнодеревянными деталями на величину от 13% до 52%.
Библиографические ссылки
Larbi A. Ben Statistical modelling of heat transfer for thermal bridges of buildings // Energy and Buildings. 2005. № 9 (37). C. 945–951. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2004.12.013
Zhou S.-M. [et al.]. Accurate global buckling simulation approach for composite walls with complex boundary conditions // Journal of Building Engineering. 2023. C. 105953. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.105953
Carlos A. Moreno-Camacho, Jairo R. Montoya-Torresa, Anicia J., and Natacha G. Sustainability Metrics for Real Case Applications of the Supply Chain Network Design Problem: A Systematic Literature Review. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352710221007518 (дата обращения: 24.03.2023).
Tadeu A. [et al.]. Simulation of dynamic linear thermal bridges using a boundary element method model in the frequency domain // Energy and Buildings. 2011. № 12 (43). C. 3685–3695. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.10.001
Quinten J., Feldheim V. Mixed equivalent wall method for dynamic modelling of thermal bridges: Application to 2-D details of building envelope // Energy and Buildings. 2019. (183). C. 697–712. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.11.004
Zalewski L. [et al.]. Experimental and numerical characterization of thermal bridges in prefabricated building walls // Energy Conversion and Management. 2010. № 12 (51). C. 2869–2877. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2010.06.026
Ramalho de Freitas J., Grala da Cunha E. Thermal bridges modeling in South Brazil climate: Three different approaches // Energy and Buildings. 2018. (169). C. 271–282. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.03.044
Soares N. [et al.]. Energy efficiency and thermal performance of lightweight steel-framed (LSF) construction: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. (78). C. 194–209. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.066
Santos P., Mateus D. Experimental assessment of thermal break strips performance in load-bearing and non-load-bearing LSF walls // Journal of Building Engineering. 2020. (32). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101693
Höglund T., Burstrand H. Slotted steel studs to reduce thermal bridges in insulated walls // Thin-Walled Structures. 1998. № 1–3 (32). C. 81–109. DOI: https://doi.org/10.1016/S0263-8231(98)00028-7
Martins C., Santos P., Silva L. S. Da Lightweight steel-framed thermal bridges mitigation strategies: A parametric study // Journal of Building Physics. 2016. № 4 (39). C. 342–372. DOI: https://doi.org/10.1177/1744259115572130
Santos P. [et al.]. Thermal performance of lightweight steel framed wall: The importance of flanking thermal losses // Journal of Building Physics. 2014. № 1 (38). C. 81–98. DOI: https://doi.org/10.1177/1744259113499212
Santos P. [et al.]. Thermal transmittance of lightweight steel framed walls: Experimental versus numerical and analytical approaches // Journal of Building Engineering. 2019. (25). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2019.100776
Kuo S., Chaorong Z., Xiaodong W. Thermal performance and thermal transmittance prediction of novel light-gauge steel-framed straw walls - ScienceDirect [Электронный ресурс]. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352710223001523 (дата обращения: 24.03.2023).
Yu S. [et al.]. Theoretical, experimental and numerical study on the influence of connectors on the thermal performance of precast concrete sandwich walls // Journal of Building Engineering. 2022. (57). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104886
Hallik J., Kalamees T. The effect of flanking element length in thermal bridge calculation and possible simplifications to account for combined thermal bridges in well insulated building envelopes // Energy and Buildings. 2021. (252). DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2021.111397
Lin W., Liu X., Zhang T. Indoor thermal and humid stratification and statistical distribution in ice arenas // Journal of Building Engineering. 2023. (67). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.106072
Liu C. [et al.]. A new demountable light-gauge steel framed wall: Flexural behavior, thermal performance and life cycle assessment // Journal of Building Engineering. 2022. (47). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103856
19. Kosny J., Christian J. E. Thermal evaluation of several configurations of insulation and structural materials for some metal stud walls // Energy and Buildings. 1995. № 2 (22). C. 157–163. DOI: https://doi.org/10.1016/0378-7788(94)00913-5
Romero M. J., Aguilar F., Vicente P. G. Analysis of design improvements for thermal bridges formed by double-brick façades and intermediate slabs for nZEB residential buildings in Spain // Journal of Building Engineering. 2021. (44). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103270
Santos P., Lemes G., Mateus D. Analytical methods to estimate the thermal transmittance of LSF walls: Calculation procedures review and accuracy comparison // Energies. 2020. № 4 (13). DOI: https://doi.org/10.3390/en13040840
Theodosiou T. [et al.]. Assessing the accuracy of predictive thermal bridge heat flow methodologies // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. (136). DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110437
Soares N. [et al.]. Laboratory and in-situ non-destructive methods to evaluate the thermal transmittance and behavior of walls, windows, and construction elements with innovative materials: A review // Energy and Buildings. 2019. (182). C. 88–110. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.10.021
Roque E., Santos P. The effectiveness of thermal insulation in lightweight steel-framedwalls with respect to its position // Buildings. 2017. № 1 (7). DOI: https://doi.org/10.3390/buildings7010013
Sun K., Zheng C., Wang X. Thermal performance and thermal transmittance prediction of novel light-gauge steel-framed straw walls // Journal of Building Engineering. 2023. (67). C. 105973. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2023.105973
Santos P., Lemes G., Mateus D. Thermal transmittance of internal partition and external facade LSF walls: A parametric study // Energies. 2019. № 14 (12). DOI: https://doi.org/10.3390/en12142671
Santos P., Lopes P., Abrantes D. Thermal Performance of Load-Bearing, Lightweight, Steel-Framed Partition Walls Using Thermal Break Strips: A Parametric Study // Energies. 2022. № 24 (15). DOI: https://doi.org/10.3390/en15249271
Perera D. [et al.]. Energy performance of fire rated LSF walls under UK climate conditions // Journal of Building Engineering. 2021. (44). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103293
Angelis E. De, Serra E. Light steel-frame walls: Thermal insulation performances and thermal bridges // Energy Procedia. 2014. (45). C. 362–371. DOI: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.01.039
François A. [et al.]. In situ measurement method for the quantification of the thermal transmittance of a non-homogeneous wall or a thermal bridge using an inverse technique and active infrared thermography // Energy and Buildings. 2021. (233). DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2020.110633
Gribanov A. S., Rimshin V. I., Roshchina S. I. Experimental investigations of composite wooden beams with local wood modification // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/687/3/033039
Travush V. [и др.]. Mechanical Safety and Survivability of Buildings and Building Structures under Different Loading Types and Impacts // Procedia Engineering. 2016. (164). C. 416–424. DOI: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.639
Fyodorov, V.S., Sidorov, V.N., Shepitko, E.S. Computer simulation of composite beams dynamic behavior // Materials Science Forum. 2020. (974 MSF), C. 687–692. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.974.687
Rimshin V. [et al.]. Multi-span composite beam // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020.
Rimshin V. I. [и др.]. Improvement of strength and stiffness of components of main struts with foundation in wooden frame buildings // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018 13(11) 3851-3856.
Roschina S. I. [et al.]. Application of high glued wooden beams in the ceiling of buildings textile plants // Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Seriya Teknologiya Tekstil’noi Promyshlennosti. 2016.
Rimshin, V, [et al.]. Regulatory support for the use of composite rod reinforcement in concrete structures//IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020 (896). DOI: https://doi.org/10.1088/1757-899X/896/1/012022
Rimshin, V. [et al.]. Reinforced Concrete Vertical Structures Under a Gently Sloping Shell of Double Curvature Under the Influence of Progressive Collapse // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. (182). C. 577–587. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_50
Rimshin V. I. [et al.]. Engineering Calculations of Acidifier Retaining Walls During Water Treatment Facilities Designing // Lecture Notes in Civil Engineering. 2022. (182). C. 55–73. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-85236-8_5
Rimshin V. [et al.]. Influence of Different Types of Aggregates on the Structural Properties of Fiber-Reinforced Concrete // Lecture Notes in Networks and Systems. 2022. (403 LNNS). C. 1467–1476. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-96383-5_164
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
