Calculation of cooling of building premises in emergency modes at variable outdoor temperature

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Further development of methods of calculation the thermal regime of premises at emergency modes of operation of heat supply systems is actual. The aim of the research is to find an approximate analytical dependence of the air temperature in the building premises on time in conditions of a sharp cold snap with further linear decrease in outdoor temperature. As a scientific hypothesis, the position is put forward about the possibility of expressing this dependence through exponential functions using as an argument the square root of the time since the beginning of cooling.Materials and methods. The basic differential equation of the convective heat balance in the room, including the most significant components of the heat flow is used under the assumption of the linear character of the outdoor temperature decrease over time, taking into account the peculiarities of the temperature wave propagation in massive enclosures in the initial period of time. The Bernoulli method for the linear differential equation of the first order is applied by representing the solution as a product of two functions.Results. The analytical expression for the approximate dependence of the temperature change in the room at a sharp cold snap with the continuation of the further decrease of the outdoor temperature according to the linear law is found. The obtained refinement of this dependence is evaluated in comparison with the solution for the case of constant outdoor parameters on the example of one of the rooms in a residential building for the climatic conditions of Moscow.Conclusions. The structure of the obtained solution is analyzed and it is shown that the continuation of external cooling leads to acceleration of room cooling, and the solution for the cooling mode previously considered by the author at constant outdoor air temperature is its special case. It was found that the continuation of external cooling additionally leads to some straightening of the internal temperature graph, because the growth of heat loss through inertial-free structures begins to compensate to some extent for the cooling slowdown associated with the release of accumulated heat from massive encloses.

About the authors

O. D. Samarin

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU)

Email: samarinod@mgsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2533-9732
SPIN-code: 1708-9583

References

  1. Рафальская Т.А., Березка А.К., Савенков А.А. Теоретическое исследование теплозащиты ограждающих конструкций зданий при аварийном теплоснабжении // Актуальные вопросы архитектуры и строительства : мат. Х Всерос. науч.-техн. конф. 2017. С. 213–218. EDN ZVXSEN.
  2. Mansurov R., Rafalskaya T., Efimov D. Mathematical modeling of thermal technical characteristics of external protections with air layers // E3S Web of Conferences. 2019. Vol. 97. P. 06007. doi: 10.1051/e3sconf/20199706007
  3. Rafalskaya T. Safety of engineering systems of buildings with limited heat supply // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1030. Vol. 1. P. 012049. doi: 10.1088/1757-899X/1030/1/012049
  4. Rafalskaya T.A. Simulation of thermal characteristics of heat supply systems in variable operating // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 138. Issue 1. P. 012140. doi: 10.1088/1742-6596/1382/1/012140
  5. Latif M., Nasir A. Decentralized stochastic control for building energy and comfort management // Journal of Building Engineering. 2019. Vol. 24. P. 100739. doi: 10.1016/j.jobe.2019.100739
  6. Serale G., Fiorentini M., Capozzoli A., Bernardini D., Bemporad A. Model predictive control (MPC) for enhancing building and HVAC system energy efficiency: problem formulation, applications and opportunities // Energies. 2018. Vol. 11. Issue 3. P. 631. doi: 10.3390/en11030631
  7. Ryzhov A., Ouerdane H., Gryazina E., Bischi A., Turitsyn K. Model predictive control of indoor microclimate: existing building stock comfort improvement // Energy Conversion and Management. 2019. Vol. 179. Pp. 219–228. doi: 10.1016/j.enconman.2018.10.046
  8. Avsyukevich D., Shishkin E., Litvinova N., Mirgorodskiy A. Thermoeconomic model of a building’s thermal protection envelope and heating system // Magazine of Civil Engineering. 2022. № 5 (113). P. 11302. doi: 10.34910/MCE.113.2. EDN TAVHNO.
  9. Rulik S., Wróblewski W., Majkut M., Strozik M., Rusin K. Experimental and numerical analysis of heat transfer within cavity working under highly non-stationary flow conditions // Energy. 2020. Vol. 190. P. 116303. doi: 10.1016/j.energy.2019.116303
  10. Bilous I., Deshko V., Sukhodub I. Parametric analysis of external and internal factors influence on building energy performance using non-linear multivariate regression models // Journal of Building Engineering. 2018. Vol. 20. Pp. 327–336. doi: 10.1016/j.jobe.2018.07.021
  11. Millers R., Korjakins A., Lešinskis A., Borodinecs A. Cooling panel with integrated PCM layer: A verified simulation study // Energies. 2020. Vol. 13. Issue 21. P. 5715. doi: 10.3390/en13215715
  12. Petrichenko M.R, Nemova D.V., Kotov E.V., Tarasova D.S., Sergeev V.V. Ventilated façade integrated with the HVAC system for cold climate // Magazine of Civil Engineering. 2018. No. 1 (77). Pp. 47–58. doi: 10.18720/MCE.77.5. EDN XPKZNB.
  13. Li N., Chen Q. Experimental study on heat transfer characteristics of interior walls under partial-space heating mode in hot summer and cold winter zone in China // Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 162. P. 114264. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2019.114264
  14. Belussi L., Barozzi B., Bellazzi A., Danza L., Devitofrancesco A., Ghellere M. et al. A review of performance of zero energy buildings and energy efficiency solutions // Journal of Building Engineering. 2019. Vol. 25. P. 100772. doi: 10.1016/j.jobe.2019.100772
  15. Sha H., Xu P., Yang Z., Chen Y., Tang J. Overview of computational intelligence for building energy system design // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 108. Pp. 76–90. doi: 10.1016/j.rser.2019.03.018
  16. Kharchenko V., Ponochovnyi Y., Boyarchuk A., Brezhnev E., Andrashov A. Monte-Carlo simulation and availability assessment of the smart building automation systems considering component failures and attacks on vulnerabilities // Contemporary Complex Systems and Their Dependability. 2019. Pp. 270–280. doi: 10.1007/978-3-319-91446-6_26
  17. Самарин О.Д. Расчет теплового режима помещения при использовании интегральных регуляторов для климатических систем // Известия вузов. Строительство. 2020. № 2 (734). С. 28–35. doi: 10.32683/0536-1052-2020-734-2-28-35. EDN SSRGOX.
  18. Самарин О.Д., Клочко А.К. Численные и приближенные методы в задачах строительной теплофизики и климатологии. М. : МГСУ, 2021. 96 с. EDN VAPFTA.
  19. Самарин О.Д. Расчет остывания помещений здания в аварийных режимах для обеспечения надежности их теплоснабжения // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. № 4. С. 496–501. doi: 10.22227/1997-0935.2019.4.496-501
  20. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. 3-е изд. СПб. : Изд-во АВОК СЕВЕРО-ЗАПАД, 2006. 400 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».