Numerical and computer modeling for assessing heat transfer in double-glazed windows

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this study, we analyze the heat transfer of single-chamber and double-chamber glass units installed in the outer and inner sashes of a composite window unit with the inter-glass space filled with dehumidified air and inert gases. We construct the mathematical model based on the solution of the heat conductivity equation with constant coefficients in a two-dimensional setting, taking into account the layered structure of the structure and using boundary conditions of the III and IV kind. Our numerical implementation of the problem uses the finite difference method on a uniform grid using the C++ programming language. To take into account convective heat exchange through glass units, we perform a series of numerical calculations in ANSYS Fluent software. We show that convective heat loss in glass units can be reduced by increasing the thickness of the spacer frame and using inert gases with low thermal conductivity. We identify the optimal thickness of the gas-filled chamber of a single-chamber glass unit (when filled with air, dry air, argon, krypton, xenon), ensuring maximum thermal resistance.

About the authors

E. I. Gurina

National Research Tomsk State University

Author for correspondence.
Email: elena.gyrina@mail.tsu.ru
Tomsk, Russia

P. A. Somova

National Research Tomsk State University

Email: polina.somova01@yandex.ru
Tomsk, Russia

References

  1. Гныря А. И., Низовцев М. И., Петров Е. В., Терехов В. И. Термическое сопротивление заполнений оконных блоков// Изв. вузов. Строительство. - 1998. - № 11-12. - С. 90.
  2. Иванова Е. А. Теплоперенос в теплонапряженных элементах многослойных ограждающих конструкций// Дисс. к.ф.-м.н. - Томск: ТГАСУ, 2023. - URL: http://vital.lib.tsu.ru/vital/access/manager/Repository/koha:001009126.
  3. Овсянников С. Н., Самохвалов А. С. Окна в раздельных переплетах с высокой теплозвукоизоляцией// Строит. матер. - 2012. - № 6. - C. 42-43.
  4. ГОСТ 24866-2014. Стеклопакеты клееные. Технические условия// Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов [электронный ресурс]. - Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/1200120572 (дата обращения: 27.06.2025).
  5. Basok B., Pavlenko A., Novikov V., Koshlak H., Ciosek A., Moroz M. Comprehensive investigation of the thermal performance of an electrically heated double-glazed window: a theoretical and experimental approach// Energies. - 2024. - 17. - C. 4491. - doi: 10.3390/en17174491.
  6. Kabore M., Michaux G., Le D. J., Salagnac P., Greffet R. Parametric study of the thermal performance of a single-family house equipped with an airflow window integrating a heated glazing// В сб.: «Proceedings of the 16th IBPSA Conference, Rome, Italy, 2-4 September 2019». - Рим, 2019. - doi: 10.26868/25222708.2019.211049
  7. Kurnitski J., Jokisalo J., Palonen J., Jokiranta K., Seppnen O. Efficiency of electrically heated windows// Energy Build. - 2004. - 36. - C. 1003-1010. - doi: 10.1016/j.enbuild.2004.06.007.
  8. Maiorov V. A. Heat transfer through a double-glazed window by convection// IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Engrg. - 2020. - 939. - 012049. - doi: 10.1088/1757-899X/939/1/012049.
  9. ANSYS FLUENT 12.0 User’s Guide// ENEAGRID Projects Web Pages [электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/ug/main_pre.htm (дата обращения: 27.06.2025).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».