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

Full Text

1. Введение Энергосбережение - это рациональное использование ресурсов через технически и экономически обоснованные решения. В России цель энергополитики - эффективное использование ресурсов для устойчивого развития экономики и улучшения жизни населения (энергетическая стратегия РФ до 2035 года). Основную роль играют энергосберегающие технологии, минимизирующие теплопотери. Особое значение имеет строительство энергоэффективных зданий. К главным задачам строителей можно отнести улучшение теплотехнических характеристик материалов, модернизацию оконных конструкций и повышение общей энергоэффективности зданий [2]. image © Е. И. Гурина, П. А. Сомова, 2025 image This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/legalcode 221 222 Е. И. ГУРИНА, П. А. СОМОВА Обзор существующих научных работ, посвященных оконным блокам, показывает неоднозначность и неполноту имеющихся данных. Несмотря на значительный интерес к этой теме, отсутствует единый стандарт оценки эффективности и методологии исследований. Это создает определенные трудности при сравнении результатов различных исследований и формулировании общих выводов. В работе [1] авторами показано, что инертные газы (аргон, криптон) в сочетании с теплоотражающими покрытиями значительно снижают теплопотери в стеклопакетах за счёт уменьшения конвективных и лучистых тепловых потоков. Исследования [5, 6] демонстрируют, что окна с электроподогревом могут сократить теплопотери до 50%, но только при поддержании температуры стекла близкой к комнатной. Повышение температуры стекла вызывает обратный эффект вследствие интенсификации конвективного теплообмена, обусловленной существенным температурным градиентом. Исследование [7] показало, что электрический обогрев окон может снижать теплопотери и улучшать комфорт, но его эффективность сильно зависит от конструкции окна, наружной температуры и ветра. В оптимальных условиях (например, при -10°C) система может работать с высоким КПД (∼ 70%), но в реальности её энергоэффективность может быть ниже из-за потерь. Авторы отмечают, что в некоторых случаях улучшение теплоизоляции окна экономичнее, чем его обогрев. Для оценки теплоизоляционных свойств оконных профилей применяют различные методы от упрощенных расчетов (ISO 2003, ISO 15099:2003(E)) до сложного численного моделирования. Оптимизация оконных конструкций требует комплексного подхода, сочетающего натурные эксперименты и численное моделирование. 2. Физическая постановка задачи В данной работе проводится подробный анализ процесса теплопередачи в составной конструкции теплоизоляционного окна, состоящего из однокамерного стеклопакета, установленного во внешней створке (4M1-16-4M1), и двухкамерного стеклопакета, который размещен во внутренней створке (4M1-14-4M1-14-4M1). Между этими стеклопакетами предусмотрен воздушный зазор 200 мм. Формула остекления, используемая в данном исследовании, представляется в следующем виде: 4M1-16-4M1-200-4M1-14-4M1-14-4M1. Главным элементом любого современного окна, изготовлено оно из дерева, пластика или алюминия, является стеклопакет. Его характеристики оказывают решающее влияние на свойства всего оконного блока, так как стеклопакет составляет от 68% до 85% площади окна. Стеклопакет представляет собой светопрозрачную конструкцию, состоящую из двух или более стеклянных полотен, разделённых дистанционными рамками, оснащёнными абсорбентом для поглощения избыточной влаги [4]. Стекла герметично соединены между собой, образуя замкнутые камеры, которые могут быть заполнены либо осушенным воздухом, либо инертными газами, такими как аргон, ксенон или криптон. Наполнение инертными газами пространства между стеклами используется для повышения теплоизоляционных свойств стеклопакета. Сравнительно небольшой коэффициент теплопроводности таких сред способствует более высокому термическому сопротивлению всего окна. На первом этапе исследования была смоделирована теплопередача внутри однокамерного стеклопакета, где межстекольное пространство заполнялось осушенным воздухом и инертными газами (рис. 1). Однокамерные стеклопакеты, заполненные обычным воздухом или осушенным воздухом и не имеющие энергосберегающего покрытия (например, низкоэмиссионного), обладают низкими теплоизоляционными свойствами. Такие конструкции пропускают значительное количество тепла, что делает их менее эффективными по сравнению с двухкамерными стеклопакетами или стеклопакетами с энергосберегающими покрытиями. На втором этапе исследования проводилось численное исследование процесса передачи тепла в конструкции двухкамерного стеклопакета с дальнейшим анализом распределения температуры по толщине однокамерного и двухкамерного стеклопакетов. Двухкамерный стеклопакет с формулой остекления 4M1-14-4M1-14-4M1, состоит из трех стеклянных панелей толщиной 4 мм, между которыми находятся две воздушные камеры шириной 14 мм, заполненные осушенным воздухом или инертными газами. ЧИСЛЕННОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В СТЕКЛОПАКЕТАХ 223 image Рис. 1. Геометрия и модель конвективного теплообмена в однокамерном стеклопакете. Fig. 1. Geometry and model of convective heat exchange in a single-chamber glass unit. image Рис. 2. Теплозвукоизоляционное окно с воздухообменным клапаном: (a) - общий вид; (b) - 2D-сечение; L - 0,264 м; H - 1,470 м. Fig. 2. Heat and sound insulating window with air exchange valve: (a) - general view; (b) - 2D section; L - 0.264 m; H - 1.470 m. На третьем этапе с помощью численного и компьютерного моделирования исследовался процесс теплопередачи в теплозвукоизоляционном окне в раздельных переплетах, состоящем из многослойной конструкции, основанной на формуле остекления4M1-16-4M1-200-4M1-14-4M1-14-4M1. Такие конструкции способствуют значительному снижению теплопотерь, обеспечивают высокий уровень звукоизоляции. Использование теплои звукоизоляционных окон позволяет достигать высоких показателей энергоэффективности зданий [3]. Геометрия расчетного 2D-домена составной конструкции окна и габаритные параметры представлены на рис. 2. 3. Математическая постановка задачи Рассмотрим слоистую структуру конструкции двухкамерного стеклопакета (4M1-14-4M1-144M1): 1-й слой (стекло марки М1) - l1 = 0,004 м; 2-й слой (осушенный воздух) - l2 = 0,016 м; 3-й слой (стекло марки М1) - l3 = 0,004 м; 4-й слой (осушенный воздух) - l4 = 0,016 м; 5-й слой (стекло марки М1) - l5 = 0,004 м. 224 Е. И. ГУРИНА, П. А. СОМОВА Система дифференциальных уравнений в частных производных, совместно с начально-краевыми условиями для описания физического процесса (передача тепла теплопроводностью), протекающего в двухкамерном стеклопакете, представляется в виде: ρ C ∂Ti = λ i i ∂t i ( ∂2Ti image ∂x2 + ∂2Ti \ image ∂y2 image , Li-1 < x < Li, 0 < y < H; i ∈ 1, 5, где L0 = 0, L5 = L = 0,264 м, H = 1,470 м, λ1 = λ3 = λ5 = 1,15 (Вт/м · ◦C); ρ1 = ρ3 = ρ5 = 2560 1 (кг/м3); Cρ = Cρ3 = Cρ5 = 670 (Дж/кг · ◦C) - параметры стекла марки М1; λ2 = λ4, ρ2 = ρ4, Cρ2 = Cρ4 - параметры воздуха или инертных газов, теплофизические характеристики которых представлены в таблице ниже. Таб. 1. Теплофизические свойства газов Tab. 1. Thermophysical properties of gases Наполнение / Filler λ, Вт/м · ◦C λ, W/m · ◦C ρ, кг/м3 ρ, kg/m3 Cρ, Дж/кг · ◦C Cρ, J/kg · ◦C Молярный вес, кг/моль Molar weight, kg/mol Воздух / Air 0,0257 1,204 1005 28,80 Осушенный воздух / Dehumidified air 0,0251 1,184 1012 28,97 Аргон / Argon 0,0177 1,636 523 39,94 Криптон / Krypton 0,0093 3,430 251 83,79 Ксенон / Xenon 0,0057 5,8 159 131,29 В начальный момент времени в каждой точке расчетного домена принимается постоянное значение температуры T0 = 20◦C. На левой и правой границах используются ГУ III рода с целью учета в математической постановке задачи конвективного теплообмена между стеклом и атмосферной средой, а также стеклом и комнатным воздухом соответственно: ∂T1 x =0 : λ1 ∂x \ = k1(T1 - Tout), t > 0, x = L : λ5 ∂T5 ∂x \ = k2(T5 - Troom), t > 0, где k1 = 20 (Вт/м · ◦C) - коэффициент теплообмена между стеклом и воздухом из атмосферы, T1 - температура поверхности левого стекла двухкамерного стеклопакета, Tout = 0◦C- температура воздуха атмосферы, k2 = 3,6 (Вт/м · ◦C) - коэффициент теплообмена между стеклом и комнатным воздухом, T5 - температура поверхности правого стекла двухкамерного стеклопакета, Troom = 20◦C - температура комнатного воздуха. Две горизонтальные границы являются адиабатическими (ГУ II рода): y =0 : y = H : ∂T image = 0, t > 0, ∂y ∂T image = 0, t > 0. ∂y Граничные условия IV рода действуют в зоне контакта стекла и межстекольного пространства, заполненного воздухом или инертными газами: ⎧ ∂Ti ∂Ti+1 ⎨ λi ∂x =L = λi+1 image , ∂x x=L i 1, 4. x i i ∈ ⎩ Ti(t, Li)= Ti+1(t, Li), image Для однокамерного стеклопакета математическая постановка задачи для слоистой структуры конструкции при i ∈ 1, 3 выглядит аналогичным образом. Численное моделирование распространения тепла теплопроводностью в пятислойной конструкции двухкамерного стеклопакета проводится с помощью метода конечных разностей (МКР) на равномерной сетке (hx = hy = const = 0,0001 м) с использованием явной разностной схемы, который реализован на языке программирования С++. ЧИСЛЕННОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В СТЕКЛОПАКЕТАХ 225 Для учета свободно-конвективного течения в газонаполненных камерах стеклопакета построено 2D-сечение расчетного домена в ПО Gambit (препроцессор для построения геометрии домена и конечно-элементной сетки), а также проведены численные эксперименты с помощью пакета вычислительной гидрогазодинамики ANSYS Fluent [9]. В случае конвективного теплопереноса в двухкамерном стеклопакете тепловой поток представляется в виде: Troom - Tout R qc = , c где известно ΔT = 20◦C и требуется рассчитать составляющие общего термического сопротивления конвективного теплообмена Rc для формулы 4M1-14-4M1-14-4M1: 1 δ4M 1 1 δ4M 1 1 δ4M 1 1 + + + + + + k1 λ1 k12 λ3 k34 λ5 k2 Rc = , где термическое сопротивление слоев стекла марки М1 известно и является постоянным: image image image image δ4M 1 = δ4M 1 = δ4M 1 = 0,004 = 0,0035 (м2 · ◦C/Вт) λ1 λ3 λ5 1,15 Сопротивления теплопередачи пристеночных слоев воздуха (со стороны жилой комнаты и окру- 1 1 2 ◦ 1 k k жающей среды) также являются постоянными: Rc.k1 = 1 = = 0,05 (м 20 · C/Вт), Rc.k2 = = 2 1 image 3,6 12 = 0,278 (м2 · ◦C/Вт). Выражения для неизвестных членов Rc.k , Rc.k34 конвективного тепло- 1 Nu обмена через две газонаполненные камеры можно записать: Rk12 = 12 δ12 § λ2 1 Nu , Rk34 = 34 δ34 , § λ4 где величины числа Нуссельта Nu12 = k12δ12 λ2 ,Nu34 = k34δ34 λ4 зависят от нескольких ключевых факторов: толщины газовой прослойки δ12 и δ34, температурного перепада между стеклянными поверхностями ΔT12 и ΔT34, физических характеристик используемого газового наполнителя. Рассмотрим воздействие некоторых из этих параметров на общее термическое сопротивление Rc в отдельности. 4. Результаты численного и компьютерного моделирования Авторами проведена серия расчетов для однокамерного и двухкамерного стеклопакетов, наполненных воздухом и инертными газами. Учтено влияние теплофизических свойств газов и толщин газовых прослоек на общее термическое сопротивление конструкций стеклопакетов. 1. Особенности свободно-конвективного теплообмена через газонаполненные камеры однокамерного и двухкамерного стеклопакетов. В таб. 2 приведены численные результаты, полученные с помощью реализованного на С++ МКР и результаты, полученные с помощью ПО ANSYS Fluent для 2D-случая, показывающие, что в однокамерных стеклопакетах с толщиной дистанционной рамки до δ = 10 мм ввиду вязкости используемых газов практически отсутствует конвективный поток в газонаполненных камерах. Передача тепла осуществляется в большей степени за счет теплопроводности (Rc.t - передача тепла теплопроводностью, МКР; Rc.tc - передача тепла теплопроводностью и конвекцией, ANSYS Fluent) при использовании воздуха, осушенного воздуха, аргона, криптона и ксенона. В рамках сопряженной задачи (передача тепла теплопроводностью в стеклянных полотнах и свободно-конвективный теплообмен в газонаполненной камере) для однокамерного стеклопакета было проведено численное моделирование с использованием различных наполнителей при переменной толщине газонаполненной камеры. В качестве данных для верификации были использованы результаты авторов, представленные в работе [8] для воздуха, аргона и криптона в качестве наполнителей. Отметим хорошую согласованность полученных результатов (см. [8, Tab. 1-2]). Анализ зависимости Rc.mid, члена термического сопротивления конвективного теплообмена в газонаполненной камере однокамерного стеклопакета (рис. 1), от ширины дистанционной рамки δ при различном межстекольном наполнении показал, что увеличение δ до 14-16 мм (воздух, осушенный воздух, аргон), до 10-12 мм (криптон, ксенон) приводит к заметному росту термического 226 Е. И. ГУРИНА, П. А. СОМОВА Таб. 2. Зависимость теплового сопротивления однокамерного стеклопакета от толщины газовой камеры при постоянном температурном перепаде ΔT = 20◦C. Tab. 2. Dependence of thermal resistance of a single-chamber glass unit on the thickness of the gas chamber at a constant temperature difference ΔT = 20◦C. Наполнение / Filler δ, мм δ, mm Rc.t, м2 · ◦C/Вт Rc.t, m2 · ◦C/W Rc.tc, м2 · ◦C/Вт Rc.tc, m2 · ◦C/W Δ, % Δ, % Воздух / Air Воздух / Air Воздух / Air Осушенный воздух / Dehumidified air Осушенный воздух / Dehumidified air Осушенный воздух / Dehumidified air Аргон / Argon Аргон / Argon Аргон / Argon Криптон / Krypton Криптон / Krypton Криптон / Krypton Ксенон / Xenon Ксенон / Xenon Ксенон / Xenon 6 8 10 6 8 10 6 8 10 6 8 10 6 8 10 0,233 0,311 0,388 0,238 0,319 0,398 0,338 0,452 0,564 0,645 0,861 1,075 1,052 1,4 1,754 0,232 0,311 0,386 0,237 0,318 0,395 0,338 0,451 0,559 0,641 0,842 1,013 1,033 1,317 1,498 0,43 0 0,52 0,42 0,31 0,75 0 0,22 0,87 0,62 2,2 5,77 1,81 5,93 14,6 Таб. 3. Основные характеристики сопряженного теплообмена через однокамерный стеклопакет с расстоянием между стеклами δ = 16 мм (см. рис. 1). Tab. 3. Main characteristics of conjugate heat exchange through a single-chamber glass unit with a distance between the glasses δ = 16 mm (see Fig. 1). Наполнение / Filler |ΔT |, ◦C |ΔT |, ◦C t1, ◦C t1, ◦C t2, ◦C t2, ◦C t3, ◦C t3, ◦C t4, ◦C t4, ◦C Rc, м2 · ◦C/Вт Rc, m2 · ◦C/W qc, Вт/м · ◦C qc, W/m · ◦C Rc.mid Rc.mid Воздух / Air 20 1,044 1,113 14,071 14,183 0,911 21,942 0,576 Осушенный воздух / Dehumidified 20 1,051 1,121 14,054 14,165 0,945 21,146 0,610 air Аргон/Argon 20 0,804 0,857 15,369 15,47 1,139 17,552 0,804 Криптон / Krypton 20 0,574 0,611 16,509 16,605 1,401 14,270 1,066 Ксенон / Xenon 20 0,623 0,666 17,074 17,175 1,691 11,823 1,356 сопротивления, после чего дальнейшее увеличение толщины уже не приводит к значительному улучшению теплоизоляционных свойств стеклопакета (рис. 3). Использование ксенона и криптона в качестве наполнителей для стеклопакетов демонстрирует более высокую энергоэффективность по сравнению с аргоном. Однако их применение ограничено из-за значительной стоимости и сложности технологических процессов, связанных с заполнением камер. Благодаря оптимальному сочетанию энергоэффективности и доступности, аргон является наиболее распространённым газовым наполнителем среди инертных газов. ЧИСЛЕННОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В СТЕКЛОПАКЕТАХ 227 image Рис. 3. Влияние физических свойств газа на зависимость термического сопротивления газонаполненной камеры Rcmid от межстекольного расстояния δ. Fig. 3. The influence of physical properties of a gas on the dependence of thermal resistance of a gas-filled chamber Rcmid on the inter-glass distance δ. Аналогичным образом проводится численный анализ для двухкамерных стеклопакетов с различными газовыми наполнителями (воздух и инертные газы). При моделировании приняты следующие допущения: равная толщина всех газовых камер, идентичный состав газового наполнителя в камерах, температура внутренней среды Troom = +20◦C, температура наружного воздуха Tout = 0◦C. Модель движения среды внутри газонаполненных камер двухкамерного стеклопакета, а также точки контроля температуры изображены на рис. 4. В таб. 4 приведены основные характеристики конвективного теплообмена через двухкамерный стеклопакет с расстоянием между стеклами δ = 16 мм. Отметим также хорошую согласованность полученных результатов с результатами авторов, представленными в [8, Tab. 3]. Как видно из полученных данных, двухкамерные стеклопакеты демонстрируют на 39-50% более высокое термическое сопротивление Rc по сравнению с однокамерными при одинаковом газовом наполнении. Замена воздуха на инертные газы значительно улучшает теплоизоляцию. Например, аргон снижает тепловой поток qc на 20% для однокамерного и на 25% для двухкамерного стеклопакета. Температура точек контроля (t1, t2) на поверхности левого стекла у двухкамерных конструкций на 0,3-0,45◦C ниже, чем у однокамерных, что свидетельствует о лучшей изоляции. Температура в точках контроля (t3, t4) на поверхности крайнего правого стекла при использовании инертных газов выше на 1,5-2,5◦C, что снижает риск образования конденсата. Наименьшие потери тепла зафиксированы у двухкамерного стеклопакета с ксеноном: 5,861 против 21,942 у однокамерного с воздухом (разница в 3,7 раза). Можно дать следующие практические рекомендации: для климата с холодными зимами оптимальны двухкамерные конструкции с криптоном или ксеноном, но в большинстве случаев достаточно аргонового заполнения, которое улучшает показатели на 20-25% относительно воздуха. Выбор стеклопакета с инертными газами и увеличенным числом камер существенно повышает энергоэффективность оконных конструкций. 228 Е. И. ГУРИНА, П. А. СОМОВА image Рис. 4. Модель движения воздуха внутри газонаполненных камер двухкамерного стеклопакета. Fig. 4. Model of air movement inside gas-filled chambers of a double-chamber glass unit. Таб. 4. Основные характеристики сопряженного теплообмена через двухкамерный стеклопакет с расстоянием между стеклами δ = 16 мм. Tab. 4. Main characteristics of conjugate heat exchange through a double-chamber glass unit with a distance between the glasses δ = 16 mm. Наполнение / Filler t1, ◦C t1, ◦C t2, ◦C t2, ◦C tmid1 , ◦C tmid1 , ◦C tmid2 , ◦C tmid2 , ◦C t3, ◦C t3, ◦C t4, ◦C t4, ◦C Rc, м2 · ◦C/Вт Rc, m2 · ◦C/W qc, Вт/м · ◦C qc, W/m · ◦C Воздух/Air 0,632 0,673 8,509 8,602 16,42 16,487 1,5 13,329 Осушенный воздух / Dehumidi- 0,620 0,661 8,535 8,627 16,485 16,551 1,524 13,123 fied air Аргон/ Argon 0,465 0,496 8,887 8,972 17,35 17,407 2,001 9,991 Криптон/ Krypton 0,295 0,314 8,948 9,055 18,087 18,156 2,686 7,444 Ксенон/ Xenon 0,202 0,215 9,361 9,443 18,626 18,698 3,412 5,861 2. Свободно-конвективный теплообмен в составной конструкции теплозвукоизоляционного окна. На третьей стадии исследования был изучен процесс теплопередачи в конструкции теплозвукоизоляционного окна с установленными в нем однокамерным и двухкамерным стеклопакетами, имеющего сложную слоистую структуру по схеме 4M1-16-4M1-200-4M1-14-4M114-4M1. Распределение температуры в 2D сечении расчетного домена представлено на рис. 5. Составная конструкция теплозвукоизоляционного окна демонстрирует на 32-43% более высокое общее термическое сопротивление Rc по сравнению с обычным двухкамерным стеклопакетом при всех типах газового наполнения. Это делает конструкцию с воздушным зазором 200 мм более предпочтительным выбором для энергоэффективного строительства, особенно в условиях северных регионов. ЧИСЛЕННОЕ И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЛЯ ОЦЕНКИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В СТЕКЛОПАКЕТАХ 229 image Рис. 5. Распределение температуры в 2D-сечении теплозвукоизоляционного окна с наполнением однокамерного и двухкамерного стеклопакетов аргоном. Fig. 5. Temperature distribution in a 2D section of a heat and sound insulating window with single-chamber and double-chamber glass units filled with argon. Таб. 5. Основные характеристики теплообмена через составную конструкцию теплозвукоизоляционного окна по формуле остекления 4M1-16-4M1-200-4M1-14-4M114-4M1; (t1, t2) - точки контроля на поверхности крайнего правого стекла, (t3, t4)- точки контроля на поверхности крайнего правого стекла со стороны жилой комнаты. Tab. 5. Main characteristics of heat exchange through the composite structure of heat and sound insulating window according to glazing formula 4M1-16-4M1-200-4M1-144M1-14-4M1; (t1, t2) are the control points on the surface of the extreme right glass, (t3, t4) are the control points on the surface of the extreme right glass from the living room side. Наполнение / Filler t1, ◦C t1, ◦C t2, ◦C t2, ◦C t3, ◦C t3, ◦C t4, ◦C t4, ◦C Rc, м2 · ◦C/Вт Rc, m2 · ◦C/W qc, Вт/м · ◦C qc, W/m · ◦C Воздух / Air 0,518 0,553 17,254 17,311 2,22 9,009 Осушенный воздух / Dehumidified air 0,487 0,52 17,383 17,425 2,218 9,015 Аргон / Argon 0,261 0,278 18,392 18,427 3,35 5,969 Криптон / Krypton 0,142 0,151 19,024 19,054 4,776 4,188 Ксенон / Xenon 0,126 0,134 19,205 19,234 5,753 3,476 5. Заключение Проведенное в работе исследование представляет собой комплексный анализ теплопередачи в современных стеклопакетах с использованием методов численного и компьютерного моделирования. Суть работы заключается в разработке математической модели, учитывающей слоистую структуру оконных конструкций, переменную толщину газонаполненных камер и различные типы газовых наполнителей. Авторам удалось установить критические значения толщины газовых прослоек: 14-16 мм для воздуха и аргона, и 10-12 мм для криптона и ксенона, при которых достигается максимальное термическое сопротивление. Особый интерес представляет обнаруженный эффект насыщения- дальнейшее увеличение толщины за этими пределами не дает существенного улучшения теплоизоляционных свойств стеклопакетов. 230 Е. И. ГУРИНА, П. А. СОМОВА Выявлена зависимость температурного распределения от типа газового наполнителя в межстекольном пространстве. Использование инертных газов не только снижает теплопотери, но и изменяет температурный профиль стеклопакета: наружные поверхности становятся на 0,3- 0,45◦C холоднее (что свидетельствует о лучшей изоляции), а внутренние - на 1,5-2,5◦C теплее, существенно уменьшая риск образования конденсата. Сформулированы рекомендации по выбору конструкции стеклопакета. Для умеренного климата оптимальны двухкамерные стеклопакеты с аргоном, обеспечивающие улучшение теплоизоляции на 20-25% по сравнению с воздушным заполнением. В северных регионах предпочтительны составные конструкции, демонстрирующие на 32-43% более высокое термическое сопротивление по сравнению с обычными двухкамерными решениями. Разработанная методика исследования, сочетающая математическое и CFD-моделирование, имеет важное значение для проектирования энергосберегающих зданий, и может служить инструментом для оценки энергоэффективности оконных конструкций.

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

Supplementary files