В России на энергопотребление зданий уходит около 43 % всей вырабатываемой тепловой энергии. Наиболее сложно в современных зданиях обеспечить энергоэффективность светопрозрачных конструкций. Термические сопротивления оконных конструкций в несколько раз ниже, чем стен зданий, что приводит к повышенным тепловым потерям через окна в зимний период и дополнительным затратам на кондиционирование в летний.
Исследования показали возможность сокращения тепловых потерь и повышения эффективности управления тепловыми характеристиками в окнах с тепловыделениями в воздушных прослойках при использовании на стеклах теплоотражающих покрытий. Получены результаты экспериментов с характеристиками окон с тройным остеклением, вентилируемых воздухом помещения. Проанализированы распределения температур и тепловых потоков по поверхностям остекления при различных расходах вентилирующего воздуха. Показано, что вентилирование воздушных прослоек приводило к повышению температуры внутреннего остекления и сопротивления теплопередаче окна с ростом расхода вентилирующего воздуха и уменьшением толщины вентилируемой воздушной прослойки. Отмечено определяющее влияние скорости движения воздуха в вентилируемой прослойке на распределение тепловых параметров. Определено влияние направления движения воздуха в вентилируемом окне на его тепловые характеристики. Обнаружен и экспериментально исследован режим естественной вентиляции окна.
Предложены и реализованы в виде компьютерных программ методики расчета лучисто-конвективного теплообмена обычного и вентилируемого окна с тройным остеклением на основе численного решения системы уравнений для ламинарного двухмерного движения воздуха: уравнение неразрывности, уравнения НавьеСтокса в приближении Буссинеска и уравнение сохранения энергии.
В результате численных расчетов выявлена сложная структура свободноконвективного течения в межстекольных прослойках окна без вентилирования, которая определялась градиентом температуры между стенками прослойки и ее геометрическими размерами. Определено влияние толщины воздушных прослоек на распределение тепловых и динамических параметров течения.