Обычные методы расчета теплового потока, поступающего через ограждающие конструкции, с учетом долговременных колебаний климатических условий, для заглубленного здания не приемлемы, так как приходится учитывать теплоемкость земляной засыпки. Вьь сокая тепловая массивность конструкции значительно увеличивает время изменения микроклимата помещения при изменении погодных условий и, кроме того, в большой степени ослабляет воздействие этих изменений. Таким образом, максимальные сезонные температуры не могут служить надежным критерием для расчетов, так как реакция грунта учитывает и характер процессов, протекающих в период между экстремальными значениями температур.
В университете Миннесоты разработана компьютерная программа, учитывающая характер этих изменений.Для более точного сравнения результатов, полученных при расчете по формулам (2) и (3), использовали метод конечных разностей. Для каждого выбранного интервала определяли точные значения плотности и удельной теплоемкости; значения теплопроводности в правой части уравнения изменились по гармоническому закону. Преимущество применения гармонического закона для анализа характера изменения теплопроводности подтверждена сериями контрольных замеров с помощью тепловых сопротивлений. Анализируя интервалы, следует иметь в виду, что лучше выбирать точки, расположенные в середине, чтобы избежать последующей интерполяции.
При составлении разности уравнений (2) и (3) ие следует прибегать к специальной производной, в этом случае значительно упрощается задача определения характеристик различных грунтов по времени. Это тот особый случай, когда влияние движения влаги должно быть учтено при анализе.Левая часть уравнения описывает изменение количества накапливаемой энергии в анализируемом объеме. Первая половина правой части уравнения описывает количество теп-лопоступлений в анализируемый объем за счет конвекции, а вторая половина — за счет конвективного теплообмена. Выражение граничной разности для уравнения (4) затем модифицировали, чтобы иметь возможность проводить расчеты для поверхностей любой конфигурации. Коэффициент конвективного теплообмена определяли в соответствии с рекомендациями Национального бюро погоды при скорости ветра 15,29 км/ч. Для расчета внутренних конструкций использовали коэффициент пленочной проводимости, равный 1,29 Вт/(м2-К).
Температура наружного воздуха принята средней, по данным Национального бюро погоды, за последние 30 лет (с 1940 по 1970 гг.). Был проведен анализ с учетом экстремальных значений температур для района Миннеаполис — Сен-Пол; для этого была определена среднесуточная летняя температура. Допускалось, что температура в помещении в это время соответствует температуре наружного воздуха. Ожидалось, что в условиях худшего естественного охлаждения за счет внутренних теп-лопоступлений температура воздуха в помещении составит 25,6 °С, что приведет к увеличению теплопотерь через стены при температуре наружного воздуха 23,6 °С.