Wizualizacja i weryfi kacja projektowania za pomocą CFD |
Data dodania: 23.03.2015 |
Chyba nie ma takiego projektanta w Polsce, który w swojej pracy nie spotkałby się z problemem weryfi kacji projektów lub spełnienia wymagań norm i przepisów w zakresie np.: rozmieszczenia na dachach wyrzutni i czerpni powietrza, ochrony przed wiatrem, zabezpieczenia przed wykraplaniem wilgoci na szklanych fasadach oraz dachach, ogrzewania budynków kubaturowych za pomocą wentylacji i zapewniania użytkownikom komfortu termicznego. Tych właśnie zagadnień dotyczy poniższy artykuł. Wyrzuty zanieczyszczeń i wentylacyjne czerpnie powietrza
Analiza CFD jest narzędziem, które może być pomocne projektantowi, nie tylko w rozplanowaniu miejsc wyrzutni i czerpni względem siebie na dachu, ale również przy projektowaniu takich rozwiązań jak ekrany, które zapobiegną czerpaniu zanieczyszczeń powietrza przez czerpnie, kiedy planuje się je na dachu, a budynek jest tak naprawdę „za mały”. Taki właśnie dach średniowysokiego budynku biurowego przedstawia rysunek 1. Na dachu znajdują się: 4 kominy spalin z kotłowni, 6 kominów spalin z nawilżaczy, 8 wyrzutów wentylacji garażu podziemnego, 8 czerpni i 7 wyrzutni powietrza wentylacyjnego.
Rys. 1. Widok budynku z instalacjami na dachu
Analiza CFD wykonana przy współpracy z firmą ARUP, w kilku wariantach kierunków i prędkości wiatru oraz z uwzględnieniem tła zewnętrznego i otaczającej zabudowy, także w tym przypadku okazała się przydatna i pozwoliła sprawdzić, czy nie ma niebezpieczeństwa czerpania zanieczyszczonego powietrza. Przykładowa wizualizacja zanieczyszczenia tlenkiem azotu przedstawiona jest na rysunku 2.
Rys. 2. Widok budynku z przestrzennymi izo-powierzchniami o stężeniu tlenku azotu = 0,5 mg/m3
Ogrzewanie i wykraplanie wilgoci na oknach
Planowanie dystrybucji powietrza
(...)
Weryfikacja systemów a proces projektowy
Tylko modelowanie CFD warunków komfortu termicznego (z PMV, PPD, PD) bardzo dokładnie potrafi zwizualizować prawidłowość lub nieprawidłowość zaprojektowanego rozwiązania, pokazując:
A także ocenić przewymiarowanie lub nie dowymiarowanie urządzeń i poprawność dobranych elementów wentylacyjnych w warunkach prawie całkowicie rzeczywistych i bez konieczności budowania kosztowego modelu pomieszczenia w skali rzeczywistej.
Analiza CFD zweryfi kuje zasięgi i rozpływy strumieni powietrza zakłócane m.in. przez wewnętrzne strumienie konwekcyjne powstałe od źródeł zysków ciepła. Jednak, aby wykonać taką analizę projekt instalacji i architektury musi być już dość dobrze zaawansowany.
Najlepszą chwilą w procesie projektowym jest sprawdzenie proponowanych rozwiązań na etapie projektu przetargowego, gdzie wykonane są już dobory wszystkich urządzeń i parametrów instalacji. Dzięki CFD można określić parametry referencyjne dla oferentów urządzeń. Etap projektu koncepcyjnego lub budowlanego nie jest tutaj dobrym momentem ze względu na „zgrubne” wykonanie wielu obliczeń, a faza projektu technicznego jest już momentem, kiedy prawie nie możliwe jest już wprowadzenie ważniejszych zmian – gdyby okazały się konieczne.
Na rysunku 7. pokazano wyniki CFD z jednego z wielu scenariuszy weryfi kowania rozwiązań i założeń projektowych przygotowanych już w fazie projektu koncepcyjnego we współpracy z biurem projektowym „SINAP”, dzięki którym określono wymagania dla sufi - towych szczelinowych nawiewników przy oknach, wykorzystywanych dla ogrzewania i chłodzenia fasady szklanej o pełnej wysokości kondygnacji. Analiza okazała się bardzo przydatna.
Rys. 7. Wizualizacja warunków komfortu termicznego na podstawie współczynnika PMV na powierzchni elementów w biurze w lecie
Podsumowanie
Możliwości wizualizacji fi zycznych procesów wymiany ciepła i masy, czyli mechaniki płynów, są najmocniejszą stroną i najbardziej przekonującą zaletą symulacji CFD, oprócz oczywiście zdolności wiarygodnego rozwiązywania naprawdę złożonych zagadnień projektowych. Jednakże należy pamiętać, że wiarygodność uzyskanych dzięki CFD wyników zależy w największej mierze od wiarygodności i szczegółowości założeń projektowych przekazanych „specjaliście” z dziedziny analiz CFD. Inżynier ds. symulacji komputerowych CFD powinien tak samo jak inż. projektant posiadać niezbędne uprawnienia budowlane w zakresie rozwiązywanych zagadnień fizycznych, jak i otrzymać niezbędne dane i czas w procesie projektowym na wykonanie swojej odpowiedzialnej pracy. Rozwiązywanie tak trudnych zadań doradczo-weryfi kacyjnych nie powinno się robić bez przemyślenia ich celu, założeń i powierzać osobom bez wystarczająco dużego doświadczenia inżynierskiego. Bowiem doświadczenie i zrozumienie zagadnień mechaniki płynów pozwala na prawidłową interpretację wyników oraz na wprowadzanie niezbędnego upraszczania modeli obliczeniowych.
Marek MAGDZIARZ
|
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019