Портфолио

Моделирование теплового баланса помещений

nextprev

Заказчик обратился с просьбой проанализировать эффективность технических решений, направленных на решение проблемы “мокнущих” углов в квартирах высотного дома.

Расчеты выполнялись в программе Ansys 14.5.7 Применялся расчетный модуль Steady-State Thermal c использованием платформы WorkBench. Для получения максимально достоверных данных для проведения расчетов была выполнена 3D - модель трех квартир, находящихся одна над другой.

Анализ на основе 3D-модели позволил максимально детально проанализировать тепловые процессы, проходящие в помещении и оценить достоинства и недостатки возможных технических решений.

Были выполнены следующие виды работ:
Моделирование теплового баланса помещений по фактическим значениям. Моделирование исходной ситуации (моделирование тепловых полей поверхностей элементов здания и тепловых полей воздушного пространства в помещении и за его пределами).
Расчет температуры стен помещения по фактическим значениям  при температуре наружного воздуха - 24 ℃
Моделирование теплового баланса помещений при изменении условий (частичное утепление, установка дополнительных радиаторов отопления в квартире)
Расчет температуры стен помещения по фактическим значениям  при температуре наружного воздуха  - 24 ℃
Анализ и сравнение полученных результатов моделирования
Оценка эффективности применяемых технических решений

 

На первом этапе для выполнения расчета была создана расчетная модель на основе 3D модели, в которую были внесены все исходные условия - толщина стен, размеры окон и дверей, теплопроводность всех материалов (бетон, штукатурка, стекло, утеплитель), плотность, вязкость, теплопроводность и влажность воздуха. Затем к расчетной модели были добавлены дополнительные параметры - внешняя температура воздуха, количество и мощность обогревателей в помещении. 

  1. Температура поверхностей конструкции здания
  2. Температура воздушных масс
  3. Температурные зоны стен на лестничной клетке
  4. Температурные зоны жилого помещения с указанием температуры в определенных точках

На основании этих данных были выполнены расчеты, которые подтвердили существующую проблему. На модели показаны точные значения температуры промерзающих стен (рис. 5 - 6).

  1. Температура угла квартиры, граничащего с лоджией. Видно, что температура стены значительно ниже необходимых 10,7 ℃
  2. Температура угла квартиры, граничащего с лестничной клеткой. Температура стены также ниже 10,7 ℃

На последующих этапах были выполнены расчеты для проверки нескольких технических решений, предполагающих установку дополнительных радиаторов отопления и утепление стен. Для этого в расчетную модель вносились дополнительные параметры (расположение и теплопроводность утеплителя, расположение и мощность дополнительных радиаторов отопления и т.д.). На тепловой модели отображалось влияние того или иного технического решения на изменение температуры промерзающих стен.

На основании выполненных расчетов тепловых потоков было принято решение, предполагающее размещение дополнительных радиаторов отопления, утепления лоджии и части лестничной клетки. С помощью тепловой модели помещения было определено место размещения дополнительных обогревателей и рассчитана их мощность. Принятое техническое решение в полной мере решало проблемы промерзания стен и образования конденсата.