Czasopismo Zrzeszenia Audytorów Energetycznych pod patronatem Ministerstwa Infrastruktury oraz Ministerstwa Gospodarki
PL/ ENG/ DEU
Ocena cech energetycznych
  • Trójwymiarowa symulacja w wizualizacji przepływu strumienia ciepła i pary wodnej
  • Klaus KREČ, Tomasz KORNICKI
  • Artykuł podejmuje problematykę przedstawienia przepływu ciepła i dyfuzji pary wodnej w konstrukcjach budowlanych modelowanych w trzech wymiarach. Opisana jest praktyczna metoda pozwalająca na szybkie rozpoznanie termicznie i wilgotnościowo krytycznych słabych miejsc konstrukcji. Obrazowe przedstawienie powierzchni konstrukcji koloryzowanych zgodnie z wartościami strumienia ciepła albo dyfuzji pary bezpośrednio eksponuje obszary powiększonego transportu. Dodatkowo, wizualizacja wybranych linii przepływu uwidacznia drogę, na której odbywa się przepływ ciepła lub pary poprzez konstrukcję. Siła wypowiedzi i trafność opisanej metody jest demonstrowana na przykładzie konstrukcji budowlanej obliczonym trójwymiarowo nowym programem AnTherm służącym do analizy mostków cieplnych.

    Visualization of heat and water vapour diffusion flowsin the case of tree-dimensional modelling

    The difficulties in the depiction of the flow of heat and vapour through three-dimensionally modelled building constructions are taken up. A method well suited for practical use in finding regions which are critical with regard to heat and water vapour transport is presented. The pseudo colour image of the absolute values of the flow densities of heat and/or diffusion of water vapour immediately shows the regions of increased heat or vapour diffusion flow. Furthermore the plot of single flow lines clearly shows the three-dimensional path of the heat or water vapour through the building construction. The expressiveness of this method is demonstrated by an example representing a building construction which was analyzed by a three-dimensional calculation using the new thermal bridge program AnTherm.

    Przedstawienie strumienia ciepła za pomocą linii przepływu jest już od dawna powszechnie używanym i wartościowym narzędziem planowania stosowanym przez fachowców przy obliczeniach przenikania ciepła przez struktury budowlane za pomocą dwuwymiarowych metod. Zbliżające się do siebie linie przepływu ciepła sygnalizują obszary o zwiększonej gęstości strumienia. Dzięki temu obraz linii ciepła pozwala, jako jeden z wyników obliczeń mostków cieplnych, na szybkie rozpoznanie słabych stron lub usterek w badanej konstrukcji. Obraz linii przepływu ciepła umożliwia specjaliście szybką i efektywną optymalizację termicznej jakości konstrukcji jak również usprawnia poszukiwanie prawidłowych rozwiązań w projektach renowacyjnych.
    Przy trójwymiarowym modelowaniu pojawia sie problem, że wprawdzie funkcja strumienia ciepła daje się nadal obliczyć, jednakże wizualizacja sieci linii ciepła biegnących w trójwymiarowej przestrzeni nie zawsze prowadzi do łatwo czytelnego wyniku. Rozwiązanie tego zadania zostało podjęte przy rozwoju nowego programu do obliczania mostków cieplnych AnTherm [1]. Nowoczesne metody reprezentacji trójwymiarowo modelowanych obiektów zostały zintegrowane w praktycznym narzędziu.

    Obliczanie i wizualizacja gęstości strumienia ciepła
    Podobnie jak inne programy do obliczania mostków cieplnych, AnTherm stosuje metodę różnic skończonych opisując w ten sposób trójwymiarowy proces przewodnictwa ciepła. Przed obliczeniami komponent budowlany jest automatycznie dzielony na elementarne kostki. Liczba prostopadłościanów rośnie na ogół gwałtownie wraz z rozmiarami modelowanego obszaru oraz dokładnością modelowania. Ilość iteratywnie bilansowanych komórek osiąga, w odróżnieniu od dwuwymiarowych obliczeń, w trójwymiarowym wypadku szybko jeden lub wiele milionów. Ten fakt nie powoduje dzisiaj żadnych problemów, ponieważ moc obliczeniowa dzisiejszych komputerów jest wystarczająca.
    Poprzez obliczenia uzyskuje się trójwymiarowy opis pola temperatur. Uzyskiwane są wartości w środkach kostek jak też ich krawędzi oraz w narożnikach prostopadłościanów na bardzo dokładnej siatce. Dzięki temu można dla każdego punktu konstrukcji wyliczyć wektor strumienia ciepła.
    Aby w pierwszym kroku przedstawić w AnTherm-ie rozkład przepływu ciepła, każdej kostce jest przypisywana, poprzez uśrednienie, norma wektora gęstości strumienia ciepła. Pole wartości gęstości strumienia ciepła może być teraz obrazowo przedstawione w formie koloryzowanych powierzchni – podobnie jak w dwuwymiarowym przypadku. Mamy teraz możliwość lokalizacji obszarów o większej gęstości przepływu ciepła i rozpoznania słabych miejsc w konstrukcji budowlanej.
    W następnym kroku użytkownik może dowolnie wybrać jeden punkt na powierzchni lub wewnątrz konstrukcji, dla którego ma być przedstawiona linia przepływu ciepła. AnTherm powala, aby powierzchnie były przezroczyste albo częściowo prześwietlające. Dzięki temu można „zajrzeć do środka” trójwymiarowo modelowanej konstrukcji i obserwować drogę ciepła poprzez komponent w formie łatwo zrozumiałej i zwięzłej prezentacji.
  • Inne artykuły w dziale
    Projekt PROMOTION 3e – promocja efektywnych urządzeń AGD
    Wyznaczanie parametrów dynamicznych a0 i T0 dla warunków polskich
    Wpływ wybranych charakterystyk przegrody przeszklonej na bilans cieplny pomieszczenia biurowego
    Symulacje procesów cieplno-wilgotnościowych w zewnętrznych, jednorodnych ścianach ceglanych
    Dynamika cieplna przegród zewnętrznych pokrytych izolacją transparentną
  • Powrót

Projekt i wykonanie:

© Possible 2009