Моделирование ветровых нагрузок на крытый склад по переработке угля механизированным способом

Моделирование ветровых нагрузок на крытый склад по переработке угля механизированным способом

Аэродинамический расчет склада по переработке угля проведен в коммерческом лицензионном программном комплексе Simcenter STAR-CCM+

Численное моделирование продувки крытого склада выполнено на основе численного решения нестационарных трехмерных уравнений Навье-Стокса (осредненных по Рейнольдсу). Результаты расчета обрабатывались после получения установившегося режима течения.

Результаты расчетов были представлены в т.ч. в виде:
• изополей аэродинамических коэффициентов среднего ветрового давления на поверхностях конструкций.
• изополей аэродинамических коэффициентов суммарного (среднего + пульсационного) ветрового давления на поверхностях конструкций.
• изополей аэродинамических коэффициентов пикового положительного и отрицательного ветрового давления на поверхностях конструкций.
• таблицы нагрузок, действующих на репрезентативные элементы общей конструкции.

Определение ветровых нагрузок, действующих на здания Многофункционального жилого комплекса

Определение ветровых нагрузок, действующих на здания Многофункционального жилого комплекса

С помощью методов вычислительной гидродинамики выполнено определение ветровых нагрузок (средних, пиковых, пульсационных) на здания многофункционального жилого комплекса.

Полномасштабная трёхмерная аэродинамическая модель жилого комплекса, а также его окружающая застройка были импортированы в международную лицензионную программу численного моделирования Simcenter STAR-CCM+.

Моделирование обтекания зданий ветровым потоком по 24 направлениям ветра выполнено на основе численного решения нестационарных трехмерных уравнений Рейнольдса (URANS-подход).

При проведении численного моделирования соблюдались требования ГОСТ Р 56728-2015 «Здания и сооружения. Методика определения ветровых нагрузок на ограждающие конструкции».

Расчет ветровых нагрузок методом численного моделирования для управленческого и общественного центра

Расчет ветровых нагрузок методом численного моделирования для управленческого и общественного центра

При численном моделировании скорость и профиль ветра были приняты согласно СП 20.133330.2016. Расчет внешнего обтекания исследуемого объекта выполнен по 24 направлениям ветра с шагом 15°.

В результате моделирования ветровых нагрузок были получены изополя среднего ветрового давления; пиковых положительного и отрицательного ветрового давления.

Для удобства использования полученных ветровых нагрузок для расчета несущих конструкций и фасадов результаты моделирования были представлены в виде таблиц и графиков нагрузок, действующих на здание в зависимости от направления ветра.

Энергомоделирование здания Торгово-бытового центра для сертификации по системе BREEAM

Энергомоделирование здания Торгово-бытового центра для сертификации по системе BREEAM

Здание Торгово-бытового центра в городе Москва сертифицировалось по стандарту BREEAM. Поэтому в рамках выполнения проектных работ возникла необходимость в создании энергетической модели для оптимизации энергопотребления зданием, а так же для определения набираемых баллов по критериям ENE1 (Энергоэффективность), HEA1 (естественная освещенность) и HEA3 (тепловой комфорт).

В рамках работ по созданию энергетической модели здания была построена подробная геометрия, повторяющая все архитектурные особенности, влияющие на затенение оконных проемов. Подробно заданы все нагрузки в здании, включая расписания и профили их работы. То есть в модели были учтены не только номинальные мощности установленного оборудования, но и временная зависимость их использования в течение рабочих и выходных дней.

Для определения количества баллов были созданы базовая и проектная модели. Базовая модель отвечает нормативным требованиям местных стандартов и стандарта ASHRAE 90.1 по свойствам ограждающих конструкций, системам отопления, вентиляции и кондиционирования (ОВиК), освещенности. В проектной модели заданы реальные проектные решения по данным разделам, которые должны быть более эффективны, чем базовые.

Для расчета годового цикла функционирования здания применялся погодный файл, отражающий климатические условия местности строительства со всеми характерными погодными колебаниями.

В рамках моделирования были применены дополнительные мероприятия для оптимизации энергопотребления здания и достижения большего числа баллов. Также при заданных проектных мощностях оборудования была рассчитана возможность достижения теплового комфорта в течение всего года.

В результате по критерию ENE1 было получено 12 баллов и 1 бал был получен по критерию HEA3.

Энергомодель торгово-бытового центра Энергомодель торгово-бытового центра
Схема систем вентиляции Схема систем вентиляции
График сокращения энергопотребления График сокращения энергопотребления
Кредит НЕАЗ тепловой комфорт Кредит НЕАЗ тепловой комфорт
Положение солнца и теней на энергомодели Положение солнца и теней на энергомодели

3-D моделирование распределения температуры для фасадной системы

3-D моделирование распределения температуры для фасадной системы

Сегодня в практике строительства часто используют навесные фасадные системы. Узлы крепления фасадных систем являются сложными соединениями, выполненными из различных материалов. Каждый элемент оказывает влияние на сопротивление теплопередаче и распределение температуры во всей фасадной конструкции.

Проведение теплотехнического расчета навесных фасадных систем является составной частью работ по проектированию. При этом определение фактического приведенного сопротивления теплопередачи сложной фасадной конструкции – непростая задача. Так, участки неоднородных теплопроводных включений (элементы креплений, профили, узлы примыкания, тепловые мосты) оказывают существенное влияние на распределение тепловых потоков в конструкции. Это необходимо учитывать при расчете приведенного сопротивления теплопередачи.

Целью 3-D моделирования температурных полей в элементе фасадной конструкции с вентилируемым воздушным зазором, было:
• получить приближенное к фактическому сопротивление теплопередаче конструкции,
• определить коэффициент однородности фасада,
• проанализировать распределение температуры по поверхностям элементов для исключения риска образования конденсата.

При моделировании учитывалось непостоянство коэффициента теплоотдачи со стороны улицы, т.к. на его величину влияют различные внешние условия. Например, на неровных участках создаются завихрения потока и в этих местах коэффициент теплоотдачи может сильно отличаться от значения, приведенного в справочной литературе.

Для оценки минимальных значений температуры на внутренних поверхностях фасадных систем было проведено моделирование для различных значений температуры и скоростей воздуха в воздушном зазоре навесной фасадной системы.

По результатам моделирования фасадной системы были получены значения сопротивления теплопередачи и коэффициент неоднородности фасада. Кроме того, выполненное 3D-моделирование показало, что температура в угловой зоне фасадной конструкции при наиболее неблагоприятных условиях (tн = — 26°С, скорость потока воздуха в воздушном зазоре — 5 м/с) составляет 4,7 °С, что не противоречит требованиям п.5.7 СП 50.13330-12.

3D геометрия элемента фасадной конструкции 3D геометрия элемента фасадной конструкции
Моделирование распределения температур внутри фасадной конструкции Моделирование распределения температур внутри фасадной конструкции
Моделирование распределения температур внутри фасадной конструкции Моделирование распределения температур внутри фасадной конструкции

BIM Анализ здания Малярного цеха

BIM Анализ здания Малярного цеха

Строительство Здания Малярного цеха является не сложной задачей. Однако, и в данном случае нашлось место для применения современных подходов проектирования.

В рассматриваемом примере показан подход BIM проектирования с задействованием этапа BIM анализ.

Особенность данного объекта в том, что изначально владелец рассчитывал на подключение к газу. Для отопления комплекса промышленных зданий (в том числе рассматриваемого Молярного цеха) был спроектирован газовый котел и система водяного отопления.

Но подключиться к газу не удалось, и для отопления уже построенных зданий приходится возить газ в баллонах. А это по стоимости на кВт вырабатываемого тепла сопоставимо с электрическим отоплением. То есть достаточно дорого.

Поэтому возникла задача для здания Малярного цеха, в процессе проектирования рассмотреть экономический эффект при различных решениях вентиляции и отопления.

BIM анализ для проекта рассматриваемого объекта начался с передачи архитектуры здания из Revit модели в программу энергетического моделирования. Для этого был использован промежуточный формат gbxml.

В рамках энергомоделирования были произведены расчеты энергопотребления здания в течении года. Получили, что основные затраты энергии идут на нагрев воздуха для малярных помещений, где требуется достаточно большая кратность воздухообмена.

Воздух удаляемый из покрасочных помещений является воздухом низкого качества ETA 4. Для воздуха такого класса не допускается рециркуляция и есть ограничения по рекуперации тепла. Было проведено моделирование и сравнение использования рекуператора с промежуточным теплоносителем, а также пластинчатого рекуператора.

Так как стоимость кВт газа и электроэнергии сравнима, для данного объекта оправдано использование тепловых насосов в качестве источников отопления. Тепловой насос имеет средний коэффициент эффективности около 3х. То есть на 1 потраченный кВт электроэнергии вырабатывается 3 кВт тепла.

Однако, рассматриваемые тепловые насосы не могут работать при уличной температуре ниже -15С, что приводит к необходимости дублирования системы отопления. Для оценки окупаемости такого решения были рассчитаны капитальные затраты на его реализацию и экономию при использовании тепловых насосов большую часть отопительного сезона.

По результатам анализа было принято решение использовать пластинчатый рекуператор, показавший себя заметно более эффективным, а решение о применение тепловых насосов оставили на будущее по причини дополнительных затрат на дублирование системы.

Это наглядный пример современного подхода при проектировании небольшого объекта.

Моделирование нагрузок на Дебаркадер

Моделирование нагрузок на Дебаркадер от проезжающих железнодорожных составов

В процессе проектирования Дебаркадера инженеры столкнулись с необычной задачей. Возникла необходимость оценить величину нагрузок на конструкции от потоков воздуха создаваемых проезжающими на большой скорости железнодорожными составами.

Для решения этой задачи использовался относительно не дорогой и быстрый метод численного моделирования.

В рамках моделирования была построена модель самой конструкции Дебаркадера, а также проезжающих железнодорожных составов. В программном продукте для CFD моделирования построена расчетная сетка и задан перечень необходимых параметров.

В результате были получены динамически изменяющиеся нагрузки на конструкции Дебаркадера, которые в дальнейшем использовались при расчете конструкции на прочность.

Аэродинамический расчет вентиляционных коробов

Аэродинамический расчет вентиляционных коробов системы вентиляции автоматизированного телевизионного производственного комплекса

С учетом участившихся в последние годы в Москве ураганов требовалось уточнить ветровую нагрузку на наружную сеть воздуховодов, расположенных на кровле здания с учётом существующей вокруг застройки. Расчет показал существенное (почти в 2 раза) превышение расчетной нагрузки для наиболее ураганоопасного направления ветра, вызванное близкорасположенным высотным зданием.

Ветровые нагрузки на отражатель

Аэродинамический расчёт радиолокационного отражателя. Определение средних ветровых нагрузок

По своему виду радиолокационный отражатель представляет собой сложную неразъемную конструкцию из стальных листов различной формы, расположенную на опоре. поэтому учесть ветровую нагрузку на нее стандартными методами невозмжно.

CFD ЦОД: камера смешения

Моделирование воздушных потоков ЦОД: камера смешения

Одно из решений по охлаждению ЦОД – использование в холодный и переходные периоды года потенциала наружного воздуха для подачи непосредственно в машинный зал или на рекуператор. В этом случае для получения требуемых температур воздуха применяют камеры смешения.

Методами моделирования воздушных потоков для ЦОД (CFD ЦОД) была рассмотрена задача смешения рециркуляционного и наружного воздуха в камере смешения.

Проектным решением предполагалось, что рециркуляционный «горячий» воздух, попадет в камеру смешения, перемешается с поступающим туда холодным наружным воздухом и далее поступает в объем ЦОД.

Однако проведенное моделирование воздушных потоков ЦОД показало, что температура воздуха на выходе из камеры смешения кардинально отличается от рассчитываемой при проектировании по алгебраической формуле. Более того, температура смешения имела отрицательные значения!

Как показало CFD ЦОД, отрицательные температуры на выходе из камеры смешения получились вследствие того, что теплый воздух вместо того, чтобы развернуться на рециркуляцию, практически весь уходил на улицу. Соответственно, чтобы сохранить общий расход, на вентиляторы поступал большой объем уличного воздуха с отрицательной температурой.

Хорошо, что это было обнаружено на этапе проектирования, а не строительства. В итоговом решении были добавлены перегородки внутри камеры смешения. Проведение моделирования воздушных потоков ЦОД для модифицированной геометрии камеры смешения показало, что предложенное конструктивное изменение камеры привело к хорошему смешению рециркуляционного и наружного воздуха, в результате в объем ЦОД стал поступать воздух с равномерной заданной проектом положительной температурой.

Таким образом, проведенное CFD ЦОД работы камеры смешения позволило вовремя увидеть недостатки ее функционирования, своевременно внести изменения в ее конструкцию.

CFD ЦОД CFD ЦОД
CFD ЦОД CFD ЦОД
Моделирование воздушных потоков ЦОД Моделирование воздушных потоков ЦОД

в начало