Статьи

В статье «Эффект тяги: от движущей силы естественной вентиляции к головной боли высотных зданий» [1] рассмотрена эволюция строительства жилых зданий с точки зрения адаптации архитектурных и инженерных решений к увеличению высоты здания, направленной на возможность его комфортной эксплуатации в холодный период года.

В настоящей статье подробно рассмотрена роль уровня нейтрального давления при формировании воздушного режима высотного здания, установление его естественного положения по вертикальным шахтам и управление этим положением для уменьшения негативных последствий эффекта тяги.

Источник

Системы напольного охлаждения становятся в настоящее время все более применяемыми для кондиционирования помещений общественных зданий с большой площадью остекления, то есть при наличии существенных теплопритоков от солнечной радиации. При таких условиях работы холодопроизводительность систем может значительно увеличиваться, что должно быть учтено при их проектировании. В настоящей работе выполнено численное исследование работы системы водяного напольного охлаждения. В рамках подробной математической модели рассчитывалась задача сопряженного теплообмена между компонентами вода в трубе — труба — стяжка — покрытие — воздух в помещении.

Получено, что применение систем напольного охлаждения в условиях высоких теплопритоков от солнечного излучения позволяет эффективно снять нагрузку с систем воздушного охлаждения, так как избытки теплоты удаляются в месте их образования. В настоящей работе автором также была разработана упрощенная математическая модель, позволяющая использовать расчетные сетки размерностью, пригодной для решения практических задач.

Показана корректность результатов моделирования, получаемых с помощью упрощенной математической модели. В работе исследована необходимость учета радиационного теплообмена при моделировании параметров микроклимата помещения с системами напольного охлаждения как при наличии теплопритоков от солнечного излучения, так и при их отсутствии. Показано, что уравнение радиационного теплообмена не может быть исключено из системы решаемых уравнений. Работа выполнена с помощью сертифицированной международной компьютерной программы численного моделирования Simcenter STAR-CCM+.

PDF

Источник

PDF

PDF

Использование современных методов математического моделирования параметров микроклимата позволяет рассчитать воздухораспределение и определить необходимый воздухообмен для сложных вентиляционных течений в общественных зданиях, например в театрах, ледовых аренах, атриумах. В частности, методы вычислительной гидродинамики позволяют получить коэффициент воздухообмена для течений с одновременным действием свободной и вынужденной конвекции, то есть там, где классические методы не имеют решения. В то же время, для повышения уровня доверия к методам моделирования для задач вентиляции необходимо показать их достоверность. Цель работы: показать, что для классических схем вентиляционных течений применение методов математического моделирования параметров микроклимата дает те же результаты, что и классические методы расчета воздухообмена и воздухораспределения. Задачами исследования являются: выполнить математическое моделирование распределения температуры и скорости, формируемые в помещении для следующих схем воздухораспределения: подача воздуха наклонными струями, сверху вниз настилающимися на потолок струями, горизонтальными стесненными струями, в обслуживаемую зону низкоскоростными потоками; сравнить полученные данные с существующими зависимостями для нахождения коэффициента воздухообмена для различных схем воздухораспределения. Получено, что отличия в значениях коэффициента воздухообмена по температуре, полученными численным моделированием и наиболее точным из классических методов, составили от 2% до 5% в зависимости от схемы воздухораспределения.

Источник

Данная статья предваряет цикл публикаций, посвященных эффекту тяги (stack effect, стак-эффект) в высотных зданиях России. Ее цель – проследить, как вслед за увеличением количества этажей и изменениями технических решений меняется воздушный режим здания; как от классической схемы движения воздушных потоков при естественной вентиляции происходит переход к схеме в условиях действия эффекта тяги в высотных зданиях. В рамках данной статьи рассмотрены жилые здания.

Источник

С помощью методов математического моделирования (CFD-модели-
рования) распределенных параметров исследованы механизм рас-
пространения углекислого газа, выдыхаемого человеком, взаимосвязь
между распределением температуры и СО2 по объему помещения при
различных схемах воздухораспределения, высоте помещения, нали-
чия дополнительных источников тепловыделения в помещении. Получено, что механизм распространения СО2 определяется как всплыванием выдыхаемого газа, так и свободноконвективными потоками от человека, которые вовлекают выдыхаемый воздух и уносят его в верхнюю зону помещения. Получено, что в отличие от вытесняющей схемы вентиляции, для перемешивающей схемы механизм распространения СО2 практически перестает влиять на характер его распределения по помещению из-за интенсивного перемешивания потоков воздуха по его объему. Исследование показали, что максимальные значения СО2 могут наблюдаться не только вблизи верхней отметки помещения, но и на значительном расстоянии от потолка в случае, когда в верхней зоне помещения есть источники тепловыделения, не связанные с выделением СО2 человеком.

Источник

Рассмотрены воздушные потоки, возникающие при движении лифтовой кабины в шахте высотного здания с -4 по 58 этаж. Движущаяся кабина лифта, работая как поршень, вытесняет воздух перед собой из шахты и втягивает воздух в шахту позади себя. В качестве метода исследования использовался вычислительный комплекс STAR-CCM+. Для моделирования нестационарной задачи движения лифтовой кабины использовалась технология скользящих сеток. Получено, что при движении лифтовой кабины со скоростью 7 м/с максимальные перепады давления на поверхностях лифтовой шахты составили 130 Па. Максимальный расход воздуха, поступающего за счет действия эффекта поршня через дверь в шахту лифта и из шахты лифта в холл, составляет около 250 м3/ч. Эта величина сопоставима по значению с расходами, формирующимися при естественном движении воздуха в лифтовой шахте за счет действия эффекта тяги в холодный период года и не может быть автоматически выкинута из рассмотрения.

Источник

Данная статья посвящена исследованию воздухообмена высотного жилого здания с естественным притоком и механической вытяжкой под влиянием гравитационного давления в различные периоды года. Рассмотрены основные проблемы, возникающие вследствие значительных перепадов давления на ограждающих конструкциях. В работе был проведён анализ распределения расходов воздуха в системах вентиляции и перепадов давления на элементах систем высотного жилого здания с естественным притоком и механической вытяжкой.

Источник

Современные спортивные сооружения с искусственным льдом – одни из наиболее технически сложных и энергоемких инженерных сооружений. Назначение систем холодоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха (В и КВ) таких объектов – поддержание требуемых температуры ледовой плиты и параметров воздушной среды (температуры, влажности воздуха, концентрации СО₂) в объеме чаши ледовой арены. При этом одной из основных сложностей при проектировании систем В и КВ ледовых арен является необходимость поддержания отличающихся значений параметров воздуха в зоне ледового поля и параметров в зоне нахождения зрителей.

Источник

Основной аэродинамической характеристикой воздухораспределительный устройств является кинематических коэффициент m, который позволяет рассчитать максимальные значения скорости струи по длине основного участка. Согласно существующей теории струйных течений кинематический коэффициент имеет постоянное значение на протяжении всего основного участка струи. Исследования струйных течений для ряда современных воздухораспределителей выявили случаи непостоянного значения коэффициента m по длине основного участка струи. В работе приведены результаты исследования произведенного с целью определения причины непостоянства кинематического коэффициента для современных воздухораспределительных устройств. Исследования проводились с помощью натурного эксперимента, произведенного в научно-исследовательской лаборатории аэродинамики и акустики ООО «Арктос», и численного экспериментов с помощью вычислительного комплекса ANSYS CFX. Выдвинуто предположение о возможной причине выявленного эффекта. Предложен метод определения модифицированного кинематического коэффициента, сохраняющего свое постоянное значение для ряда современных воздухораспределительных устройств.

PDF           Источник

В настоящее время в практике строительства популярно использование навесных фасадных систем. Узлы крепления фасадных систем представляют собой сложные неоднородные соединения из различных материалов, которые оказывают влияние на сопротивление теплопередаче и поля температуры всей фасадной конструкции.

PDF           Источник

Строительство современных уникальных объектов задает новую планку качеству и уровню проектирования. Повышенные требования к микроклимату, энергоэффективности инженерных систем, экологичности объектов приводят к необходимости относится к проектированию и строительству здания как к созданию многофакторного живого организма.

Привлечение современных методов BIM, математического моделирования микроклимата и энергетического моделирования расширяет возможности проектирования, позволяет добиться итогового качественного продукта для сложного многофункционального объекта.

PDF           Источник

При проектировании систем холодоснабжения важной задачей является правильное определение требуемой холодильной мощности и компоновки холодильных машин. Решение этой задачи напрямую влияет как на капитальные вложения в систему, так и на ее эксплуатационные расходы.

В статье рассмотрены причины неэффективной работы холодильных машин и возможные проблемы при определении потребности здания в холоде. Также рассмотрен практический пример повышения энергоэффективности работы системы холодоснабжения за счет правильной компоновки холодильных машин.

PDF           Источник

Гости высоко ценят комфорт. Заказывая номер, оплачивая проживание, они вправе рассчитывать на горячую воду, хорошее освещение и свежий очищенный воздух. Затраты на энергоносители составляют значительную часть всех издержек современного отеля — не менее 40% в сумме общих расходов, и каждый отельер стремится к сокращению соответствующих затрат. Здесь речь идет и об отоплении в холодное время и подогреве воды, освещении, работе бытовых приборов, которыми оборудованы номера. В свою очередь, эксперты единогласны в том, что сами энергоносители, независимо от их типа и происхождения, будут со временем дорожать.

Давайте разбираться, какие известны варианты внедрения в отеле энергосберегающих технологий, насколько они применимы на практике и окупаемы ли в принципе

Читать статью           PDF           Источник

Представлены результаты численного моделирования процесса витания в опытной установке твердых частиц различных размеров, плотностей и количества. Результаты расчетов представлены в виде полей скоростей воздушного потока и частиц. Получено пространственное распределение частиц, составляющих область витания. На основании анализа данных численного моделирования и экспериментальных исследований доказана адекватность предложенной численной модели. Результаты численных экспериментов могут быть использованы для разработки инженерных методик расчета систем вакуумной пылеуборки.

PDF           Источник

Выбор правильного/оптимального решения на этапе проектирования центра обработки данных (ЦОД) перестает быть вопросом из серии «угадали — не угадали», а становится делом строгой математики и компьютерного моделирования.

Энергетическое моделирование позволяет выполнить оптимизацию PUE Дата-Центра с учетом изменяющихся загрузок оборудования и погодных данных.

Кроме оптимизации PUE, важно убедиться, что выбранная схема охлаждения обеспечивает необходимое количество подаваемого воздуха с требуемой равномерностью полей температуры на входе в каждую стойку.

Читать статью           PDF           Источник

Энергомоделирование объектов обычно связывают с зелёным строительством и сертификацией зданий по международным системам LEED, BREEAM, DGNB.

Однако существует еще 2 направления, для которых энергомоделирование объектов актуально и перспективно:

— при проектировании объектов гражданского и промышленного строительства для составления комплекса энергоэффективных мер для объекта;

— на этапе заключения энергосервисного контракта энергомоделирование объектов позволяет провести детальную достоверную оценку срока окупаемости инвестиций.

PDF           Источник

Методы математического моделирования (CFD-подходы) считались перспективным направлением в создании и анализе схем воздухораспределения ещё в 80-х годах ХХ века. Так почему мы в России до сих пор продолжаем в основном о них говорить и не внедряем в проектную практику? Считается, что да: здорово, хорошо, умно, красиво, но мы уж как-нибудь так, по старинке…

PDF           Источник

Методы математического моделирования позволяют проанализировать трехмерные поля скорости, температуры, влагосодержания по объему исследуемого помещения. В работе изучены три различные схемы воздухораспределения ледовой арены. Основное отличие рассмотренных схем в способах организации подачи воздуха в зону ледового поля. Результаты моделирования показали, что при сохранении баланса по влаге и температуре, при отсутствии подачи воздуха на ледовое поле в зоне катания формируется течение с теми же параметрами воздуха, что и при подаче воздуха соплами.

PDF           Источник

Создание эффективной схемы воздухораспределения непосредственно связано с возможностью достоверного прогнозирования параметров воздушной среды, формируемых принятой схемой. Для достоверного описания скоростных, температурных полей в объеме помещений необходимо привлечение методов математического моделирования, основанных на непосредственном решении дифференциальных уравнений Навье – Стокса.

Для оценки комфорта, создаваемого в помещении системами вентиляции и кондиционирования воздуха, следует использовать параметр, отражающий теплоощущение человека и определяемый на основе трехмерных полей теплофизических величин, получаемых в результате математического моделирования.

В работе показаны результаты математического моделирования микроклимата для трех различных схем воздухораспределения в помещении. Поля индекса комфортности Фангера, построенные по результатам моделирования с помощью написанного на языке С программного кода, позволили проанализировать три схемы воздухораспределения с точки зрения теплового комфорта, ими создаваемого.

PDF           Источник

В работе представлено исследование влияния различной степени детализации геометрии человека на получаемые в результате математического моделирования распределения параметров микроклимата по объему помещения. Получены и обоснованы рекомендации по использованию конкретных моделей. Проведенное исследование позволяет значительно ускорить вычислительный процесс при сохранении точности получаемых результатов, и, следовательно, существенно повысить эффективность применения математического моделирования для анализа воздухораспределения в помещениях и оценки комфорта.

PDF           Источник

Усовершенствование систем вентиляции и кондиционирования жилых и производственных помещений, общественных зданий различного назначения (стадионов, концертных залов), транспортных средств (автомобилей, железнодорожных вагонов, самолетов), обитаемых космических и подводных объектов, а также оптимизация сходных с ними систем охлаждения, используемых в самых различных технологических процессах, является исключительно важной технической задачей. Это связано, прежде всего, с необходимостью сокращения энергоресурсов, расходуемых на работу таких систем, а также с постоянным ужесточением санитарно-гигиенических норм и требований к климатическому комфорту в обитаемых помещениях.

Что касается автоколебательных вентиляционных течений, являющихся основным объектом исследований данной работы, то в настоящее время известно, что автоколебания вентилирующих воздушных струй могут способствовать значительному повышению эффективности процесса вентиляции и улучшению параметров воздушной среды в вентилируемых/кондиционируемых помещениях. Однако для разработки и оптимизации систем вентиляции, в которых реализуются автоколебания потока, необходимо проведение многочисленных дорогостоящих экспериментальных исследований и натурных испытаний.

В связи с этим задача построения адекватных методов численного моделирования автоколебательных вентиляционных течений, позволяющих оптимизировать конструкцию систем вентиляции и кондиционирования воздуха (В и КВ) на стадии их проектирования представляет собой актуальную научную и важную практическую задачу. Наряду с этим, решение этой задачи представляет и определенный общенаучный интерес, поскольку автоколебательные турбулентные течения (АКТТ) являются чрезвычайно интересным и малоизученным классом турбулентных течений.

PDF           Источник

В работе с помощью методов математического моделирования исследуется новый способ кондиционирования помещений. В предлагаемой конструкции охлажденный воздух вначале подается в искусственно созданный с помощью горизонтальной перегородки аэродинамический канал, проходит по системе лабиринтов и затем поступает в объем помещения через воздухораспределительные устройства, врезанные в перегородку. Предложенный способ подачи обработанного воздуха сочетает в себе два механизма охлаждения помещения: снятие теплоизбытков поверхностью потолка и поступающим в помещение воздухом.

С помощью вычислительного комплекса, основанного на численном решении трехмерных дифференциальных уравнений Навье-Стокса, был выполнен расчет течения, формирующегося в офисном помещении при подаче холодного воздуха новым способом. Расчеты показали, что в рассматриваемой задаче до 40% теплопритоков удается снять поверхностью потолка, и только оставшиеся 60% снимаются поступающим в помещение через воздухораспределительные устройства воздухом. Получено, что в рабочей зоне формируются равномерные поля температуры (23°С-24°С ) и скорости (0.1-0.3 м/c). Зоны с существенными градиентами скорости и температуры в рабочей зоне отсутствуют.

PDF           Источник

Организация эффективной схемы воздухообмена непосредственно связана с возможностью прогнозирования параметров воздушной среды, формируемых принятой проектом схемой воздухораспределения. Для достоверного описания скоростных, температурных полей и оценки комфорта для людей в объеме концертных и театральных залов необходимо привлечение методов математического моделирования, основанных на непосредственном решении дифференциальных уравнений Навье-Стокса.

При создании математической модели воздухораспределения в объемах залов театров важную роль играет способ описания теплопоступлений от постановочного освещения. Так в рамках модели необходим раздельный учет коротковолновой и длинноволновой составляющих излучения от осветительных приборов. При этом расчет длинноволнового излучения в модели производится путем непосредственного решения дифференциального уравнения радиационного теплообмена, а учет коротковолновой составляющей происходит с помощью задания соответствующего тепловыделения с облучаемой поверхности.

В работе представлен пример реализации методов численного моделирования при анализе воздухораспределения концертного зала конгресс- центра «Константиновский», строящегося в настоящее время в г. Стрельне. Получено, что принятая проектом вытесняющая схема вентиляции позволяет получить комфортные значения параметров воздушной среды в зоне партера, но не обеспечивает требуемых значений в зоне верхних рядов балконов, где наблюдается превышение температуры над комфортными значениями на 5°С.

PDF           Источник