На этапе проектирования, строительства и эксплуатации современных офисных зданий, торговых, культурных, спортивных и других сооружений необходимым условием является разработка, установка и функционирование систем кондиционирования воздуха во внутренних помещениях здания. Существующие программные комплексы позволяет проводить виртуальное моделирование течения и перемешивания воздуха внутри здания с учетом стратификации и технических параметров кондиционеров, воздуховодов, вентиляторов, радиаторов; с учетом теплового излучения материла стен и перегородок; с учетом солнечной тепловой радиации, проникающей через застекленные окна и т.п. Расчеты проводятся на современных персональных компьютерах или компьютерных кластерах и позволяют получать пространственные распределения полей температуры, давления, скорости воздуха, рассчитывать и визуализировать линии тока воздуха и траектории частиц примесей (распространение дымовой завесы, сажи и др. внутри здания).
Для решения задачи расчета движения воздуха внутри помещения необходимо создать полную трехмерную CAD-модель здания с учетом внешних обводов и точной внутренней геометрии помещений, комнат и перегородок (Рис.1).
Рис. 1. Трехмерная CAD-модель офисного здания.
Затем из полной геометрической модели здания выделяется интересующая часть внутренних обводов, в ней строится объемная расчетная сетка из тетраэдров или гексаэдров, задаются граничные условия с учетом теплопроводности стен, солнечной радиации, расхода и мощности систем кондиционирования. Проводится расчет динамики воздуха и визуализация интересующих параметров (температура, линии тока, изоповерхности и пр.).
В качестве примера возможностей программного пакета рассмотрена задача кондиционирования воздуха в схематизированной комнате размером 3 х 3 х 2.5 м с двумя застекленными окнами и системой подачи холодного воздуха для охлаждения комнаты и отвода теплого. На рис. 2 представлена геометрия комнаты и расчетная область, зелеными стрелками показан впуск холодного воздуха через специальное входное отверстие на потолке. На двух смежных стенах расположены окна (вытянутые прямоугольники), внизу вблизи пола расположено отверстие для отвода теплого воздуха. На рис. 3 зелеными стрелками показано направление солнечного теплового излучения через окна.
|
|
|
Рис. 2. Расчетная область комнаты. |
Рис. 3. Внешний блок сплит-системы.
|
В расчет закладывались следующие параметры кондиционирования и излучения:
На рис. 4 показана расчетная сетка из треугольников на поверхности стен, пола и потолка. Пространственная сетка в расчетной области имеет 19 тыс. узлов и состоит из 62 тыс. объемных элементов (тетраэдров, призм и пирамид).
