• YouTube Social  Icon
  • Facebook Social Icon
  • Twitter Social Icon

 

© 1998-2019 Группа компаний «Спектрум»: Москва - Санкт-Петербург - Новосибирск - Берлин

Моделирование микроклимата помещений

Мировой опыт показывает, что численное моделирование аэродинамики (CFD-моделирование, от англ. Computational Fluid Dynamics – вычислительная механика жидкости и газа) имеет огромный инновационный потенциал по применению в задачах архитектурно-строительной направленности, а именно:

  • моделирование микроклимата помещений;

  • моделирование дымоудаления, а также удаления производственных загрязнений внутреннего воздуха;

  • моделирование воздухораспределительных устройств.

 

Суть CFD-моделирования заключается в явном воспроизведении физического процесса движения воздуха в объеме помещения. Поэтому CFD-моделирование представляет собой универсальный подход, позволяющий определять параметры микроклимата при любой конфигурации помещения, при любых параметрах отопления, вентиляции и кондиционирования, при любых микроклиматических воздействиях.


Фактически, CFD-моделирование - это виртуальное испытание помещения. Например, в качестве граничных условий устанавливаются определенные параметры отопления, вентиляции и кондиционирования, и анализируется распределение в объёме помещения контролируемых параметров микроклимата. На практике, CFD-моделирование выполняется для того, чтобы подтвердить, что распределение расчетных параметров микроклимата отвечает предъявляемым требованиям. Если CFD-моделирование показывает отклонение параметров микроклимата от требуемых значений, проектные решения корректируются, чтобы устранить выявленные отклонения. В этом случае CFD-моделирование повторяется. Работа по CFD-моделированию аэродинамики помещений зачастую приобретает итерационный характер. 

Микроклимат помещений

В реальных условиях эксплуатации параметры микроклимата могут существенно отличаться в пределах рабочей зоны помещения. Концентрация углекислого газа, влажность и другие параметры микроклимата напрямую влияют на работоспособность людей в офисных помещениях, на восприятие зрителей в зрелищных залах, на физическую активность в помещениях спортивного назначения, на покупательское поведение в торговых залах. В целом, качество микроклимата является одним из главных качеств здания. Поэтому инженерная работа по повышению качества микроклимата является одной из центральных задач мирового строительства.

Заметим, что понятие качества микроклимата имеет совершенно точное количественное выражение. Контролируемые параметры микроклимата и соответствующие оптимальные и допустимые интервалы значений четко определены в российских и зарубежных нормативно-технических документах (в частности, ГОСТ 30494-2011 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях"). 

 

С развитием строительных технологий усложняется дизайн помещений, повышаются требования к энергосбережению, возрастают ожидания в области комфорта и удобства регулирования параметров микроклимата. Это ведёт к необходимости учёта всё большего количества различных требований. Классических аналитических расчётных методик в области отопления, вентиляции и кондиционирования становится недостаточно для обеспечения оптимальных параметров микроклимата во многих современных помещениях.

 

На помощь приходит новейшая технология CFD-моделирования микроклимата, которая в силу своей универсальности не имеет ограничений, связанных с конфигураций рассматриваемых помещений, расстановкой воздухораспределительных устройств и т.п.

 

CFD-моделирование микроклимата решает следующие задачи:

 

  • повышение качества микроклимата в помещениях любых типов, т.е. оптимизация системы отопления, вентиляции и кондиционирования для достижения контролируемыми параметрами микроклимата оптимальных значений во всей рабочей зоне помещения, с учётом влияния на аэродинамический режим решений дизайн-проекта, расстановки оборудования, лёгких перегородок, мебели;

  • обеспечение заданных показателей комфортности и тепловлажностных характеристик в крупных помещениях, в частности, для исключения образования конденсата (многосветные помещения, атриумы, зимние сады);

  • создание зон с разными тепловлажностными характеристиками в едином объёме (многофункциональные залы, стадионы, плавательные бассейны);

  • обеспечение специальных функциональных требований по тепловлажностному и пылевому режимам (центры обработки данных, производственные помещения с претензионным оборудованием или с источниками загрязнений).

Моделирование микроклимата выполняются в соответствии с действующими СП 60.13330.2016 и 60.13330.2012 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха". В результате моделирования определяется распределение в объёме помещения скоростей и температур воздуха, а также относительной влажности, концентрации углекислого газа и других необходимых параметров. Во взаимодействии с профильными инженерами по отоплению, вентиляции и кондиционированию проводится оптимизация проектных решений.

Дымоудаление, удаление производственных загрязнений воздуха

 

CFD-моделирование является универсальным инструментом для решения инженерных задач, связанных с анализом распространения в воздухе различных примесей и частиц. CFD-моделирование позволяет воспроизводить движение воздуха с учётом тепломассообмена, с учётом переноса газовых примесей и их рассевания, с учётом переноса взвешенных механических частиц.

При моделировании эмиссии загрязняющих веществ, они захватываются потоком воздуха и переносятся по направлению линий тока, рассеваются в результате турбулентных завихрений, и покидают помещение вместе с вытяжным потоком воздуха. В случае эмиссии нагретых загрязняющих вещества, как в случае дыма при пожаре, потоки воздуха перераспределяются в результате интенсивного тепломассобмена, загрязняющие вещества поднимаются наверх. В результате аэродинамических процессов, в зависимости от параметров загрязняющего воздействия и режима работы вентиляции, концентрация загрязняющих веществ оказывается неравномерной по объёму помещения. Анализ распределения загрязняющих веществ в объеме помещения является основой для выработки решений по оптимизации соответствующих проектных решений.

CFD-моделирование дымоудаления фактически представляет собой виртуальное испытание системы противодымной вентиляции, при котором в помещении виртуально помещается очаг пожара и проверяется соответствие задымленности проектным критериям.

Аналогично проводится моделирование производственных загрязнений воздуха. 

Воздухораспределительные устройства

В формировании микроклимата помещений большую роль играют воздухораспределительные устройства, например, приточные диффузоры. Воздух, поступающий в помещении из приточной системы вентиляции, должен быть сформирован в воздушную струю с чётко определенными аэродинамическими параметрами. Это необходимо для того, чтобы приточный воздух перемешивался с воздухом в помещении и происходил необходимый воздухообмен во всей рабочей зоне, а с другой стороны, чтобы скорость и другие параметры микроклимата оставались в требуемых пределах. Например, в рабочей зоне офисного помещения оптимальная скорость движения воздуха не более 0,2 м/с согласно ГОСТ 30494-2011 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях".

CFD-моделирование применяется как для определения аэродинамических параметров существующих воздухораспределительных устройств в целях их учета при моделировании микроклимата помещений, так и для проектирования воздухораспределительных устройств с заданными параметрами.

Spectrum.logo.RU