CC BY
4
УДК 697
Ахметов И.А. студент магистратуры 1 курса
Краснов И.Д. студент магистратуры 1 курса НИУ "Московский государственный строительный университет"
Россия, г. Москва
ТЕПЛОВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
Аннотация: Представьте себе ситуацию, когда вам нужно проанализировать квартиру в многоэтажном доме или блоке в большом ряду террасных домов. Для абсолютной точности вам нужно будет смоделировать все здание или ряд, чтобы полностью учитывать пути теплового потока между этажами или стенами. Однако во многих случаях можно предположить, что разницы температур между соседними квартирами будут незначительными и что основным воздействием на тепловую среду каждой зоны будут ее внутренние условия и те области строительной ткани, которые подвергаются наружу. Если это предположение является разумным в вашем конкретном случае, вам может потребоваться только модель фактической квартиры / единицы, в которой вы заинтересованы.
Ключевые слова: анализ, тепловая модель, разные, система
Akhmetov I.A.
1rdyear master's student National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow Krasnov I.D.
1rdyear master's student National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow
THERMAL MODELLING
Annotation: Imagine a situation where you need to analyse an apartment in a multi-storey tower block or a unit in a large row of terrace houses. For absolute accuracy you would need to model the whole building or row in order to fully account for heat flow paths between floors or party walls. However, in many cases it is possible to assume that temperature differences between adjacent apartments/units will be insignificant and that the major influences on each zone's thermal environment will be its internal conditions and those areas of the building fabric exposed to the outside. If this assumption is reasonable in your particular case, then you may only need to model the actual apartment/unit you are interested in.
Key Words: analysis, thermal, model, different, system
Чтобы сделать эту работу, вы должны иметь возможность позволить ECOTECT знать, что она должна игнорировать поток тепла через определенные элементы модели. Это можно сделать, либо назначив эти элементы как PARTITIONS, либо создав нетепловую зону, непосредственно прилегающую к ним.
ПЕРЕГОРОДКИ И АДИАБАТИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ Объекты PARTITION в ECOTECT отличаются тем, что они считаются полностью внутренними по отношению к пространству и, как таковые, никогда не проверяются на межзональную смежность, воздействие снаружи или на частоту солнечной радиации. Они служат только для добавления внутренней массы в зону. Вы можете использовать PARTITIONS для экранов, наполовину высотных стен, офисных перегородок и даже мебели.
Рисунок 15 - Внутренние разделы внутри здания.
Если вы измените один из граничных элементов зоны на PARTITION, вы, по сути, говорите ECOTECT, чтобы игнорировать все, кроме своего эффекта тепловой массы, делая его адиабатической поверхностью (в которой нет теплообмена). Даже если он непосредственно подвергается воздействию внешней или соседней с другой зоной, через него не будет проходить тепловой поток и не будет вычисляться падающее солнечное излучение. Однако он также удаляется из расчетов площади поверхности для зоны, к которой он принадлежит. Если раньше это был ПОТОЛОК, КРЫША или СТЕНА, это не проблема, кроме возможности сообщить о предупреждении «Слишком низкая площадь для подсчитанного объема». Однако, если бы это было ранее ЭТАЖОМ, тогда зона будет иметь уменьшенную общую площадь пола, влияя как на распределение внутренних прибылей, так и на расчет тепловых и охлаждающих нагрузок на м2. Чтобы избежать таких проблем, вместо этого вы можете использовать соседнюю нетермическую зону.
НЕТЕРМИЧЕСКИЕ ЗОНЫ И АДИАБАТИЧЕСКИЕ ПОВЕРХНОСТИ
Нетермические зоны не участвуют в расчетах объема, температуры
или тепловой нагрузки. Они используются для хранения таких предметов, как строительные линии, заборы, деревья, устройства для затенения и другие геометрии без участия. Элементы на нетермических зонах будут как тени, так и отражать свет на других объектах модели, но для них не выполняются расчеты солнечного излучения и затухания. Не предпринимаются попытки рассчитать их объем, и объекты, которые они содержат, не будут иметь затененных масок, созданных для них.
Когда обнаружено, что граничная поверхность в тепловой зоне сразу примыкает к другой поверхности, принадлежащей нетепловой зоне, ECOTECT будет интерпретировать ее как адиабатическую поверхность. Тепловая масса уже была отнесена к зоне, но, поскольку нетермические зоны имеют неопределенные внутренние условия, тепловой поток по поверхности не рассчитывается. Кроме того, поскольку некоторые или все поверхности смежны с другими, его открытая область и маска затенения будут уже правильно рассчитана, тем самым уменьшая солнечную выгоду на соответствующую сумму.
Поскольку объемные расчеты не проводятся на нетермических зонах, они не должны быть каким-либо образом геометрически закончены так же, как и термические зоны. Таким образом, вы можете использовать достаточно количество объектов в нетермической зоне для перекрытия требуемых поверхностей зданий. Точно так же вам не нужно использовать разные нетермические зоны для разных сторон или этажей в здании. Вы можете выбрать только одну нетепловую зону рядом с любым количеством термических зон.
Рисунок 16 - Смежные объекты в нетепловой зоне, используемые для обозначения того, что боковые стенки являются адиабатическими.
Сказав это, обычно лучше создавать свои нетермические зоны, чтобы они на самом деле выглядели как части соседнего здания, а не просто использовали отдельные соседние поверхности. Это потому, гораздо более
очевидно для других людей, когда они смотрят на вашу модель, чтобы увидеть, что вы делаете. Без этой дополнительной геометрии (хотя она и не служит никакой другой полезной цели), для кого-то еще трудно отличить тот факт, что у вас есть серия перекрывающихся объектов в разных зонах и что затронутые поверхности фактически не подвержены внешним условиям.
"г
Рисунок 17 - «Завершить» соседние нетермические зоны, показанные полупрозрачными, чтобы визуально обозначить их роль как «фантомных» зон.
В приведенном выше примере вы заметите, что дополнительная геометрия полупрозрачна. Это делается не иначе, как для визуального представления идеи о том, что это «фантомные» части здания. Важно прежде всего отметить, что фактическая перекрывающаяся поверхность НЕ полупрозрачна - если бы они были тогда, то некоторое количество солнечной радиации проходило бы и падало на соседние поверхности. Во-вторых, если «фантомные» части здания когда-либо бросали тени на любую из реальных частей, тогда не уместно сделать их полупрозрачными, так как это уменьшит их вычисленный эффект затенения.
ВНЕШНЯЯ ЗОНА И ЗЕМНЫЕ БЕРМЫ
Поверхности, которые примыкают к объектам на внешней зоне, являются особыми в том смысле, что они считаются подземными. Это справедливо и для любых открытых поверхностей, которые выступают ниже плоскости заземления (7 = 0).
Это позволяет быстро создавать подземные здания, перемещая их вниз или имитировать наклонные грунтовые и / или земляные бермы, создавая объекты, прилегающие к подземным поверхностям, и размещая их на внешней зоне.
Earth berm formed by objects on 0 in bide zone,
Рисунок 18 - Пример земной бермы в стороне от здания, построенного с использованием объектов в Внешней зоне.
Температура земли автоматически рассчитывается в ECOTECT на основе как среднегодовой температуры, так и среднего дневного значения. Серия 10 градуированных полос глубины используется для интерполяции между почасовыми температурами на уровне земли и средней температурой 2м ниже. Во время межзонального смежного расчета процентная площадь каждой подземной поверхности в пределах каждой полосы глубины регистрируется для использования при ежечасных расчетах теплового потока. Для горизонтальных элементов, прилегающих к земле, используется метод, обозначенный в ISO 13792: 2005 (E) для напольных плит.
НАСТРОЙКИ ЗОНЫ
Каждой тепловой зоне в ECOTECT присваивается набор внутренних условий эксплуатации. Важно, чтобы вы ознакомились с этими настройками, поскольку они могут иметь огромное влияние как на температуру, так и на нагрузки в каждом пространстве. Эти условия эксплуатации включают в себя количество людей в космосе, тепловые выгоды от оборудования и освещения, вентиляцию и скорость проникновения, комфорт и температуру термостата, а также время работы. Многим из этих параметров могут быть назначены сложные графики, которые контролируют их работу в течение часа по часам в течение всего года.
f CTJ If f.T: iunr Млп.-цэгпн-пА
I Outside ■ з coo о 3. SbOf«Ti El ■ч iiie-^seeft И s. Mt-СУг:. Lij №. Sjfc-Siftpi&crt
т afr^tan a
a rac-vvrri.u:- и
v н
«i Й
II I. г- jvg glfri s-м-дп? IQ
I» * PC*
xiiiKii
1«. Kutfy
I; ■ii'eji □
1!. MiSleiW □
■v. KisHi.tMn£[>■<:□
H. HM i □
ir. мог н
11 ЕЩ105 □
11. IИ Ejg SMas: □
и. i™ Ел SMii: □
7?. OpcrOL □
H. Wlrtdtrrti
i
i - йа 1 ■-■ i'i V - i-i 7 -t - ii
I ы&й i fcsa
i - -55 J . ,-Bf i
i Ti в SVi * i-ii-
II t и
f f i-J1 i a
i - i^J1 , - i-i a ^ j - г-j1 i - f-i . HJ1 . Ti
ТАЯ! AU «ЙЛ £1"Л гт.Т LJUWTM' С-JSC mj
Giiplay
..■■:• -■■■
ЛГ|йП.|| MuUIE -
QDQBDQQD* '■■ ■: "1 < '' :T 'йЦНВЭЗЙШ
i**hIi: .........,.., И _
[ЗаВЕЗПВЕЗЕНЭЗ'? i- ': ID QJEDCiIEiflLDIU^j Qj^l ЩД
P^J-^ri^tl | I 'JftfaCh.vQr: | Ktfr
.—E-J-.L^.
Рисунок 19 - Диалоговое окно «Управление зоной» в ECOTECT. Одной из очень важных настроек является тип системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), используемой в пространстве. Они выбраны на очень концептуальном уровне (кондиционированные, нагретые, охлажденные, естественно вентилируемые и т. Д.), Однако важно отметить, что сам ECOTECT касается только комфорта (для пассивных зданий). Несмотря на то, что для любой системы для оценки общих потребностей в энергии можно ввести коэффициент производительности (КС), реальные системы ОВК имеют переменную эффективность, которая зависит от сложных факторов, таких как скорость потока в каналах, кривые эффективности вентилятора и весь диапазон размеров оборудования.
Цель ECOTECT - позволить дизайнеру создавать наиболее эффективное здание с минимально возможными нагрузками. Обычно работа инженера-механика отвечает любым остаточным нагрузкам, которые не могут быть выполнены с использованием пассивных средств с наиболее эффективными и соответствующими системами.
Использованные источники:
1. Бриджмен П. Анализ размерностей. — 2001.
2. Тирский Г. А. Анализ размерностей. Соросовский образовательный журнал том 7 N 6 2001.
3. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. — М.: Наука, 1977.
4. Marsh, A.J. 1996. Performance Modelling and Conceptual Design.Proceeding of the international IBPSA conference. The University of New South Wales, Sydney, Australia.
5. Marsh, A.J., 2004. Calculating variations in the Distribution of Insolation Over Building Surfaces. Proceedings of the international conference on Building Envelope Systems and Technologies. Sydney, Australia, 2004.
6. Quaschning, V., Hanitsch, R. 1998. Irradiance calculations on shaded surfaces. Solar Energy 62 (5), 369-375.
7. Sanchez, F.J., Cebolla, R.O., Felix, J.L.M., Dominguez, S.A., 2005. Solar
radiation calculation methodology for building exterior surfaces. Solar Energy 79, 513-522.
8. Ward, G.J., Shakespeare, R., 1998. Rendering with Radiance: The Art and Science of Lighting Visualization, Morgan Kaufmann, San Francisco.
УДК 377
Ахметов И.А. студент магистратуры 1 курса
Краснов И.Д. студент магистратуры 1 курса НИУ "Московский государственный строительный университет"
Россия, г. Москва ECOTECT КАК УЧЕБНЫЙ ИНСТРУМЕНТ
Аннотация: Благодаря высоко визуальному подходу к анализу и моделированию зданий, ECOTECT имеет огромные возможности для использования в качестве учебного ресурса на любом уровне как в области архитектуры, так и в инженерных курсах. Эта статья призвана дать некоторые рекомендации о том, как внедрить ECOTECT для студентов. В нем обсуждаются некоторые из основных проблем, которые иногда встречаются и предлагает ряд предложений по их устранению. Несмотря на то, что он концентрируется на интеграцию в курсовые работы, вы также можете ознакомиться с некоторыми примерами его демонстрационного потенциала.
Ключевые слова: анализ, образование, солнце, система, учебный инструмент
Akhmetov I.A.
1rdyear master's student National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow Krasnov I.D.
1rdyear master's student National Research Moscow State University Of Civil Engineering
Russia, Moscow
ECOTECT AS A TEACHING TOOL
Annotation: With its highly visual approach to building analysis and simulation, ECOTECT has enormous scope to be used as a teaching resource at any level in both architecture and engineering courses. This article aims to provide some guidance on how to introduce ECOTECT to students. It discusses some of the main problems sometimes encountered and offers a series of suggestions for avoiding them. Whilst it concentrates on coursework integration, you should also check out some of the examples of its demonstration potential.
Key Words: analysis, education, sun, system, teaching tool
