BIM & Simulace CFD simulace ve stavebnictví Ing. Petr Fischer
Agenda 10:15 – 11:00
Úvod do problematiky – Petr Fischer Technické informace a příklady – Jiří Jirát Otázky a odpovědi
Používané metody navrhování
Historicky vývoj navrhování na základě: Zkušeností Analytických výpočtů / norem Počítačové metody Statický výpočet FEM Dynamika tekutin CFD
CFD (Computational Fluid Dynamic)
Větev mechaniky tekutin řešící proudění tekutin (a teplo) numerickými metodami
Řešení na základě okrajových podmínek na diskretizovaném objemu Základ Navier-Stokesovi rovnice
Typické použití CFD simulací ve stavebnictví Mechanická ventilace HVAC: Průmyslové haly, Datová centra, Nemocniční prostory, Kancelářské prostory, Laboratoře, Čisté prostory Odvětrání kouře Únik chemikálií Tepelný komfort Solární zatížení Kondenzace na oknech
Venkovní proudění Zatížení od větru Kouř / výfuk Proudění v prostředí: ploty, zdi, nádvoří
Přirozená ventilace Studie komfortu pasivních budov Velké prostory Kondenzace Kombinace vnitřních / vnějších prostor
Proč simulovat?
Eliminace zbytečných nákladů Odstranění nejistoty v návrhu Zlepšení kvality a spokojenosti zákazníků Redukce neznámých rizik Odlišení se od konkurence Rostoucí globální konkurence Rostoucí komplexita řešení Rostoucí regulace
Autodesk Simulation
2005
2007
2008
2009
2011
Simulation CFD 2015 – představení Jiří Jirát
Co je to CFD?
Computational Fluid Dynamics Výpočetní technika dynamiky částic
Analýza proudění
Prostup tepla
• • • • • • • • • • •
• • • • • •
Interní/externí proudění Laminární/turbulentní Nestlačitelné/Stlačitelné Podzvukové/nadzvukové Stacionární/transientní úlohy Dvou fázové proudění Kavitace 2D úlohy Simulace chování kapaliny ve volném prostředí Pára/vlhkost Eroze
• • • • •
Kondukce Nucená konvekce Přirozená konvekce Kombinací Sálání Jouleovo teplo – zahřívání vodičů Solární Pára/vlhkost Model výpočtu tepelného komfortu Možnost výpočtu viditelnosti v kouři Přímý převod do Sim Mechanical
Výzvy Je proudění v místnosti vyrovnané? Jaké jsou teplotní výkyvy v prostoru? Budou se cítit uživatelé komfortně? Budou mít výkyvy teploty vliv na vybavení? Bude větrání dostatečné (LMA)? Nebude v místnosti příliš teplo nebo zima v závislosti na slunci? Je ventilace přizpůsobena pro minimální náklady? Je tu efektivnější způsob jak vytápět místnost?
Příklady použití
Hodnocení kvality vzduchu
Hodnocení kvality vzduchu – případová studie
Původní řešení
Optimalizované řešení
“Nemohli jsme prokázat naše stanovisko bez simulací provedených v Autodesk Simulation CFD. CFD byla jediná cesta, jak bychom mohli analyzovat proudění vzduchu s nějakou mírou důvěry a bez přehnaných nákladů na výstavbu plnohodnotného modelu v reálném měřítku.” -Marty Wallace, Senior Associate, Genesys Engineering
Přirozená ventilace
Přirozené větrání může snížit spotřebu energie o 10 až 30%
Tepelný komfort
Původní konstrukce stropního difůzoru
Změna stropních difůzorů & Sálavých panelů
Šíření kouře
Šíření kouře
Externí proudění vzduchu/Solární zátěž
Simulace výrobní haly Splňují požadavky IPCC Kontrolované /přechodné emise Snižování Křížové kontaminace Lepší kontrola teploty Snížení spotřeby energie
Simulace výrobní haly – Případová studie
Simulace výrobní haly – Případová studie
Simulace výrobní haly – Případová studie
Teplota
Tlak
Simulace výrobní haly – Případová studie
léto
Rozdíl letního a zimního provozu
zima
Datacentra
Datacentra
Data Centra – Případová studie Model od Architekta / MEP
Výsledek simulation se zobrazením teploty
Optimalizovaný Simulation model
Vzduchotechnické jednotky
Difůzory
Zpět k jádru Autodesk Simulation CFD
Jaké jsou výhody Autodesk Simulation CFD?
Výhody Jednoduchý k naučení Snadné získání výsledků Rychlé změny designu Využití stávající geometrie z REVITu
Použití Koncepční design Vývoj Marketing Sdílení Know-how ve společnosti
Jaké jsou výhody Autodesk Simulation CFD?
Digitální model proudění
Digitální větrný tunel
Digitální motel přenosu tepla
Digitální budova
Jaké jsou výhody Autodesk Simulation CFD? Využití: Autodesk CFD
Tradiční CFD • Pouze pro Specialisty • Pouze velké společnosti • Nutné výpočetní oddělení
Designér Architekt Projektant Malé a středně velké společnosti
Myšlenka / Koncept
Autodesk CFD Detailní Design
Realizace
Vývojové oddělení větších společností Provozní test
Předání
Virtuální Prototyp Standartní CFD
Strategie? 1.
Příprava CAD modelu
Zjednodušení/úprava geometrie 2.
Přiřazení materiálů
3.
Definice okrajových podmínek
4.
Síťování
5.
Výpočet
6.
Analýza výsledků
7.
Nutná změna? Změna designu v CADu a aktualizace do CFD Změna scénáře okrajových podmínek, materiálů
8.
Porovnání výsledků
DEMO
Porovnání 2 variant větrání: 1. varianta – Přívod stropem 2. varianta – Přívod Pod oknem
Otázky a odpovědi
CAD Studio a.s. tel. +420 841 111 124
[email protected] www.cadstudio.cz – www.cadforum.cz
