WSPOMAGANIE KOMPUTEROWE W PROJEKTOWANIU ŚCIAN OSŁONOWYCH Z UWAGI NA WYMAGANIA OCHRONY CIEPLNEJ

Podobne dokumenty
MODELOWANIE ROZKŁADU TEMPERATUR W PRZEGRODACH ZEWNĘTRZNYCH WYKONANYCH Z UŻYCIEM LEKKICH KONSTRUKCJI SZKIELETOWYCH

OCENA PORÓWNAWCZA WYNIKÓW OBLICZEŃ I BADAŃ WSPÓŁCZYNNIKA PRZENIKANIA CIEPŁA OKIEN

WYKORZYSTANIE METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH W MODELOWANIU WYMIANY CIEPŁA W PRZEGRODZIE BUDOWLANEJ WYKONANEJ Z PUSTAKÓW STYROPIANOWYCH

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

NUMERYCZNA ANALIZA ZŁĄCZA PRZEGRODY ZEWNĘTRZNEJ WYKONANEJ W TECHNOLOGII SZKIELETOWEJ DREWNIANEJ I STALOWEJ

Modelowanie w projektowaniu maszyn i procesów cz.5

ZASADY OBLICZANIA NOŚNOŚCI RAM STALOWYCH W ZALEŻNOŚCI OD SCENARIUSZA POŻARU

Materiały edukacyjne dla doradców Na podstawie projektu gotowego z kolekcji Muratora M03a Moje Miejsce. i audytorów energetycznych

PROPOZYCJA METODY OKREŚLANIA IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ OKNA PODWÓJNEGO. 1. Wprowadzenie

OKREŚLENIE OPORU CIEPLNEGO ZŁOŻONEGO SYSTEMU IZOLACJI CIEPLNEJ MOCOWANEGO DO PODŁOŻA ZA POMOCĄ ŁĄCZNIKÓW MECHANICZNYCH

WPŁYW WILGOTNOŚCI SORPCYJNEJ NA PRZEWODNOŚĆ CIEPLNĄ BETONÓW KOMÓRKOWYCH

OCENA ODPORNOŚCI OGNIOWEJ NIETYPOWYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH OBIEKTÓW BUDOWLANYCH

INFORMACJA NA TEMAT STANDARDU WYKOŃCZENIA ŚCIAN PREFABRYKOWANYCH

Teraz bajty. Informatyka dla szkół ponadpodstawowych. Zakres rozszerzony. Część 1.

BADANIE WŁASNOŚCI TERMOIZOLACYJNYCH OKIEN Z WYKORZYSTANIEM METODY ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

STAN NORMALIZACJI ZWIĄZANEJ Z AKUSTYKĄ BUDOWLANĄ

Modelowanie przepływu ciepła w przegrodach z instalacjami ciepłej wody użytkowej metodą brzegowych równań całkowych

KOMPUTEROWE MODELOWANIE I OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE ZBIORNIKÓW NA GAZ PŁYNNY LPG

WYMIANA CIEPŁA W PROCESIE TERMICZNEGO EKSPANDOWANIA NASION PROSA W STRUMIENIU GORĄCEGO POWIETRZA

DWUTEOWA BELKA STALOWA W POŻARZE - ANALIZA PRZESTRZENNA PROGRAMAMI FDS ORAZ ANSYS

3. Interpolacja. Interpolacja w sensie Lagrange'a (3.1) Dana jest funkcja y= f x określona i ciągła w przedziale [a ;b], która

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

LEKKIE PRZEGRODY BUDOWLANE. Piotr Olgierd Korycki

Opis efektów kształcenia dla programu kształcenia (kierunkowe efekty kształcenia) WIEDZA. rozumie cywilizacyjne znaczenie matematyki i jej zastosowań

Ekonometria - ćwiczenia 10

Etykietowanie energetyczne - okna pionowe, geometria cz. 2 Jerzy Żurawski, Dolnośląska Agencja Energii i Środowiska

4. Wentylatory oddymiające powinny mieć klasę:

Zadania 1. Czas pracy przypadający na jednostkę wyrobu (w godz.) M 1. Wyroby

MOSTKI TERMICZNE W BUDYNKACH WIELKOPŁYTOWYCH PRZED I PO DOCIEPLENIU

Optymalizacja konstrukcji wymiennika ciepła

Wyznaczanie współczynnika przenikania ciepła dla przegrody płaskiej

CO NOWEGO W NORMALIZACJI EUROPEJSKIEJ ZWIĄZANEJ Z AKUSTYKĄ BUDOWLANĄ

OPTYMALIZACJA ZBIORNIKA NA GAZ PŁYNNY LPG

Okładziny zewnętrzne i wewnętrzne dostępne w systemie: IZOPANEL WOOL:

MORAD AF-50 PS. curtain walls roofs skylights. ściany osłonowe dachy świetliki. External building. Zabudowa zewnętrzna

WYKORZYSTANIE MES DO WYZNACZANIA WPŁYWU PĘKNIĘCIA W STOPIE ZĘBA KOŁA NA ZMIANĘ SZTYWNOŚCI ZAZĘBIENIA

APLIKACJA NAPISANA W ŚRODOWISKU LABVIEW SŁUŻĄCA DO WYZNACZANIA WSPÓŁCZYNNIKA UZWOJENIA MASZYNY INDUKCYJNEJ

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

ENERGOOSZCZĘDNOŚĆ ROZWIĄZAŃ PODŁÓG NA GRUNCIE W BUDYNKACH ZE ŚCIANAMI JEDNOWARSTWOWYMI

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4

WSPÓŁCZYNNIK NIEPEWNOŚCI MODELU OBLICZENIOWEGO NOŚNOŚCI KONSTRUKCJI - PROPOZYCJA WYZNACZANIA

Zmiany izolacyjności cieplnej przegród budowlanych na tle modyfikacji obowiązujących norm i przepisów

WYKŁAD 9 METODY ZMIENNEJ METRYKI

Centralny Ośrodek Chłodnictwa COCH w Krakowie Sp. z o.o Kraków. ul. Juliusza Lea 116. Laboratorium Urządzeń Chłodniczych

ANALIZA WYMIANY CIEPŁA OŻEBROWANEJ PŁYTY GRZEWCZEJ Z OTOCZENIEM

Modelowanie zagadnień cieplnych: analiza porównawcza wyników programów ZSoil i AnsysFluent

Zasady projektowania systemów stropów zespolonych z niezabezpieczonymi ogniochronnie drugorzędnymi belkami stalowymi. 14 czerwca 2011 r.

Inżynieria Rolnicza 5(93)/2007

ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA Kierunek: Budownictwo Studia I stopnia

Zastosowanie MES do rozwiązania problemu ustalonego przepływu ciepła w obszarze 2D

UKŁADY ALGEBRAICZNYCH RÓWNAŃ LINIOWYCH

OCENA IZOLACYJNOŚCI CIEPLNEJ METALOWO-SZKLANYCH ŚCIAN OSŁONOWYCH

Zakup styropianu - jak wybrać najlepiej?

THE MODELLING OF CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OF HARMONIC DRIVE

Metoda Elementów Skończonych. Projekt: COMSOL Multiphysics 3.4.

Kolejny krok iteracji polega na tym, że przechodzimy do następnego wierzchołka, znajdującego się na jednej krawędzi z odnalezionym już punktem, w

Politechnika Poznańska

Numeryczne modelowanie mostków cieplnych a projektowe zapotrzebowanie na ciepło w lokalu mieszkalnym

Metoda Elementów Skończonych. Projekt: COMSOL Multiphysics 3.4.

Metody numeryczne I Równania nieliniowe

Płyty ścienne wielkoformatowe

WPŁYW GRADIENTU TEMPERATURY NA WSPÓŁCZYNNIK PRZEWODZENIA CIEPŁA

doc. dr Beata Pułska-Turyna Zarządzanie B506 mail: mgr Piotr J. Gadecki Zakład Badań Operacyjnych Zarządzania B 505.

KSZTAŁTOWANIE PARAMETRÓW FIZYKALNYCH ZŁĄCZY STROPODACHÓW W ŚWIETLE NOWYCH WYMAGAŃ CIEPLNYCH

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

Dokumenty referencyjne:

Katarzyna Jesionek Zastosowanie symulacji dynamiki cieczy oraz ośrodków sprężystych w symulatorach operacji chirurgicznych.

O PEWNYCH ASPEKTACH PROJEKTOWANIA ZEWNĘTRZNYCH PRZEGRÓD PEŁNYCH

LK RAPORT Z BADAŃ NR LK-00893/R01/10/I Strona 1/9 ETAP I

Jan Kowalski Sprawozdanie z przedmiotu Wspomaganie Komputerowe w Projektowaniu

DROGA ROZWOJU OD PROJEKTOWANIA 2D DO 3D Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMÓW CAD NA POTRZEBY PRZEMYSŁU SAMOCHODOWEGO

PŁYTA WARSTWOWA ŚCIENNA PU-WST (POLIURETAN) WIDOCZNE

ANALIZA PORÓWNAWCZA ZUŻYCIA I KOSZTÓW ENERGII DLA BUDYNKU JEDNORODZINNEGO W SŁUBICACH I FRANKFURCIE NAD ODRĄ

Dane: Właściwości materiałów w ścianach wydzielających strefy poŝarowe. Zawartość

IZOLACJA HAL STALOWYCH

Okładziny zewnętrzne i wewnętrzne dostępne w systemie IZOPANEL EPS:

Mechanika i Budowa Maszyn I stopień (I stopień / II stopień) Ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

METODA ELEMENTÓW SKOŃOCZNYCH Projekt

PolTherma DS I. CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA I. WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE, DANE TECHNICZNE. a. Przeznaczenie. a. Cechy charakterystyczne. a.

Okładziny zewnętrzne i wewnętrzne dostępne w systemie IZOPANEL PUR:

Spis treści. Przedmowa 11

Kierunkowe efekty kształcenia wraz z odniesieniem do efektów obszarowych. Budownictwo studia I stopnia

Mostki cieplne wpływ mostków na izolacyjność ścian w budynkach

PROJEKTOWANIE ŚCIAN WEDŁUG WYMAGAŃ ENERGETYCZNYCH OD ROKU 2017

WPŁYW DOCIEPLENIA ŚCIAN WIELKOPŁYTOWYCH NA MOŻLIWOŚĆ OGRANICZENIA MOSTKÓW CIEPLNYCH

ROZWIĄZANIA PRZESZKLONYCH ŚCIAN DZIAŁOWYCH Z UWAGI NA BEZPIECZEŃSTWO POŻAROWE

Równanie przewodnictwa cieplnego (I)

Klasa 2 INFORMATYKA. dla szkół ponadgimnazjalnych zakres rozszerzony. Założone osiągnięcia ucznia wymagania edukacyjne na. poszczególne oceny

Wyłączenie redukcji parametrów wytrzymałościowych ma zastosowanie w następujących sytuacjach:

INTERPOLACJA I APROKSYMACJA FUNKCJI

Elektrotechnika I stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

PLAN SZKOLEŃ FEMAP. Nasza oferta: Solid Edge najefektywniejszy dostępny obecnie na rynku system CAD klasy mid-range,

PU-W-PLUS (POLIURETAN) UKRYTE MOCOWANIE

Styczeń 2014 (Wersja 6.14)

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

Remont ocieplenia: co powinien zawierać projekt renowacji izolacji?

ZUŻYCIE ENERGII DO OGRZEWANIA LOKALU W BUDYNKU WIELORODZINNYM. Paweł Michnikowski

Document: Exercise*02*-*manual /11/ :31---page1of8 INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 2

Obliczenia iteracyjne

BADANIA PORÓWNAWCZE PAROPRZEPUSZCZALNOŚCI POWŁOK POLIMEROWYCH W RAMACH DOSTOSOWANIA METOD BADAŃ DO WYMAGAŃ NORM EN

Transkrypt:

PRACE INSTYTUTU TECHNIKI BUDOWLANEJ - KWARTALNIK nr 2 (118) 2001 BUILDING RESEARCH INSTITUTE - QUARTERLY No 2 (118) 2001 Andrzej Marek Zacharski* Andrzej Zygmunt Zacharski ** WSPOMAGANIE KOMPUTEROWE W PROJEKTOWANIU ŚCIAN OSŁONOWYCH Z UWAGI NA WYMAGANIA OCHRONY CIEPLNEJ Poprawne zaprojektowanie ściany osłonowej ze szkieletem metalowym pod kątem spełniania wymagań ochrony cieplnej nie jest łatwe i często wymaga dokonywania korekt w pierwotnym rozwiązaniu projektowym. W artykule przedstawiono sposób poprawiania izolacyjności cieplnej lekkich ścian osłonowych metodą remodelowania adaptacyjnego. Zastosowano algorytm wyrównywania energii cieplnej lub gęstości strumienia. Artykuł zawiera przykłady zmniejszania współczynnika przenikania ciepła: złącza punktowego płyty warstwowej oraz profilu fasady strukturalnej. 1. Wstęp Remodelowanie adaptacyjne jest elementem składowym tworzonej w ostatnim dziesięcioleciu nowej gałęzi nauki nazywanej Computer Aided Optimal Design" (w skrócie CAOD). Jest to jedna z najefektywniejszych metod komputerowego projektowania konstrukcji przez tworzenie topologii optymalnych w sensie optymalnego wypełnienia przestrzeni materiałem. Wiele z algorytmów wspomagających tę metodę zyskało już szerokie zastosowanie praktyczne, na przykład przez zintegrowanie systemów MES z oprogramowaniem optymalizacyjnym oraz CAD. Narodziny nowej dziedziny nauki 0 nazwie Computer Aided Optimal Design" datuje się od konferencji NATO w Troi [1], W naszym przypadku miarą globalną poprawności konstrukcji staje się możliwie jednorodny rozkład uogólnionej energii cieplnej w elementach konstrukcyjnych (np. ilości energii lub gęstości strumienia cieplnego). W pierwszym analizowanym przykładzie złącza punktowego płyty warstwowej miarą globalną jest ilość energii cieplnej, w drugim gęstość strumienia cieplnego. Właściwy wybór miary globalnej ułatwia wykrycie obszarów o złej izolacyjności cieplnej. Proponowany algorytm remodelowania adaptacyjnego zastosowano do polepszenia jakości konstrukcji przez poprawianie jej wybranych fragmentów. Wyboru podobszarów remodelowanych dokonuje się po wstępnej analizie MES i konsultacji z projektantem. * dr inż. - adiunkt w ITB **mgr fizyki - st. specjalista w ITB 45

2. Algorytm remodelowania adaptacyjnego Właściwą energię cieplną przypadającą na jednostkową zmienną decyzyjną w obszarze dyskretnym po kolejnym kroku iteracyjnego remodelowania definiuje funkcja jakości: (1) dla w której (1, NE) jest numerem elementu skończonego, jest numerem iteracji, natomiast oznacza całkowitą liczbę elementów skończonych, na jakie podzielono model obliczeniowy. Ponadto w definicji (1) wprowadzono oznaczenia: jest wartością energii cieplnej w elemencie, natomiast wartością zmiennej projektowej w tym elemencie. Funkcja (1) posłuży do oceny kolejnych iteracji - jej znak świadczy o tym, czy konstrukcja przy przejściu z iteracji do iteracji została polepszona, czy nie. Dla równania konstytuującego proces remodelowania: (2) zapisano tożsamość: (3) W zależnościach (2) i (3) występuje mnożnik a, który ma wymiar energii cieplnej -numer iteracji). Podstawiając tożsamość (3) do definicji (1) oraz wykorzystując definicję stałej otrzymano: (4) co prowadzi do nierówności: (5) w której oznacza kres górny sumarycznej energii cieplnej w konstrukcji. Jak widać, zaproponowany algorytm według prawa remodelowania (2) prowadzi do poprawy konstrukcji w kolejnych krokach iteracji rys. 1). 46

W przypadku remodelowania według zależności (2) konstrukcji o dobrze uwarunkowanej globalnej macierzy przewodzenia zachodzą związki: (6) Pierwsza z powyższych nierówności jest słuszna w przypadku, gdy zmienną decyzyjną jest współczynnik przewodzenia ciepła. W przypadku ogólnym znak tej nierówności należy określać na podstawie analizy wrażliwości. Stosując się do zależności (6), już w trakcie remodelowania (przed analizą MES-owską) dobieramy a tak, by spełnić warunek gdzie jest dowolnie małe. Rys. 1. Algorytm remodelowania adaptacyjnego Fig. 1 Algorithm of adaptive remodelling 47

Zagadnienie poprawnie wybranych własności konstrukcji jest zagadnieniem interdyscyplinarnym, stąd wprowadzono dodatkowe ograniczenie (na ogół sprzeczne z wymaganiami wytrzymałościowymi i odporności ogniowej), które zawęża obszar remodelowania do podobszarów, w których. Zmiany te nie powodują utraty wymagań sztywnościowo-wytrzymałościowych, odporności ogniowej i trwałości. 3. Przykłady Procesowi remodelowania poddano konstrukcję wycinka 1/4 połączenia płyty. Przyjmując jako zmienną projektową współczynnik przewodzenia ciepła wymieniony fragment konstrukcji poddano przemodelowaniu. Zmniejszeniu współczynnika przewodzenia ciepła towarzyszyło zmniejszenie punktowego współczynnika przenikania ciepła Część środkową śruby zastąpiono przekładką termiczną (pozostały części niezbędne wytrzymałościowo i ze względu na odporność ogniową). W wyniku przemodelowania zniknął obszar o zwiększonej energii w środkowej części śruby. Na rysunkach 2 i 3 pokazano rozkład temperatury przed i po remodelowaniu. Rys. 2. Temperatura przed remodelowaniem Fig. 2. Temperature before remodelling Rys. 3. Temperatura po remodelowaniu Fig. 3. Temperature after remodelling

Rys. 4. Struktura przed remodelowaniem Fig. 4. Structure before adaptive remodelling Rys. 5. Struktura po remodelowaniu Fig. 5. Structure after adaptive remodelling W drugim przykładzie procesowi remodelowania poddano konstrukcję półstrukturalnej ściany osłonowej pokazanej na rysunku 4. Gęstość strumienia cieplnego we fragmencie zaznaczonym na rysunku 4 kolorem ciemnoniebieskim jest wyższa od górnego ograniczenia na skali kolorów. Przyjmując jako zmienną projektową współczynnik przewodzenia ciepła wyszczególniony fragment konstrukcji poddano przemodelowaniu. Zmniejszeniu współczynnika przewodzenia ciepła towarzyszyło zmniejszenie współczynnika przenikania ciepła ramy. Przykładowo: aluminium stal konstrukcyjna stal nierdzewna Skasowanie wyróżnionego na rysunku 4 elementu konstrukcyjnego i przejście na ścianę osłonową w pełni strukturalną (rys. 5) pozwala na obniżenie do około 4. Wnioski W prosty sposób, poprzez filtrowanie wartości liczbowych energii cieplnej lub gęstości strumienia cieplnego są wyznaczane podobszary konstrukcji odpowiedzialne za jej złą izolacyjność. Lokalizacja takich podobszarów pozwala na remodelowanie polepszające jakość konstrukcji lub na podjęcie wspólnie z projektantem decyzji o dalszym jej losie. 49

Bibliografia [1] Preprints NATO/NASA/NSF/USAF Conf. Computer Aided Optimal Design, Troia, Portugal, 1986 [2] ANSYS/Professional Packet, the Program of Advanced Analysis Techniques, ANSYS, Inc., Canonsburg, USA COMPUTER AIDED DESIGN OF ENERGY EFFICIENT LIGHT WEIGHT EXTERNAL ENVELOPES Summary The paper deals with the problem of external envelopes thermal insulation adaptive improvement. The algorithm of thermal energy or thermal flux density equalisation has been applied. The paper is illustrated with examples of diminishing the thermal transmittance coefficient for sandwich slab with local joints and for structural fasade profile. Praca wpłynęła do Redakcji 22 II 2001 50