+48 22 740 32 32

It's a fire - VLOG 

UTAPiU 

WizFDS 

Baza wiedzy 

Czym jest Ansys Fluent i jego zastosowanie w analizie komfortu

Ansys Fluent to profesjonalne oprogramowanie do numerycznej mechaniki płynów (CFD), które umożliwia szczegółową symulację przepływów powietrza, wymiany ciepła i analiz komfortu cieplnego w pomieszczeniach. Program wykorzystuje zaawansowane modele matematyczne do obliczania kluczowych wskaźników komfortu, takich jak PMV (Predicted Mean Vote – przewidywane średnie odczucie cieplne) oraz PPD (Predicted Percentage of Dissatisfied – przewidywany odsetek osób niezadowolonych). W praktyce Fluent stosowany jest do projektowania systemów HVAC, optymalizacji wentylacji naturalnej i mechanicznej, oraz analizy efektywności energetycznej budynków mieszkalnych, biurowych i użyteczności publicznej.​​

Cele i wartość symulacji komfortu cieplnego

Głównym celem wykonywania symulacji CFD komfortu jest stworzenie środowiska wewnętrznego, które zapewnia maksymalny komfort dla użytkowników przy jednoczesnej minimalizacji zużycia energii. Symulacje pozwalają na precyzyjną ocenę rozkładu temperatur, prędkości przepływu powietrza i identyfikację stref dyskomfortu jeszcze na etapie projektowania. Dzięki temu możliwe jest wprowadzenie korekt w projekcie architektonicznym lub systemach HVAC zanim poniesione zostaną koszty realizacji.​

Weryfikacja zgodności z normami międzynarodowymi

Analiza komfortu cieplnego w Fluent umożliwia weryfikację zgodności projektu z międzynarodowymi standardami, takimi jak ASHRAE 55 oraz ISO 7730. Norma ASHRAE 55 wymaga, aby wskaźnik PMV mieścił się w zakresie od -0.5 do +0.5, co odpowiada mniej niż 10% osób niezadowolonych (PPD). Standard ISO 7730 określa różne kategorie komfortu dla różnych typów budynków – dla nowych obiektów zakres PMV wynosi od -0.5 do +0.5, podczas gdy dla starszych budynków przyjmuje się bardziej liberalne kryteria od -0.7 do +0.7.​

Symulacje CFD w Polsce i na świecie – porównanie rynków

Symulacje CFD komfortu cieplnego są powszechnie stosowane w krajach rozwiniętych, szczególnie w Europie Zachodniej, Stanach Zjednoczonych i Azji, gdzie stanowią standardową praktykę w procesie projektowania budynków. W tych regionach analizy CFD wykonywane są rutynowo dla obiektów komercyjnych, biurowych, centrów danych, obiektów opieki zdrowotnej oraz budynków mieszkalnych wysokiej klasy. Globalny rynek wykorzystuje te narzędzia nie tylko do projektowania nowych obiektów, ale również do optymalizacji i modernizacji istniejących systemów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych.​

Sytuacja w Polsce

W Polsce zastosowanie zaawansowanych symulacji CFD komfortu cieplnego jest stosunkowo nowe i dopiero zaczyna zyskiwać na popularności. Polskie firmy, takie jak SMAY, rozpoczęły wykorzystywanie oprogramowania Ansys Fluent do symulacji systemów wentylacji i ochrony przeciwpożarowej, co świadczy o rosnącym zainteresowaniu tą technologią. W porównaniu z rynkiem światowym, gdzie symulacje CFD są wykonywane setkami dla pojedynczych projektów, w Polsce wciąż dominują tradycyjne metody obliczeń lub uproszczone analizy. To stwarza ogromną przestrzeń rozwoju dla firm oferujących zaawansowane usługi symulacyjne i może stanowić przewagę konkurencyjną w pozyskiwaniu projektów o wysokich wymaganiach jakościowych.​

Zalety wykonania symulacji CFD komfortu - Oszczędność kosztów i czasu

Symulacje CFD eliminują konieczność budowy kosztownych modeli fizycznych i pozwalają na przeprowadzenie wielowariantowej analizy w krótkim czasie. Identyfikacja problemów z komfortem cieplnym na etapie projektowania zapobiega kosztownym poprawkom w trakcie budowy lub po oddaniu obiektu do użytku. Inwestorzy mogą porównać różne rozwiązania architektoniczne, konfiguracje systemów HVAC czy warianty przeszkleń, wybierając optymalne rozwiązanie pod względem komfortu i efektywności energetycznej.​

Precyzyjna optymalizacja systemów HVAC

Wykorzystanie symulacji CFD umożliwia dokładne dobranie mocy urządzeń grzewczych i chłodzących oraz optymalizację rozmieszczenia nawiewników i wywiewników. Analiza przepływów powietrza pozwala uniknąć powstawania stref stagnacji, przeciągów czy nadmiernego nagrzewania w pobliżu powierzchni przeszklonych. Dzięki obliczeniom wskaźników PMV i PPD można zidentyfikować obszary wymagające dodatkowej uwagi i wprowadzić zmiany prowadzące do poprawy komfortu dla większości użytkowników.​

Wsparcie dla zrównoważonego projektowania

Symulacje komfortu cieplnego wspierają projektowanie energooszczędnych budynków poprzez umożliwienie oceny skuteczności rozwiązań pasywnych, takich jak wentylacja naturalna, osłony przeciwsłoneczne czy masa termiczna. Dzięki analizie CFD projektanci mogą zoptymalizować orientację budynku, rozmiar i rozmieszczenie okien oraz izolację termiczną, minimalizując zapotrzebowanie na energię do ogrzewania i chłodzenia przy zachowaniu wysokiego poziomu komfortu.​

Dokładność symulacji CFD – metodologia i walidacja

Dokładność symulacji CFD zależy od jakości modelu geometrycznego, siatki obliczeniowej, zastosowanych modeli turbulencji oraz warunków brzegowych. Aby zapewnić wiarygodność wyników, kluczowe jest przeprowadzenie walidacji modelu poprzez porównanie wyników symulacji z danymi pomiarowymi z rzeczywistych obiektów lub z kontrolowanych eksperymentów. Proces kalibracji polega na dostosowywaniu parametrów modelu tak, aby uzyskać jak najlepszą zgodność z danymi pomiarowymi, co zwiększa pewność co do trafności przewidywań.​

Modele turbulencji i ich wpływ na wyniki

W symulacjach komfortu cieplnego stosuje się różne modele turbulencji, przy czym najpopularniejsze to model k-epsilon oraz SST (Shear Stress Transport). Badania walidacyjne wykazały, że model k-epsilon lepiej odwzorowuje przepływy w warunkach izotermicznych, podczas gdy model SST charakteryzuje się wyższą dokładnością w przypadkach nieizotermicznych z uwzględnieniem efektów wyporu termicznego. Wybór odpowiedniego modelu turbulencji ma istotny wpływ na dokładność przewidywania rozkładu prędkości i temperatury powietrza.​

Dokładność przewidywania wskaźników komfortu

Badania porównawcze symulacji CFD z pomiarami eksperymentalnymi potwierdziły, że poprawnie skalibrowane modele są w stanie wiarygodnie przewidzieć warunki komfortu cieplnego. Szczególnie wartości wskaźnika Draft Rate (wskaźnik przeciągu) oraz parametry PMV i PPD wykazują dobrą zgodność z danymi pomiarowymi, chociaż występują pewne różnice wynikające ze złożoności przepływów w rzeczywistych pomieszczeniach. Kluczowe znaczenie ma zastosowanie funkcji zdefiniowanych przez użytkownika (UDF – User Defined Functions) do obliczania wskaźników PMV i PPD bezpośrednio w środowisku Fluent, co pozwala na bezpośrednią wizualizację stref komfortu i dyskomfortu.​

Dokładność siatki obliczeniowej

Precyzja wyników symulacji CFD jest silnie uzależniona od jakości i gęstości siatki obliczeniowej. Stosowanie technologii takich jak Ansys Mosaic z rozdzielczością komórek od 1/10 mm do 10 cm w newralgicznych obszarach (np. wokół źródeł ciepła) pozwala uzyskać szczegółowy obraz zjawisk termo-przepływowych. Drobniejsze komórki siatki w pobliżu źródeł ciepła, nawiewników czy powierzchni przeszklonych umożliwiają dokładniejsze odwzorowanie gradientów temperatury i prędkości, co przekłada się na wyższą wiarygodność obliczeń wskaźników komfortu.​

Symulacje CFD komfortu cieplnego w Ansys Fluent stanowią nowoczesne i coraz bardziej niezbędne narzędzie w projektowaniu wysokiej jakości środowiska wewnętrznego budynków. W obliczu rosnących wymagań dotyczących efektywności energetycznej oraz dobrostanu użytkowników, zaawansowane analizy numeryczne stają się standardem projektowym na świecie, a ich rozwój w Polsce otwiera nowe możliwości dla inwestorów i projektantów dążących do osiągnięcia najwyższych standardów komfortu i zrównoważonego budownictwa.

Podsumowanie

Symulacje CFD komfortu cieplnego w Ansys Fluent to inwestycja, która przekłada się na wymierne korzyści - od optymalizacji kosztów energii, przez zapewnienie komfortu użytkowników, aż po spełnienie rygorystycznych norm międzynarodowych. Zaawansowane analizy numeryczne pozwalają uniknąć kosztownych błędów projektowych i zapewniają pewność, że system wentylacji i klimatyzacji będzie działał optymalnie jeszcze przed rozpoczęciem budowy.​

W naszej ofercie posiadamy kompleksowe wykonywanie symulacji CFD komfortu cieplnego z wykorzystaniem profesjonalnego oprogramowania Ansys Fluent. Z każdej analizy przygotowujemy szczegółowy raport z wizualizacją rozkładu temperatur, prędkości powietrza oraz wskaźników PMV i PPD, które mogą być wykorzystane w procesie projektowym oraz podczas uzyskiwania pozwoleń budowlanych.

Jeżeli chcesz wykonać symulację CFD komfortu cieplnego dla swojego projektu, napisz do nas na adres mailowy biuro@fkce.pl lub zadzwoń 22 740 32 32.

Numer konta (ING Bank Śląski):

92 1050 1025 1000 0090 3111 4854

Projekt i realizacja strony www: JGRAF.pl

Polityka prywatności oraz cookies

2024 © F&K Consulting Engineers Sp. z o.o. Sp.k.

DANE FIRMY

NAPISZ WIADOMOŚĆ