ANALYSIS OF HEAT TRANSFER IN BUILDING PARTITIONS WITH THE USE OF COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS TOOLS

W artykule przedstawiono mechanizmy wymiany ciepła w przegrodach budowlanych wraz z opisem zjawisk tam zachodzących. Przybliżono i omówiono sposoby transportu ciepła na wybranych przykładach konstrukcji warstwowych ścian budowlanych. Przeprowadzono przegląd metod pozwalających na wyznaczenie wartości gęstości strumienia ciepła na drodze metod analitycznych oraz symulacji opartych na analizach numerycznych. Przedstawiono metodologię rozwiązywania zagadnień cieplnych wskazując na złożoność zjawisk zachodzących w miejscach kontaktu powierzchni dla których poprawnej charakterystyki należy przyjąć więcej niż jedną wybraną formę wyznaczenia rozkładów temperatury. Wykonano symulację transportu ciepła w oprogramowania ANSYS Fluent 2020 R2 oraz wyznaczono analitycznie wartość gęstości strumienia ciepła przepływającego przez ścianę zewnętrzną domu jednorodzinnego posadowionego w Lublinie w Polsce. Przyjęto trzy różne pod względem konstrukcyjnym rozwiązania ścian: jedno, dwu i trój warstwowe. Otrzymane wyniki przedstawione zostały w sposób tabelaryczny umożliwiając przejrzystą weryfikację poprawności wykonanych obliczeń obydwoma wybranymi metodami.

Słowa kluczowe:

CFD, strumień cieplny, transport ciepła w ścianach warstwowych

Bibliografia

Barnat-Hunek D., Lagod G., Klimek B.: Evaluation of the contact angle and frost resistance of hydrophobised heat-insulating mortars with polystyrene. AIP Conference Proceedings 1866, 2017, 040004. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4994484

Chong H., Wang H., Li E.: Update-grid reanalysis method based on NS-FEM for 3D heat transfer problems. Eng. Anal. Bound. Elem. 95/2018, 142–153, https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2018.07.010]. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enganabound.2018.07.010

Dz.U. 2013 poz. 926.: Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r.

Furmański P., Domański R.: Wymiana ciepła. Przykłady obliczeń i zadania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2002.

Li Z. C., Cui X. Y., Cai Y.: Analysis of heat transfer problems using a novel low-order FEM based on gradient weighted operation. Int. J. Therm. Sci. 132/2018, 52–64, [https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.05.039]. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2018.05.039

PN-82 / B-02402.: Ogrzewnictwo - Temperatury ogrzewanych pomieszczeń w budynkach.

PN-EN 12831:2006.: Instalacje ogrzewcze w budynkach. Metoda obliczania projektowego obciążenia cieplnego.

PN-EN ISO 6946.: Komponenty budowlane i elementy budynku Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła Metoda obliczania.

Raczkowski A., Suchorab Z., Czechowska-Kosacka A.: Computational fluid dynamics simulation of an earth-air heat exchanger for ventilation system, AIP Conference Proceedings 1866, 2017, 040032. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4994512

Saleem A., Farooq S., Karimi I. A., Banerjee R.: Wall superheat at the incipient nucleate boiling condition for natural and forced convection: A CFD approach, Comput. Chem. Eng. 134/2020, 106718, [https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2019.106718]. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2019.106718

Sheikholeslami M., Ghasemi A.: Solidification heat transfer of nanofluid in existence of thermal radiation by means of FEM. Int. J. Heat Mass Transf. 123/2018, 418–431. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.02.095

Takabatake K., Sakai M.: Flexible discretization technique for DEM-CFD simulations including thin walls. Adv. Powder Technol. 31(5)/2020, 1825–1837, [https://doi.org/10.1016/j.apt.2020.02.017]. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apt.2020.02.017

Wiśniewski S., Wiśniewski T. S.: Wymiana ciepła. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2000.

Wójcicka–Migasiuk D.: Analiza wymiany ciepła w ścianach słonecznych. Lubelskie Towarzystwo Naukowe, Lublin 2008.

Żenczykowski W.: Budownictwo ogólne. Problemy fizyki budowli i instalacje. Arkady, Częstochowa 1987.

Urzędowski, A., Styczeń, J., & Paśnikowska-Łukaszuk , M. (2020). ANALIZA TRANSPORTU CIEPŁA W PRZEGRODACH BUDOWLANYCH W WYKORZYSTANIEM NARZĘDZI DO OBLICZENIOWEJ MECHANIKI PŁYNÓW CFD. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 10(3), 48–51. https://doi.org/10.35784/iapgos.2168

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

Numer Tom 10 Nr 3 (2020)

Archiwum

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

DOI

Authors

Abstrakt

Słowa kluczowe:

Bibliografia

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Licencja