Pobierz pełny numer IZOLACJI

Pełny numer IZOLACJI 6/2018 [PDF]

możesz pobrać BEZPŁATNIE - po prostu ZAREJESTRUJ konto w portalu

Analiza analityczno-numeryczna zewnętrznej przegrody wykonanej w technologii lekkiego szkieletu stalowego

Obliczenia numeryczne
Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie.
Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie.
Archiwa autorów
Ciąg dalszy artykułu...

Obliczenia numeryczne

Model przegrody w konstrukcji lekkiej stalowej składał się z pełnych 41  513 węzłów oraz 6972 tysięcy bryłowych elementów skończonych (RYS. 10-11). Analiza przeprowadzona została przy założeniu jednorodności i izotropii materiałów, z jakich wykonane są poszczególne warstwy.

Dla analizy MES:

  • od strony wewnętrznej przyjęto temperaturę +20°C i współczynnik przejmowania ciepła α = 7,69 W/(m2∙K),
  • od strony zewnętrznej –20°C oraz współczynnik przejmowania ciepła α = 25 W/(m2∙K).

Wyniki analizy numerycznej

Efektem końcowym analizy jest otrzymanie rozkładu temperaturowego oraz wektorowej gęstości strumienia ciepła q [W/m2], dzięki której można wyznaczyć współczynnik przenikania ciepła U W/(m2∙K) dla analizowanej przegrody [7] (RYS. 12 i RYS. 13-14).

Czytaj też: Skąd się biorą rysy na powierzchni tynków renowacyjnych? >>>

W dalszej części niniejszego opracowania pokazano przykładowe wyniki analizy numerycznej dla rozpatrywanej przegrody zewnętrznej, stanowiące rozkłady poszczególnych wielkości fizycznych.

RYS. 10–11. Model obliczeniowy z siatką elementów skończonych dla przyjętej przegrody zewnętrznej: aksonometria ściany (10), przekrój poprzeczny (11); rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń) RYS. 12. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: aksonometria ściany; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 10-11. Model obliczeniowy z siatką elementów skończonych dla przyjętej przegrody zewnętrznej: aksonometria ściany (10), przekrój poprzeczny (11); rys. archiwa autorów RYS. 12. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: aksonometria ściany; rys. archiwa autorów

Na RYS. 15 i RYS. 16 pokazano pola wektora gęstości strumienia ciepła dla całej analizowanej przegrody. Rysunki dobrze obrazują kierunek wektora q [W/m2], którego zwrot jest zgodny ze spadkiem temperatury.

RYS. 13–14. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: rozkład temperatur (13), rozkład izoterm (14); rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 13-14. Rozkład temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej: rozkład temperatur (13), rozkład izoterm (14); rys. archiwa autorów
RYS. 15. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - aksonometria; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 15. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - aksonometria; rys. archiwa autorów
RYS. 16. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - widok na przekrój poprzeczny ściany; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 16. Wektorowy obraz strumienia ciepła dla całego obszaru analizowanej przegrody - widok na przekrój poprzeczny ściany; rys. archiwa autorów
RYS. 17. Wykres rozkładu temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej; rys. archiwa autorów (M. Major, M. Kosiń)
RYS. 17. Wykres rozkładu temperatury w analizowanej przegrodzie zewnętrznej; rys. archiwa autorów

Korzystając z wyznaczonego rozkładu wektorowego gęstości strumienia ciepła q [W/m2], wyznaczono współczynnik przenikania ciepła U [W/(m2∙K)]. W tym celu obliczono wartość średnią składowej poziomej gęstości strumienia ciepła [7].

Obliczony numerycznie współczynnik U wyniósł dla przyjętej przegrody U = 0,15 W/(m2∙K).

Szczegółowe wykresy rozkładu temperatur w wybranych miejscach w przegrodzie przedstawiono na RYS. 17.

Podsumowanie

Numeryczne programy obliczeniowe bazujące na MES są przydatne przy analizowaniu konstrukcji niejednorodnych, w szczególności (tak, jak w analizowanym przypadku) konstrukcji szkieletowej przegrody zewnętrznej.

Różnica wyników między współczynnikiem przenikania ciepła U uzyskanym w analizie numerycznej a obliczeniami według normy PN-EN ISO 6946:2008 [2] wynosi 6%.

Biorąc pod uwagę uproszczenia, jakie wprowadzono w opracowaniu siatki elementów skończonych modelu numerycznego, można przypuszczać, że zbudowanie bardziej złożonej siatki zmniejszyłoby tę różnicę.

Numeryczne obliczenia dostarczają zarówno informacji na temat wartości interesujących nas parametrów, jak też graficznie przedstawiają rozkład tych parametrów w analizowanej przegrodzie. Dzięki temu można na etapie projektowym dokonać analizy rozwiązań technologiczno-konstrukcyjnych niezwykle istotnych na etapie eksploatacji obiektu.

Rozpoznanie w przegrodzie słabych miejsc pod względem utraty ciepła daje możliwość poprawy przyjętych rozwiązań technologiczno-konstrukcyjnych i zwiększa efektywność projektowanego rozwiązania.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2002 r., Nr 75, poz. 690).
2. PN-EN ISO 6946:2008, "Komponenty budowlane i elementy budynku. Opor cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania".
3. ANSYS Mechanical APDL Thermal Analysis Guide, 2013, ANSYS, Inc. Canonsburg.
4. E. Madenci, I. Guven, "The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS®", Springer 2007.
5. S. Piechnik, "Pręty Cienkościenne – otwarte”, Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej, Kraków 2000.
6. PN-EN 1993-1-3:2008, "Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-3: Reguły ogólne – Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników i blach profilowanych na zimno".
7. E. Urbańska-Galewska, D. Kowalski, "Zastosowanie lekkich konstrukcji stalowych do renowacji, rozbudowy i remontów obiektów budowlanych", XXIII Ogólnopolska Konferencja, Szczyrk 2008.
8. K. Pawłowski, "Projektowanie przegród zewnętrznych w świetle aktualnych warunków technicznych dotyczących budynków", Grupa Medium, Warszawa 2016.
9. M. Major, K. Kuliński, I. Major, "Thermal and dynamic numerical analysis of a prefabricated wall construction composite element made of concrete- polyurethane, 3rd international conference Structural and Physical Aspect of Construction Engineering", SPACE 2016, Technical University of Košice, Faculty of Civil Engineering, Koszyce, Słowacja 2016.
10. I. Major, M. Major, D. Kuchárová, "Numerical analysis of a mechanical wave damping in the rubber-concrete composite using the ADINA software, Communications - Scientific Letters of the University of Žilina", nr 4/2016, vol. 18, 2016, s. 44-48.
11. European Lightweight Steel Framed, 2005, Arcelor, Luxemburg.
12. A. Gołaś, M. Ryś, R. Gajda, "Badanie własności termoizolacyjnych okien z wykorzystaniem metody elementów skończonych", "Modelowanie Inżynierskie", Gliwice 2011.
13. I. Major, "Technologia budowy domów szkieletowych - ekologiczna forma jednorodzinnego budownictwa mieszkaniowego" [w:] "Jakościowe i ekologiczne aspekty w technologiach budowlanych" [monografia], Częstochowa 2013, s. 86-102.
14. M. Major, M. Kosiń, "Lekkie konstrukcje stalowe w budownictwie Mieszkaniowym", "Materiały i technologie ekologiczne w budownictwie", pod red. M. Ulewicz, A. Repelewicz, Częstochowa 2016, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, s. 92-105.

DOŁĄCZ DO NEWSLETTERA – kliknij tutaj »
Artykuł pochodzi z: miesięcznika IZOLACJE 6/2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Jak zapewnić trwałość mocowania elewacji?


Wsporniki przejmują ciężar muru i za pomocą zabetonowanych szyn kotwiących lub kotew przekazują go na ścianę nośną... ZOBACZ »


Czego użyć do izolacji balkonu, a czego do izolacji dachu?

Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Najczęściej spotykane w polskim budownictwie dachy to dachy płaskie, pokryte papą lub blachą, więc... czytaj dalej » Wpust balkonowy prosty, wpust balkonowy skośny, ogrzewany lub nieogrzewany? Co wybrać? czytaj dalej »

Jak i czym ocieplić poddasze?


W systemie termoizolacji na krokwiach, która z pewnością jest najbardziej efektywną metodą termoizolacji, stosuje się... ZOBACZ »



Gdy ważna jest termoizolacyjność i estetyka...

Tłumienie dźwięków uderzeniowych i drgań budynków. Zobacz »

Ukryte mocowanie oznacza, że łączniki płyt są niewidoczne, co poprawia...
czytaj dalej »

Zapewnienie dobrej wibroakustyki dla budynku to coraz częściej wyzwanie dla świadomych i wymagających... czytaj dalej »

Dlaczego hydroizolacja budynków jest tak ważna?

Wyniki badań statystycznych wskazują, że ok. 80% wszystkich uszkodzeń obiektów budowlanych sprowadza się w rezultacie do problemów z nieszczelną hydroizolacją.  czytaj dalej »


Chcesz ograniczyć straty ciepła z budynku? Zobacz »

Jak usunąć wilgoć ze ścian?

W obecnych czasach rosnące ceny energii cieplnej i eketrycznej skłaniają do analizy strat ciepła w budynkach mieszkalnych. Jedynym sposobem ograniczenia kosztów jest...
czytaj dalej »

Wilgoć pojawiająca się w budynku i związana z nią pleśń szkodzą naszemu zdrowiu, powodują wyższe rachunki za ogrzewanie i niszczą mury. czytaj dalej »

Jak dobrać posadzkę do obiektu?


Wybierz posadzkę, która będzie funkcjonalna i łatwa i czyszczeniu... ZOBACZ »


Dowiedz się więcej o hydroizolacji dachów »

Wypróbuj aplikację projektową i stwórz własną wizualizację »

Dostarczamy innowacyjne systemy hydroizolacji oraz pokryć dachowych, mające na celu zmianę sposobu życia i pracy naszych klientów... czytaj dalej » Dodaj własne zdjęcie i dopasuj kolory elewacji lub wnętrza do swojego budynku! czytaj dalej »

Czego użyć do izolacji kanałów wentylacyjnych?


Systemy ochrony energii w budownictwie i w instalacjach technicznych, spełniają najbardziej restrykcyjne normy europejskie definiując... ZOBACZ »


Fakty i mity na temat szarego styropianu »

Szukasz wpustu balkonowego dobrej jakości?

Od kilku lat rośnie popyt na styropiany szare. W Niemczech i Szwajcarii większość spr... czytaj dalej » Wpust balkonowy prosty, wpust balkonowy skośny, ogrzewany lub nieogrzewany? Co wybrać? czytaj dalej »

Czego jeszcze nie wiesz o izolacji natryskowej?


Poliole to grupa wyrobów przeznaczonych do wytwarzania szerokiej gamy poliuretanów, które... ZOBACZ »


dr hab. inż., prof. nadzw. Maciej  Major
dr hab. inż., prof. nadzw. Maciej  Major
Maciej Major ukończył studia na kierunku Budownictwo na Politechnice Częstochowskiej. Pracuje w Katedrze Konstrukcji Metalowych i Materiałów Budowlanych na Wydziale Budownictwa Politechniki Częstochow... więcej »
mgr inż. Mariusz  Kosiń
mgr inż. Mariusz  Kosiń
Mariusz Kosiń ukończył studia na kierunku Budownictwo Politechniki Częstochowskiej. Pracuje w Katedrze Organizacji i Technologii Budownictwa Wydziału Budownictwa Politechniki Częstochowskiej jak... więcej »
Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników portalu Izolacje.com.pl... dowiedz się więcej »
Synthos S.A. Synthos S.A.
Grupa Kapitałowa Synthos S.A. jest jednym z największych producentów surowców chemicznych w Polsce. Spółka jest pierwszym w Europie...
11/12/2019

Aktualny numer:

Izolacje 11/12/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Modernizacja poddaszy użytkowych
  • - Okładziny podłogowe
Zobacz szczegóły
Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

Ulga remontowo-modernizacyjna w PIT 2017

W aktualnych przepisach prawa podatkowego nie znajdziemy wielu ulg, które obowiązywały w poprzednich latach. Wśród nich jest ulga remontowo- modernizacyjna. Niektórzy...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl

.