Применение информационных моделей для расчета теплопотерь и теплопритоков

Практика показала, что информационную модель очень удобно применять для разработки экологической документации. Процесс разработки экологической документации поднимается на другой уровень по скорости и точности расчетов.
Ранее все расчеты проводились вручную, с помощью Microsoft Excel, либо с помощью малоэффективных сторонних прикладных утилит. В связи с этим процесс затягивался во времени и требовал постоянного скрупулезного контроля рутинных математических расчетов со стороны наших специалистов. Теперь предполагается брать исходные данные из информационной модели, что значительно упрощает и ускоряет подготовку экологической документации.

В ООО Проектное бюро «Центр Экологических Инициатив» мы решили провести эксперимент — смоделировать теплообмен в здании типового деревообрабатывающего цеха для расчета потерь энергии в строительных конструкциях и соответствующих инженерных сетях. Основной задачей являлось изучение возможности применения BIM-программ для расчета по российским методикам.

Таким образом, в рамках эксперимента проведен расчет потерь тепла в вытяжной вентиляционной системе местного отсоса от деревообрабатывающих станков в зимний (отопительный) период. Пылегазовоздушная смесь от источника выделения подается в воздуховод соответствующей производительности и далее на газоочистную установку типа «Циклон». При такой схеме работы потери тепла помещения определяются разностью удельных энергий воздуха внутри помещения и наружного воздуха, который неизбежно подается через приточную вентиляцию. При этом часть энергии теряется за счет потока тепла через стенки воздуховода. Коэффициент теплопередачи через стенку воздуховода рассчитывался известным методом на основе теории подобия. Затем был проведен расчет для аналогичной вентиляционной системы с рециркуляцией, которая организована путем отбора воздуха на выходе из циклона и подачей его обратно внутрь помещения на фильтры типа УВП. Эти фильтры предназначены для установки непосредственно около деревообрабатывающих станков и обеспечивают соблюдение санитарных норм на рабочих местах.

рис.1
Рис.1 Визуализация внутреннего пространства типового деревообрабатывающего цеха

Такая система позволяет минимизировать затраты на тепловую энергию, одно-временно сохраняя удобство по сбору стружки и опилок в бункеры для последующего вывоза автотранспортом. При этом энергосбережение сопровождается решением экологической задачи по уменьшению выбросов пыли в атмосферу. Кроме того, отделение мелких фракций дает возможность уменьшить загрязнение атмосферного воздуха при перевозке и дальнейшей утилизации древесных отходов.

В ходе эксперимента были предварительно построены и прилинкованы архитектурная и MEP модели исследуемого здания деревообрабатывающего цеха.

рис.2
Рис.2 Инженерная информационная модель (MEP)

Для оценки потерь тепла оказалось нецелесообразным использование Autodesk Revit MEP так как при этом ограничиваются возможности моделирования нестандарт-ного оборудования, не соответствующего базе данных системы ASHRAE. Поэтому для решения поставленной задачи в ООО ПБ ЦЭИ была разработана специализированная программа — модуль расчета потерь тепла в воздуховодах, реализованная на C#, которая в качестве исходника берет данные MEP-модели Autodesk Revit и проводит расчеты потерь тепла по российской методике. Также можно прочитать данные MEP-модели любой BIM- программы.

рис.3
Рис.3 Исходные данные из MEP-модели для модуля расчета потерь тепла в воздуховодах
рис.4
Рис.4 Некоторые расчеты по MEP-модели

Таким образом, расчет, проведенный с помощью модуля расчета потерь тепла в воздуховодах (44 участка) был получен за несколько секунд и показал, что организация рециркуляции позволяет снизить затраты на отопление на заметную величину. Для старых плохо утепленных зданий не менее, чем на 11%. Для современных энергоэффективных зданий экономия может составить более 20%.

Таким образом, теперь расчет теплопотерь в любой модели занимает секунды и мы готовы предлагать эту услугу организациям, компетентным по BIM.