Číslo 4/2021

Článek se zabývá CFD simulací aplikovanou na návrh a posouzení distribuce vzduchu v klimatizovaném prostoru z hlediska tepelného komfortu a účinnosti větrání. Jedná se o případovou studii prezentující simulační analýzu variant distribuce tepla a chladu v systému vzduchové klimatizace aktuálně projektovaného nového koncertního sálu Janáčkova kulturního centra v brně. pozornost je zaměřena jak na odhalení problémových míst z hlediska proudění v celém sále, tak na detailnější řešení distribuce ve vybraných harakteristických oblastech hlediště. výstupem je posouzení rozložení parametrů tepelného komfortu a doporučení pro návrh distribuce vzduchu a jeho parametrů na přívodu.

Zvyšující se požadavky na kvalitu pracovního prostředí v průmyslových prostorech a na účinnost technických zařízení vedou k postupné optimalizaci větracích a odsávacích systémů v těžkém průmyslu. Vzhledem ke složitosti řešené problematiky může být při analýze stávajících systémů a návrhu nových technických řešení přínosné využít počítačovou mechaniku tekutin (CFD). Příspěvek se zaměřuje na analýzu a optimalizaci stávajícího odsávacího systému průmyslového provozu mimopecního zpracování oceli (odsávání licí pánve) společnosti ŽĎAS v České republice. Vychází z kombinace experimentálních a výpočetních studií. V příspěvku je demonstrována úprava a nutné zjednodušení výpočetního modelu analyzovaného zařízení, vytvoření numerické sítě a postup CFD simulace se zaměřením na účinnost větracího systému. Okrajové podmínky simulace jsou zvoleny na základě experimentálního měření, které bylo provedeno v průmyslovém provozu. V návaznosti na výsledky CFD simulace je navrženo doplnění odsávacího systému digestoří pro lokální odvod znečišťujících látek tak, aby byla zajištěna jeho účinnost a bylo omezeno proudění vzduchu vnitřkem licí pánve, dle požadavku zadavatele studie. Navržené řešení je opět analyzováno pomocí CFD simulace a je ověřena jeho vhodnost.

Téma příspěvku spadá do oblasti simulace efektivnosti využívání nízkopotenciální geotermální energie pro vytápění a chlazení budov. Provedené studie jsou založeny na numerických simulacích konkrétní kancelářské budovy a jejích systémů vytápění a chlazení v softwaru DesignBuilder. V příspěvku jsou porovnány různé zdroje energie a způsoby regulace a provozování otopných a chladicích soustav. Výsledky jsou hodnoceny z hlediska spotřeby energií a jejich ceny a také z hlediska doby, během které nebylo v budově dosaženo požadovaného tepelného komfortu. Krátce je též diskutována možnost implementace jiných způsobů vinutí kapalinového potrubí do modelu energopiloty v EnergyPlus.

Energetická flexibilita budov může v brzké budoucnosti přispět k širšímu začlenění obnovitelných zdrojů do sítě. Avšak vyhodnocení potenciálu pro řízenou spotřebu dle požadavků elektrické sítě není triviální úkol. Článek se zabývá vyhodnocením tepelné setrvačnosti rodinného domu simulací budov. Předmětem simulační studie je teplotní odezva interiéru po skokovém vypnutí zdroje tepla pro teoretické (zde konstantní) okrajové podmínky. Cílem experimentu je vyhodnotit potenciál pro energetickou flexibilitu domu včetně jeho systému vytápění. Simulační analýza studuje vliv různého nastavení prvků budovy (objem zásobníku, tloušťka vnější izolace a obvodové stěny) a systému vytápění na teplotní odezvu interiéru. Výsledky této práce pomáhají pochopit vlastnosti tepelné kapacity budovy včetně systému vytápění a slouží jako podkladová studie pro vývoj nástrojů k maximalizaci energetické flexibility.

V příspěvku je prezentován návrh numerického modelu, který je schopen vyhodnotit vliv adaptivního větrání na kvalitu vnitřního prostředí. Numerický model ve zjednodušené formě funguje na fyzikálních principech zachování energie. Článek popisuje proces verifikace numerického modelu laboratorním měřením. K tomuto účelu byl vyvinut regulátor adaptivního větrání VentNavigator, jehož centrem je programovatelný PLC panel. Ten dokáže sbírat, ukládat i vyhodnocovat data z připojených senzorů, které snímají teplotu vzduchu, teplotu povrchů a hodnoty relativní vlhkosti. Do PLC panelu i numerického modelu byl naprogramován a odzkoušen algoritmus pro přívod venkovního neupraveného vzduchu. Řídicí regulátor, stejně jako numerický model, dokáže vyhodnotit situace pro vnitřní prostředí v aktuálním čase i vzít v potaz hodnoty několika časových kroků zpět.

S postupným nástupem elektromobilů a autonomních vozů se otvírají nové možnosti jejich interiérového uspořádání. Jedním z nich je flexibilní interiér, kdy dojde k otočení předních sedadel proti směru jízdy. S nástupem těchto alternativ v uspořádání interiéru vozidla je nutné se zabývat i návrhem nových konceptů distribuce vzduchu a hodnocením jejich vlivu na tepelný komfort cestujících. Pro tyto účely je vhodné použít výpočtovou mechaniku tekutin. Výpočetní model zahrnuje přenos tepla do kabiny radiací, vedením a konvekcí a také predikci proudění vzduchu v kabině. V daném případě byl použit komerční software Star-CCM + v 14.04 (Siemens) a časově závislá metoda Reynoldsova středování Navierových–Stokesových rovnic s modelem turbulence SST k-?. Pro demonstraci metodiky hodnocení jednotlivých způsobů distribuce vzduchu byl vybrán případ chlazení velkoprostorové kabiny v letních podmínkách včetně uvažování sluneční radiace. Celkem byly použity tři různé způsoby distribuce vzduchu: přívod vzduchu vyústkami na palubní desce a pod sedadly a velkoplošnými stropními vyústkami. Pro jednotlivé režimy větrání byl tepelný komfort vyhodnocován s využitím ekvivalentní teploty a diagramu komfortních zón dle ISO 14505-2. Na základě výsledků simulací lze doporučit pro distribuci vzduchu do kabin y použití velkoplošn ých stropních vyústek.

Vzhledem k příznivým teplotám a tepelné kapacitě podzákladí budov existuje zajímavý potenciál pro jeho využití k pokrytí části energetických potřeb budov. Využívání tepla a chladu země je nestacionárním jevem závislým na mnoha parametrech, které je vhodné řešit výpočetním modelem. Příspěvek se zabývá popisem zcela nového výpočetního softwaru Epilot vyvíjeného pro tyto účely. Je prezentováno více variant matematicko-fyzikálního modelu. Pozornost je zaměřena také na vývoj a implementaci generátoru geometrie, pokročilého mesheru a automa tizovaného postprocessingu. Je také diskutována verifikace dílčích částí kódu.

Množství lidí žijících ve velkých městech stále narůstá. Počet obyvatel i jejich chování mají podstatný vliv na spotřebu energie. Cílem uvedené práce je vytvořit dynamický model pro predikci vývoje spotřeby energie ve městech. Především to znamená identifikovat hnací síly změn a příčinné souvislosti a následně vytvořit odpovídající model. Nejvýznamnější část spotřeby je svázána s bydlením. Jedná se o energii potřebnou pro zajištění požadovaných parametrů vnitřního prostředí budov, další je energie spotřebovaná v dopravě, službách města, výrobcích a službách pro obyvatele. Všechny tyto složky jsou v modelu zahrnuty, přičemž největší pozornost je věnovaná budovám. Řešení využívá metodiku systémové dynamiky. Model lze využít pro jakékoliv město, příkladem je predikce zpracovaná pro Prahu.