将THESEUS‑FE用于建筑物的热设计

有地暖系统的房间热模拟结果图像
地板采暖系统的能效模拟与人体热舒适性分析

THESEUS‑FE能够对建筑物和单个房间的任何热工况进行建模。这包括太阳辐射,地板下加热,人体新陈代谢或任何其他热源。

无论您是为了选择合适的材料作为方案设计研究,在规划阶段对给定建筑进行具体的分析,还是准备对旧建筑进行翻新,THESEUS‑FE都是您软件库中一个有价值的补充。在客厅、办公空间或整个建筑内的热模拟结果可以帮助评估不同技术对提高居住者的热舒适性的效用,同时将能源成本保持在最低水平。

典型墙体热桥的热模拟结果图像
在房间角落的典型的热桥

使用THESEUS‑FE可以解决的一些典型案例:

  • 定位热桥(例如在窗户、墙壁和加热管道上)
  • 加热系统在最大功率时的尺寸设计(寒冷冬季的最坏情况)
  • 根据地板温度和人体局部舒适度对地板下供暖系统的评级
  • 比较不同窗玻璃或概念窗户系统在典型夏季和冬季工况下的能源效率
  • 热成本降低潜力与建筑材料成本的成本效益分析
  • 指出角落或壁橱后面湿气凝结高风险位置

案例研究:办公室员工的热舒适性

有办公人员的办公室仿真模型示意图
作用于典型办公空间的环境条件

该图显示了确定办公区系统热行为的相关物理概念。我们将2015年6月10日希腊Thessaloniki地区的环境条件作为假设来建模,仿真将在当地时间09:00到18:00之间运行。在此期间,太阳的位置将遵循在地面上观察到的真实轨迹,这意味着太阳光束的直射辐射方向将随时间而改变。在下午,大量的太阳辐射将通过西侧的窗户进入办公区。可移动的百叶窗可以用来阻挡直接辐射。房间还配有空调系统以控制室内温湿度。

热解算器THESEUS‑FE考虑所有相关的热效应,以预测一天中的温度:

  • 动态太阳负载、短波传输、反射和吸收
  • 表面间热辐射
  • 员工使用的个人计算机的散热
  • 所有固体部件的热传导
  • 简化的固体部件与空气之间的对流传热
  • 空调对办公室内空气的影响
  • Alice、Bob和Charlie的虚拟人体热模型与办公室内空气的完全热生理相互作用

THESEUS‑FE使用标准的Nastran壳和体网格来实现办公室组件的简单离散化。将空气建模为具有给定体积并具有平均温度和湿度两个自由度的热力学储层。THESEUS‑FE中使用的人体生理学模型Fiala-FE基于众所周知的Fiala模型。THESEUS‑FE能够计算局部和整体的热舒适性,如等效温度、伯克利热感和舒适度,或预测平均值(PMV)。在本例中,我们将使用由Alice, Bob和Charlie报告的PMV值作为一个简单的整体舒适度。

有办公人员的办公室的模拟结果
办公室的模拟结果显示两个工人办公桌上有显著的热负荷

Related publications available as free download

Skalen-adaptive Simulation thermischer Behaglichkeit in Innenräumen [german, 1.1 MB]
C. van Treeck, J. Frisch, S. R. Bolineni, S. Stratbücker, S. Paulke, I. Schweinfurth, R. Schwab, E. Rank, A. Holm
Fraunhofer IBP, TU Munich, P+Z Engineering

BauSim 2010 | September 22-24, 2010 | Vienna, Austria

Thermal Simulations with THESEUS-FE and ANSA: Optimizing Thermal Comfort in an Office Building Environment [english, 1.3 MB]
D. Köster
P+Z Engineering

6th BETA-CAE International Conference | June 10-12, 2015 | Thessaloniki, Greece