Matematyka architektury - symulacje komputerowe budynków

2004-11-10 10:09

Modele parametryczne budynków opierają się na geometrii i parametrach odpowiadających rzeczywistym, fizycznym właściwościom materiałów. Zostały one opracowane na potrzeby przemysłu lotniczego w latach 70-tych ubiegłego stulecia i po dzień dzisiejszy służą symulowanym komputerowo testom aerodynamicznym.

Również w dziedzinie architektury i urbanistyki modele parametryczne pozwalają na badanie własności dynamicznych obiektu, takich jak: rozkład temperatur, doświetlenie, zużycie energii oraz zagrożenia pożarowe. Komputerowa symulacja części miasta lub obiektu architektonicznego wraz z jego wewnętrznym środowiskiem pozwala na indywidualną ocenę wpływu architektonicznych i inżynierskich rozwiązań na zużycie energii, komfort użytkowy, koszty eksploatacji i zgodność z wymaganiami norm i standardów. Symulacja taka opiera się na parametrach reprezentujących właściwości fizyczne powietrza wewnętrznego, zagadnienia termodynamiczne, nasłonecznienie oraz względy bezpieczeństwa.

Szczególnym zagadnieniem, ważnym przede wszystkim w obiektach użyteczności publicznej, jest prędkość przepływu powietrza między częściami budynku różniącymi się funkcjonalnie i przestrzennie. Wahania temperatury i wpływ zewnętrznych warunków atmosferycznych w powiązaniu z systemami wentylacyjnymi mogą wywołać niespodziewane zjawiska - od nieprzyjemnych uderzeń wiatru przed wejściem, zasysania powietrza i przeciągów, aż po akustyczne efekty, wywoływane przez połączone ze sobą elementy konstrukcji i wykończenia. Szczegółową analizę przepływu powietrza przeprowadzono dla nowego budynku Duńskiej Opery Narodowej w Kopenhadze. Duża przestrzeń foyer, lokalizacja nad kanałem i wspornikowy dach o wysięgu 40 metrów - powodują występowanie zjawisk fizycznych, które muszą być starannie przeanalizowane. Kolejne symulacje wskazywały miejsca, gdzie mogą pojawić się turbulencje powietrza. Uwzględniano również specyficzne wymagania orkiestry i sceny oraz pomieszczeń przesłuchań, a także zmienne zapotrzebowanie na powietrze w wielkim audytorium na 1400 osób.

Matematyka architektury 1
Autor: brak danych Symulacja przepływu powietrza między audytorium a sceną (poziom sceny)

W Centrum Nauki w Wolfsburgu przeprowadzono na wirtualnych modelach szereg symulacji termodynamicznych. Umożliwiły one prześledzenie procesów interakcji termicznej pomiędzy poszczególnymi częściami Centrum, wpływu poszczególnych instalacji i sposobów przepływu mas powietrza w budynku. W oparciu o kolejne symulacje i ich analizę zaprojektowano system wentylacji i stwierdzono, w których miejscach jest możliwe odzyskiwanie ciepła. Ostatnim etapem było zestawienie rocznych potrzeb energetycznych Centrum, wykonane w celu prognozowania rocznego cyklu chłodzenia i ogrzewania obiektu w taki sposób, aby efektywnie wykorzystać zaprojektowane systemy. Do analiz użyto oprogramowania TAS (Thermal Analisys Software). Symulacje komputerowe i analizy sposobu doświetlenia pomieszczeń były przeprowadzane w 2001 roku w ramach programu modernizacji szkół w Cork w Irlandii. W jednej ze szkół - Dunmanway Community College of Art and Technology - analizy posłużyły do określenia powierzchni nowych okien i materiałów do ich wykonania. Wymieniano stolarkę okienną, jednocześnie korygując rozmieszczenie i wymiary otworów okiennych. W ten sposób uniknięto strat ciepła, właściwie doświetlono sale lekcyjne i wykorzystano naturalną wentylację. Do analiz użyto oprogramowania Lightscape (symulacje zacieniania), TAS i Flovent (symulacje termiczne).

Wymogi bezpieczeństwa w połączeniu z funkcjonalnością muszą być skrupulatnie rozpatrywane w budynkach, w których organizowane są duże, publiczne imprezy. Przykładem może być przebudowa obiektu wyścigów konnych w Ascot pod Londynem, gdzie co roku odbywa się prestiżowy wyścig połączony z prezentacją koni. Pomocą przy projektowaniu galerii, schodów, rozmieszczenia przejść pomiędzy poszczególnymi częściami terenu wyścigów była symulacja zachowania tłumu widzów w zależności od pogody, zasad wyścigów oraz ich rangi. Podobnego rodzaju analizy przeprowadzono przy symulacji wybuchu paniki w danych częściach budynku.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Podziel się opinią
Grupa ZPR Media sprzeciwia się głoszeniu opinii noszących znamiona mowy nienawiści przepełnionych pogardą czy agresją. Jeśli widzisz komentarz, który jest hejtem, powiadom nas o tym, klikając zgłoś. Więcej w REGULAMINIE
Czytaj więcej