Sisteme inteligențe și domotică - modelarea bidimensională a transferului termic într-o încăpere

Se considera o incapere cu geometrie: - H= 3,4 m

- Lung= 7 m

- Lat = 5 m

avand o suprafata vitrata inalta de 1,5m si o sursa de caldura (un calorifer). Incaperea are suprafata exterioara a peretilor laterali si tavanul in contact direct cu mediul exterior, podeaua este izolata termic si este construita din beton.

Caracteristicile termice pentru materialele folosite in constructia camerei:

Denumire material Densitatea [kg/m³] Conductivitate termica [W/mK] Capacitatea calorica [j/kgK]

Beton armat 2600 2.03 840

Vata minerala 60 0.042 750

Sticla 2500 0.75 840

Placi termoizolante cu talas (OBS) 400 0.14 2510

Gresie 2400 2.03 920

Lemn (pin sau brad) perpenticular pe fibra 550 0.17 2510

Aer 1.204 0.025 1158

a) Dimensionarea sursei de caldura astfel incat temperatura medie in incapere sa fie constanta, 20ºC, in conditiile in care temperatura exterioara variaza in intervalul

Text= (-20 ºC,....20 ºC).

b) Variatia valorii sursei de caldura necesare obtinerii a 5 valori pentru temperatura medie ambientala (20, 21, 22, 23, 24, 25) ºC, in conditiile in care temperatura exterioara este fixata succesiv la 5 valori din intervalul, Text= (-20 ºC,...20 ºC).

Desfasurarea lucrarii:

Modelarea bidimensionala a transferului termic intr-o incapere am simulat-o cu ajutorul COMSOL Multiphysics.

Fig.1 Comsol Multiphysics

Comsol Multiphysics este un pachet de programe utilizat pentru simularea proceselor fizice care pot fi descrise cu ajutorul unui sistem de ecuatii diferentiale. Comsol Multiphysics utilizeaza mai multe module. Pentru problema noastra am utilizat Heat Transfer Module, modul caracterizat prin fenomene de conductie, convectie si radiatie.

Fig.2 Modulele Programului

Etapele ce trebuiesc urmate pentru a deschide modulul in care am testat incalzirea incaperii:

Comsol Multiphysics-Geom1/Heat Transfer Module-Generat Heat Transfer

GEOMETRIA:

Am desenat o incapere de 3,4m inaltima, lungimea de 7m si latimea de 5 m. Aceasta incapere a fost construita din beton, are pereti izolati cu vata minerala peste care am pus placi termoizolante, are tavan fals din placi termoizolante si gresie pe podea.

Fig.3 Sectiunea incaperii

Dupa ce am realizat sectiunea incaperii (Fig.3) am trecut la pasul urmator: impunerea propietatilor. Am introdus caracteristicile termice ale materialelor folosite la relizarea incaperii astfel: - am selectat pe rand fiecare segment din geometrie si i-am insusit propietatile corespunzatoare intrand la Physics→Subdomain Settings→integrarea marimii; aici am numit fiecare subdomain in functie de materialul pe care l-am folosit si i-am dat propietatile corespunzatoare, asa cum putem vedea in Fig.4. si Fig.5.