ANALIZA ROZKŁADU TEMPERATURY W ŚCIANIE ŻELBETOWEGO ZBIORNIKA, UWZGLĘDNIAJĄCA DWUWYMIAROWY PRZEPŁYW CIEPŁA

Artykuł prezentuje wybrane aspekty projektowania żelbetowych zbiorników na ciecze z uwagi na obciążenia termiczne, pojawiające się w trakcie ich eksploatacji. Obciążenia termiczne wynikają z występowania dużych różnic temperatur między cieczą wypełniającą zbiornik a jego otoczeniem. W szczególności problem ten ujawnia się w przypadku ścian zbiornika, wyniesionych ponad poziom terenu. Wartości obliczeniowych temperatur podane w normie EC1-1-5 ustalone zostały na ekstremalnie niskim poziomie dla warunków zimowych (w przeprowadzonych obliczeniach przyjmowano -30ºC), natomiast dla okresu letniego na poziomie ekstremalnie wysokim (w obliczeniach przyjmowano +38ºC oraz +56ºC, na ścianach zbiornika wyeksponowanych na działanie słońca). W obliczeniach zaprezentowanych w artykule poddano analizie 4 warianty rozwiązania ściany zewnętrznej zbiornika – bez izolacji termicznej oraz z ułożoną na zewnątrz izolacją ze styropianu o grubości 5, 10 i 15 cm. Obliczenia rozkładów temperatur w ścianie zbiornika wykonano przy użyciu oprogramowania CFD, używanego do symulacji stacjonarnych i niestacjonarnych procesów cieplnych. Porównanie danych otrzymanych z symulacji dwuwymiarowych z wynikami obliczeń zakładających jednowymiarowy przepływ ciepła, wskazuje na występowanie wyraźnie wyższych gradientów temperatur. Problem ten jest szczególnie istotny w ścianach z termoizolacją, gdzie różnice temperatury są nawet pięciokrotnie większe w rozpatrywanych przekrojach, niż w modelu jednowymiarowym. Przekłada się to w dalszej kolejności na naprężenia występujące w obrębie ściany zbiornika, a wywołane zmianami temperatury.

Pełny tekst (pdf)

[1] Garbalińska H., Stolarska A., Strzałkowski J., Figiel E.: Wyznaczanie rozkładu temperatur w ścianie żelbetowego zbiornika na ciecze, XVI Polska Konferencja Naukowo-Techniczna „Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce”, Łódź-Słok 20-22 czerwca 2017.

[2] Halicka A.: Specyfika projektowania zbiorników na ciecze, Inżynier budownictwa, 2014, nr 12, s. 82-88.

[3] Halicka A., Franczak D.: Projektowanie zbiorników żelbetowych, Zbiorniki na ciecze, Tom 2, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013.

[4] Kostka M., Szulgowska-Zgrzywa M.: Obliczenia energetyczne gruntowych rurowych wymienników ciepła, Rynek Instalacyjny, czerwiec 2015, s. 64-68.

[5] PN-EN 1991-1-5 Eurokod 1. Oddziaływania na konstrukcje. Część 1-5. Oddziaływania ogólne. Oddziaływania termiczne.

[6] PN-EN ISO 6946:2008 Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania.

[7] Tarnawski P.: Analiza CFD wydajności rurowego gruntowego wymiennika ciepła, Rynek Instalacyjny, czerwiec 2015, s. 70-72.