Zastosowanie modelowania numerycznego do prognozowania rozkładu temperatur w obiektach sakralnych ogrzewanych ciepłym powietrzem

Projektowanie systemów grzewczych zaopatrujących obiekty sakralne w ciepło jest zagadnieniem bardzo trudnym i złożonym. Wynika to przede wszystkim ze stosunkowo niewielkiej liczby tego typu obiektów, dużego zróżnicowania architektonicznego oraz stosowania różnego rodzaju technologii ich wykonania. Literatura przedmiotu obejmuje tylko nieliczne publikacje opisujące sposoby projektowania systemów grzewczych zaopatrujących obiekty sakralne w ciepło. Zastosowanie modelowania matematycznego może być pomocne w realizacji tego typu zadań. Pozwala ono na skrócenie czasu projektowania w porównaniu z metodami tradycyjnymi, powodując wzrost globalnej mocy twórczej projektantów, ułatwiając jednocześnie wprowadzanie zmian i modyfikacji do projektów już istniejących. Ponadto wariantowanie rozwiązań z wykorzystaniem symulacji komputerowej jest zdecydowanie tańsze niż prace doświadczalne. W artykule przedstawiono wyniki modelowania matematycznego przeprowadzonego w środowisku COMSOL Multiphysics, ilustrujące rozkład temperatury występujący podczas pracy systemu grzewczego w Katedrze Opolskiej.

Designing of heating systems supplying churches with heat is very difficult and complex issue. It is a result of relatively small number of such buildings, which additionally vary in their architectonic design and applied heating technologies. Publications describing design methods of heating systems for churches are rather scant. Application of mathematical modelling may be helpful for such tasks. It allows to shorten the time span of designing when compared to traditional methods. Moreover, it increases general efficiency of designers making it easier for them to implement changes and modifications to the projects already existing. Most of all, however, it allows for various solutions and their computer simulation which is definitely cheaper than experimental methods. Results of mathematical modeling of temperature layout in Opole Cathedral Churche, appearing during designing works of a heating system are presented in the paper. Modelling was carried out in COMSOL Multiphysics environment. Chapter 2 shows physical values used in the process of modelling. Finite-element method was used for evaluating fragmentary differential equations. Chapter 3 provides a modelling method of a Church building. On Fig. 2 building geometry and on Fig. 3 the network of mathematical model of Opole Cathedral Church are presented. Fig. 4. shows theoretical temperature layout in a modelled building done by the modelling process.