Кейс: CFD-моделирование работы наружных блоков кондиционеров в декоративных корзинах на фасаде МКД

Время и местоположение

Февраль-март 2026, г. Казань

Объект

Проектируемый многоквартирный жилой дом (25 этажей –  высота 80 м) 

Задача

CFD-моделирование работы наружных блоков кондиционеров на фасаде многоквартирного дома, в том числе:

1. Консультация и составление технического задания

2. Математическое моделирование работы наружных блоков в декоративной корзине на фасаде здания

3. Оптимизация технического решения, переподбор решетки декоративной корзины на основе полученных результатов расчета

4. Описание полученных результатов по работе наружных блоков кондиционеров при выбранном варианте размещения и ограждающих конструкций

5. Оценка работоспособности технического решения по размещению наружных блоков кондиционеров

 

Комментарий

Современные архитектурные решения всё чаще предполагают скрытое размещение наружных блоков кондиционеров — в декоративных «корзинах» на фасаде или в централизованных вентиляционных шахтах. Это позволяет сохранить эстетику здания, архитектурную концепцию, заложенную в начале разработки проекта, но создает серьезные инженерные вызовы.

Эта задача по CFD-моделированию была поставлена проектной организацией на этапе согласования технических решений для проектируемого 25-этажного жилого дом. 

Необходимость моделирования обусловлена отсутствием утвержденных методик расчета в нормативной и технической документации для подобных архитектурных решений.

При размещении наружных блоков в ограниченных пространствах (корзинах, нишах, шахтах) возникает комплекс взаимосвязанных проблем, которые невозможно учесть упрощенными методами:

1. Снижение расхода воздуха через блок. Декоративные решетки и ограждающие конструкции создают аэродинамическое сопротивление. Вентилятор наружного блока не может преодолеть это сопротивление в полном объеме, что приводит к работе на сниженном расходе и падению производительности.
2. Перегрев входящего воздуха. В ограниченном пространстве корзины горячий воздух, выбрасываемый конденсатором, может циркулировать и повторно всасываться блоком (рециркуляция). Также возможен переток нагретого воздуха от одного блока к другому при близком размещении. Это приводит к работе оборудования на повышенных температурах и снижению эффективности.
3. Воздействие ветровых нагрузок. На высоте 80 метров ветровые потоки имеют сложную структуру. Ветер может «задувать» выбрасываемый горячий воздух обратно в блок, создавать зоны разрежения или избыточного давления, что выводит оборудование из расчетного режима работы.

Без математического моделирования невозможно было спрогнозировать, как именно будут взаимодействовать эти факторы в конкретных условиях фасада. 

CFD-моделирование позволило:

• Визуализировать распределение температурных полей и воздушных потоков;

• Выявить зоны рециркуляции и застоя горячего воздуха;

• Оптимизировать геометрию и живое сечение декоративных решеток;

• Подтвердить работоспособность выбранного технического решения до начала строительства.

Таким образом, моделирование стало единственным инструментом, позволяющим гарантировать, что решение не приведет к снижению эффективности и надежности системы кондиционирования. Основной целью расчёта являлась оценка работоспособности технического решения по размещению наружных блоков кондиционеров.

Поставить задачу по цифровому моделированию 

Описание выполненных работ

По предоставленным архитектурно-строительным чертежам и альбому технических решений разработана математическая модель для проверки работоспособности наружных блоков системы кондиционирования при различных условиях работы.

Выполнены предварительные расчеты выбранной решетки декоративной корзины, получены результаты о невозможности работы наружных блоков при таком техническом решении. 

Выданы рекомендации по переподбору решетки, замена согласована с заказчиком.

Разработанная геометрическая модель, повторяющая архитектурные решения вблизи обособленных наружных блоков, была разбита по этажам здания, данные передавались из расчета в расчет из-за сложности геометрии решетки. Геометрическая модель повторяла фактическое размещение наружных блоков, высотные отметки и конструкцию декоративной корзины.

Расчетная область была разбита на математическую сетку, заданы параметры и граничные условия, проведены все необходимые расчеты. Выданы рекомендации.

Основной целью расчёта являлась оценка работоспособности технического решения по размещению наружных блоков кондиционеров.

Проводилась проверка расчетной модели на корректную работу наружных блоков по следующим критериям:

• соответствие расчетной температуры воздуха на входе в теплообменник максимально допустимой температуре;

• соответствие расчетного объемного расхода воздуха паспортному значению.

В качестве параметров оценки были проанализированы значения:

• температуры воздуха на входе в теплообменники наружных блоков с учетом влияния конвективного потока от нижерасположенных блоков;

• расхода воздуха каждого блока при заданном перепаде давления.

В отчетной документации приведены визуализации температурных и скоростных полей по характерным сечениям расчетных моделей.

Подробнее ознакомится с фрагментами моделирования можно ниже.

Фрагменты моделирования

Фрагмент разреза стояка наружных блоков

 

Конструкция решеток на декоративной корзине:
а) Ориентация листов решетки на декоративной корзине; б) Эскиз решетки

 

Геометрическая модель этажа корзины с 1 наружным блоком:
а) Внешняя часть с декоративной корзиной; б) Внутренняя часть под декоративной корзиной

 

Геометрическая модель этажа корзины с 2 наружными блоками:
а) Внешняя часть с декоративной корзиной;  б) Внутренняя часть под декоративной корзиной

Геометрия математической модели наружного блока: сечение геометрической модели в горизонтальной плоскости по оси осевого вентилятора

 

Геометрическая модель доменной структуры наружного блока

 

Конструкция декоративной корзины 1 и 2 блока на этаж

 

Примеры расчетной сетки

Поле температур в горизонтальном сечении по оси вентилятора на одном из этажей

 

Поле температур в вертикальном сечении по оси вентилятора на одном из этажей

 

Поле температур на поверхностях входа в теплообменник наружного блока на одном из этажей

Поле температур на поверхностях входа в теплообменники наружных блоков на одном из этажей (этаж с 2 блоками)

 

Поле температур в вертикальном сечении по оси вентилятора на краевом этаже с 2 блоками

 

Поле температур на входе и выходе из расчетной модели на одном из этажей (данные переданы в следующий расчет)

 

Поле температур на выходе из расчетной модели на одном из этажей (данные переданы в следующий расчет)

 

Фото первоначального варианта решеток

Итог

Результаты расчета по математической модели показывают работоспособность выбранного решения, локальная максимальная температура не превосходит +10С относительно расчетной температуры наружного воздуха окружающей среды.

При переходе конвективного потока от стояка к стояку происходит полное рассеивание конвективного потока, что говорит о расчетной обособленности последующих этажей. С учетом нарастания скорости ветра с повышением высоты от уровня земли внешние блоки кондиционеров будут работать в более благоприятных условиях, соответствовать допустимым условиям эксплуатации. Результаты расчета работы обособленного блока  в штиль показывают отсутствие превышения паспортной температуры на входе в теплообменник.

Для улучшения работы блоков рекомендуется ограничить пространство корзины каждого наружного блока высотой решетки.

Современные решения архитекторов требуют современных подходов к техническим расчетам. Отсутствие методик расчета, неактуальность существующих методик приводят проектные организации к замешательству. Для решения подобных задач — обращайтесь к специалистам компании Энергомир.

Поставить задачу по моделированию 

Про нас

Мы занимаемся тепловыми расчетами более 12 лет. Огромный опыт подбора, установки и наладки оборудования, а также профильное образование наших инженеров вкупе с постоянным повышением квалификации позволяет успешно работать с самыми специфичными объектами.

Мы используем проверенные системы расчета и подбора техники. Устройства подбираются индивидуально под каждый объект в зависимости от технических условий и пожеланий заказчика. Для поставки доступно современное оборудование, отвечающее высоким стандартам качества и безопасности. 

Основы нашего подхода к работе:

• Рациональность. Если вы не знаете, какой агрегат будет экономичнее и эффективнее в долгосрочной перспективе, мы учтем все факторы, влияющие на это — специфику производства, географическое расположение, доступность тех или иных видов топлива для конкретного объекта и его расход, изнашиваемость оборудования — и исходя из этих данных посоветуем наиболее разумный вариант.
• Честность. Мы честно говорим, если то или иное оборудование не подходит под ваши задачи или если есть более рациональный вариант. Мы не руководствуемся принципом “лишь бы продать”. О минусах и нюансах техники, если такие присутствуют, предупреждаем. 
• Ответственность. Для подбора мы делаем точные расчеты, за которые отвечаем. Если для точного расчета по какой-то причине недостаточно данных — предупреждаем заказчика и подбираем агрегат так, чтоб его мощности хватало с запасом.