חברת Vahanen הפינית משתמשת בסימולציה מולטיפיזיקלית ב- ®COMSOL Multiphysics בכדי למנוע נזקי קור למבנים
בתנאי אקלים קיצוניים, שינויי לחות וטמפרטורה עלולים לגרום נזק ליסודות מבנים. קבוצת Vahanen הפינית משתמשת בסימולציה מולטיפיזיקלית על מנת לצייד את צוותי הבניה בהערכות שעוזרות למנוע נזקי קור ולשמור על הבטיחות של מבנים.
על אף שלרוב לא שמים לב אליהן, מערכות חימום ובידוד תת-קרקעיות מונעות נזק קריטי ליסודות מבנה מבטון, ושומרות שלדיירים יהיה חם ובטוח. כיוון שבטון הוא חומר נקבובי, מים וחומרים מזהמים עלולים לחדור ליסודות. כאשר היסודות או האדמה שמתחת קופאות, זה יכול לגרום לנזק מבני כגון סדקים. חלק מהמבנים הישנים מוגנים מפני זה ע”י בידוד, בעוד אחרים מוגנים בעזרת צינורות חימום שעוברים מהבוילרים עד ליחידות החימום בתוך הבתים.
נזק מתמשך עלול להוביל לסכנות חמורות, כגון התמוטטות וקריסה של בניין. כדי להתמודד עם האתגרים של קור ולחות, קבוצת Vahanen מפינלנד, חברה המתמחה בשירותי בניין כמו הערכות איכות והמלצות בנייה, מנתחת את הפוטנציאל של נזקי קור בבניינים שעומדים לפני שיפוץ. עבודתם חיונית במיוחד במקרים בהם השיפוצים הכרחיים עקב נזקים קיימים, לדוגמא כאשר יש צורך בהחלפת מערכות חימום וצינורות.
מהי הדרך הטובה ביותר לבודד בניין?
פול סקי, מומחה בניין ב- Vahanen, משתמש ביכולות הסימולציה של ®COMSOL Multiphysics על מנת לבצע הערכת סיכונים – מטרתו להבין האם שיפוצים מסוימים ביסודות או במערכות חימום מצריכים הוספת בידוד חיצוני מפני קור. אם מוסיפים אותם שלא לצורך, הדבר עלול לבזבז משאבים יקרים של כסף, זמן ועבודה.
בפרוייקט אחד, מודל ®COMSOL של סקי הכיל את היסודות, שכבות של קרקע רכה ואדמה דחוסה, בידוד במספר סוגים, קירות בטון קלי משקל, וצינור ממערכת חימום שעובר מתחת לבניין ליד הקיר והיסודות. ראשית סקי סימלץ שינויי טמפרטורה בהתבסס על נתוני אקלים מקומי של הלסינקי, פינלנד. נתונים בטבלה ממשלתית של כפור מספקים שעות מעלות קיפאון כוללות, כמות שמייצגת את מספר הדרגות בהן ממוצע הטמפרטורה היומית הוא מתחת ל- 0 מעלות צלסיוס (לדוגמא עבור יום עם ממוצע טמפ’ של 5- צלסיוס, שעות מעלות הקיפאון הן 5 דרגות כפול 24 שעות ביממה = 120). סכום שנתי מסכם את שעות מעלות הקיפאון בכל יום במהלך שנה, בדרך כלל בסביבות 14,000 שעות מעלות קיפאון בהלסינקי.
מהנתונים הקיימים סקי הפיק כמות “קיפאון קריטית” לשימוש בחורפים קרים יותר מהנורמלי, בממוצע, כל חמישים שנה (בערך 40,000 שעות מעלות קיפאון). בהתחשב בחוזק ובאריכות הימים של מבנים, כל שיפוץ חייב להתמודד לא רק עם אקלים חורפי טיפוסי, אלא גם עם תנאים נדירים אך הקשים יותר. “צוותי תכנון ובנייה פנו ל- Vahanen על מנת לוודא כי תוכניות השיפוץ שלהם בטוחות, יחזיקו לאורך זמן, ועושות את השימוש היעיל ביותר בחומרים ומשאבים”, מסביר סקי, “ופנינו ל- ®COMSOL עבור המידע הזה”.
בדוגמא זו הוא היה צריך לקבוע האם שיפוצים שכוללים הסרה מוחלטת של צינורות חימום פגומים יסכנו את הבניין. האם הבידוד הקיים מספיק? בכדי לענות על השאלה הזו, הוא מידל מעבר חום בצינור, בבידוד וביסודות. “כלים ב- ®COMSOL Multiphysics קלים מאוד לשימוש בסוגים כאלה של מודלים מורכבים. האפשרויות הבלתי מוגבלות ש- ®COMSOL מציעה עבור תנאי שפה וגבול היוו עבורנו יתרון עצום”, מתאר פול סקי.
הסיפור נלקח ממגזין 2014 ®COMSOL