Болгарова Н. М. Геометрична модель формування раціональної структури архітектурного об’єкту за параметрами енергоефективності

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.01 – прикладна геометрія, інженерна графіка. – Київський національний університет будівництва і архітектури, Київ, 2018. Робота присвячена встановленню взаємозв’язку між геометричними параметрами енергоефективності та показниками енергобалансу та створенню на цій основі відповідної геометрично інтерпретованої методики комп’ютерних розрахунків та візуалізацій. Розроблено системну модель формоутворення енергоефективної будівлі у вигляді ієрархічної структури, що поєднує ієрархію об’єкту та методів моделювання його геометрії. Досліджено процес формування моделі енергоефективної будівлі з деталізацією етапу формування геометричної моделі об’єкту. Встановлено принципи побудови дискретно представленої геометричної моделі теплового балансу будинку на основі принципових фізичних закономірностей теплообміну в приміщеннях, що дає можливість врахування усіх видів теплообміну між поверхнями та повітряним середовищем приміщень. Принцип геометричної моделі полягає у створенні графу з різними типами зв’язків між вершинами, формуванні матриці з’єднань вершин графу та є основою для побудови геометрично-інтерпретованої комп’ютерної методики. Процес моделювання із застосуванням даного математичного інструменту представляє собою складання рівнянь теплового балансу для кожного з вузлів графу з подальшим розв’язанням одержаної системи відносно температур або обсягів теплонадходжень. Розроблено комп’ютерно-орієнтовану методику, що дозволяє ув’язати показники енергобалансу та архітектурно-конструктивні особливості об’єкту. Методика містить можливість вирішення оберненої задачі варіативного проектування архітектурно-планувальних та конструктивних рішень, а також рішень щодо застосування інженерних систем з метою мінімізації тепловтрат будівлі. Методику реалізовано у середовищі математичного процесора Mathcad. На основі графіко-технологічного (функціонального) підходу розкривається загальний підхід до побудови графічної моделі у вигляді спеціальних функціональних діаграм, які максимально точно та з урахуванням архітектурно- конструктивних особливостей візуалізують інформацію про розподіл енергетичних потоків у будівлі у формі теплового балансу. Розроблена методика комп’ютерного моделювання та візуально графічного представлення є основою компонентів та програм автоматизованого проектування. Ключові слова: енергоефективність, геометрична модель, тепловий баланс, системні розрахунки, огороджувальні конструкції, температурний режим будівлі, геометрична модель, діаграма теплового балансу.