Разработка подсистемы САПР теплосберегающих элементов коттеджей
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
ие схемы работы САПР
Схема работы описывает алгоритм работы комплекса средств САПР в целом при процессе получения проектных решений. В приложении А представлена схема работы САПР расчета теплопетерь инивидуальных домов.
При запуске системы происходит загрузка всех баз данных (БД характеристик материалов, БД готовых вариантов), которые необходимы для её нормального функционирования. Затем пользователь может выбирать действие: работа с БД или расчетные действия.
При работе с БД пользователь может выбрать любую БД из существующих, редактировать её элементы, и затем сохранить изменения.
При проведении расчетных действий пользователь должен ввести необходимые исходные данные (количество слоев, площадь стен, окон, температура на улице, желаемая температура внутри помещения). Система проверяет наличие готовых вариантов с такими параметрами, и если находит их, сообщает об этом пользователю. Пользователь может просмотреть любой найденный готовый вариант.
Если готовый вариант не найден, пользователь выбирает действие, которое хочет осуществить: выбор материала из которого будет построен дома с расчетом теплопотерь и затрат или поиск оптимального решения для строительства. При выборе материала, система, на основании входных данных (количество слоев, площадь стен, окон, температура на улице, желаемая температура внутри помещения), проводит вычисление капитальных, текущих и приведенных затрат по ММ. При выборе проектирования, система осуществляет поиск оптимальных конструкционных особенностей(материала, теплопроводности, диаметра, количества слоев) и экономических параметров (капитальных затрат, текущих затрат и приведенных затрат), используя ММ, метод оптимизации и БД ("Характеристики материалов").
Далее результаты работы выводятся на экран в текстовом и графическом виде. Пользователь может выбрать действие "сохранить результат". Тогда система оформит отчет по результатам работы, сохранит его в файл и занесет в БД готовых проектов.
Далее пользователь может выбрать действие "закончить" или "продолжить" работу.
4. Описание видов обеспечения
.1 Постановка задачи оптимизации
Общая постановка задачи имеет вид [2] :
X=argmin(Q(x,y))
(x,y) = 0 - ограничение типа равенство
?(x,y) ? 0 - ограничение типа неравенство
В нашем случае:
- вектор переменной, варианта ограничивающей конструкции, включающий количество слоев, их толщину, вид материала.
- вектор переменной, определяемый из математической модели. Это тепловые потери, цена конструкции, текущие затраты.
Таким образом, в данном случае, задача оптимизации будет следующая:
Найти такой материал и толщину , которые обеспечат минимум приведенных затрат на строительство и эксплуатацию ограждающей конструкции.
X=argmin(Q(x,y))
=F(x); - математическая модель
Q?Qmax; - ограничение стоимости
Вектор входных переменных , определен в дискретном пространстве. Например: толщина меняется дискретно и определяется толщиной одного слоя, типы конструкций определяется до начала расчетов. Применение непрерывных поисковых методов(градиентные, эвристические) не возможно. Множество вариантов проекта представляет собой Евклидово произведение вида:
V = x1* x2* x3*…* xn
Размерность этого множества:
Dim(V) = ,
Где- количество принимаемых значений переменнойxi.
Решение сводится к перебору возможных вариантов, исключение вариантов неудовлетворяющих ограничением и нахождению оптимального. Следует заметить, что в реальном случае, существует другие плохо организуемые ограничения, такие как: архитектурный вид конструкции, предпочтения заказчика. Необходимо найти и рассмотреть разумное количество предпочтительных вариантов.
Размерность данного множества не велика, таким образом, для решения задачи оптимизации выступает метод полного перебора с выбираемым множеством предпочтительных вариантов.
.2 Математическое обеспечение
Данный проект характеризуется капитальными затратами на строительство и текущими затратами на отопление. Теплопотери- это количество энергии (тепла) которую теряет ваш дом за единицу времени. Величина этих потерь не является постоянной. Наибольшее её значение наступает в период наиболее низких температур воздуха так называемая температура наиболее холодной пятидневки.
Тепловые потери в основном зависят от:
1)Разницы температур в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше),
)Теплозащитных свойств стен, окон, перекрытий, покрытий (так называемых ограждающих конструкций),
)Существенные потери идут на подогрев попадающего во внутрь помещения наружного воздуха (вентиляция).
Чаще всего конструкции не однородные, то есть могут состоять из нескольких слоев. Пример: стена из сруба = штукатурка + сруб + отделка облицовочным кирпичом. В эту конструкцию могут входить и замкнутые воздушные прослойки (пример полости внутри кирпичей или блоков). Следовательно, что вышеперечисленные материалы имеют отличающиеся друг от друга свойства. А значит и теплотехнические свойства. Основной такой характеристикой является сопротивление теплопередаче. В общем, сопротивление теплопередачи характеризует какое количество тепла уйдёт через квадратный метр ограждающей конструкции при заданном перепаде температур.
R = ?T/q, (1.1)
где q - это количество тепла, которое теряет квадратн