Analiza zjawisk cieplno-przepływowych w ogrzewanym pomieszczeniu

• Autorzy: Plutecki Z.

Warianty tytułu

EN

Analysis of heat-flow phenomena in a heated room

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zbadano wpływ wybranych wielkości meteorologicznych oraz budowy i warunków eksploatacji instalacji grzewczej na zachodzące w ogrzewanym pomieszczeniu zjawiska cieplno-przepływowe. Wykazano, że analiza zjawisk cieplno-przepływowych może być dalej cennym źródłem informacji odnośnie sposobów kształtowania komfortu cieplnego. Opracowano model matematyczny zjawisk cieplno-przepływowych w pomieszczeniu przy uwzględnieniu złożonej wymiany ciepła oraz infiltracji powietrza z zewnątrz. Zrealizowano badania numeryczne obejmujące wpływ zmiennych warunków zewnętrznych, różnych sposobów ogrzewania, sposobu organizacji wentylacji na przestrzenny rozkład temperatury i prędkości powietrza oraz temperatury promieniowania. Zaprojektowano i wykonano stanowisko badawcze oraz zrealizowano obszerne badania eksperymentalne, w tym badania umożliwiające zweryfikowanie wyników obliczeń.

EN

This paper describes the influence of chosen meteorological quantities and the construction and operating conditions of a heating system on heat-flow phenomena in a heated room. It has been shown that the analysis of heat-flow phenomena can be a valuable source of information as regards methods of creating thermal comfort. A mathematical model of heat-flow phenomena in a heated room has been formulated taking into consideration complex heat exchange and air infiltration from the outdoors. Numerical simulation has been conducted including the influence of variable external conditions, different heating techniques, ways of ventilation system arrangement on three-dimensional temperature profile, air motion velocity and radiation temperature. A test post has been designed and constructed, and a vast experimental investigation has been conducted, including the one allowing to verify computation results.

Słowa kluczowe

PL

zjawiska cieplno-przepływowe; instalacja grzewcza; sposób ogrzewania; ogrzewanie pomieszczenia; komfort cieplny; wielkości meteorologiczne; warunki zewnętrzne

EN

heat flow phenomena; heating system; heating technique; room heating; thermal comfort; meteorological quantities; external conditions

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 33, nr 1/2
• Strony: 51--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz.

Twórcy

autor

Plutecki Z.

• Politechnika Opolska, Katedra Elektrowni i Systemów Pomiarowych

Bibliografia

• [1] Akrour D., Bennacer R., Kalahe D.: Natural convection of air in a square cavity, Laboratoire de Mécanique des Fluides, Faculté de Physique, Universite de Cergy Pontoise, France 2001, http//www.roomvent.dk/papers.html
• [2] Andjulovici A., Georgescu S. w tłumaczeniu Grzegorzewski W.: Komfort cieplny w budynkach, Arkady, Warszawa 1971
• [3] Chmielnicki W. J.: Sterowanie mocą w budynkach zasilanych z centralnych źródeł ciepła, Wydawnictwo PAN, Warszawa 1996.
• [4] Collignan B., Couturier S., Akoua A. A.: Evaluation of ventilation system efficiency using CFD analysis, Centre Scientifique et Technique du Batiment, France 2000, http//www.cstb.fr
• [5] Computational Fluid Dynamics, Fluent6.0 User’s guide, Fluent inc., April 16, 2002.
• [6] Dobrowolski B., Plutecki Z.: Model matematyczny dynamiki węzła ciepła, II Kraj. konf. energetyczna, Wyd. Pol. Zielonogórskiej, Zielona Góra-Kiekrz 1996.
• [7] Dobrowolski B., Nowosielski G., Plutecki Z.: Modelowanie konwekcji swobodnej w ogrzewanym pomieszczeniu, Materiały XI Sympozjum Wymiany Ciepła i Masy, Wyd. Pol. Śl. i PAN, Szczyrk 2001.
• [8] Dupuis M., Dernedde E., Clarke D.: Turbulence modeling of air circulation in an enclosure with multiple openings and, local heat sources, Alcan International Limited, Arvida and Development Centre Jonquicre, Quebec, Canada 2000, http//www.roomvent.dk/papers.html
• [9] Fanger P. O.: Komfort cieplny, Arkady 1974.
• [10] Fluid Dynamics Analysis Package, Fidap Theory manual revision 8.0, Fluid Dynamics Corp, 1999.
• [11] Gluck B.: Warmetechnisches raummodell-gekoppelte berechnungen und warmephysiologische untersuchungen, C. F. Muller Verlag, Heidelberg 1997.
• [12] Gobeau N.. Saunders C. J.: Computation fluid dynamics (CFD) validation of the prediction of pesticide dispersion in a naturally-ventilated building, Health & Safety Laboratory, Buxton, Derbyshine, UK 2001, http//www.his.gov.uk.
• [13] Hopkiewicz M.: Zastosowanie prostych modeli matematycznych w analizie zjawisk niestacjonarnych w obiektach ogrzewanych, XXXIII Konferencja Naukowa KLIiW PAN i KN PZITB, Gliwice-Krynica 1987, tom 4.
• [14] Hopkiewicz M., Pietrzyk Z.: Możliwości redukcji niestacjonarnych] modeli o parametrach skupionych do analizy zjawisk w obiektach ogrzewanych, Zeszyt prac naukowych Komisji Budownictwa Krakowskiego Oddz. PAN, nr 4, 1987.
• [15] Hopkiewicz M., Pietrzyk Z.: Oszczędność energii w ogrzewaniu niestacjonarnym - wyniki obliczeń, Prace naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej i Urządzeń Cieplnych Pol. Wrocławskiej Nr 61, Seria: Konferencje Nr 12; Wyd. Pol. Wrocławskiej, Wrocław 1990.
• [16] Jabłonowski H, w tłumaczeniu Kołodziejczyk W., Kostyrko K.,: Termostatyczne zawory grzejnikowe - pomiar, regulacja, montaż, hydraulika, Poradnik Instal. Polski, Warszawa 1995.
• [17] Kabza Z., Lichota J., Plutecki Z.: Pomiary energetyczne dla potrzeb wyboru optymalnych warunków użytkowania budynków „zrównoważonego rozwoju”, raport końcowy do proj. bad. PB Nr 8 T10C 006 19, praca niepublikowana, Opole styczeń 2003.
• [18] Kiełbasiński A., Schwetlick H.: Numeryczna algebra liniowa - wprowadzenie do obliczeń zautomatyzowanych, Wydanie drugie, WNT, Warszawa 1992.
• [19] Koczyk H.: Modelowanie cyfrowe stanów energetycznych budynku w rocznym cyklu akumulacji energii, Prace naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej i Urządzeń Cieplnych Pol. Wrocławskiej Nr 61, Seria: Konferencje Nr 12; Wyd. Pol. Wrocławskiej, Wrocław 1990.
• [20] Kościuba H., Kruk B.: Wprowadzenie do fizjologii klinicznej. Termoregulacja i wpływ wa¬runków środowiska termicznego na organizm człowieka, PZWL, Warszawa 1995.
• [21] Krafthefer B., Shah D. J.: Implications of room dir motion on control of thermal comfort in rooms with natural convection heat souces, Honeywell Technology center, Minneapolis, USA 2000, http//www. roomvent.dk/papers.html
• [22] Li Y., Fuchs L., Bai X.: Accurate numerical simulation of air flows in ventilated multirooms, Dept, of Gasdynamics The Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden 1999, http//www. roomvent.dk/papers.html
• [23] Majchrzak E., Mochnacki В.: Metody numeryczne - podstawy teoretyczne, aspekty praktyczne i algorytmy, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1998.
• [24] Mielniski S.: Centralne ogrzewanie, regulacja i eksploatacja, Arkady Warszawa 1985. Wydanie II.
• [25] Okołowicz-Grabowska B., Turlejski S.: Model matematyczny procesów wymiany ciepła w pomieszczeniu. Badania i rozwiązania w ogrzewnictwie, ciepłownictwie, wentylacji i klimatyzacji, Wyd. Pol. Wrocławskiej. Wrocław 1987.
• [26] Pallares J., Grau F.X., Franese G.: Flow transitions in laminar Rayleigh-Benard convection in a cubical cavity at moderate Rayleigh numbers, LJ.H.M.T., 42, p.753-769, 1999.
• [27] Ramos J. A. E., Martinho N. A. G., Pitarma R. A., Carvalho M. G.: Three-dimensional natural convection in rooms connected to the outside through large openings, Departamento de Engenharia Mecanica, ESTG-Instituto Pilitecnico de Leiria, Portugal 1998, http//www.estg.iplei.pt
• [28] Sezai I., Mohamad A. A.: Natural convection from a discrete heat source on the bottom of horizontal anclosure, I.J.H.M.T., 43, p.2257-2266, 2000.
• [29] Siegel R., Howell J. R.: Thermal radiation heat transfer, Hemisphere Publishing Corporation, Washington D.C., 1992.
• [30] Soehrich E., Turkiewicz K., Pawnuk J., Tejszerski J.: Model matematyczny procesu ogrzewania i wentylacji hali przemysłowej, Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej i Urządzeń Cieplnych Pol. Wrocławskiej, Wrocław 1990.
• [31] Syposz J.: Modelowanie matematyczne i badania zautomatyzowanych węzłów cieplnych, Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej i Urządzeń Cieplnych Pol. Wrocławskiej, - Wrocław 1990.
• [32] Szargut J. i inni: Modelowanie numeryczne pól temperatury, WNT, Warszawa 1992.
• [33] Śliwowski L.: Mikroklimat wnętrz i komfort cieplny ludzi w pomieszczeniach, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2000.
• [34] Tarnowski W., Bartkiewicz S.: Modelowanie matematyczne i symulacja komputerowa dynamicznych procesów ciągłych, Wyd. Uczelniane Pol. Koszalińskiej, Koszalin 2000.
• [35] Versteeg H. K., Malalasekera W.: An Introduction to Computational,Fluid Dynamics: The Finite Volume Method, MA:Addison-Wesley, 1995.
• [36] Williams P. T., Baker A. J.: CFD Characterization of natural convection in two-cell enclosure with a door, ASHRAE Transactions 1994, Vol. 100, Pt 2., http//www.computing.ornl.gov
• [37] Wiśniewski S., Wisniewski S. T.: Wymiana ciepła, WNT, Warszawa 1997.
• [38] Yuferev V. S., Vasil’ev E. N., Kolesnikova E. N.: New discrete P1-approximation approach to solution radiative transfer equation in multidimensional an complex domains, Technical Institute of Russian Academy of Sciences, St. Petersburg, Russia 2001, http://www.ichtmt.org
• [39] Zawada В.: Sterowanie dostawą mocy cieplnej w budynkach o pracy okresowej, Sympozjum naukowe PAN, Świnoujście 1988.
• [40] Zienkiewicz O. C.: Metoda elementów skończonych, Arkady, Warszawa 1972,
• [41] PN-85/N-08013 / ISO 7730: Środowiska termicznie umiarkowane, Określanie wskaźników PMV, PPD i wymagań dotyczących komfortu termicznego.