Dynamics of the ventilation air flow in buildings of various thermal capacities of partitions

• Autorzy: Bzowska D.

Warianty tytułu

PL

Dynamika przepływu powietrza wentylacyjnego w budynkach o różnej pojemności cieplnej przegród

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of computer simulation of unsteady exchange of heat and ventilation flow rates in buildings with natural ventilation have been presented in this paper. To investigate the above phenomena a computer program has been created. The algorithm of computations has been based on the finite differences method, where feedback between the thermal model and the airflow model is applied. The research on heat and air exchange process has been conducted in four single-zone buildings with typical external partitions material structure of different thermal capacities. The calculations have been made for buildings fitted with an internal heat accumulating mass, and without it. The results of the simulations are as follows: time history for the indoor temperature, ventilation flow rates, overall heat accumulation in the object, heat losses and gains through walls, ceiling, and windows, time history for temperature in particular wall layers, and heat losses to the ground. Both modes of airflow throughout the buildings have been simulated. The first one regards an assisting wind, the second an opposite one. Due to limited space, the results of computation concerning the summer season represented by highly typical month of July have been presented. The heat and air exchange process in any naturally ventilated building is influenced by a large number of governing factors, including weather parameters as well as internal sources of heat, among others. The calculations are carried out with reference to the mean values of: ambient temperature, direct and diffuse solar radiation, and wind velocity. As regards the solar radiation, the commonly applied absorption model on external partitions, as well as the multiple reflection and absorption model for transparent partitions penetrating radiation, have been assumed. Next, the wind velocity normal components acting on the north oriented wall where ventilation opening is located, have been collected from azimuth ranging from 270° - 360°, and from 0° - 90°. In case of the south wall, velocities from the azimuth ranging from 90° - 270° have been collected. The mean monthly values of the above-mentioned weather parameters have been used for numerical simulation. Temperature and wind velocity are expressed by harmonic functions. The identification of the parameters has been carried out on the base of 10 (1976-1985) years weather data gathered in Warsaw by the Institute of Meteorology and Water Management.

PL

Przedstawiono rezultaty symulacji nieustalonego procesu wymiany ciepła i powietrza w budynkach z naturalną wentylacją. W celu badania tej relacji został stworzony autorski program, który umożliwia jednoczesne modelowanie obu tych procesów, tj. zarówno wymiany ciepła jak i powietrza wentylacyjnego. Algorytm obliczeń opiera się na metodzie różnic skończonych. Badanie procesu wymiany ciepła i powietrza prowadzono w czterech jednostrefowych budynkach o typowej strukturze materiałowej przegród zewnętrznych i różnej pojemności cieplnej. Obliczenia wykonano dla budynków wyposażonych w wewnętrzną masę akumulacyjną jak i bez tej masy. Wynikiem symulacji są: miesięczne przebiegi temperatur wewnętrznych, wymiany powietrza wentylacyjnego, całkowita akumulacja ciepła w obiekcie, straty i zyski ciepła przez ściany, strop i okna oraz rozkład temperatury w poszczególnych warstwach ścian, straty ciepła do gruntu. W prezentowanej pracy, z racji szczupłości miejsca, przedstawiono jedynie wyniki obliczeń, które dotyczą wpływu pojemności cieplnej ścian w okresie letnim na temperaturę wewnętrzną oraz poziom wymiany powietrza wentylacyjnego przy wietrze wspomagającym, jak i tłumiącym przepływ bądź odwracającym kierunek przepływu powietrza wentylacyjnego przez budynek.

Słowa kluczowe

EN

natural ventilation; reversed flows; heat accumulation

PL

dynamika; przepływ powietrza; wentylacja naturalna; budynek; przegroda; pojemność cieplna; akumulacja ciepła

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, nr 3
• Strony: 575--594
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Bzowska D.

• Institute of Fundamental Technological Research PAS, Warszawa,

Bibliografia

• 1. D. BZOWSKA, Wind speed characteristics with regard to wind direction, Archives of Civil Engineering, 47, 2001.
• 2. D. BZOWSKA, Thermal behaviour of a heated building under random weather condition in Warsaw, Building and Eivironment, 37, 2002.
• 3. D. BZOWSKA, Problem of thermal capacity of building walls in the natural air exchange process [in Polish], Conference materials Indoor 2005.
• 4. E. KOSSECKA, D. BZOWSKA, Probabilistic analysis of daily weather data for Warsaw [in Polish], IPPT works 10/1992.
• 5. T. KISLEWICZ, Thermal stability of passive buildings [in Polish], Conference materials "Constructional physics in theory and practice", Łódź, 03. 200?.
• 6. Y. Li, A. DELSANTE, Natural ventilation induced by combined wind and thermal force, Building and Environment, 36, 2001.
• 7. P. LINDEN, The fluid mechanics of natural ventilation, Annual Review of Fluid Mechanics, 31, 1999.
• 8. M. ORME, M. LIDDAMENT, A.WILSON, An analysis and data summary of the AIVC's numerical database, Technical Note 44.The Air Ventilation and Infiltration Centre, Coventry, U.K., 1994.
• 9. Z. PLUTA, Solar energy installations [in Polish], P. W., 2003.
• 10. Z. PLUTA, Theoretical bases of solar energy photo-thermal conversion [in Polish], P. W. 2000.
• 11. Z. TRZECIAKOWSKI, Energy supply, for modern buildings, Summer School, Gliwice 2004.
• 12. AUDYTOR OZC3.0. Computer software for seasonal heat demand for buildings warming calculation.