Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Ryzyko przegrzania budynków izolowanych cieplnie w okresie letnim

Bzowska D.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 4

43--52

PL

Wyznaczono, dla okresu letniego, dobowe zakresy temperatur wewnętrznych oraz liczby wymian powietrza wentylacyjnego w budynkach, których przegrody zewnętrzne są zaizolowane cieplnie. Wyniki obliczeń odnoszą się do obecnych warunków pogodowych i tych przewidywanych po ociepleniu klimatu. Wg przedstawionych scenariuszy IPCC, zmiany te mają nastąpić w ciągu dwóch najbliższych dekad. W obliczeniach przyjęto jedynie scenariusz, wg którego przewidywany wzrost temperatury jest najniższy i wyniesie 40°C. Przebiegi temperatury wewnętrznej i naturalną wymianę powietrza wentylacyjnego symulowano numerycznie w budynku jednorodzinnym o otwartym planie. Przepływ powietrza w budynku jest wynikiem jedynie działania parametrów pogody. W odniesieniu do wiatru, symulacje prowadzone są dla trzech trybów jego oddziaływania na system naturalnej wentylacji. Wiatr może intensyfikować przepływ powietrza przez budynek lub obniżać strumień powietrza. W skrajnych wypadkach powoduje odwrotny przepływ powietrza wentylacyjnego. Obliczenia uwzględniają także pogodę bezwietrzną, Brak wiatru często występuje przy wysokich letnich temperaturach. Budynek nie jest zacieniony. Informacje uzyskane z prezentowanych w pracy przebiegów temperatury wewnętrznej i liczby wymian powietrza wentylacyjnego (ACH) wskazują, że przyjmowanie wstępnych założeń projektowych bez uprzedniej analizy procesów cieplno-przepływowych zachodzących w budynkach jest działaniem nieuzasadnionym. Budynki obecnie projektowane, wznoszone i termomodenizowane będą musiały sprostać wymaganiom komfortu cieplnego nie tylko teraz, ale także w okresie spodziewanego ocieplenia klimatu. Z przegrzaniem wnętrza, w okresie letnim, borykają się obecnie mieszkańcy budynków, w tym także budynków niskoenergetycznych w sezonie grzewczym.

EN

Thermally insulated buildings equipped with natural ventilation create overheating risk during summertime. However in these dwellings energy demand is reduced in heating season but in summer months thermal comfort can be hardly kept without additional cooling devices. In such a case the cooling energy can consume the energy profit gained from the reduction of heating energy. To examine thermal conditions in such a building the unsteady heat and air exchange processes were simulated for the hottest month that is July, in Warsaw. The climate in this part of Europe can be assumed as a moderate European climate. The examined building suits an open space single family house and is fitted with the heat accumulating mass. As the building is naturally ventilated three forms of ventilation airflow were considered - with assisting and opposing winds and no wind appearance. The algorithm of computations for the unsteady processes in the examined building was based on the finite differences method, where feedback between the thermal model and the airflow model was applied. The time history for indoor temperature and air exchange are presented in the paper. The results of computer simulation can help to designed the building well even for the hot periods.

2

Model regresji do wyznaczania liczby wymiana powietrza wentylacyjnego

Bzowska D.

Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce

|

2015

|

T. 7, nr 1

21--28

PL

Zaproponowano model regresji do wyznaczania liczby wymian powietrza w budynku dla okresu letniego. W tym celu przeanalizowano wpływ powierzchni okien, ich orientacji oraz oporu cieplnego obudowy budynku na ilość wymienianego powietrza wentylacyjnego. Dla kolejno zmienianych powierzchni okien sukcesywnie docieplano budynek warstwami izolacji z zakresu 3 - 30cm. Zmiana przeszklenia obejmowała udział powierzchni okna w przegrodzie - wwr od 0,05 do 0,5 kolejno dla orientacji E, S i W. Bazą danych do wyznaczenia modelu regresji były przebiegi dobowe nieustalonych procesów przepływu powietrza przez budynek dla powyżej wymienionych przypadków. W symulacjach uwzględniono trzy tryby oddziaływania wiatru. Model opisuje liczbę wymian powietrza w funkcji powierzchni przeszklenia w budynkach jednorodzinnych wyposażonych w wentylację naturalną.

EN

The purpose of this work was to investigate the intensity of natural air exchange when a value of thermal resistant for outside walls is being increased together with the increase of the window’s surface. To obtain higher thermal resistant the outside partition were covered with insulating material subsequently from 3 to 30 cm. Window surface to wall surface ratio (wwr) was changing from 5% to 50%. The window’s test surface was facing east, south and west in turn while the wwr of the remaining orientations was kept at a constant 1/10 of the wall. Three forms of ventilation airflow were considered - with assisting and opposing winds and no wind appearance. The process was examined in a single zone building, naturally ventilated, fitted with heat accumulating mass. The regression model was proposed to estimate ACH maximum and minimum values when the window’s test surface was facing east, south and west in turn while the wwr of the remaining orientations is kept at a constant 1/10 of the wall.

3

The effect of thermal resistance of building’s opaque elements and windows surface on air exchange intensity during the summer season

Bzowska D.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2014

|

R. 111, z. 3-B

57--64

EN

The purpose of this work – connected with overheating process occurring in buildings – was to investigate the intensity of natural air exchange when a value of thermal resistant for outside walls is being increased together with the increase of the window’s surface. To obtain higher thermal resistant the outside partition were covered with insulating material subsequently from 3 to 30 cm. Window surface to wall surface ratio (wwr) was changing from 5% to 50%. The window’s test surface was facing east, south and west in turn while the wwr of the remaining orientations was kept at a constant 1/10 of the wall. The intensity of the buoyancy flux was analyzed as well. Three forms of ventilation airflow were considered – with assisting and opposing winds and no wind appearance. The process was examined in a single zone building, naturally ventilated, fitted with heat accumulating mass.

PL

Przeanalizowano wpływ sukcesywnie wzrastającego oporu cieplnego obudowy budynku oraz powierzchni okna na ilość wymienianego powietrza wentylacyjnego. Ściany zewnętrzne docieplano warstwami izolacji, poczynając od 3 cm, a kończąc na 30 cm. Dla każdej warstwy izolacji rozpatrywano przeszklenia obejmujące udział powierzchni okna w przegrodzie od 5% do 50% kolejno dla orientacji E, S, oraz W. Zbadano także zmiany strumienia wyporu termicznego powietrza. Obliczenia uwzględniały wpływ różnie ukierunkowanego wiatru.

4

Wpływ zmian klimatycznych na temperaturę wewnętrzną budynku

Bzowska D.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2012

|

R. 109, z. 2-B

37--44

PL

Zwiększona emisja dwutlenku węgla może być przyczyną obserwowanego ocieplenia klimatu. Zmiany te mogą istotnie wpłynąć na komfort cieplny pomieszczeń. Artykuł przedstawia w skrócie metody prognozowania przyszłego, ocieplonego klimatu, a następnie wykorzystuje odmianę tzw. scenariusza analogicznego do wyznaczenia przebiegu średniej miesięcznej temperatury zewnętrznej w ocieplonym klimacie. Przebieg tych temperatur pozwolił na wyznaczenie temperatury wewnętrznej w przykładowym budynku o lekkiej konstrukcji. Stwierdzono niemal liniowy przyrost temperatury wewnętrznej wraz ze zmianą temperatury zewnętrznej.

EN

It is sad that changes in climate due to increase in carbon emission is observed. The methodology for transforming weather files concerning ambient temperatures into the future higher “warmer” values of the parameter is proposed in the paper. The transforming method is based on the so-called “analogue scenarios”. The time history for the “warmer” indoor temperatures in a building with partitions covered with lightweight materials of high thermal resistance were calculated. The building is equipped with natural ventilation.

5

Wpływ oporności cieplnej przegród zewnętrznych budynku na intensywność naturalnej wymiany powietrza

Bzowska D

Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce

|

2011

|

T. 6, nr 1

21--26

PL

Analizowano wpływ oporu termicznego przegród zewnętrznych na intensywność wymiany powietrza w budynkach wyposażonych w wentylację naturalną. Symulowane były kierunki przepływu powietrza przez budynek zarówno przy wietrze wspomagającym jak i przeciwnym. Przedstawiane w artykule procesy wyznaczane były dla średnich wartości temperatury i prędkości wiatru w lipcu w Warszawie.

EN

The effects of thermal resistance of building's envelope on indoor temperature and ventilation flow rate during summer season were investigated. The examined buildings were two-zone objects with partitions made of typical material fabrics. The natural air exchange process is intensified by internal heat sources acted together with solar radiation on thermal buoyancy forces. When wind is concerned, both forms of airflow throughout the buildings were simulated - with assisting and opposing winds. The heat transfer and air exchange processes are simulated as coupled processes with the reference to the mean weather values only. Te regression model was proposed for the indoor temperature for its maximum and minimum value in both zones and for the overall air exchange rate at the assisting wind as well as at the opposing one.

6

Dynamik procesów wymiany ciepła i naturalnej wymiany powietrza w budynkach o różnej strukturze materiałowej przegród

Bzowska D.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

|

2007

|

nr 2

3-212

PL

Praca dotyczy nieustalonych procesów wymiany ciepła i naturalnej wymiany powietrza w obiektach budowlanych o różnej strukturze materiałowej przegród zewnętrznych, której cel i zakres omawiany jest w rozdziale 1. W praktyce inżynierskiej ilości powietrza wentylacyjnego wyznaczane są z prostych zależności, które wyprowadzono m.in. eksperymentalnie. Opisują one stany ustalone wymiany powietrza. Rozdział 2 zawiera przegląd literaturowy tych prostych modeli oraz stan badań nad stosowaniem w budynkach systemu wentylacji hybrydowej. Uzupełnieniem rozdziału są modele wykorzystywane w zaawansowanych badaniach procesu wymian powietrza oraz próby badania bezpośredniego wpływu struktury materiałowej przegród budynku na komfort cieplny pomieszczenia. Początkowo, polem zainteresowania badaczy były procesy wymiany ciepła w budynkach, przy stałym strumieniu objętości powietrza wentylacyjnego. Badania te prowadzone były głównie w kontekście zapotrzebowania energii na cele grzewcze. Natomiast wymiana powietrza, w budynkach z naturalną wentylacją, przebiega ze zmienną intensywnością, gdyż podlega dobowym wahaniom parametrów klimatu. Stąd też modelowanie omawianego procesu wymaga rzetelnych danych klimatycznych dla danej lokalizacji. Niezbędna więc była identyfikacja danych meteorologicznych, w tym także prędkości i kierunku wiatru. Te informacje zawiera rozdział 3. Pełny zestaw uśrednionych, po roku i miesiącu, danych klimatycznych, w tym wiatru gradientowego, pozwolił prześledzić zmiany w ilości i charakterze przepływu powietrza na poszczególnych piętrach budynku, który wyposażono w system wentylacji grawitacyjnej - rozdział 4. W rozdziale 5 omówiono i przetestowano modele naturalnej wentylacji w budynkach jedno i dwustrefowych, które stworzyli Y. Li i A. Delsante. Oba modele, na potrzeby przedstawianej pracy, zostały zmodyfikowane. Modyfikacja polegała na aproksymowaniu uzyskanych rozwiązań funkcjami harmonicznymi parametrów klimatu. W modelu matematycznym budynku jednostrefowego przepływ powietrza wentylacyjnego opisany jest równaniem trzeciego stopnia. Wynikiem rozwiązania analitycznego jest jeden pierwiastek rzeczywisty. Do rozwiązania równań w budynku dwustrefowym wykorzystano własny algorytm numeryczny. Rozwiązanie równań tworzących model budynku dwustrefowego, przy przyjętych warunkach początkowych, umożliwia otrzymanie wielu pierwiastków rzeczywistych. Wyniki rozwiązania tworzą wówczas histerezę przepływu. Poprawne wyznaczanie ilości powietrza wentylacyjnego, przepływającego przez budynek, nie jest możliwe bez jednoczesnego modelowania procesu wymiany ciepła pomiędzy budynkiem a jego otoczeniem. Doświadczenie, nabyte we wcześniejszych pracach o tematyce cieplno-przepływowej, pozwoliło na stworzenie własnego modelu, który opisuje te procesy w obiekcie z naturalną wentylacją. Model jednowymiarowej, nieustalonej wymiany ciepła i naturalnej wymiany powietrza przez budynek, powstał przy założeniu, że badane procesy są wynikiem zmiennych w czasie doby, a stałych - w miesiącu oddziaływań parametrów klimatu. W celu badania tej relacji zostały stworzone autorskie programy komputerowe dla obiektów: jednosiretowego i dwustrefowego, które umożliwiają jednoczesne modelowanie obu tych procesów, tj. zarówno wymiany ciepła, jak i powietrza wentylacyjnego. Wynikiem symulacji są przebiegi: strumienia objętości powietrza wentylacyjnego, temperatury we wnętrzu pomieszczenia, całkowitej akumulacji ciepła w całym obiekcie oraz poszczególnych przegrodach, strat i zysków ciepła przez ściany, strop i okna, przebiegi temperatury w poszczególnych warstwach ścian oraz strat ciepła do gruntu. Program umożliwia ponadto wizualizację niektórych z symulowanych wielkości, tj. temperatur w poszczególnych przegrodach budynku. Program jest prostym w obsłudze narzędziem, który pozwala wykazać różnice w dynamice cieplno-przepływowej obiektów o różnej strukturze materiałowej ścian. Założenia oraz możliwości obliczeniowe programu zamieszczono w rozdziale 6. W rozdziale 7 przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych dla pięciu budynków jednostrefowych i dwustrefowych o różnej strukturze materiałowej przegród zewnętrznych. Symulowane numerycznie procesy cieplno-przepływowe, w analizowanych budynkach, wykonywane były przy różnych wymuszeniach zewnętrznych. Budynek podlegał oddziaływaniu całkowitego promieniowania słonecznego lub tylko rozproszonego. Symulowano procesy bez udziału wiatru, a także te, które uwzględniały jego działanie na budynek w dwóch trybach; wspomagającym przepływ powietrza wentylacyjnego oraz tłumiącym lub odwracającym. We wszystkich symulacjach składową wymuszenia była temperatura otoczenia. Dla budynków, o skrajnej pojemności cieplnej przegród zewnętrznych, wykonano obliczenia przy różnej powierzchni i orientacji okien. Symulacje numeryczne, we wszystkich typach budynków, przeprowadzono zarówno, z wewnętrzną masą akurnulującą ciepło, jak i bez niej. Badanie procesów cieplno-przepływowych przeprowadzono dla lipca, rozszerzając materiał porównawczy o maj i wrzesień dla budynku o konstrukcji szkieletowej zaizolowanego wełną mineralną i po termomodernizacji. W rozdziale 8 przeanalizowano różnice w wynikach obliczeń otrzymanych z rozwiązania równań bilansowych zmodyfikowanego modelu Li, Delsante i symulacji autorskiego programu komputerowego. Rozdział 9 podsumowuje wyniki badań i podaje wnioski. Praca zawiera dodatki do rozdziałów drugiego, trzeciego i szóstego. Przeprowadzone symulacje pozwoliły na wyciągnięcie istotnych wniosków dotyczących zagadnienia pomijanego przez współczesnych projektantów wolnostojących obiektów budowlanych. Obecnie zwracają oni uwagę na okresy roku, w których istotnym czynnikiem utrzymania ergonomicznych warunków w pomieszczeniach jest minimalizacja strat ciepła do otoczenia poprzez konstruowanie ścian domów o bardzo wysokiej izolacyjności cieplnej, konstruowanie szczelnych okien, ograniczających w znacznym stopniu przepływ powietrza wentylacyjnego. Budynki takie pozwalają na utrzymywanie poprawnych temperatur w okresach chłodu, przy obniżonym zapotrzebowaniu na energię, w stosunku do budynków tradycyjnych. W okresie letnim, by sprostać oczekiwaniom mieszkańców, staje się często niezbędne instalowanie energochłonnych klimatyzatorów. W okresach przejściowych budynki te wymagają dogrzewania, gdyż ściany w minimalnym stopniu absorbują zyski słoneczne. Nie są to jedyne problemy, jakie występują w tego typu budynkach. Można zatem stwierdzić, że są to budynki tylko sezonowo energooszczędne.

7

Numerical and analytical valuation of air exchange flow in naturally ventilated buildings

Bzowska D.

Archives of Civil Engineering

|

2006

|

Vol. 52, nr 4

667-683

EN

The results of analytical solution and numerical simulation for ventilation flow rates and air temperatures in naturally ventilated, single zone buildings are presented. The examined values are induced by thermal forces generated by temperature difference together with internal heat sources assisted by solar radiation and wind forces. The analytical method introduces, three air change parameters rate to characterize the ventilation flow rates. They measure the effect of: thermal buoyancy force, conductivity of heat loss out of a building through its envelope and wind force. To simulate air flow in naturally ventilated building a numerical program has been created. The governing equation for heat transfer and airflow are solved simultaneously. Feedback between the thermal model and airflow model is applied. The algorithm is based on the finite differences method. These two methods of calculation are applicable in case when indoors temperature is not given. The analytical solution does not consider heat accumulation in a building envelope, because light buildings are concerned only. The numerical simulation does not take accumulation in to account either. Three houses have been examined. Their walls are made of different thickness of mineral wool coated with timber. It is assumed that the indoor air is fully mixed. The weather parameters are expressed by harmonic functions.

PL

Dokonano wspólnej analizy obliczeń otrzymanych z rozwiązania analitycznego i symulacji numerycznych. Obliczenia dotyczą wymiany ciepła i powietrza wentylacyjnego w jednostrefowych budynkach z naturalną wentylacją. Przegrody budynku charakteryzują się różnym oporem cieplnym ścian. Obliczenia komputerowe przeprowadzono za pomocą programu autorskiego, którego algorytm wykorzystuje metodę różnic skończonych Symulacje numeryczne badanych procesów cieplno-przepływowych opierają się na jednowymiarowym równaniu przewodnictwa ciepła oraz na równaniu, które opisuje wydatek powietrza wentylacyjnego jak dla zwężki. W przypadku rozwiązania analitycznego posłużono się zmodyfikowanym modelem Li, Delsanta opartym na równaniu bilansowym dla powietrza wewnętrznego oraz równaniu wydatku powietrza wentylacyjnego jak dla zwężki. Założono w obu modelach pełne wymieszanie powietrza wewnętrznego. Pominięto akumulację ciepła w ścianach budynków, stąd wybór obiektów o konstrukcji szkieletowej, tzw. lekkich typu kanadyjskiego. W obliczeniach wykorzystano uśrednione dla lipca wieloletnie dane pogodowe IMGW dla Warszawy. Wyniki obliczeń pochodzące z rozwiązania analitycznego i symulacji numerycznych otrzymano w postaci zmiennych przebiegów temperatury wewnętrznej i liczby wymian powietrza. Ich wahania w obrębie doby różnią się od siebie w wielu przypadkach znacznie. Największe rozbieżności są obserwowane w sytuacjach powstawania przepływów odwrotnych i w obiektach o najwyższym, z rozpatrywanych tutaj, oporze cieplnym przegrody zewnętrznej, tj. dla ściany o grubości 30 cm. Natomiast dużą zgodność wyników, otrzymanych z zastosowania obu metod, uzyskano przy przepływie powietrza generowanym w obecności wiatru wspomagającego w budynkach o niższym oporze cieplnym, tj. przy grubości przegród zewnętrznych 13 cm i 8 cm. Przy stałym energetycznym wydatku źródeł ciepła w budynku oraz obecności wiatru wspomagającego otrzymuje się także dużą zbieżność w wynikach obliczeń.

8

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

Bzowska D.

Archives of Civil Engineering

|

2006

|

Vol. 52, nr 3

575-594

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.

9

Natural ventilation induced by weather parameters in two-zone building

Bzowska D.

Archives of Civil Engineering

|

2005

|

Vol. 51, nr 1

135-152

EN

Application of numerical solution for calculating natural ventilation under certain simplification in two-zone is presented. The basic model of air flow that is taken from LI et al. is induced by wind and thermal forces that are generated by temperature difference together with internal heat sources assisted by solar radiation. The analysed phenomenon is expressed by heat balanced equations together with Bernoulli's equation and a power-law relation between pressure across windows and flow rates. The simple model constructed for engineering purpose employs, so called, air change parameters rate Alfa, Beta and Gamma. The first one measures the effect of the thermal buoyancy force on ventilation flow alone. The second, in turn, measures the effect of conductive heat out of a building through its envelope. The third one Gamma assesses the wind force. The effect of all the coefficients on ventilation air rate is defined separately. All weather parameters that are concerned in the analysed process are expressed by the harmonic functions. The functions describe the mean fluctuation throughout 24 hours. As regards calculation, the multiple solutions can be applicable to predict flow rates in natural ventilation for the steady state. The building to be examined is of lightweight construction, equipped with two ventilation openings and is characterised by simple geometry. Heat accumulation is not considered and it is assumed that indoor air is fully mixed.

PL

Rozpatrzono przepływ powietrza wentylacyjnego w stanie ustalonym, w dwustrefowym obiekcie o lekkiej konstrukcji. Wymiana powietrza, wynikająca z różnicy temperatur i oddziaływania wiatru, odbywa się przez otwory wentylacyjne, umiejscowione na przeciwległych ścianach budynku. Otwór wlotowy znajduje się przy podłodze w pierwszej strefie obiektu, a wylotowy, pod sufitem, w strefie drugiej. Przepływ pomiędzy strefami odbywa się przez otwór w adiabatycznej przegrodzie, usytuowanej na wysokości 3,5 m. W strefie dolnej jest stałe źródło ciepła, w górnej także stałe ale niewielkie źródło ciepła, oraz zyski energetyczne pochodzące od Słońca, a pozyskiwane przez okno o wystawie południowej i powierzchni 24 m2. Dane meteorologiczne takie jak promieniowanie słoneczne, oraz pozostałe parametry pogody, tj. temperatura zewnętrzna oraz prędkość wiatru, dla wybranego do obliczeń kierunku, są funkcjami trygonometrycznymi. Funkcje te opisują stały w obrębie miesiąca dobowy rozkład parametru. Wentylacyjny otwór, od strony nawietrznej, znajduje się na tej samej ścianie, co okno. W przypadku wiatru przeciwnego otworem nawietrznym staje się otwór górny, stąd funkcja, użyta w obliczeniach, opisuje wiatr napływający z kierunku północnego. Obliczenia przeprowadzono dla budynku gospodarczego, o gabarytach 30 m x 15 m x 7 m. Ściany baraku nie akumulują ciepła, wykonano je z paneli aluminiowych, pomiędzy którymi znajduje się styropian o grubości 20 cm i 2 cm. Metoda, wykorzystana do uzyskania przedstawionych w artykule wyników, oparta jest na numerycznych rozwiązaniach nieliniowego równania bilansu ciepła dla powietrza wewnętrznego. Poprawność opisu badanego zjawiska zweryfikowano eksperymentalnie. Matematyczny model, opisujący proces wentylacji w dwustrefowym budynku, wprowadza trzy parametry naturalnej wymiany powietrza Alfa, Beta i Gamma. Pierwszy z nich określa oddziaływanie wyporu termicznego, drugi Beta - wpływ strat ciepła przez przegrody, a Gamma - wpływ wiatru, który ze względu na prędkość i kierunek może intensyfikować lub tłumić przepływ powietrza w budynku. Oblizono dla 12 miesięcy wydatki powietrza wentylacyjnego, dla trzech typów przepływu, które tworzą się przy wiatrach wspomagających i przeciwnych, oraz temperatury, w obu strefach budynku, w lutym i lipcu. Otrzymane przebiegi parametrów aproksymowane są funkcjami temperatury otoczenia, prędkości wiatru, oraz promieniowania słonecznego. Ściany baraku scharakteryzowane są następującymi współczynnikami przenikania ciepła U20cm = 0,217 W/m2K, U2cm = 0,781W/m2K, co odpowiada wartościom współczynników Beta w strefie dolnej, 0,0465 m3/s i 0,150 m3/s oraz 0,0440m3/s i 0,250 m3/s, w strefie górnej. Wykorzystywany w obliczeniach model uwzględnia nieliniowe interakcje, powstające pomiędzy siłami wyporu termicznego, a wiatrem. W wyniku rozwiązania można otrzymać dla danych warunków początkowych i brzegowych wielokrotne pierwiastki zerowe. Pozostaje kwestia weryfikacjiwyników, ponieważ nie wszystkie zdarzenia są stabilne, bądź nie zachodzą w rzeczywistości. Weryfikację umożliwiają badania laboratoryjne. Modyfikacja wprowadzona przez autora, w formie aproksymacji otrzymanych wyników funkcjami parametrów pogody, pozwoliła urealnić przewidywane w obrębie doby wydatki powietrza, oraz rozkłady temperaur wewnętrznych, w dolnej i górnej strefie budynku. Opisywane w literaturze metody obliczania wydatku powietrza wentylacyjnego w pomieszczeniach dotyczą głównie obiektów z określoną temperaturą wewnętrzną, niezależną od warunków pogodowych środowiska, natomiast metoda analizowana w artykule znajduje zastosowanie np. w budynkach gospodarczych lub przemysłowych, w których temperatura wewnętrzna kształtowana jest warunkami eksploatacyjnymi, oraz izolacyjnością jego przegród budowlanych. Wzrost zainteresowania wentylacją naturalną wiąże się z tym, że w ostatnim dziesięcioleciu coraz większą popularność zyskuje wentylacja hybrydowa. W tym skojarzonym układzie, systemem wentylacji mechanicznej wspomaga naturalną wymianę powietrza w sytuacjach, w których wiatr i temperatura nie są w stanie zapewnić założonych reżimów. Jak na razie, programy CFD nie mogą sprostać kompleksowej analizie systemu hybrydowego. Można jedynie symulować niezależnie działanie systemu wentylacji naturalnej i mechanicznej. Dlatego też pożądane są wszelkie inne badania i analizy prowadzące do lepszego i głębszego zrozumienia procesów generowanych naturalnym przepływem powietrza.

10

Wentylacja naturalna i hybrydowa

Bzowska D.

Polska Energetyka Słoneczna

|

2004

|

nr 2-4

27-33

PL

Praca dotyczy wentylacji hybrydowej, omawia warunki pracy układu oraz dostarcza informacji na temat zasad jej działania. Przedstawiono szereg zagadnień związanych z wymianą powietrza, dokonującą się w sposób naturalny jak i w skojarzeniu z wentylacją wymuszoną. Wskazano na badania laboratoryjne, których wyniki pogłębią wiedzę o przepływie powietrza w obiektach budowlanych i pozwalają zrozumieć wiele niewyjaśnionych dotychczas procesów. Podano przykłady profesjonalnych programów symulujących CFD. Omówiono założenia i ograniczenia dotyczące tworzenia matematycznych modeli przepływu powietrza w obiektach jedno- i wielostrefowych oraz analitycznych rozwiązań równań, opisujących naturalną wymianę powietrza. Zwrócono uwagę na przepływy bifurakcyjne.

11

Systemy wentylacji hybrydowej. (Dokończenie z 11/2004)

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2004

|

R. 35, nr 12

28-30

12

Systemy wentylacji hybrydowej. Cz. 1

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2004

|

R. 35, nr 11

32-35

13

Naturalna wymiana powietrza w lekkich budynkach

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2004

|

R. 35, nr 10

31-36

PL

Artykuł dotyczy wentylacji naturalnej w budynku dwustrefowym, o lekkiej konstrukcji, więc bez akumulacji ciepła w przegrodach. Wymiana ciepła odbywa się przez otwory umiejscowione w przeciwległych ścianach obiektu oraz otwór w adiabatycznej przegrodzie, dzielącej budynek w pionie na dwie strefy. Rozpatrzono przepływ powietrza, który odbywa się zgodnie z działaniem sił wyporu termicznego i jest intensyfikowany wiatrem lub tłumiony przy zmianie kierunku jego napływu. Rozpatruje się tekże przepływ odwrotny. Matematyczny model, opisujący naturalną wymianę powietrza, służy szacowaniu wydatku powietrza wentylacyjnego w stanie ustalonym. Model ten oparty jest na trzech parametrach. Parametry te odnoszą się do wydatku powietrza generowanego przez wypór termiczny, wynikającego ze stopnia izolacyjność przegród oraz siły i kierunku wiatru. W wyniku rozwiązania funkcji, opisujących naturalny przepływ powietrza, możliwe jest przy tych samych warunkach brzegowych otrzymanie wielokrotnych miejsc zerowych.

14

Wymiana powietrza w pomieszczeniach z naturalną wentylacją

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2003

|

R. 34, nr 12

15-19

PL

W niniejszym artykule, na podstawie modelu zweryfikowanego eksperymentalnie, a przedstawionego w [2], przeanalizowano przepływ powietrza wentylacyjnego, w jednostrefowym budynku gospodarczym, o lekkiej konstrukcji, z otworami wentylacyjnymi umiejscowionymi na przeciwległych pionowych ścianach. Zakres stosowania, przedstawionej metody szacowania wydatku powietrza wentylacyjnego został poszerzony w stosunku do modelu pierwotnego, ale w dalszym ciągu odnosi się do przepływu powietrza w stanie ustalonym.

15

Wybrane zagadnienia wentylacji naturalnej pomieszczeń

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2003

|

R. 34, nr 2

21--27

PL

Obecny artykuł nawiązuje i rozszerza tematykę poruszaną w artykule "Fizyka przepływu powietrza w pomieszczeniach z naturalną wentylacją" [2]. W pracy omówiono podstawowe aspekty wymiany powietrza wywołanej niezależnie wyporem termicznym lub naporem wiatru, głównie w kontekście obecnie prowadzonych badań modelowych.

16

Słoneczna instalacja c.w.u. w ośrodku rehabilitacji niepełnosprawnych w Ciechocinku

Bzowska D., Śliwiński R.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2003

|

R. 34, nr 11

16-19

PL

Ciechocinek położony w obszarze występowania słonych gleb, tzw. słończyków, jest uzdrowiskiem z półtorawiekową tradycją. Miasto zlokalizowane jest na terenie dawnego grodu Słońsk. Pierwsze wzmianki pochodzą już z XII wieku. Uważa się, że Gród wziął nazwę od słonych źródeł, które służyły mieszkańcom do warzenia soli. Początki uzdrowiska w Ciechocinku sięgają pierwszej połowy XIX wieku, kiedy to dzięki staraniom St. Staszica i F. K. Druckiego-Lubeckiego odkryto bogate źródła solanki, które od roku 1836 zaczęto wykorzystywać do celów leczniczych. W latach 1827-1828 i 1859 wybudowano istniejące do dziś tężnie. W latach 1845-1849 powstały lecznicze zakłady kąpielowe. W okresie międzywojennym odwiercono tu pierwszą solankę o temperaturze źródła +35 stopni Celsjusza i zbudowano basen termalno-solankowy. Uzdrowisko zawdzięcza swoją rangę zarówno wodom mineralnym chlorkowo-sodowym (7 ujęć) używanym do kuracji pitnej, kąpielowej, wziewnej, w płukankach oraz do produkcji soli leczniczych, jak i walorom klimatycznym (mikroklimat pod tężniami), rozległym parkom i lasom.

17

Rola symulacji komputerowych w projekcie technicznym budynku. Część II

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2003

|

R. 34, nr 10

17-21

PL

Ostatnie dwudziestolecie przyniosło znaczący postęp w pracach nad oprogramowaniem wykorzystywanym w projektowaniu obiektów budowlanych. Na rynku dostępne są pakiety w wersjach inżynierskich, które wspomagają jedynie proces konstrukcji obiektu i takie, które umożliwiają wykonywanie m. in. symulacji procesów przepływowych i cieplnych, pozwalając tym samym odwzorowywać dynamikę tych zjawisk.Budynek we wszystkich fazach projektu należy traktować kompleksowo, jako "wrażliwy organizm" poddawany działaniu bodźców zewnętrznych i wewnętrznych. Rezultaty, jakie otrzymuje się w wyniku stosowania pakietów symulacyjnych utwierdziły projektantów w przekonaniu, że korzystanie z tych narzędzi w procesie projektowania obiektów budowlanych stwarza możliwość późniejszego, niezawodnego ich funkcjonowania.

18

Komputerowa symulacja procesów zachodzących w obiektach budowlanych

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2003

|

R. 34, nr 9

15-19

PL

Rozwój technik komputerowych oraz metod numerycznych wraz z rosnącymi mocami obliczeniowymi komputerów wspomaga pracę badawczą we wszystkich dziedzinach nauki, w tym umożliwia symulację procesów zachodzących między obiektem budowlanym, a jego otoczeniem.

19

Fizyka przepływu powietrza w pomieszczeniach z naturalną wentylacją

Bzowska D.

Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja

|

2003

|

R. 34, nr 1

21--27

20

Prediction of natural ventilation rates induced by weather parameters

Bzowska D.

Archives of Civil Engineering

|

2002

|

Vol. 48, nr 4

473-492

EN

Application of analytical solution is presented for calculating natural ventilation flow rates induced by thermal forces generated by temperature difference together with internal heat sources assisted by solar radiation and wind forces. That solution is applicable to calculate indoor air temperature in case when it is not given, ventilation flow rate and effective opening areas in a single-zone agricultural building with two openings. The method introduces, so called, air change parameters rate Alfa, Beta and Gamma to characterise the ventilation flow rates. The first one measures the effect of the thermal buoyancy force on ventilation flow alone. The second, in turn, measures the effect of conductive heat loss out of a building through its envelope. The third one Gamma assesses the wind force. The effect of all the coefficients on ventilation air rate is defined separately Parameter Beta can assume the value lesser than 1 as well as exceeding that value to cover the full range of ventilation flow rates. Heat accumulation is not considered. It is assumed that the indoor air is fully mixed. The model has been applied to the steady state flows.

PL

Rozpatrzono przepływ powietrza w stanie ustalonym w jednostrefowym, lekkiej konstrukcji obiekcie. Wymiana powietrza, wynikająca z różnicy temperatur i wiatru, odbywa się przez otwory wentylacyjne umiejscowione na przeciwległych ścianach przy podłodze i pod sufitem. W pomieszczeniu znajduje się źródło ciepła wspomagane ciepłem pochodzącym od Słońca. Przebieg temperatury wewnętrznej jest niezależny od czasu. Znana jest temperatura na zewnątrz obiektu. Obliczenia przeprowadzono dla budynku gospodarczego o gabarytach 30 m x 15 m x 3, 5 m. Ściany baraku wykonano z paneli aluminiowych, pomiędzy którymi znajduje się styropian o grubości 20 cm i 5 cm lub tylko aluminium. Przegrody nie akumulują ciepła. Metoda, wykorzystana do uzyskania przedstawionych w artykule wyników, oparta jest na analitycznych rozwiązaniach równań bilansowych ciepła dla powietrza wewnętrznego. Poprawność opisu zjawiska zweryfikowano eksperymentalnie. Metoda wprowadza trzy parametry naturalnej wymiany powietrza Alfa, Beta i Gamma. Pierwszy z nich określa oddziaływanie wyporu termicznego, drugi Beta wpływ strat ciepła przez przegrody, Gamma wpływ wiatru, który ze względu na prędkość i kierunek może intensyfikować lub tłumić przepływ powietrza w budynku. Obliczono temperatury wewnętrzne przy średnich miesięcznych temperaturach otoczenia oraz zyskach ciepła pochodzących z promieniowania słonecznego w: styczniu, marcu, kwietniu, lipcu, a także dla ekstremalnych warunków zimowych i letnich, tj. —20°C i +30°C. Obliczenia temperatury wewnętrznej przy wietrze, którego prędkość w terenie niezabudowanym wynosi 1 i 3 m/s, dotyczą tylko —20° C i 11°C. Ściany baraku scharakteryzowane są następującymi współczynnikami przenikania ciepła U20cm = 0,207 W/m2K, U5cm = 0,75 W/m2K oraz Ualum = 5,88 W/m2K, co odpowiada Beta = 1,129; 0,487; 0,059. Przedstawiona tu metoda, a rozszerzona przez autora o pełny zakres stosowania parametru Beta (Beta > 1), pozwala na analizę współzależności pomiędzy: przekrojem otworów wentylacyjnych, wydatkiem powietrza, temperaturą wewnętrzną, stratami ciepła przez przegrody, źródłem ciepła, kierunkiem przepływu. Ułatwia wybór optymalnej wentylacji naturalnej w tej klasie obiektów budowlanych. Metoda ta może z powodzeniem spełniać rolę narzędzia inżynierskiego we wstępnej fazie projektu. Proces szacowania wymiany powietrza wentylacyjnego na poziomie projektowania obiektu jest niezwykle trudny i w głównej mierze zależy od dokładnego określenia wyporu termicznego i oddziaływania wiatru. Opisywane w literaturze metody obliczania wydatku powietrza wentylacyjnego w pomieszczeniach dotyczą głównie obiektów z określoną temperaturą wewnętrzną niezależną od warunków pogodowych środowiska. Istnieje natomiast cała klasa budynków np. gospodarczych czy przemysłowych, w których temperatura wewnętrzna wynika spoza wewnętrznego źródła ciepła i zależy od parametrów pogody oraz geometrii i oporów przegród budowlanych.