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

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.

3

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.