PyroSim i symulacje instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnych



Podobne dokumenty
FDS 6 - Nowe funkcje i możliwości. Modelowanie instalacji HVAC część 1: podstawy.

FDS 6 - Nowe funkcje i możliwości: Modelowanie instalacji HVAC część 2 zagadnienia hydrauliczne

Środowisko symulacji parametry początkowe powietrza

Badanie klasy wymaganej odporności ogniowej wentylatora przy wykorzystaniu programu FDS

Raport końcowy z symulacji CFD jakie dane powinien zawierać?

Funkcjonalność urządzeń pomiarowych w PyroSim. Jakich danych nam dostarczają?

FDS 6 - Nowe funkcje i możliwości Modelowanie instalacji HVAC: Część 3 wentylatory strumieniowe.

Systemy automatyki i sterowania w PyroSim możliwości modelowania

Wentylacja mechaniczna a działanie instalacji tryskaczowej

Współpraca instalacji tryskaczowej z grawitacyjnym systemem oddymiania

Najczęściej popełniane błędy przy tworzeniu symulacji w PyroSim

Wentylacja strumieniowa garaży podziemnych weryfikacja skuteczności systemu w czasie ewakuacji.

Zalecane do stosowania w pomieszczeniach o wysokości do 4,0m. The art of handling air

Sieci obliczeniowe poprawny dobór i modelowanie

Optymalizacja inwestycji remontowych związanych z bezpieczeństwem pożarowym dzięki wykorzystaniu technik komputerowych CFD

Modele symulacyjne PyroSim/FDS z wykorzystaniem rysunków CAD

Badanie rozdziału powietrza w pomieszczeniu biurowym z wykorzystaniem prototypowych nawiewników tekstylnych

1. Instalacja wentylacji mechanicznej nawiewno-wywiewnej z rekuperatorem. Wentylacja w projektowanym budynku została podzielona dwie strefy :

Wentylatory strumieniowe w FDS/PyroSim praktyczne zasady modelowania

Smay: Systemy odprowadzenia powietrza z budynków

Urządzenia wentylacyjne dla pomieszczeń czystych

Urządzenia wentylacyjne dla pomieszczeń czystych

BADANIA ROZWOJU POŻARU W SKALI RZECZYWISTEJ

METODA ELEMENTÓW SKOŃOCZNYCH Projekt

Wirowy nawiewnik sufitowy DO-SR-F

EGZAMIN POTWIERDZAJĄCY KWALIFIKACJE W ZAWODZIE Rok 2017 CZĘŚĆ PRAKTYCZNA

Cel i metodyka prowadzenia analiz CFD

Kotły z zamkniętą komorą spalania. Rozwiązania instalacji spalinowych. Piotr Cembala Stowarzyszenie Kominy Polskie

PUBLICZNE NR 3 W BRZEGU PRZY UL. ZIELONEJ 23 WENTYLACJA POMIESZCZEŃ KUCHNI 1

Przewodzenie ciepła oraz weryfikacja nagrzewania się konstrukcji pod wpływem pożaru

Wykresy statystyczne w PyroSim, jako narzędzie do prezentacji i weryfikacji symulacji scenariuszy pożarowych

4. UWAGI KOŃCO0WE 5. ZASADY MONTAŻU PRZEWODÓW WENTYLACYJNYCH 6. OTWORY REWIZYJNE I MOŻLIWOŚĆ CZYSZCZENIA INSTALACJI

Wentylacja i klimatyzacja rozwiązania. Mgr inż. Andrzej Jurkiewicz Andrzej.jurkiewicz@egie.pl

Oznaczenie budynku lub części budynku... Miejscowość...Ulica i nr domu...

Pożary eksperymentalne w FDS przewidywanie mocy pożaru na podstawie reakcji pirolizy

KARTA INFORMACYJNA v WERSJA POLSKA. KLIMOR zastrzega sobie prawo do wprowadzania zmian DWB KARTA INFORMACYJNA

Projekt. Mechaniczna instalacja wentylacyjna nawiewno wywiewna domku jednorodzinnego Polikarp. Wykonał: Marek Kępa gr /2008 r.

WENTYLACJA + KLIMATYZACJA KRAKÓW NAWIEWNIKI WIROWE ELEMENTY WYPOSAŻENIA INSTALACJI WENTYLACJI I KLIMATYZACJI

SWANTM. Nawiewniki szczelinowe. Wstępny dobór. Krótka charakterystyka

Do nawiewu powietrza

1. Określenie hałasu wentylatora

Karta doboru RP-3000-SPE-ALU

ROZDZIAŁ III INSTALACJE OGRZEWCZE I WENTYLACYJNE

Nawiewnik sufitowy 4-DF

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA

Karta doboru RK-4000-UPE-2.5

Karta doboru RK UPE-3.0

STRULIK INFO 1 INFORMACJA STRULIK. Elementy nawiewne (nawiewniki) wymagania funkcjonalne i strukturalne

SZPITALA WOJEWÓDZKIEGO W POZNANIU

Klimatyzacja pomieszczeń nr : 160, 170, 171, 172, 174, 176, 177, 270, 271, 273, 276 na poziomie I i II piętra budynku "B"

BADANIA W INSTALACJACH WENTYLACYJNYCH

OPIS TECHNICZNY DO PROJEKTU BUDOWLANEGO BUDYNKU BIUROWEGO PRZY WYDZIALE CHEMII -C POLITECHNIKI GDAŃSKIEJ WENTYLACJI I KLIMATYZACJI

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Nowoczesne narzędzia obliczeniowe do projektowania i optymalizacji kotłów

Thermozone AR 200 E Kurtyna powietrzna do zabudowy dla drzwi o wysokości do 2,5 m

Normy Budownictwo Pasywne i Energooszczędne

FDS vs. realne wyniki badań porównanie wyników symulacji z testami w komorze spalania.

Klapy oddymiające w FDS rozmieszczenie klap, a skuteczność wentylacji grawitacyjnej

Wentylacja i Klimatyzacja - Podstawy Nowa książka dla studentów

Flowair: Akcesoria do nagrzewnic wodnych LEO FB

HFD KARTA INFORMACYJNA KARTA INFORMACYJNA. KARTA INFORMACYJNA v WERSJA POLSKA

FALCON Okrągły anemostat nawiewny

Ogrzewanie powietrzne i wentylacja

HENRYK GRZEGORZ SABINIAK WENTYLACJA

Montaż. Zawirowany Lewy* Zawirowany Prawy Jednostronny Dwustronny Prosty

Możliwości FDS w zakresie odwzorowania pracy systemów mgły wodnej

ZAWARTOŚĆ OPRACOWANIA

17/ OZNACZENIA INSTALACJI WEW WENTYLACJI MECHANICZNEJ

PROJEKT BUDOWLANY WYKONAWCZY Wentylacja i klimatyzacja

Spis treści. Przedmowa Wykaz ważniejszych oznaczeń Wymiana ciepła Rodzaje i właściwości dymu... 45

Metoda weryfikacji poprawności pracy wentylacji strumieniowej

Nawiewnik wirowy przestawny PDZA

NS4 NAWIEWNIKI WIROWE

Nawiewnik wirowy NWK-3

Okrągły anemostat nawiewny

Teatry, kina klimatyzacja indywidualna obiektów zbiorowego przebywania ludzi

Wirowy nawiewnik podłogowy BDA

Regulowany nawiewnik wirowy SDZA DANE TECHNICZNE

Nawiewnik wirowy NWO-3

NSDZT NAWIEWNIK WIROWY Z RUCHOMYMI KIEROWNICAMI

5. NAWIEW I WYWIEW W POMIESZCZENIACH

Systemy dystrybucji powietrza

Lekcja Układy klimatyzacji

PROJEKT BUDOWLANY WYKONAWCZY

KARTA INFORMACYJNA v WERSJA POLSKA. KLIMOR zastrzega sobie prawo do wprowadzania zmian GWB KARTA INFORMACYJNA

Nawiewnik podłogowy wirowy PWAA

1. Szczelność powietrzna budynku

NAGRZEWNICE ELEKTRYCZNE LEO EL 23 LEO EL 23

układ bezstopniowej regulacji prędkości obrotowej wentylatora

Zespół nawiewno-wywiewny KWB

2.2. Nawiewniki Nawiewnik wirowy promieniowy AWR-1

ASP Katowice ul. Raciborska 37 Katowice

Centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła Systemair w świetle wymagań NFOŚiGW

Nawiewniki okienne - rodzaje, zasada działania, przepisy i wymagania

OKW1 OKW. Seria. Seria CHŁODNICE WODNE

1. Wprowadzenie Cel i zakres opracowania Standard wykonania Symbole i oznaczenia

Transkrypt:

PyroSim i symulacje instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnych Wstęp Kiedy w roku 2000 oficjalnie zaprezentowano i udostępniono do użytku program FDS (Fire Dynamics Simulator), był on pierwotnie narzędziem przeznaczonym do symulacji zachowania ognia i dymu. Jego debiut był zwieńczeniem ponad 30 lat prac naukowców amerykańskiego instytutu NIST (National Institute of Standards and Technology), którzy przez cały ten czas badali i opracowywali modele matematyczne zjawisk związanych ze spalaniem. Należy jednak pamiętać, że owe zjawiska zawierają całą grupę przemian termodynamicznych, które stanowią łącznie kompletny algorytm modelowania przemian gazowych. Hydrodynamika ruchu turbulentnego płynu w FDS, jest analizowana zgodnie z równaniami Naviera-Stokesa, dokładnie tak samo jak w pozostałych symulatorach grupy CFD (Computional Fluid Dynamics). W związku z powyższym PyroSim, jak i sam FDS, mogą być stosowane w szerokim zakresie podczas analiz przemian termodynamicznych dowolnych instalacji powietrznych. Istnieje cały szereg zastosowań symulacji na potrzeby branży HVAC, a poniższe opracowanie podejmuje wyłącznie wybrane z nich. Rys. 1 Model instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnej w PyroSim

System wentylacyjny Kompletny model symulacji w PyroSim praktycznie zawsze zawiera elementy instalacji wentylacyjnej. Wprowadzanie instalacji tego typu, nie wymaga od użytkownika budowania kompletnych przewodów wentylacyjnych, a jedynie wskazania występowania kratek wentylacyjnych (wlotów/wylotów). Rozwiązanie to niezwykle ułatwia pracę nad modelem, równocześnie pozwalając na dokładne odwzorowanie strumieni powietrza określonych wylotów. Wymieniona powyżej metoda jest realizowana przez powierzchnie typu Nawiew i Wywiew. Rys. 2 Prędkość i temperatura w szybie (temperatura dolnej powierzchni 35 o C) Jeśli jednak powstaje konieczność przeprowadzenia analizy zjawisk, które odbywają się wewnątrz przewodu, pozostaje to nadal możliwe przez zastosowanie ustawień powierzchni Wentylator. Jest to metoda uwzględniająca i wizualizująca zarówno część tłoczącą jak i ssącą urządzenia, pozwalając na kompletne odwzorowanie wentylatora. Wymieniona powierzchnia jest w praktyce pochodną wentylatora osiowego, jednakże wyrażonego przez powierzchnię prostokąta. Aby odpowiednio opisać wymiary rzeczywistego wentylatora osiowego, należy posłużyć się jego średnicą zastępczą. Po odpowiednim zabudowaniu powierzchni wentylatora, może się on stać innym rozwiązaniem technicznym (rys. 3). Należy pamiętać, że wszystkie symulacje wykonywane metodą LES (wielkich wirów), wprowadzają systemowe uproszczenia zmian lepkości gazów powodujących ruch turbulentny. W zakresie wysokich prędkości ruchu wirowego, program wykorzystuje wartości stałej Smagorinskiego decydującej o lepkości. Jednakże już niebawem za sprawą nowej odsłony programu (FDS6), możliwe będzie także modelowanie zmiennych lepkości w metodzie LES. Na dzień dzisiejszy jest już to już możliwe przez odpowiedni wpis aktywujący dynamiczny współczynnik Smagorinskiego (dostępny od wersji FDS 5.5.2).

Rys. 3 Praca wentylatora o wydatku 1 m 3 /s Niezwykle ważnym jest, aby geometria elementów budujących nawiewniki, wywiewniki, jak i wentylatory, była doskonale dopasowana względem sieci obliczeniowej. W innym przypadku może dojść do deformacji ich wymiarów, czego konsekwencją jest diametralna zmiana wydatków tych urządzeń. Równie istotnym aspektem technicznym elementów aerodynamicznych, jest także odpowiednia rozdzielczość sieci. Przyjmuje się, że poprawna symulacja wymaga, aby powierzchnia została zbudowana z co najmniej czterech komórek sieci obliczeniowej i nie występowała na granicy dwóch z nich. Rys. 4 Błędy położenia względem sieci

Struktura budowy przestrzeni zgodna z podziałem sieci, wprowadza ograniczenia w zakresie położenia elementów wentylacyjnych. Geometria nawiewnika, wywiewnika, bądź wentylatora musi być odwzorowana w dopasowaniu do granic komórek sieci. W teorii oznacza to także, że przepływ będzie mógł się odbywać wyłącznie w jednym z sześciu dostępnych kierunkach przestrzeni (kierunki normalne do powierzchni komórek sieci). W praktyce możliwe jest jednak prowadzenie przepływów w dowolnym z kierunków i modelowanie innych strumieni niż normalne do powierzchni wentylacyjnych. Dzieje się to za sprawą prędkości stycznych udostępnionych w ustawieniach powierzchni, poprzez wyrażenie wartości stycznych wektorów składowych prędkości. Metoda stycznych prędkości jest powszechnie stosowana w celu odwzorowywania charakterystycznych wypływów oraz kierunkowych kratek wentylacyjnych. Rys. 5 Działanie nawiewnika wizualizacja z użyciem bezmasowych znaczników Klimatyzacja - przykład Instalacja wentylacyjna stanowi punkt wyjścia projektowania kompletnego modelu systemu klimatyzacyjnego. Podobnie sprawa ma się w przypadku jej modelu symulacyjnego. Po wprowadzeniu elementów nawiewnych i wywiewnych, określeniu ich położenia, wymiarów oraz natężenia przepływu, istnieje również możliwość określenia parametrów termicznych powietrza nawiewanego. Opcja, o której mowa dostępna jest wyłącznie dla Nawiewników i pozwala na określenie temperatury powietrza, bądź strumienia ciepła wprowadzanego przez powietrze. W zależności od wprowadzonych wartości, tworzone są zarówno strumienie chłodnicze jak i grzewcze zgodnie z żądanymi nastawami projektowymi. Symulacja umożliwia także odwzorowanie działania systemu klimatyzacyjnego na podstawie mocy podanych przez producentów urządzeń klimatyzacyjnych.

Poniżej przedstawiono przykład hipotetycznego obiektu handlowego, dla którego przeprowadzono symulację działania instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnej. Model symulacyjny pozwolił na wprowadzenie następujących założeń: - początkowa temperatura wewnątrz pomieszczenia: 20 o C - początkowa wilgotność względna wewnątrz pomieszczenia: 40% - temperatura zewnętrzna powietrza: 30 o C - ściany działowe: płyta gipsowo-kartonowa - półki sklepowe z konstrukcji stalowej - zyski energii od ludzi 3500 W (wprowadzane przez powierzchnię Grzejnik dla podłogi) - zyski energii od oświetlenia 260 W (wprowadzane przez powierzchnię Grzejnik) - zyski energii przez przegrody nieprzeźroczyste w zależności od kierunku świata (wprowadzane przez powierzchnię Grzejnik) - zyski energii od urządzeń 4000 W (wprowadzane przez powierzchnię Grzejnik) - wpływ powietrza zewnętrznego przez cykliczne otwieranie drzwi (wprowadzony przez kontroler czasowy) Aby w pomieszczeniu utrzymać projektową temperaturę i wilgotność, dobrano odpowiedni system nawiewno-wywiewny o temperaturze nawiewu wynoszącej 17 o C (rys. 6). Rys. 6 Opis modelu symulacyjnego

Symulacja została wykonana z wykorzystaniem metody LES w sieci obliczeniowej zbudowanej z komórek o krawędzi wynoszącej 12,5 cm. Analizę wyników zrealizowano z wykorzystaniem poziomych (rys. 7) oraz pionowych (rys. 8, rys. 10) płaszczyzn wynikowych. Decydując się ma pomiar wilgotności względnej, wymagane jest wprowadzenie do zapisu FDS, odpowiedniej informacji o mozliwości występowania składnika pary wodnej. W innym przypadku program nie pozwoli na uruchomienie symulacji. Aby odpowiednio wprowadzić tą informację, należy dodać składnik Water Vapor z poziomu Dodatkowych składników. Równocześnie wykonano także pomiar średnich temperatur występujących w obiekcie, których wyniki zostały zaprezentowane na wykresie (rys. 9). Rys. 7 Temperatura i wilgotność powietrza na wysokości 1,8 m po 5 minutach działania instalacji

Badanie wykazuje, że zastosowany system prowadzi do wyraźnego obniżenia temperatury poniżej projektowego zakresu 20-24 o C. Podobnie zostaje przekroczona wilgotność, która projektowo powinna nieznacznie oscylować wokół wartości 40%. Powyższa obserwacja dotyczy pomiaru na wysokości 1,8 m od podłogi, jednakże dalsza analiza przekrojów pionowych wykazuje spadek temperatury nawet poniżej 19 o C (rys. 8) w innych miejscach przekroju. Na drodze pomiaru średniej temperatury w obiekcie, wykazano wyraźną tendencję do spadku temperatury na wskutek działania systemu klimatyzacyjnego. Rys. 8 Temperatura powietrza po 5 minutach działania instalacji Rys. 9 Średnia temperatura w obiekcie

Istotnym wymogiem krytycznym jest również odpowiednia prędkość powietrza w strefie przebywania ludzi. Przyjmuje się, że maksymalny strumień powietrza emitowanego przez urządzenia nawiewne nie przekracza w tej części 0,2-0,5 m/s. W związku z tym, wyniki symulacji pozwalają sądzić o dopuszczalności wprowadzenia takiego systemu wentylacyjnego. Konieczne jest jednak, aby zwrócić szczególną uwagę na wartości prędkości w osi nawiewu, które zgodnie z obserwacją zbliża się w przypadku nawiewnika do wartości krytycznej równej 0,5m/s. Dalsza analiza tego przypadku wykazała, że nie została ona przekroczona w strefie przebywania ludzi. Rys. 10 Prędkość powietrza w 5 minucie działania instalacji Wymienione w powyższym opracowaniu obserwacje, skłaniają ku decyzji o konieczności wprowadzenia odpowiedniego systemu regulacji tego systemu. Widoczne przewymiarowanie nastawy pracy instalacji, wskazują także możliwość redukcji strumienia powietrza i jego mocy chłodniczej. Ostatecznie może to doprowadzić do obniżenia kosztów wykonania instalacji i równoczesnej optymalizacji jej pracy. Symulacja FDS w PyroSim otwiera bardzo duże możliwości pod względem jej wykorzystania podczas projektowania instalacji HVAC. Wykonanie analizy symulacyjnej stanowi doskonałe rozwiązanie weryfikacyjne systemu na etapie jego projektowania. Co za tym idzie może być wykorzystywana jako bezpośrednie narzędzie wspomagające dobór urządzeń obok klasycznych obliczeń i diagramów. Symulacja CFD okazuje się w tym miejscu doskonałym uzupełnieniem standardowych metod pracy nowoczesnego inżyniera.

W kolejnym odcinku: Wentylacja mechaniczna a działanie instalacji tryskaczowej Równoczesne działanie instalacji tryskaczowej oraz oddymiającej jest tematem zażartych dyskusji. W przyszłym miesiącu postaramy się przenieść powyższe dociekania na grunt analizy symulacyjnej.