129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26, Россия
ассистент, кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
26 Yaroslavskoye highway, Moscow 129337, Russia
Assistant, Department of Heat and Gas Supply and Ventilation
Цель. Главной целью исследования является анализ влияния конструкции и способов подогрева вентиляционного канала системы с тепловым побуждением на формирование свободных конвективных течений воздуха в нем.
Метод. Исследование свободной конвекции в условиях внутренней задачи проводилось с помощью программного обеспечения CFD, основанного на методе конечного объема с неструктурированной сеткой. В качестве расчетного инструмента исследования использовалась программа AnsysFluent, имеющая высокий уровень сходимости численных решений и натурных измерений конвективных течений. Для оценки достоверности полученных результатов используется процедура валидации, которая позволяет определить, насколько точно выбранная концептуальная модель описывает исследуемое течение путем сравнения экспериментальных и численных данных.
Результат. В статье представлены результаты численного моделирования свободноконвективных потоков, возникающих в нагреваемом канале системы вентиляции последнего этажа многоэтажного жилого здания. В ходе исследования были выявлены зависимости скорости движения воздуха на входе в вентиляционный канал от расчетной разницы температур θ,˚C при различных способах нагрева. При расчетной разнице температур > 20 °С наблюдается постепенное увеличение расхождения результатов численного моделирования и эксперимента. Данное явление связано с тем, что при увеличении температуры кабеля достичь равномерного прогрева вентиляционного канала в реальных условиях достаточно трудно, что особенно заметно при рассмотрении варианта с нагревом вертикальной части воздуховода и отвода. При этом максимальное отклонение полученных результатов составляет 4,4%. Представленные профили скоростей в расчетных сечениях показывают влияние вентиляционного отвода на характер движения потоков воздуха.
Вывод. Одним из недостатков существующих систем естественной вентиляции жилых зданий является низкая эффективность работы в теплый и переходный периоды года, особенно в помещениях санитарных узлов. Применение теплового побуждения с вертикальным подогревом вентиляционного канала совместно с отводом позволяет обеспечить стабильный воздухообмен в помещениях.
Objectives. The aim of the study is to analyse the effect of the design and methods for heating the ventilation duct of a buoyancy- driven system on the formation of free convective air currents in it.
Methods. The study of free convection under the conditions of interior problem was carried out using the CFD software, based on the finite volume method with unstructured grid. Ansys Fluent software was used as a calculation tool in the study, due to its having a high convergence of numerical solutions offering full-scale measurements of convective currents.To evaluate the reliability of the results obtained, a validation procedure was carried out, allowing us to determine how accurately the selected conceptual model describes the investigated flow through a comparison of experimental and numerical data.
Results. The results of numerical modelling of free convective currents occurring in the heated channel of the ventilation system of the top floor of a multi-storey residential building are presented in the article. In the course of the study, the air velocity at the entrance to the ventilation duct was found to depend on the calculated temperature difference θ ˚C for various heating methods. A gradual increase in the discrepancy between the numerical simulation and experimental results is observed if the calculated temperature difference > 20 ° C. This phenomenon is due to the fact that with increased duct temperature, it is quite difficult to achieve even heating under actual conditions; this is especially noticeable when considering the variant when the vertical part of the vent duct and the take-off are both heated. The maximum deviation of the results is 4.4%. The obtained velocity profiles in the calculated sections indicate the impact of the ventilation take-off on the nature of the air flow motion.
Conclusion. One of the drawbacks of the existing systems of natural ventilation of residential buildings is the low efficiency of work in the warm and transitional periods of the year, especially in bathrooms. The use of buoyancy-driven ventilation with vertical heating of the vent duct combined with the take-off allows a stable air exchange in the rooms to be provided.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.