Tabela 5.2
Zakłada się, że nadwyżka entalpii "zlanej" strugi w pewnej odległości od źródeł ciepła jest równa sumie nadwyżek entalpii strug konwekcyjnych nad pojedynczymi źródłami ciepła.
Tabela 5.3
Znając odległość biegunow ą z v i nadwyżkę entalpii Qz, istnieje możliwość obliczeniowego wyznaczenia położenia warstwy oddzielającej strefę napływu powietrza od strefy cyrkulacji
¡porów nania uzyskanych rezultatów z wynikami badań otrzymanymi eksperymentalnie.
N a rys. 5.16 przedstawiono zależność pomiędzy przew idyw aną w ysokością położenia warstwy hPt obliczoną w g równania (5.5), a w ysokością położenia h50, określoną eksperymentalnie na podstawie pomiarów pionowego rozkładu stężenia znacznika gazowego.
■ biuro a wysokością położenia h50, określoną eksperymentalnie na podstawie pomiarów pionowego rozkładu stężenia znacznika gazowego, w pomieszczeniu z wentylacją wyporową w obecności źródeł ciepła o złożonym kształcie
Fig. 5.16. Relationship between the predicted interface position hp, as calculated from Eq.5, and the experimentally determined position h50 in the test room with three heat sources having complex shapes
Zależności pomiędzy h s o i h p staje się nieliniowa powyżej 50% wysokości pomieszczenia.
Uzyskane rezultaty potwierdzają wyniki wcześniejszych badań eksperymentalnych.
5.6. D y s k u s ja w y n ik ó w bad a ń
Analizując uzyskane wyniki badań, można przedstawić następujące spostrzeżenia:
■ W ysokość położenia warstwy granicznej oddzielającej strefę napływu od strefy cyrkulacji oraz jej grubość m ogą być określone z dużą dokładnością na podstawie pionowego rozkładu stężenia znacznika gazowego.
■ Określenie wysokości położenia warstwy na podstawie pionowego rozkładu temperatury powietrza w rzeczywistym pomieszczeniu z wentylacją wyporow ą nie je st możliwe, gdyż nie występuje charakterystyczny uskok rozkładu temperatury na
wysokości tej warstwy.
■ Spośród trzech metod obserwacji położenia warstwy granicznej, tj. pionowego rozkładu temperatury powietrza, pionowego rozkładu stężenia znacznika gazowego i wizualizacji, istotną rolę odgrywa wizualizacja. Znaczna zbieżność pomiędzy wykresami przedstawiającymi rozkłady stężenia znacznika gazowego w pomieszczeniu a odpowiednimi zdjęciami obrazów z wizualizacji potwierdza dużą użyteczność metody wizualizacji.
■ W części badań wentylacji wyporowej w pomieszczeniu z rozległymi i złożonymi źródłami ciepła wykazano, iż niewielka odległość pomiędzy źródłami sprzyja połączeniu się strug konwekcyjnych powstających nad tymi źródłami ciepła, a w rezultacie prowadzi do uformowania się pojedynczej strugi konwekcyjnej.
■ W przypadku źródeł ciepła o kształcie prostym, przy których nie występują istotne zakłócenia w formowaniu się strug konwekcyjnych (np. symulator strug konwekcyjnych, okrągła płytka), wysokość położenia warstwy h , obliczana zrów nania (5.6), jest zgodna z w ysokością określaną eksperymentalnie h so , do 60%
wysokości pomieszczenia. Powyżej tej wysokości występują rozbieżności pomiędzy hio i hp, które stopniowo pow iększają się, gdy wzrasta w pomieszczeniu wielokrotność wymiany powietrza wentylacyjnego. Zależność pomiędzy obiema wielkościami staje się nieliniowa.
■ Rozbieżności pomiędzy w artością h so , określoną eksperymentalnie, a w artością h p ,
określoną obliczeniowo, m ogą pojawić się w związku z występowaniem zjawisk,
które zachodzą do wysokości h 5o, a nie były brane pod uwagę przy obliczaniu h p .
Zjaw iska te m ogą być spowodowane np. dynamicznym oddziaływaniem sufitu na strugi konwekcyjne (uderzaniem strugi w sufit), a także „krótkim spięciem” pomiędzy napływem a wypływem powietrza z pomieszczenia.
* W przypadku występowania w pom ieszczeniu z w entylacją w yporow ą źródeł ciepła o złożonych kształtach i bardzo zróżnicowanych warunkach wymiany ciepła (lampa biurowa) nie występowała dobra zgodność h s o i h p w całym zakresie wielokrotności wymiany powietrza. Gdy kształt złożonych źródeł ciepła nie był zbyt skomplikowany (komputer, człowiek), wartości h s o i h p były bardziej zgodne przy wysokiej wielokrotności wymiany powietrza. W przypadku lampy biurowej i komputera zauważono, że eksperymentalnie wyznaczona wysokość warstwy h 5o sytuowała się poniżej wierzchołka źródła ciepła. Takie zjawisko mogło być spowodowane np. przez zakłócenia, które w przypadku komputera m ają m iejsce w strudze konwekcyjnej na skutek oddziaływania wewnętrznego w entylatora chłodzącego komputer, a w przypadku lampy biurowej na skutek obecności biurka, które przyczynia się do deformowania strugi konwekcyjnej.
■ Zwiększona prędkość przepływu powietrza w pomieszczeniu z w entylacją wyporową, spowodowana przemieszczaniem się osób, wywołuje obniżenie się strefy napływu powietrza na skutek wzrostu prędkości powietrza w otoczeniu strugi konwekcyjnej.
Zm iany te, szczególnie widoczne na poziom ie poruszającego się człowieka, sięgały od 5 h- 9 cm, co stanowi do 5% wysokości strefy napływu.
■ Nie zaobserwowano zmian wartości ky dla badanych przypadków strug konwekcyjnych w warunkach wentylacji wyporowej przy różnych wielokrotnościach wym iany powietrza. N ie zachodzi również potrzeba korygowania wartości ky dla przypadków różnej stratyfikacji temperaturowej występującej przy wentylacji wyporowej. Uwzględnianie stratyfikacji temperaturowej może odbywać się poprzez wprowadzenie lokalnej nadwyżki strumienia entalpii do równania (5.1), zgodnie z równaniem (5.3).
■ Obecność w pomieszczeniach z wentylacją wyporow ą źródeł ciepła o skomplikowanych kształtach nie m a wpływu na formowanie się dwustrefowego przepływu powietrza.
5.7. W n io s k i do ro z d z ia łu 5
■ Badania wykazały, że w rzeczywistych pomieszczeniach z w entylacją w yporową m ają miejsce dwustrefowe przepływy powietrza zbliżone do przepływów wyidealizowanych opisywanych modelem "filling box with a plume". Jednakże kształt źródeł ciepła i innych warunków generowania strug konwekcyjnych, a także warunki cieplne i przepływowe w ich otoczeniu bardzo kom plikują ich przebieg.
■ Prezentowana metoda, bazująca na modelu strugi konwekcyjnej nad punktowym źródłem ciepła (rozdział 3.2), może być wykorzystywana do projektowania wentylacji wyporowej w pomieszczeniach ze źródłami ciepła, a w szczególności do przewidywania położenia warstwy oddzielającej strefę napływu od strefy cyrkulacji z wystarczająco dobrym rezultatem, lecz tylko wówczas, gdy proces formowania strug konwekcyjnych nie zostanie wyraźnie zakłócony.
I NUM ERYCZNYCH PRZEPŁYW ÓW POW IETRZA W POM IESZCZENIU