יסודות של הומור והשפעה על איכות האוויר שלי

איכות אוויר פנימית (IAQ) היא דאגה רב-ממדית המשפיעה ישירות על בריאות האדם, נוחות ופרודוקטיביות. בין הגורמים הרבים המשפיעים על IAQ, לחות היא משתנה מורכב במיוחד.ההומידיות שולטת לא רק נוחות תרמית אלא גם את הישרדות ושגשוג של contaminants ביולוגיים כגון עובש, חיידקים, ומדפי אבק, הבנה ובקרת לחות היא חיונית לכל אסטרטגיה או עיצוב HAC.

הומוריסטיות באה לידי ביטוי בדרך כלל בשתי דרכים: לחות יחסית (RH) ולחות מוחלטת (AH) לחות ריאה מודדת את כמות הנפיחות במים באוויר ביחס לכמות המקסימלית שהאוויר יכול להחזיק בטמפרטורה נתונה, בעוד לחות מוחלטת היא מסה של נפיחות במים וירידה בנפח של רמות RH גבוהות - עלייה של 60–70% - יכול לקדם את הנפיחות על פני שטח קריר, וגורם נשימה נמוך יותר של 30 גרם נמוך יותר של זיהום אווירי אווירי - 30 גרם נמוך יותר - ירידה של זיהום אוויריבית - ירידה של זיהום אווירי - 30 גרם נמוך יותר של זיהום אווירי - 30 גרם נמוך יותר - ירידה של זיהום אוויריבית - ירידה של זיהום אווירי חום - ירידה של זיהום אווירי - ירידה של זיהום אווירי - ירידה של זיהום אווירי - 30 אחוזים של זיהום אוויר גבוה - ירידה של רמת RRARH גבוה - ירידה של זיהום אוויר - ירידה של זיהום אווירי - ירידה של זיהום אווירי - ירידה של זיהום אווירי - ירידה של זיהום אוויר גבוה - ירידה של זיהום אוויר גבוה - ירידה של רמת רמת רמת RRARH - ירידה של זיהום אוויר גבוה - 30 אחוזים - ירידה של זיהום אוויר גבוה - ירידה של זיהום אוויר גבוה - ירידה של זיהום אוויר גבוה - ירידה נמוכה יותר -

לחות ניהולית היא לא רק עניין של הוספת או הסרת לחות.זה דורש שילוב זהיר של שערי אוורור, דפוסי הפצה אווירית, בקרת טמפרטורה, ולעתים קרובות דהומידציה או ציוד לחות.זה המקום שבו דינמיקת נוזל חישובי (CFD) הופך כלי בלתי יקר ערך. CFD מאפשר למהנדסים לדמות את התחבורה של חום, אוויר, לחות בתוך חללים פנימיים, לספק מידע מרחבי וזמני לא יכול להיות רק מדידות אנליטיות או מודלים.

התפקיד של Fluid Dynamics in IAQ Analysis

דינמיקת נוזל Computational משתמשת בשיטות מספריות כדי לפתור את המשוואות השולטות של זרימת הנוזל - כלומר, משוואות Navier-Stokes עבור מומנטום, משוואה ההמשכיות עבור מסה, ואת משוואה האנרגיה עבור העברת חום.עבור לחות מודלים, משוואה נוספת של תעבורת מינים נפתרת כדי לעקוב אחר ריכוז של מים apor. AnSYSent הוא אחד מפתרון CFD הנפוץ ביותר עבור פונקציות איכות אוויריות (אפקטיביות), כי הוא תכונות נרחבות).

מתי החלים על מחקרים IAQ, סימולציות CFD יכולות לענות על שאלות כגון: כיצד המיקום של אספקת דיפרנים משפיע על חלוקת לחות?האם תתכנס טופס על משטחי חלון קרים?כיצד דפוסי דיקור ומקורות לחות פנימיים (אנשים, בישול, צמחים) ישפיעו על רמות לחות מקומיות?על ידי מענה לשאלות אלה עם פתרון מרחבי גבוה, מהנדסים יכולים לעצב מערכות מניעת סינון שלא רק לעמוד בסטנדרטים של צריכת אנרגיה ולהפחית את הסיכון של צריכת אנרגיה ולהפחית את הסיכון של צריכת אנרגיה.

מכניזם פיזי חיוני במתינות

תחבורה Moisture באוויר מקורה כוללת כמה מנגנונים פיזיים שיש לייצג במדויק במודל CFD. המנגנונים העיקריים הם advection (תנועה אווירית נושאת מים vapor), diffusion (העברה מולקולרית מטה ריכוז ⁇ ), ושינויים בשלב (התראות או הדבקה של מים) בתרחישים פנימיים רבים, אדפטיות שולטות, אך ליד משטחים קרים או באזורי עוקץ, הופכים להיות היתוך קריטיים.

סוגי תחבורה למים Vapor

ב- ANSYS Fluent, מים vapor מטופלים כמין קשקשים פסיבי שמועבר על ידי זרימת האוויר.המשתמש מפרט את השבריר ההמוני של מים פנויים על גבי משטחים, או לחלופין, את הלחות היחסית והטמפרטורה, שממנו פלורנט מחשב את השבריר המסה.משוואה התחבורה כוללת תנאים לזיהום, דיפוזיה, וכל מקור מוגדר למשתמש (למשל, לחות מדויקת, לדוגמה, שימושית, לדוגמה, שימושית מים סטנדרטית).

מודלים של שקיפות והערכה

ההדבקה מתרחשת כאשר אוויר לחות מגיע במגע עם משטח שנמצא מתחת לטמפרטורה נקודה הפענוח.ב-CFD, זה יכול להיות מודל על ידי הטלת תנאי גבול אשר מתקן את ריכוז מים פנוי בערך רווי בטמפרטורת פני השטח (באמצעות נסיעה של גלימה נאותה של לחות לקיר) או באמצעות מודלים מתוחכמות יותר של קיר אוילרי.

קוצר רוח והשפעה על דיספרסיון Moisture

זרימת אוויר פנימית היא כמעט תמיד סוערת, אפילו במהירויות נמוכות, בשל מכשולים, זרמי תרמיים, ומטוסי diffuser. Turbulence משפרת את ערבוב ומזרזת את הפיזור של לחות. ANSYS פלונט מציעה מגוון של מודלים חישוביים ספציפיים המתאימים עבור זרימה פנימית, מן המודל הסטנדרטי (הת של חללים רבים מאוד מעורב) אמיתי כדי להיות מודלים גבוהים יותר של דיוק או סגסוגת טובה יותר (Kydial) עם מודלים גבוהים יותר טוב יותר טוב יותר עם מודלים של מודלים של מודלים של דיוק גבוה יותר טוב יותר טוב יותר.

קביעת סימולציה של הומוריזם ב- ANSYS Fluent

זרימת עבודה סימולציה ממובנה היטב חיונית ליצירת תוצאות משמעותיות.הצעדים הבאים מכנים מתודולוגיה טיפוסית לדגימה לחות בחללים מקורה באמצעות אפקט ANSYS.

דור הגיאומטריה והמאש

המשימה הראשונה היא ליצור גיאומטריה חישובית המייצגת במדויק את החלל הפנימי, כולל קירות, חלונות, רהיטים ורכיבי HVAC. ANSYS DesignModeler או SpaceClaim ניתן להשתמש בו למטרה זו.The mesh - הדיסקיזציה של הגיאומטריה לתאים - אין די טוב כדי לפתור שכבות ליד קירות ו diffusers, שבו ⁇ של מהירות, 000, ומהווים הרבה יותר מטווח של תאים רגילים.

המונחים: Boundary Conditions

תנאים מטושטשים מגדירים את זרימת האוויר ואת מקורות לחות ואת הכיור.

  • (ב) [15] ⁇ (הההתחילה או הזרמת המוניות) ; ⁇ 1: מהירות האוויר, הטמפרטורה, ושבריר המסה של מים (או לחות יחסית) באספקת דיפרפונים.
  • (ב) [ה]: [ה]: החל לחץ ממין; תנאי זרימה אחוריים צריכים להיות מוגדרים עם טמפרטורה ייצוגית ולחות כדי להימנע מבעיות התכנסות.
  • (ב) [ה]: [ה]: [ה]: תנאי גבול תרמיים (טמפרטורה או שפעת חום) ותנאי גבול לחות (אפס פלוקס עבור משטחים שאינם מלוכדים, או תנאי ריצוף למיזוג).
  • מקורות חום ולחות (FLT:0) מקורות חום ומלחה בין-לאומיים (FLT:103): השתמש במונחים של מקור מורכב או פונקציות מוגדרות למשתמש כדי לייצג את חום ובשר מפני הדיירים, ציוד או תאורה.

בחירת המודלים הפיזיים

ב- ANSYS Fluent, לאפשר משוואה האנרגיה ומודל התחבורה של המינים. בחר מודל ההפרעות המתאים (למשל, k-ε אמיתי עם טיפול בקיר משופר) אם הדבקה או evaporation צפויה, לאפשר את מודל הקיר אוילרי או מודל ההאצה המובנה / הערכה תחת אפשרויות מרובות של buancy-orientede (מכוון לזרימת שומן), הוא יעיל עבור לחץ הגוף.

4. Solver Settings and Convergence

השתמש ב-SIMPLE או SIMPLEC התוכנית פועלת היטב עבור סימולציות קבועות, ה- PISO הוא בלתי ניתן לדיכאון במספרים נמוכים של מאך.SIMPLE או SIMPLEC פועל היטב עבור סימולציות קבועות של המדינה.עבור סימולציות קבועות, האלגוריתם PISO מומלץ להגדיר תחת אלגוריתם של לחות מתחת ל-relaxation (כלומר, ערכים זמניים עבור מינים המוניים עשויים להיות מופחתים ל-0.

5. Post-Processing and Analysis

ברגע שהפתרון מתכנס, הכלים של ANSYS Fluent (או CFD-Post) יכולים ליצור מזימות של לחות יחסית, טמפרטורה ומהירות אוויר על מטוסים של עניין. Streamlines וקווי נתיב לעזור לדמיין את דפוס זרימת האוויר ואת התעבורה. Quantities כגון RH הממוצע באזור הכבוש, אחוז השטח מעל 70% RH, ואת מסה condenation מסה על פני השטח של שפעת או פרמטרים כמותיים של טיפול רפואי - ניתן להשוואה אוטומטית של טיפול תרופתי.

יישום דוגמה: אופטימיזציה של וריאציות בחדר ישיבות Office

שקול חדר ישיבות טיפוסי מדידה 8 מ × 6 מ ' × 3 מ ' עם מערכת שילוב מוצפת-התקרה-החדר תפוס על ידי 12 אנשים, כל אחד מהם מייצר בערך 75 W של חום הגיוני ו 55 גרם של לחות (בעיקר באמצעות נשימה ודלקת נשימה ודלקת) חומה חיצונית עם חוויות גדולות בחוץ בחוץ יכול להגיע לטמפרטורות פני השטח נמוך כמו 14 מעלות צלזיוס, בצורות אוויריות, מתחת לצבע הפנימי.

סימולציה CFD נקבעת באמצעות המתודולוגיה שתוארה לעיל.הספקת diffusers לספק 150 L / של אוויר ב 18 מעלות C ו 50% RH. הממצה ממוקמת ליד התקרה על הקיר ההפוך.מודל הסוער הוא אמיתי k- ε, ואת השבריר ההמונית של מים פנויה הוא פתר. איור 1 מראה את החלוקה היחסית בגובה של 1.22 (עמודי ראייה) כלומר עלייה של שטח החי על פני השטח של 0.22 לקצבה קרוב לקצב הנשימה.

באמצעות תובנות הסימולציה, המהנדס משנה את העיצוב: יחידת בוהקת מחומם מוגדרת כדי לשמור על פני החלון מעל 16 מעלות צלזיוס, וקטפטן משלים קטן נוסף נוסף אוויר אספקה יבשה ישירות לאורך החלון.הסימולציה המתוקנת מראה כי קצב ההדבקה טיפות לרמות רשלניות פחות וחלוקת הלחות הופכת ליותר אחידה, עם כל המקומות הכבושים מתחת ל 60% מתחת לחום, זה מאפשר פחות הפחתה פיזית של חומר ניקוי.

שיטות מתקדמות ומודלים

עבור יישומים מורכבים או גבוהים יותר, יכולות מודלים נוספות ניתן להשתמש.

מודלים רבים לערפל או לערפל

כאשר האוויר הופך להיות סופר-מעורר (למשל, במקלחת, בריכות שחייה, או תהליכי לחות תעשייתיים), מים פנויים עשויים לספוג ערפל של טיפות קנסות.מודל הסרטים הקיר האורלריאני אינו מהווה נפילה באוויר.במקרים כאלה, מודל רב-phase מלא כגון The Eulerian-Eulerian או Langian שלב הדיסקרטי (Dtraseectomy) הוא צורך במלכודת יחידנית.

שיתוף פעולה עם בניית אנרגיה סימולציה (BES)

מודלים CFD בדרך כלל לדמות את התחום האווירי ברזולוציה מרחבית גבוהה, אבל לתקופות קצרות זמן. לנתח ביצועים עונתיים או שנתי, CFD יכול להיות יחד עם כלי סימולציה אנרגיה בניין כגון אנרגיהPlus או TRNSYS. כלי BES מספק תנאים גבול (טמפרטורות וול, לוחות זמנים של אורור, רווחים פנימיים) למודל CFD, אשר מחזיר חום ומיסה תחבורה קוגניטיבית.

שימוש בפונקציות מבוססות משתמש (UDFs)

היכולת של ANSYSent של UDF מאפשרת תנאים ממקור מותאם אישית, תנאי גבול, או משוואות תחבורה.עבור IAQ, UDF עשוי מודל לחות buffering אפקט של חומרים ⁇ (למשל, לוח ג'יפסום, עץ), אשר סופגת ושחרור על בסיס לחות מקומית. UDF אחר יכול ליישם מדד סיכון עובש מחושב בכל פנים ו מחובר לאורך זמן.

היתרונות והחסרונות של CFD עבור הנאות מודלינג

היתרונות של שימוש ב-CFD עבור עיצוב IAQ הוכחו באופן מפוספס: רזולוציה מרחבית גבוהה, יכולת לבדוק גרסאות עיצוב רבות, חיזוי בו זמנית של שדות תרמיים ולחות, ודמיון של סיכון הדבקה.עם זאת, מתרגלים חייבים גם לזהות את המגבלות. סימולציות CFD דורשות חישוביות משמעותיות - סימולציה חד-מדינתית קבועה של חדר בינוני עשויה לקחת שעות על ביצועים ניסיוניים, ורמות סבירות, כלומר, ימים סבירות, תלויות של חומרים סטנדרטיים של יעילות גבוהה, או דיוק, או סימולציה של תופעות לוואי של תופעות לוואי של תופעות לוואי, סימולציה של איכות.

יתר על כן, CFD הוא לא תחליף למדידות פיזיות שבו נדרשת דיוק גבוה, כגון עבור עמלות מערכות HVAC. זה משמש הטוב ביותר ככלי עיצוב ואופטימיזציה, להודיע החלטות אשר לאחר מכן מאומתות באמצעות מדידות ובדיקות גיוס. כאשר מיושם עם שיפוט הנדסי קול, מודלים של CFD של לחות היא יכולת חזקה תורמת ישירות לסביבות בריאות, נוחות יותר, ויעילות אנרגיה.

משאבים חיצוניים וקריאה נוספת

עבור אלה המעוניינים להעמיק את ההבנה שלהם של לחות מודלים ו IAQ, המשאבים הבאים מומלץ:

  • (FLT:0)ANSYS Proent product pageFLT:1) - תיעוד ומדריכים על תעבורת מינים ומודלים רב-phase.
  • סוכנות הגנת הסביבה של ארצות הברית - Indoor Airear QualityFLT 1 - הנחיות על בקרת לחות ואפקטים בריאותיים.
  • (FLT:0 ASHRAE Standard 55 - תנאי הסביבה הארומאליים עבור OccupancyFLT:1) כולל גבולות לחות וקריטריונים נוחות.
  • המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה - Indoor Air Quality Research Research ראשי תיבות של: 1 - מידע וסימולציות של מידע וסימולציות.

על ידי ניצול כלים מתקדמים של CFD כמו ANSYS Fluent, מהנדסים יכולים לנוע מעבר הנחות פשטניות ולפתח עיצובים חזקים, מבוססי ראיות לסביבות מקורה אשר מקדם בריאות, נוחות וקיימות.