Lämmönlähteiden aiheuttamien konvektiovirtausten vaikutus vastakkaiseen tuloilmasuihkuun
Komulainen, Mika (2005)
Tiivistelmä
Huoneen sisäisten lämpölähteiden aiheuttamilla konvektiovirtauksilla eli pluumeilla on huomattava vaikutus ilmastointipalkkijärjestelmäntoimintaan. Tätä vaikutusta ei ole tutkittu kovin paljon. Tässä työssä tutkittiin huoneen päätyseinässä olevan sähkölämmityspatterin vaikutusta aktiivisen ilmastointipalkin toimintaan. Tutkimus kohdistui vastakkaisten suihkujen törmäykseen. Suihkuina olivat pluumit ja tuloilmavirtaus. Tutkimukseen kuului sekä teoreettinen että kokeellinen osio.
Teoreettisessa tarkastelussa käytiin läpi ilmastointipalkin teoriaa sekä konvektiovirtausten muodostumisen teoriaa. Lisäksi esitettiin, kuinka suihkuista lasketaan liikemäärävirta. Kokeellisessa osiossa mitattiin huoneen sisäisten lämpölähteiden aiheuttamia pluumeja. Lämpölähteet oli sijoitettuina tutkimushuoneen päätyseinän viereen. Mittauksissa keskityttiin tarkemmin sähkölämmityspatteriin ja sitä mallinnettiin eri tehoilla. Lisäksi mitattiin ilmastointipalkin tuloilmavirtausta eri ilmamäärillä. Pluumien ja tuloilmavirtauksen törmäyskäyttäytymistä selvitettiin savukuvauksella.
Analyysiosiossa sähkölämmityspatterin aiheuttaman pluumin ja palkin tuloilmavirtauksen törmäyskäyttäytymiselle kehitettiin malli. Mallissa huomioitiin vastaikkaisten törmäävien suihkujen liikemäärät ja esitettiin kohdat tutkimushuoneen pituussuunnassa, jossa tuloilmavirtaus kääntyy oleskeluvyöhykkeelle. Ilmastointipalkkijärjestelmässä tuloilmavirtauksen tulisi kääntyä oleskeluvyöhykkeelle vasta huoneen seinustalla. Tutkimuksen perusteella näin käy, jos pluumin liikemäärä on noin 10% tai vähemmän tuloilman liikemäärästä. Muulloin palkin tuloilmavirtaus kääntyy oleskeluvyöhykkeelle liian aikaisin ja aiheuttaa mahdollisestivedontunnetta. Convection flows (plumes) created by inner heat sources in a room have a significant effect on a chilled beam system. This effect has not been investigated much. The aim of this work was to define how an electric heater in a gable wall in the research room effects the ventilation beam. The research focused on the collision of opposite jets. The researched jets were plumes and supply air. The study consists of a theoretical and an experimental parts.
The theoretical investigation aimed to define the theory of the ventilated beam and the theory of convection flows. In addition, itdepicted how the momentum flux can be calculated. The experimental part focusedon measuring plumes created by inner heat sources. The heat sources were placedin front of a gable wall in the research room. An electric heater was the heat source in which measurements focused on and it was modelled with different powers. In addition, different supply air flows were measured. Collisions of the opposite jets were viewed with smoke videos.
The model for the behaviour of the plume and supply air jet was generated in the analysis part. The momentum flux of opposite jets was taken into consideration in the model. In addition, the locations where supply air flows turn to the occupied zone were defined. In a ventilated beam system it is important that the supply air jet turns tooccupied zone near the wall. The results of this research show that this happens if the momentum flux of the plume is about ten percent or less of the momentumflux of the supply air jet. Otherwise the supply air jet turns to the occupied zone too early and could create a draught.
Teoreettisessa tarkastelussa käytiin läpi ilmastointipalkin teoriaa sekä konvektiovirtausten muodostumisen teoriaa. Lisäksi esitettiin, kuinka suihkuista lasketaan liikemäärävirta. Kokeellisessa osiossa mitattiin huoneen sisäisten lämpölähteiden aiheuttamia pluumeja. Lämpölähteet oli sijoitettuina tutkimushuoneen päätyseinän viereen. Mittauksissa keskityttiin tarkemmin sähkölämmityspatteriin ja sitä mallinnettiin eri tehoilla. Lisäksi mitattiin ilmastointipalkin tuloilmavirtausta eri ilmamäärillä. Pluumien ja tuloilmavirtauksen törmäyskäyttäytymistä selvitettiin savukuvauksella.
Analyysiosiossa sähkölämmityspatterin aiheuttaman pluumin ja palkin tuloilmavirtauksen törmäyskäyttäytymiselle kehitettiin malli. Mallissa huomioitiin vastaikkaisten törmäävien suihkujen liikemäärät ja esitettiin kohdat tutkimushuoneen pituussuunnassa, jossa tuloilmavirtaus kääntyy oleskeluvyöhykkeelle. Ilmastointipalkkijärjestelmässä tuloilmavirtauksen tulisi kääntyä oleskeluvyöhykkeelle vasta huoneen seinustalla. Tutkimuksen perusteella näin käy, jos pluumin liikemäärä on noin 10% tai vähemmän tuloilman liikemäärästä. Muulloin palkin tuloilmavirtaus kääntyy oleskeluvyöhykkeelle liian aikaisin ja aiheuttaa mahdollisestivedontunnetta.
The theoretical investigation aimed to define the theory of the ventilated beam and the theory of convection flows. In addition, itdepicted how the momentum flux can be calculated. The experimental part focusedon measuring plumes created by inner heat sources. The heat sources were placedin front of a gable wall in the research room. An electric heater was the heat source in which measurements focused on and it was modelled with different powers. In addition, different supply air flows were measured. Collisions of the opposite jets were viewed with smoke videos.
The model for the behaviour of the plume and supply air jet was generated in the analysis part. The momentum flux of opposite jets was taken into consideration in the model. In addition, the locations where supply air flows turn to the occupied zone were defined. In a ventilated beam system it is important that the supply air jet turns tooccupied zone near the wall. The results of this research show that this happens if the momentum flux of the plume is about ten percent or less of the momentumflux of the supply air jet. Otherwise the supply air jet turns to the occupied zone too early and could create a draught.