Lämpökuormien aiheuttamien konvektiovirtaustenvaikutus huoneen virtauskenttään

Risto KosonenProfessori, LVI-tekniikka

Tutkimusta on rahoittanut:

Säätiö L.V.Y.

K. V. Lindholmin säätiö

Tekniikan edistämissäätiö (TES)

Doctoral Education Network in Energy Technology (DENET)

Sisäilmastoseminaari 2017MessukeskusKeskiviikko 15.3.2017, 8:45–16:30

Sami Lestinen1, Simo Kilpeläinen1, Risto Kosonen1, Juha Jokisalo1, Hannu Koskela2

1Aalto-yliopisto, Konetekniikan laitos, LVI-tekniikka2Turun ammattikorkeakoulu

Sisältö

• Motivaatio

• Metodit

• Tulokset

Motivaatio

✓ Suurten lämpökuormien tiloissa luonnollisen konvektion

virtaukset ovat vallitsevia

✓ Huonetilassa esintyy mikro- ja makrotason pyörteitä, joiden

luonnetta ei tunneta

✓ Huonetilan pyörteisyydellä ja luonteella keskeinen merkitys

termiseen viihtyisyyteen

Kosonen R, Lastovets N, Mustakallio P, Carrilho da Graça G, Mateus NM, Rosenqvist

M. (2016). The effect of typical buoyant flow elements and heat load combinations on

room air temperature profile with displacement ventilation, Building and Environment.

Müller, D., Kandzia, C., Kosonen, R., Melikov, A. K., & Nielsen, P. V. (2013). Mixing

Ventilation. Guide on mixing air distribution design. Federation of European Heating

and Air-Conditioning Associations, REHVA.

Tavoitteet

✓ Tutkia huonevirtauskentän erityispiirteitä ja saada lisätietoa

makro- ja mikropyörteiden luonteesta

✓ Hyödyntää Fourier-analyysiä tarkastelussa

✓ Tutkimuskysymys – Miten konvektiovirtaukset vaikuttavat

huoneen virtauskenttään ja pyörteisiin ?

Heiselberg, P., & Nielsen, P. V. (1996). Flow Element Models. Aalborg: Dept.

of Building Technology and Structural Engineering. (Indoor Evironmental

Technology; No. 65, Vol. R9657).

Huonetilan virtauselementit

Koejärjestely

✓ 12 lämmönlähdettä => 40…80 W/m2,lattia

✓ Tasainen ilmanjako – pieni liikemäärä

✓ Mittaussalko: 0.1–0.6–1.1–1.25–1.4–1.7–2.3–2.9 m

Mittarit

✓ Suuntariippumaton anemometri (7 pcs)

✓ Ultraäänianemometri (1 pcs)

✓ Tinytags – huoneilman lämpötila ja kosteus

✓ Swema 3000 – painemittari

✓ Mittalaippa – ilmavirta

✓ Lämpökamera – pintalämpötilat

Visualisointi

✓ Savuvisualisointi – virtauskuviot

✓ Kevyet suikaleet katossa – suuret pyörteet

Tulokset

Huoneilman nopeusvaihtelu kasvoi kun lämpöteho kasvoi

Tulokset

Ilman nopeuden vaihtelun energia kasvoi kun lämpöteho kasvoi

Yhteenveto

✓ Ilman liike ja nopeuden vaihtelukasvoi kun lämpöteho kasvoi

✓Turbulenssiaste kasvoi kun keskinopeus pieneni

✓Nopeusvaihtelun energia kasvoisuuremmalla lämpöteholla ja keskinopeudella