A modern épületeknek, különösen ha olyan nagyvárosokban épülnek, mint Budapest, számos kihívásnak kell megfelelniük. Illeszkedniük kell a város arculatába, kívülről modernnek és szépnek kell lenniük és megfelelő helyet kell biztosítaniuk az üzletek, irodák vagy lakások számára. Mivel az eső és bizonyos országokban a homok a levegő gyakori tartozéka, az épületgépészeknek olyan zsalukat kell használniuk, amelyek csak a levegőt engedik az épületek szellőzését ellátó drága gépészet közelébe. A CFD Engineering kidolgozott egy módszert, amely építészeti zsalu szimuláció segítségével gyorsan meg tudja határozni akár különleges konstrukciók szabvány szerint értelmezett nyomásesését.
Tehát a zsaluknak kívül kell tartani az esőt vagy homokot, de nem is szabad túl nagy áramlási ellenállást jelenteniük azért, hogy az emberek és gépek elegendő levegőhöz jussanak az épületen belül. Persze, hogy vannak szabványos módszerek a zsaluk teljesítményének mérésére és kiszámítására, ahogy azt az MSZ EN 13030 (esőre) és MSZ EN 13181 (homokra) előírja. De mi van akkor, ha az épületgépész az építésztől egy olyan külső homlokzat terveit kapta, amely egy dekorációs és egy ventilációs zsalut kombinál egy nem szokványos összeállítássá?
Nem csak a kinézet a lényeg
Azon túl, hogy nagyon dizájnos, jó lenne, ha a két rétegből álló rendszer áramlással szembeni ellenállása elég alacsony lenne ahhoz, hogy a mögötte lévő gépek levegő igényét ki tudja elégíteni. Hogyan leget meggyőződni arról, hogy rendesen működik majd? Teszteljük és mérjük le? Rendben, de mi van, ha az ellenállása túl nagy? Teszteljük le a módosított változatot is? Nos, a tervezési fázisban az áramlástani szimulációk használatával ettől ma már sokkal hatékonyabban lehet működni.
Így tett a megbízónk is, aki tudni szerette volna, hogy a két rétegű zsalu rendszernek mekkora a légáramlással szembeni ellenállása.
A dekorációs zsaluról semmilyen korábbi mérési eredményt nem találtunk. Viszont a ventilációs zsalu egy belga cég terméke és meg is találtuk az adatlapját a legfontosabb paraméterekkel. Az alább található képek a szabványos, 1m x 1m-es zsalu teszt összeállítást mutatják be abban a helyzetben, ahogy az épületre kerülnek.
Amikor egy zsalut a szabványnak megfelelő módon tesztelnek, a teszt darabnak alkalmazkodnia kell a teszt berendezéshez. Kell egy keret, amivel a berendezéshez rögzítik. Ilyen hívságokra a szimulációhoz nincs szükség, mert akár a teljes 1m x 1m-es szabványos mérési keresztmetszetet kitölthetik a zsalu profiljai, ahogy a valóságban is lesz majd.
A szimulációkat pont úgy hajtottuk végre, ahogy a fizikai tesztek is történnek. Az 1m x 1m-es geometriákat behelyeztük a teszt berendezés CAD modelljébe, betöltöttük az áramlástani szimulációs szoftverbe.
Szabvány szerinti építészeti zsalu szimuláció
Ugyanazokat a levegőáramlással kapcsolatos peremfeltételeket használtuk, mint amit a fizikai teszt előír. Belépő és kilépő konfigurációt is vizsgáltunk, mindkét zsalu réteget külön-külön és egymás mögé helyezve is szimuláltuk, hogy az eredmények által alkotott kép teljes legyen.
A belépési konfigurációban a ventilációs zsalu gyártója a katalógusban Ce=0.457 veszteségtényezőt adott meg. A mi szimulációnk a mi geometriánkkal Ce=0.43 veszteségtényezőt adott a belépési konfigurációban, a kettő 94%-ban egyezik. Nem lehet tudni, hogy a katalógus adat mért vagy szimulált, de elég közel vannak ahhoz, hogy a szimulációink eredményei elfogadhatóak legyenek.
A belépési és kilépési konfigurációs veszteségtényezők kiszámítása mellett a K-tényező kiszámítása és a nyomásesés térfogatáramtól függésének grafikonos ábrázolása percek alatt elkészült.
Ezek a görbék azt mutatják, hogy a belépési konfiguráció nagyobb áramlási veszteséget okoz, mint a kilépési. Minél nagyobb a térfogatáram, annál inkább nő a két görbe közötti különbség. Mivel a nem szokványos, két rétegű zsalu rendszer teljesítmény karakterisztikáját egy nap alatt kiszámítottuk, az épületgépésznek van arra ideje,
hogy el tudja dönteni, hogyan kezelje a túl nagy áramlási ellenállás problémáját.
Amellett, hogy az áramlástani szimuláció gyors, pontos és még a szabványnak megfelelő eső- és homokvédelmi kategória meghatározására is képes, elég rugalmas ahhoz, hogy napokon belül kiszámolja számos geometria módosítás hatásait. Szóval engedjük be a napfényt, a gépek megoldják a többit. Ha tetszett ez az esettanulmány, itt olvashatsz egy különleges esetről, amiben mért eredményeket hasonlítunk össze az építészeti zsalu szimuláció eredményeivel.
Dr Dúl Róbert