Kezdőlap / Portfolio / Parkolóház Szellőztetés CFD Szimuláció: Mit mutat meg a levegő életkora

Parkolóház Szellőztetés CFD Szimuláció: Mit mutat meg a levegő életkora

Parkolóház Szellőztetés CFD Szimuláció: Mit mutat meg a levegő életkora

Egy parkolóház szellőztetésének tervezésekor a szabályok két paraméterrel kapcsolatban tartalmaznak előírásokat: a tervezőnek biztosítania kell legalább az alapterület 2.5%-ának megfelelő nyitott felületet, amelyen keresztül a légcsere megvalósulhat. Másrészt pedig olyan mechanikai szellőztető rendszert kell beépíteni, amely legalább a légtér háromszorosát képes megmozgatni, cserélni óránként. Egy CFD szimuláció azonban több olyan körülményt is fel tud deríteni, amelyek alapvetően befolyásolják a szellőztető rendszer teljesítményét. Kiderülhet, hogy a beépített tartalék a gyakorlatban nem létezik és az előírt értékek alig teljesülnek.

Parkolóház, mint virtuális teszt labor

A lenti példa egy kis társasház 320m2-es, 16 kocsi állásos, földalatti parkolóját mutatja be. A belmagasság 2.4m, azaz a parkoló légtere 768m3 térfogatú. A fekete nyilak arra a két lapos, kifejezetten parkolókba szánt ventilátorra mutatnak, amiket a példa kedvéért ide választottam. A ventilátorok egyenként Q=0.94m3/s levegőt mozgatnak meg és ugyanabba az irányba mutatnak. Amikor működnek, a friss levegő a jobb oldalon lép be a parkoló légterébe (kék nyíllal jelölve), az elhasznált levegő pedig a bal oldalon (narancs színű nyíl) távozik.

Parkolóház modell CFD szimulációhoz
Két alacsony építésű ventilátor (fekete nyilak) gondoskodik a légcseréről, a friss levegő a jobb oldalon lép be (kék színű nyíl) és a bal oldalon távozik (narancs színű nyíl)

Akkor számoljuk csak ki, teljesülnek-e az előírt számok. A jobb oldali levegő belépő felület 13.2m2-es, a bal oldali kilépő pedig 14.4m2, összesen 27.6m2. Csak ezeken zsaluzott kapu is van, szóval tételezzük fel, hogy csak 50% a szabad átáramlási keresztmetszet, azaz összesen 13.8m2. A 320m2 alapterülethez 8m2 az előírás, tehát ez rendben lévőnek tűnik.

Ami az óránként légcserét (az angol Air Change per Hour-ból ACH-nak rövidítik) illeti, mindkét ventilátor Q=3348m3/h térfogatáramot tud, a két ventilátor összesen 6696m3/h-t, ami 8.71 (6696/768) elméleti ACH-t biztosít. A minimum ACH 3, azaz ennek is rendben kellene lennie, és van tartalék bőven.

Ezen a ponton akár hátra is dőlhetnénk, de a CFD szimuláció rávilágít arra, hogy vannak a nyers számokon kívül más meghatározó tényezők is.

Vizsgáljunk meg több ventilátor elrendezést

Az alábbi képek a levegő sebességét mutatják a talajszint felett 0.8m és 2.1m magasságban. A levegő áramlási sebessége 0.1m/s alatt van a ventilátorokból kilépő csóvákat kivéve szinte mindenhol. A belépő friss levegő áramlási sebessége mindössze 0.06m/s, amely  Qin=3110m3/h belépő térfogatáramot eredményez. Ez viszont csak 4 ACH-t jelent az elméleti 8.71-hez képest. Még mindig több, mint az előírt 3 ACH, de eltűnt a tartalék. Egyáltalán mire fel ez a különbség az elméleti értékhez képest?

Légsebesség 0.8m-rel a talajszint felett
Légsebesség 0.8m-rel a talajszint felett
Légsebesség 2.1m-rel a talajszint felett
Légsebesség 2.1m-rel a talajszint felett

Ez azért van, mert csak az egyik, a jobb oldali ventilátor szív be friss levegőt, az is csak részben, mert a kapacitásának egy kis hányada a már a légtérben lévő fáradt levegő keringetésére megy el. A bal oldali ventilátor pedig konkrétan csak fáradt levegőt és azt a levegőt mozgatja tovább, amit a jobb oldali ventilátor továbbít felé.

Mivel az ACH függ a helyi levegő áramlási sebességtől, ennek az eloszlását is pont úgy ábrázolhatjuk a térben, mint a sebességét. Így sokkal többet megtudhatunk a légcsere jellegzetességeiről, mintha csak a beömlő keresztmetszetre számolt átlagra hagyatkoznánk.

Óránkénti légcsere (ACH) eloszlás a parkolóházban, amely megmutatja a nagy és a túl alacsony helyi értékeket
Óránkénti légcsere (ACH) eloszlás a parkolóházban, amely megmutatja a nagy és a túl alacsony helyi értékeket

Egy parkolóház esetén az emberi komfort paraméterek kevésbé fontosak, mint egy irodaház légterei esetén lennének, de a használatuk most is rávilágít a levegő áramlási viszonyaira. Az alábbi ábrán a levegő lokális korát mutatom be 2.1m-rel a talajszint felett, amely alapján további érdekes következtetést lehet levonni.

A levegő lokális életkora a ventilátorok szintjén, a kék friss levegőt, a zöld, narancs és piros színes egyre öregedő levegőt mutatnak
A levegő lokális életkora a ventilátorok szintjén, a kék friss levegőt, a zöld, narancs és piros színes egyre öregedő levegőt mutatnak

A levegő még friss, amikor a jobb oldali ventilátorhoz ér, de egyre öregszik, amint a bal oldali kiömlő keresztmetszet irányába halad, ahogy azt a zöldre váltó színe is mutatja. A bal oldali ventilátor által beszívott levegő viszont már 1300 másodperce (21 perce) a vizsgált légtérben tartózkodik. Ebből, és abból a tényből, hogy a belépő levegő sebessége kisebb, mint amit az ember huzatként egyáltalán érzékelni képes (ami egyébként 0.1m/s légsebesség felett történik) látható, hogy ez a szellőztető rendszer meglehetősen lassan cseréli a levegőt.

Az ACH-t könnyű megváltoztatni, még azonos ventilátorokkal is

Egy másik ventilátor elrendezés által előállított áramlási kép látható a következő képen. A ventilátorok térfogatárama nem változott, ami más a korábbihoz képest az a ventilátorok helye, ugyanis mindkettő a parkolóház bejáratához közel található.

Légsebesség a ventilátorok szintjén amikor mindkét ventilátor a bejáratnál található
Légsebesség a ventilátorok szintjén amikor mindkét ventilátor a bejáratnál található

Nem számít milyen jól néznek ki a ventilátorokból kilépő nagy sebességű csóvák, ez az elrendezés egyáltalán nem jobb, mint az előző, hiszen a beömlő keresztmetszeten csak v=0.046m/s a sebesség. Ez pedig 3.1 ACH értéked ad, ami alig több, mint az előírt minimum. Csak azzal, hogy a ventilátorok máshol vannak, az ACH értékét egy teljes értékkel módosítottam. Ebből is látszik, hogy mennyire fontos a szellőztető rendszert a tér adottságaihoz tervezni és ehhez többet kell tudnunk a tervezés során, mint az átlagos ACH.

A levegő lokális életkora szintén más lett az első változathoz képest, mivel több narancs és piros szín lassabban cserélődő levegőt jelez. Az ok megint az, hogy ezek a mennyezetre szerelt ventilátorok nem csatlakoznak egy friss levegőt szállító csővezetékhez. Ezek a ventilátorok a friss mellett olyan levegőt is beszívnak, amely már megtett egy vagy több kört a parkolóházban és közben persze megöregedett.

A levegő helyi életkora a ventilátorok szintjén amikor mindkét ventilátor a bejáratnál található. A kék szín a friss, a narancs és piros színek az egyre öregedő levegőt mutatják
A levegő helyi életkora a ventilátorok szintjén amikor mindkét ventilátor a bejáratnál található. A kék szín a friss, a narancs és piros színek az egyre öregedő levegőt mutatják

A szellőztető rendszeren végrehajtott CFD szimuláció alapján a tervező megbizonyosodhat arról, hogy a szellőzés az előírásoknak megfelelően történik majd. Ugyanez a szimuláció azt is meg tudja mutatni, hogy egy ventilátor, szellőző zsalu vagy más épületgépészeti egység hatékonyan működik figyelembe véve az adott tér sajátosságait, legyen az akár egy irodaház emberek által használt tere, vagy a parkoló.

Dr Dúl Róbert

Top