ΓΡΑΗ t-tateι-pr ΗΗΥ-ΑΝΟλΟΓιkr.

Transcript

1 ΓΡΑΗ t-tateι-pr ΗΗΥ-ΑΝΟλΟΓkr. t-1\f;< 6Sb ΑΝΩΤΑΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ (ΑΤΕΙ) ΠΕΙΡΑΙΑ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ: ΠΛΕΟΝΕΚΤΉΜΑΤΑ, ΜΕΙΟΝΕΚΤΉΜΑΤΑ & ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ ΚΤΉΡΙΩΝ ΤΖΙΩΚΑΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ Α.Μ.:26091 ΠΑΠΑΧΡΗΣΤΟΣ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ Α.Μ.:31100

2 Περεχόμενα Πίνακας Εκόνων Εσαγωγή Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 2. Φυσκός Αερσμός Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σ ελδοδ είκτης Αρχτε κτονκός σχεδασμός ενός προηγμένου συστ11ματος φυσκού αερσμού σε κτ~ίρα Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 2.2 Σύγκρση φυσκών, μηχανκών κα υβρδκών συστ~1μάτων α ε ρσμού στς αστκές περοχές Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σ ελδοδείκτης. 3 Φυσκός αερσμός σ ε κτηρα Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Φυσκό ς εξαερσμός σε κτ~1ρα με δπλές προσόψε ςσφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 3.2 Ο φυσκός εξαε ρσμός σε πολυώ ροφα κτi1ρα με δπλή πρόσοψη.σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 3.3 Μ ελέτ~1 φυσκού αε ρσμού στους ορόφους καταφυγίων.σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Ο άνεμος πνέε σ ε κανονκ11 πρόσπτωση στο κτ11ροσφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Ρο1Ί ανέμου σ ε επλεγ μένο κάθετο επίπεδο... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Ρο11 ανέμου σε επλεγ μένο ορζόντο επίπεδο Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Φυσκός αερσμός σ ε ευ11 λα δ α με ρσμάτα πολυώροφων κτ~1ρίων.σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 3.5 Φυσκός αερσμός σε ηλακές καμνάδες... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Π ε ραματκ11 δ αδκασ ία Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Ενίσχυση του ρυθμού φυσκού αερσμού κα μείωση τη ς αύξησης θερμότ~1τας σε στέγη σοφίτας με η λακό συλλέκτ~1 με η λακά πετάσματα. Σφάλμα! Δεν έχε ορστε ί σελδοδείκτης. 4. Μ έθοδο προσομοίωση ς σε κτηρα με φυσκό αερσμόσφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 4.1 Δαδκασία Σχεδ ασ μού Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Ανάλυση κα εργαλεία σχεδασμού... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Θεωρίες ραί1ς κελύφους Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 2

3 4.2. Χρ11ση ντετερ μνστκών κα έξυπνων τεχνκών γα την παραγωγή της κατανομ11ς της ταχύτητας του αέρα στα εξωτερκά ανοίγματα σε απλές μονοδάστατες δαμορφώσ ε ς φυσκού αερσμού Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 4.3 Ανάπτυξη κα επκύρωση ενός δζωνκού μοντέλου -ΡΟΜΑΣφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Περγραφ11 του ΡΟΜΑ Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Προσομοίωση κα εκτίμηση... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Αρθμητκ~1 Προσομοίωση της παροδκά αναπτυσσόμενης ρο1ίς σε ένα δω μάτο με φυσκό αερσμό Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Περοδκό Μοντέλο... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Τεχνκ~Ί αρθμητκ~1ς προσομοίωση ς Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Αποτελέσματα... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτ~1ς. 5 Περαματκές μετρήσες εσωτερκού περ βάλλοντο ςσφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Μετρήσες στο εσωτερκό θερμκό περβάλλον κα ενεργεα κ~ί ανάλυση σε μεγάλα κτ~ίρα τς τυπκές εποχές... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Γενκές μετρήσ ες Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Σύστ~1μα αερσμού... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Το περίγραμμα των μετρήσεων στο χώρο.. Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης Συμπεράσματα Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 5.2 Μεγέθη που εξαρτώντα από το μέγεθος των αωρούμενων σωματδίων γα τον εσωτερκό / ε ξ ωτερκο ' φυσκα ' αερ ζ' ομενο χωρο. ' Σ φα 'λ μα. 'Δ εν εχε ' ορστε ' σε λ δ ο δ εκτης. ' 5.3. Η επίδραση τ~1ς ανθρώπνης συμπερφοράς στο ρυθμό φυσκού αερσμού στο εσωτερκό πε ρβάλλον το καλοκαίρ... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Ββλογραφία

4 Π ί\ ακας Εκόνων Σχήμα 1: Κατανομή στατκής πίεσης κατά το ύψος του κτηρίου (μέσα-έξω) (Μαθουλάκης Δ.)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχl1μα 2: Πεδίο ροής γύρω από το κτήρο... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχ11μα 3: Ο απώλεες του C0 2 γα 20 κτήρα [Lamas, 2007, Brescu 2000).Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχήμα 4: Συστήματα υβρδκού εξαερσμού που μελετήθηκαν περαματκά (Niaclou κα συν., 2005)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδ είκτη ς. Σχl1μα 5: Κάτοψη ορόφου (Grattia κα De Herde, 2004)Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχ1Ίμα 6: Κτήρο γραφείων με δπλή πρόσοψη (Grattia κα De Herde, 2004)Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σ ελδο δε ίκτης. Σχl1μα 7: Πίεση του αέρα σε ένα κτήρο κα ταχύτητα του ανέμου συναρτήσε της κατεύθυνσης (Grattia κα De Herde, 2004)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχl1μα 8: Ο θερμοκρασίες κατά την θερμότερη περίοδο του 1998 στο κτήρο της Siemens (Pasqay, 2004)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχ11μα 9: Υπολογστκός προσδορσμός του δανύσματος τt\ς ταχύτητας κα των ροϊκών γραμμών σε κάθετο επίπεδο που κόβε στη μέση το πάχος του κτηρίου. (Cheng κα συν. 2007)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σ ελδοδείκτης. Σχl1μα 10: Υπολογστκά υπολογσμένο δάνυσμα ταχύτητας στο ορζόντο επίπεδο στο μέσο του ορόφου καταφυγίου σύμφωνα με τς γωνίες του ανέμου: α) 0, b)30, c) 45, d) 60 e) 90 (Cheng κα συν. 2007)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχl1μα 11: Το δωμάτο που δημουργήθηκε με ηλακές καμνάδες (Bacharolis κα συν., 2007)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδ ε ίκτης. Σχήμα 12: Η ροή του αέρα μέσω του τοχώματος με ηλακή καμνάδα κα ο κατασκευαστκές λεπτομέρεες.(βacharοulίs κα συν. 2007)Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σ ελδοδ ε ίκτης. Σχ11μα 13: Περαματκή δάταξη κεκλμένου καναλού (W.Puangsonbut κα συν., 2007)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχήμα 14: Το κτήρο: Ένα ολοκληρωμένο σύστημασφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχ11μα 15: Το κελί δοκμών (Dascalaki κα συν. 1999)Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σ ελδοδε ίκτης. Σχή μα 16: Μοντελοποίηση του κάθετου συνόρου (Haghighat κα συν., 2001)Σφάλμα! Δ εν έχε ορστεί σελδοδείκτης. 4

5 Σχ~1μα 17: Μοντελοποίηση του ορίου ακροφυσίου (Haglίghat κα συν., 2001)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδ ε ίκτη ς. Σχ1Ίμα 18: Ένα αερζόμενο πε ρίβλημα με τοπκή πηγή με μα τοπκ1] πηγ11 θερμότητας (Lίnden κα συν.1990) που δείχνε το ρυθμό ροής μέσα από το πε ρίβλημα από το θερμό ανώτερο επίπεδο... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελ δοδείκτης. Σχ11μα 19: Αερζόμενο περίβλημα με κατανεμημένη πηγή θ ε ρμότητας (Gladstone C κα Woods Α W.,2001) που δείχνε το ρυθμό ροής μέσω του περβλήματος εξατίας του θερμού αέρα που κατανέμετα μέσα στο δωμάτο. Σφάλμα! Δ εν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχήμα 20: Η γεωμετρία του ενός τετάρτου του δωματίου που χρησμοποείτα γα τς προσομοώσες (Kaye κα συν., 2009)\... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχ~1 μα 21 : Γενκή άποψη κα εσωτερκή σκηνή του σταδίου στη Σαγκάη (Ηaηg κα συν., 2007)... Σφάλμα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχ11μα 22: Σχεδασμός ροής εσωτερκού αέρα (Ηaηg κα συν. 2007)Σφάλ μα! Δεν έχε ορστεί σελδοδείκτης. Σχ~)μα 23: Θέση των σημείων μέτρησης της θερμοκρασίας γα το θερμκό περβάλλον (Ηaηg κα συν., 2007)... Σφάλμα! Δεν έχε ορ στεί σ ελδοδείκτης. 5

6 1. Εσαγωγ1ί Ένας σημαντκός κλάδος της αρχτεκτονκι1 ς ε ίνα η βοκλματκι1 αρχτεκτονκ1) που στοχεύε στην κανοποίηση της θ ε ρμκί1ς άνεσης των χρηστών με τη μκρότ ε ρη δυνατ1 ενε ργεακjl επβάρυνση. Ο κυρότε ρο κλματκοί παράγοντες που λαμβάνοντα υπόψη στ1 βοκλματκι) αρχτ ε κτονκι1 ε ίνα η ηλοφάνε α, η θ ε ρμοκρασία του αέ ρα, ο άνε μος κα η υγρασία. Όσον αφορά σε μκρές π ε ροχέ ς, όπως το οκόπεδο στο οποίο είνα χτσμένο ένα κτ~1ρο, η χαρ α κτ1ρστκι1 δαμόρφωση των κλματκών παραγόντων, το επονομαζόμενο μφοκλίμα, αφορά στο ίδο το κτίρο καθώς κα το π ε ρβάλλον γύρω από αυτό. Ο παράγοντες που επηρ εάζουν τη θερμκι1 άν εση ε ίνα η θερμοκρασία του α έ ρα, η μέση θ ε ρμοκρασία όλων των επφανε ών που πε ρβάλλουν το χώρο, η σχετκί1 υγρασία του α έ ρα, η ταχύτ1τα του αέ ρα κα η δραστ1ρότ1τα των χρηστών του κτ1ρίου (Ευαγγελνός Ε., Ζαχαρόπουλος Η. ). Στην πε ρίπτωση που ο εσωτε ρκός α έ ρας ενός κτ1ρίου έχε υψη λότε ρη θ ε ρμοκρασία από τον ε ξωτ ε ρκό, ο α ε ρσμός του κτηρίου θεωρείτα απαραίτ1τος. Η κίνηση του α έ ρα στο κτίρο καθορίζετα από το μέγεθο ς κα τ1 θέση των ανογμάτων. Η ταχύτητα του α έ ρα ε ίνα μέγστη όταν τα ανοίγματα από τα οποία εξέρχετα ο αέρας είνα μεγαλύτε ρα από αυτά από τα οποία ε σ έ ρχετα, ενώ η καλύτερη κατανομή του αέ ρα στο χώρο επτυγχάνετα με τα δαμπερή ανοίγματα. Εκτός από το φυσκό αερσμό, σημαντκό ρόλο παίζε κα ο φυσκός δροσσμός ο οποίος στην ουσία στοχεύ ε στ1 μείωση τ1ς θε ρμοκρασίας του εσ ε ρχόμενου α έρα στο κτήρο. Ο φυσκός δροσσμός μπορεί να επτευχθεί μέσω τ1ς δέ λευσης του ε σερχόμενου στο κτίρο αέ ρα πάνω από τς επφάνεες νε ρού, από σωληνώσ ε ς που τοποθ ετούντα μέσα στο έδαφος 1) σ ε νε ρό που έχε θ ερμοκρασία χαμηλότερη από εκείνη του π ε ρβάλλοντος, καθώς κα μέσω τ1ς αύξησης τ1ς ταχύτ1τας του αέ ρα γα τ1 β ελτίωση της θ ερμκι)ς άνεσης. Στ1ν παρούσα ε ργασία θα παρουσαστούν ο μέθοδο φυσκού αερσμού κτηρίων, θα αναλυθ ε ί η θ εωρία του φυσκού αερσμού κα ο συνθi1κε ς θερμκί1ς άνεσης στο χώρο. Στ1 συν έχε α θα γίνε ββλογραφκι) ανασκόπηση των δαφόρων εργασών που αναφέροντα στο φυσκό αερσμό των κτ1ρίων κα θα παρουσαστούν ο μέ θοδο προσομοίωσης τ1ς με λέτ1ς των προβλημάτων του φυσκού αερσμού. 6

7 2. Φυ σκ ό ς Α ερσμό ς Με τον όρο φυσκός αε ρσμός κτηρίων αναφε ρόμαστε στην ε ίσοδο του ατμοσφαρκού αέρα μέσω κατάλληλων ανογμάτων, μέσω των οποίων πραγματοποε ίτα η ε ίσοδος κα έξοδος του αέρα στο κτ~1ρο. Η παροχi1 του ε σ ε ρχόμενου α έ ρα πε ργράφ ετα ω ς το γνόμενο του εσωτερκού όγκου του κτηρίου επί τς ωραίες αλλαγ έ ς του αέρα. Q=V χ Ι (m 3 /h), όπου με V συμβολίζετα ο εσωτ ε ρκός όγκος του κτ~1ρίου (111 3 ) κα με J ο ωραίες αλλαγές του αέρα (h- 1 ). Στην πε ρίπτωση που η θ ερμοκρασία στο εξωτε ρκό του κτ~1ρίου ε ίνα δαφορετκή από τ~1 θ ε ρμοκρασία στο εσωτε ρκό όπως επίση ς κα στ~1ν π ε ρίπτωση που υπάρχε πνο11 αν έ μου στο εξωτερκό του κτηρίου που προκαλε ί ανσοκατανομ11 τ~1ς π ίεσης στην εξωτ ε ρκ~1 επφάνε α του κτ~1ρίου επάγ ετα δαφορά μεταξύ εσωτε ρκ~1ς κα εξωτερκ~1 ς πίεση ς. Η πίεση με ώνετα γραμμκά με το ύψος σύμφωνα με την εξίσωση τ~1ς αεροστατκ~1ς dp /dz= -ρg, όπου z ε ίνα η κατακόρυφη απόσταση από ορζόντο επίπε δο αναφοράς. Στο Σχ11μα 1 δε ίχνετα το παράδ ε γ μα τ~1 ς κατανομ11ς των πέσεων σένα πολυώροφο κτίρο. - κρύο ζεστό - 4 εξωτερκού τοχφματος ουδέτερο επίπεδο πίεσης _... _Wllill εξωτερκο Απόλυτη πίεση Σχήμα 1: Κατανομή στατκής πίεση ς κατά το ύψος του κτ~1ρίου (μέσα-έξω) (Μαθουλάκ~1ς Δ. ) Η κατανομ11 της πίεσης στ~1ν εξωτερκ~1 πλευρά ενός κτηρίου εξατίας του αέρα που φυσάε ε ξαρτάτα από το σχήμα του κτ~1ρίου κα τον προσανατολσμό του ως προς τον αέ ρα που ρ έε στο γε τονκό π ε ρβάλλον του κτηρίου. 7

8 άνεμος ανεπηρέαστος από το >-'Τtjρο υ, προσήνεμα δίνη ---- ζόνη ανακυκλοφορiας της ρ οής Σχήμα 2: Πεδίο ρο1ί ς γύρω από το κτ11ρο. Το μέγστο σημείο πίεσης, το οποίο ονομάζετα σημείο ανακοm)ς, ε μφανίζετα ψηλότερα από το κέντρο βάρου ς της επφάνε α ς της προσ1ίνεμη ς πλευ ράς κα οφείλετα στην άνση κατανομί1 τη ς ταχύτητας του ανέμου. Στς περοχές της αποκολλημένης ρο1) ς η ρο1) είνα γενκά ομοόμορφη κα χαμηλ1ί. Η στατκί1 πίεση στην επφάν ε α ενός κτηρίου μπορεί να προσδορστε ί με πε ραματκές μετ ρήσε ς σε μοντέλα κτηρίων τα οποία τοποθ ετού ντα σ ε αεροδυναμκές σi1ραγγες. Σε κτi1ρα απλού ορθογώνου σχήματος η πίε ση μεταβάλλετα από 0.5 έως 0.9 σ ε σχέση με την πίεση ανακοmίς του αέρα που πνέε, ενώ στην υπήν ε μη από -0.2 έως -0.7 της πίεσης ανακοmίς. Στς πλευ ρ ές που είνα παράλληλες προς τον άνεμο η πίεση μεταβάλλετα από -1 έως 0.2 της πίεσης ανακοm)ς. Το άθροσμα τη ς πίεσης εξατ ίας της δαφοράς θερμοκρασίας κα της πίεσης εξατίας της πνο1ίς αέρα στην εξωτερκή επφάνε α ενός κτηρίου, αρχκά μας δίνε μα πρώτη εκτ ίμηση της επίδρασης των δύο αυτών παραγόντων. Η παροχ~) του αέρα μέσω ενός ανοίγματος με δατομ1) Α είνα συνάρτηση της δαφοράς της στατκί1ς πίεσης, της γεωμετρίας του ανοίγματος κα του μi1κους του. Όταν η ροi1 ε ίνα στρωτ~), η παροχ11 είνα γραμμκ~ί συνάρτ~1ση τ~1ς δαφοράς πίεσης, ενώ αν ε ίνα τυρβώδης, μετα βάλλετα ανάλογα με τ~1 δαφορά πίεσης. 2.1 Αρχτεκτονκός σχεδασμός ενός προηγμένου συστήματος φυσκού αερσμού σε κτήρα. Η ανάγκ~1 γα τ~1 με ίωση των εκπομπών του φανομένου του θερμοκ~1πίου κα εδκότερα του C0 2, που προκαλε ίτα από τ~1ν καύση των ορυκτών καυσίμων οδήγησ ε στ~1ν ανάγκ~1 γα κτ11ρα χαμηλi1ς ενεργεακής κατανάλωσης. Ο Bordas κα ο συνεργάτες του 8

9 (2001) μελέτησαν 20 κτήρα στην Αμερκή κα συμπέ ραναν πως ο λόγος του C02 που ηπαράγ ετα κατά την προ ετομασία του χώρου προς το C02 που απατ ε ίτα γα το φωτσμό του χcί)ρου, γα μα επφάνε α ορσμένου εμβαδού, σούτα με 6. A11nual C0 1 entίssion$ in carbnn units Ι ~nrl r ψ\..; 2 1η:..;.( )... J4J c:υ; f~~ lί'lf)t(:~(\o~...ςij "'" :,.t~'\: \Υ Ι j} I Ι~ 1) Cl :\2-. r- lx r l r: l y 0,117, Hen ing ui nn: ti~ c:i Cfl l.i.hί ~ re.:: d.i3. exc-cf Ι (&.\\' and M 11 r~~ nn \\'n 1~1 1 ~ ΕΟΟΝ 1 ~'2{00 GP ' [81.J' U r ~."> 1. 1 W m..... ~ "'" '~- t<v. - EC.ON 1i ~2':0D GP 2 0."1f'Ι ΝΙ η 81 t.'.:w t l a"'18σo"u \Yrrt1o~ r.ttν Μ:ί 18 Ι:Ιc,.,., Ι >Ρ., :., '" '" ::c=w \P UOu'4rn B.8.:lf'\)At'\' ::! ΙΞΙJ J..-.i n Gi:I001CrC Λt f\' ~ -..ηj Β ίl;.-g ΑtΝ t ~ Cn"Β ' 1 W.υΙ ~ Α C> > - ;{! :::! εi " ΙΑο- 11«1\λ>Μn 1LΙ..., rσ λtν -... u~.n.. Βυd Οt\ - AtlY ECON,!l'21)XI Ί1 ο 2 Ooot1 r,v >> Ct1111M., A.t1 Fr:-J rt::blor1 Μ'l Α : Ιl ~hm U-1~ Ι Λ-t 11. Cο l '1 W,λ t-c.o.\ :-~m GP 1 Fro ~o AC η Hea\i ng aηό h ο w a101 - g ;,; 8 HJJaling and hο w aίe r (Jl e:~ i tity ::~ Rorr igo<alίo n a n~ Ι>eat r~o~ Γ.1 FMS, PJ ntp ~ ~ d COc'llrO\$ Ι'/ G~ Ι cr h u mld~ IC~ \\on!!ι Eccrc hum an ca on DLqibng 0\ ΙΙΟ!! oquφm ~n l 8G Βθ Jcrcllleo11g 1:1 C e e ri no and vending 80ther (Ν,.,.,..,. σο"' ""'~ ~~ill[!j:...;1 ' '::.; ~:;;: ' - '':1J ' ~==~;~ -~-,Π!Εί~- ~- ~b~ω~ -~)-~ΙmΙWΙJRΙΙ ei.t:ω& \V~AtN+ 111 Compυl or room Ι i n cj uding λ' C ) 9 Commun>:;a1iow lt rooms (ir.c l'.'c) C&'\ 1 wimming ροοl, 1r a κ-m tte r otc. MBW nio ctianc:» hanoι i n g ο Emlssions expressed ss lrg carbαn per sq<jare meter αf Ιrestl!d rtoor srea per γe<r Σχήμα 3: Ο απώλε ες του C0 2 γα 20 κτ~ίρα [Lamas, 2007, Brescu 2000]. Εννέα από τς 1 Ο υψηλότερες εκπομπές C0 2 παρατηρ1ίθηκαν στα κλματστκά ενώ 9 στς 1 Ο χαμηλότερ ες εκπομπές επ ετεύχθησαν χρησμοποώντας μεθόδους φυσκού ~Ί προηγμένου φυσκού α ε ρσμού. Με τον όρο «προηγμένος φυσκός αε ρσμός» αναφερόμαστε στα συστήματα που χρησμοποούν το φανόμενο συσσώρευσης κα τ~1ς καθοδηγούμενης ροi'1ς αέ ρα. Στα κτ~ίρα όπου ο αε ρσμός γίν ετα με τεχνητούς τρόπους ο εκπομπές του C0 2 προ έ ρχοντα από τους ανε μστ~ίρ ες κα τς αντλίες που χρησμοποούντα γα να μετακνήσουν τον αέρα κα υπολογίζετα πως αποτ ελούν το 50% των απωλεών που σχετίζοντα με τη θέρμανση κα τ~1ν ψύξη του χώρου. Επεδ1Ί τα αε ρζόμενα κτήρα τ είνουν να σχεδάζοντα ες βάθος, ο εκπομπές C0 2 εξατίας τ~1ς χρ1ίσης τ εχνκού φωτσμού είνα επίσης σημαντκές. Τα κτήρα με φυσκό αερσμό κα προηγμένο φυσκό αερσμό χρησμοποούν τς δαφορές πέσης που αναπτύσσοντα από τους φυσκούς ανέμους κα/ή τ~1 δύναμη άνωσης, που προέρχοντα από τς εσωτερκές πηγές θ ερμότ~1τας οδηγώντας με αυτόν τον τρόπο στ~1ν αποφυγ1ί τ~1ς χρi'1σης των ανεμστ~ίρων. Προσθέτοντας τον ψυχρό αέρα μέσα στο Κ'tlΊρο αποφεύγετα η συσσώρευση θ ε ρμότητας στη θ ε ρμ1c1ί μάζα με αποτέλεσμα να μπορ ε ί να αποφευχθεί η ανάγκη γα ψύξη με μηχανκό τρόπο στο ε σωτ ε ρκό του. Στς θερμότερ ες περοχές είνα εφκτό να μεωθούν τα 9

10 ψυκτκά φορτία κα η χρησμοποούμενη ενέργεα που σχετίζετα με τς ε κπομπές C02 (Lomas and Cook,2005, Κrauss κα συν. ). Κτ11ρα με φυσκό εξαερσμό είνα σχεδασμένα με εκτεταμένη πε ρίμετρο, ανοίγματα στην πρόσοψη που επτείνουν την είσοδο φρέσκου αέρα. Αυτά τα χαρακτηρστκά μπορεί να είνα ασύμβατα με τα χαρακτηρστκά του σχεδ ασμού που επβάλλοντα εξατίας των πυκνοδομημένων αστκών κέντρων. Η χρ1)ση χεροκίνητων παραθύρων δακνδυνεύε την ασφάλεα κα αυξάνε την ανησυχία γα κλοπές στα κτήρα. Κατά το στάδο του σχεδασμού είνα εφκτό να προβλεφτούν ο εσωτερκές συνθήκες σε ένα κτ~)ρο με τ~1 χρησμοποίηση δυναμκών θ ε ρμκών μοντέλων κα υπολογστκών προγραμμάτων ρευστοδυναμκ11ς, ενώ ε ίνα σημαντκό να υπάρχε μα καθαρ11 δέα γα το πώς ο εσωτερκές συνθήκες στο τελκό κτ~)ρο θα ελεγχθούν. Κατά κανόνα είνα δύσκολο να εξάγουμε συμπεράσματα κα να ελέγξουμε τ~1ν απόδοση των απλών κτ~1ρίων με φυσκό αερσμό βασζόμενο μόνο στς μεταβλητές δαφορές πίεσης που αναπτύσσοντα εξατίας τ~1ς ρο1)ς του ανέμου. Στα προηγμένα κτ~)ρα με φυσκό αερσμό που χρησμοποούν το φανόμενο τ~1ς συσσώρευσης κα στα οποία ο αέρας θερμαίνετα από εσωτερκές πηγές, δεν είνα απαραίτ~1το να υπάρχε εξάρτ~1ση μεταξύ της ρο11ς του αέρα από των πέσεων του ανέμου. Αν είνα κατάλληλα σχεδασμένο το κτ11ρο, η ρο1) του αέρα μπορεί να δασφαλστεί όλες τς ώρες κατά τς οποίες υπάρχε πηγή θερμότητας, ακόμα κα κατά τη δάρκεα τ~1ς νύκτας. Στην π ε ρίπτωση που η μετατόπση της ρο1)ς γίνετα χωρίς περορσμούς, ο πηγές θερμότητας δημουργούν μονωμένες περοχές θερμού αέρα κα ο ρυθμός ρο1)ς είνα ανάλογος με την σχύ τ~1ς πηγ11ς. Εππλέον η δεπφάνεα μεταξύ του ψυχρού κα του θερμού ρεύματος αέρα παραμένε σταθερ1) (Ρ.F. Linden, κα συν., 1990). Επεδή ο πηγές θερμότ~1τας καταν έ μοντα πάνω στ~1ν επφάνεα του κτ~1ρίου, η ρο1) του αέρα θα εξαρτάτα από την σχύ τ~1ς πηγ11ς σε συνθήκες μόνμης κατάστασης (Gladstones and Woods, 2001). Αυτός ο συσχετσμός μεταξύ τ~1ς πηγής θερμότητας κα τ~1ς ρο1)ς του αέρα επτρέπε τον εύκολο έλεγχο της ροής του αέρα κα τον προσδορσμό τ~1ς απόδοσης σε σχεδαστκό επίπεδο που είνα αρκετά αξόπστος. Τα πλεονεκτ~)ματα που προσφέροντα από τ~1 δυνατότ~1τα ελέγχου κα πρόβλεψης των δυνατοτήτων του φυσκού αερσμού μπορούν να εξαφανστούν αν ο πέσες του ανέμου κυραρχήσουν. Η μη δυνατότ~1τα προσδορσμού αυτών των πέσεων δεν αποτελεί μεονέκτ~1μα, καθώς συν11θως αυτές παρατηρούντα κατά την καλοκαρν~) περίοδο που γενκά είνα δύσκολο ο προηγμένος φυσκός αερσμός των κτ~1ρίων να δατ~1ρ1)σε συνθ1)κες θ ε ρμκ~)ς άνεσης. Κατά συνέπεα είνα απαραίτητο ο σχεδασμός των κτηρίων να γίνετα ~ε τέτοο τρόπο ώστε αυτά να είνα «ουδέτερα στην επίδραση του ανέμου». Ο Lonas (2007) μελέτ~1σε γα τέσσερς δαφορετκούς τύπους κτ~1ρίων δύο δαφορετκούς τύπους αερσμού, 11το τον φυσκό αερσμό κα τον προηγμένο φυσκό αερσμό συνοψίζοντας τα βασκά χαρακτηρστκά καθενός : 10

11 τς αρχτ ε κτονκέ ς εππτώσ ε ς, την ποότητα του παρ εχόμενου εσωτερκού αέ ρα, το βαθμό προστασίας από το γ ετονκό πε ρβάλλον κα την αντοχf1 του στην κλματκ1ί αλλαγή. Τα Κ't11ρα με προηγμένο φυσκό αε ρσμό, με κεντρκό σύστημα παροχ~1ς αέ ρα κα π ε ρμετρκέ ς καμνάδες εξόδου αποδ ε ίχθηκε πως παρουσάζουν δαίτ ε ρα πλεον ε Κ't1Ίματα αν εξάρτητα με την περοχ~1 που βρίσκοντα. Εππλέον, βασζόμενος στην ε μπε ρία του σχεδασμού αυτών των Κ't1lρίων εξίηαγε απλές εξσώσ ε ς που μπορούν να χρησμοποηθούν κατά τον προκαταρκτκό σχεδασμό. Τα μεγ έ θη που υπολογίστηκαν εξαρτώντα από τον όγκο της ροής του αέ ρα που απατείτα την καλοκαρν~1 περίοδο. 2.2 Σύγκρση φυσκών, μηχανκών κα υβρδκών συστημάτων αερσμού στς αστκές περοχές. Στς περσσότε ρ ε ς μεσογεακ έ ς χώρες ο κύρος μηχανσμός παθητκ11ς ψύξης των Κ't1lρίων 11ταν ο φυσκός αε ρσμός που προφανώς 11ταν κα ο μοναδκός τρόπος πρν την εφεύρεση του κλματστκού, η χρ1)ση του οποίου αυξήθηκε δραματκά τη δ εκαετία του 90 ε δκά στς αστκέ ς π ε ροχέ ς. Εκτός από μηχανσμός ψύξης ο φυσκός αερσμός χρησμοποείτα ευρέως κα κατά τη δάρκεα των χεμερνών μηνών έτσ ώστε να δατηρείτα η ποότητα του εσωτερκού αέρα. Γα τον ίδο λόγο υπάρχε η περορσμέν~1 χρ11ση εξαε ρσμού στς κουζίνες κα τα μπάνα, η οποία γίνετα γα περορσμένο χρονκό δάστημα προκε μένου να απομακρύνοντα δυσάρεστες οσμές από την κουζίνα κα η υγρασία από το μπάνο. Ο υβρδκός αερσμός συνδυάζε τα πλεονεκτ~ίματα του φυσκού κα του μηχανκού αερσμού από πλευράς θερμκ11ς άνεσης κα ποότ~1τας Κ't1lρίου (Ρ. Heiselberg,2002). αέρα στο εσωτερκό του Στς αστκές περοχές ο υβρδκός αερσμός είνα δαίτερα σημαντκός, δεδομένου ότ μεώνετα το δυναμκό του φυσκού εξαερσμού εξατίας τ~1ς εξασθένσης της ταχύτ~1τας του ανέ μου κα των παρατ~1ρούμενων δαφορών πίεσης στς προσόψες των κτ~1ρίων (Santamouris, 2001 ). Ο Yoshimo κα ο συνεργάτες του (2002) μελέτησαν τ~1ν απόδοση ενός μηχανκού συστ~1ματος εξαερσμού κα ενός υβρδκού συστήματος εξαερσμού σε δοκμ11 κλίμακας σε ένα σπίτ στ~1ν Ιαπωνία κατά την καλοκαρν11 περίοδο. Από την άλλη ο Brohus κα ο συν ε ργάτες του (2003) μελέτησαν τ~1ν απόδοση ενός υβρδκού συστ~ίματος εξαερσμού σε ένα Κτl)ρο στ~1 Δανία. Ο Rowe (2003) μελέτ~1σε ένα μκτό περβάλλον 25 γραφείων του Παν επστημίου του Σίνδ ευ. Τα γραφ ε ία αερίζονταν μέσω ανοκτών παράθυρων κα πορτών 11

12 κα με ένα εππρόσθετο σύστημα αντίστροφου κύκλου ψύξης/ θέρμανσης κα εππλέον κάθε ένοκος δέθετε ένα ελεγχό μενο σύστημα αερσμού σε κάθε δωμάτο. Επ πλέον ο Principi (2001) κα ο συνεργάτες του μελέτησαν τς συνθ1)κες θερμ1c1)ς άνεσης σε ένα κανοτόμο γραφείο με υβρδκό εξαερσμό στην κεντρκl1 Ιταλία. Τα δεδομένα που μετρ11θηκαν παρείχαν σημαντκές πληροφορ ίες σχετκά με τη συμπερφορά του εξαερ σμού κα τς συνθ1)κες θερμκ11ς άνεσης στο κτ~)ρο κάτω από δάφορες κλματκές συνθ~)κες. Η Νάχου κα ο συν ε ργάτες τ~1ς (2005) πραγματοποίησαν μα μελέτ~1 στ~1ν οποία ανάλυσαν δαφορετκές μεθοδολογίες γα τ~1ν εκτίμηση του ρυθμού εναλλαγ1)ς αέρα από τς μετρ1)σες των συγκεντρώσεων του αερίου ανίχνευσης, δαπστώνοντας τ~1 βελτίωση του αστκού περβάλλοντος στην αποτελεσματκότ~1τα του φυσκού κα του υβρδκού εξαερ σμού δεδομένου ότ η απόδοση αυτών των συστημάτων στα αστκά κτ1)ρα είνα πολύ σημαντκ11 γα τον εξαερ σμό, την ποότ~1τα του εσωτερ κού αέρα κα τς ενεργεακές απατ11σες κυρίως γα την ψύξη. Στ~1 συγκεκρμένη εργασία μελετ11θηκαν δαφορετκές δ αμορφώσ ε ς εξαερ σμού κα συγκρίθηκαν με πραγματκά δαμερίσματα σε αστκές περοχές κατά τ~1ν καλοκαρvί) περίοδο. Εππλέον χρησμοπο11θηκαν δαφορετκές μέθοδο γα τ~1ν εκτίμηση του ρυθμού ανταλλαγ1)ς αέρα. Γα τους σκοπούς τ~1ς συγκεκρμένης εργασίας πραγματοποn)θηκαν 114 πε ράματα, εκ των οποίων 3 περά ματα δn)θησης, 30 περάματα φυσκού εξαερ σμού, 34 μηχανκού κα 47 υβρδκού εξαερσ μού. Κάθε πείραμα αποτελούταν από δύο στάδα: στο πρώτο το αέρο ανίχνευσης εγχέονταν στο εσωτερκό των δωματίων με εσωτερκούς ανεμστ11ρες που χρησμοποούνταν γα τ~1ν ομογενοποίηση της εσωτερ1c1)ς συγκέντρωσης κα στο δεύτερο ο εσωτερκοί ανεμστήρες απενεργοποούνταν κα καταγραφόταν η με ίωση του αερίου ανίχνευσης. Τα περάματα φυσκού εξαερσμού πραγματοποήθηκαν με δαμόρφωση απλ1ί 11 με δασταυρωμέv11 δαμόρφωση εξαε ρσμού. Στ~1ν περίπτωση του απλού εξαερσμού τα ανοίγματα 11ταν τοποθετ~1μένα είτ ε από την μπροστν11 είτε από τ~1ν πίσω πρόσοψη του κτ~1ρίου. Στα περάματα δασταυρούμενου εξαερ σμού τα περάματα μελετήθηκαν με δύο 1) περσσότερα ανοίγματα που τοποθετ11θηκαν στ~1 μπροστvί) κα στ~1ν πίσω πλευρά. Τα π εράματα με υβρδκό εξαερσμό εστίαζαν στον φυσκό εξαερσμό με υποβοήθηση από ανεμστ11ρες όπου εφαρ μόζονταν κα εππλέον ανεμστ~)ρες γα τ~1ν ενίσχυση των δαφορών πίεσης που δημουργούντα από μηχανκούς ανεμστήρες. Ο ανεμστ11ρες εγκαταστάθηκαν στα ανοίγματα ανάλογα με το αν αυτά βρίσκονταν στ~1 μπροστν11 11 στ~1ν πίσω πρόσοψη κα λετουργούσαν είτε γα εσαγωγ1) αέρα είτε γα εξαγωγ~) μαζί με τον φυσκό εξαερσ μό δαμέσω ενός 11 δύο ανογμάτων. Μελετήθηκαν συνολκά 12 δαμορφώσες υβρδκού εξαερ σμού όπως φαίνετα στο Σχ'1μα 4. Ο μηχανκός εξαερσμός μελετ11θηκε περαματκά με έναν 11 δύο ανεμστ11ρες να λετου ργούν ως είσοδος 11 έξοδος. Όλες ο πθανές δαμορφώσες μελετήθηκαν με τους 12

13 ανεμστήρες να είνα τοποθετημένο στους εξωτ ε ρκούς τοίχους των κτηρίων που μελετ11θηκαν. ( 1) σ (:) (b) δ (!!) 1. l\!ecl1311icnl Ex l1:111st (3) anl Ν11 Ιr 11 \ V c 1 1 Ιί\ 1 1Ι ίο (b). 1. Me( J i ca1111ι e (a) o lί c l Ν1Ιυ r1 Ι Vc111 i l<1ιi o 11 (\>). (b)~ (a) (b)~ (a) (\)) er 3. Ν a1 ; \ V c11il; io 11 \a) ;111 l M cc la nicnl E xlnus (li). (1\) 5. M ec l a ni ca l Ex l1~ 11 s 1 ( ; ) n 11l t\ n t r. l V e ηίl a iο (n). \h) ~ 4. Nalllrdl \l c 11il a i o 11 ( ) 111 l l\ l cc l1 a nic.1ι I \c (\)). (n) 6. M ec l 1 ni cal Ιl e \a) n11cl Nn lu a ) \Ι e ί l a ί ο 11 (a). (b) Β ω 7. Ν π \ V1 1Ιil 1 11i u 11 (n) αηd Mcc\1 311 icnl Εχ \ : r s ω. \b) ~ (:) 8. Ν a uπ\ Vc11ίlί ο 11 (a) n l Mc cl a 11ical Ιl<"Ι ( θ). ([)\ (a) (b) 9. Ν: ra \ \l c 111il : 1 io 11'νί1Ι1111 o rc l1: onc 'v ί κ\ ο""s (ll.b) κ\ M cc \1 a 11ic l [χ\ η ~ (bl. 1 Ο. M ccl1a11 ic; l Εχ l :s ( :) ω \ :1111r;l VcnlilUΙi o \\' ΪΙl1n1 orc 1] on c 1νi11do \\' S (b). (b) (b) 11. \1 ccl1011ical Ex l1a 1 s (a.b) ο ηd Naural Ven1i\n1io11 (b). 12. Mccl1n11ical Εχl1 n s (a), M cc l1 a 11i-.,\ l11let (l1) and Natural V e nilation (b). Σχήμα 4: Συστ11ματα υβρδκού εξαε ρσμού που μελετήθηκαν περαματκά (Niacl1ou κα συν., 2005) Στη συγκεκρμένη εργασία ο ρυθμός ανταλλαγής αέρα μετρ1)θηκε σε τρία συμβατκά δαμερίσματα που βρίσκονταν σε αστ1c1) περοχή στην Αθ1)να, χρησμοποώντας τη μέθοδο υποβάθμσης (decay netl1od) του αερίου ανίχνευσης. Εππλέον συγκρίθηκαν δαφορετκά συστ~)ματα εξαερσμού, ο φυσκός, ο μηχανκός κα ο υβρδκός εξαερσμός χρησμοποώντας έναν ή δύο ανεμστ~)ρες. Σε σχέση με τον απλό φυσκό εξαερσμό ο 13

14 φυσκός δασταυρούμενος οδηγεί σ ε μεγαλύτε ρ ες τμές ACH τμέ ς. Ο υβρδ κός εξαε ρσμό ς σχετίζετα όπως αποδείχθηκε με μκρότερ ες τμές ACH σε σχέση με τον φυσκό αλλά έχε ελαφρώς μεγαλύτερες τμές ACH υπό φυσολογκές συνθ1ίκες. Αυτό φυσκά δ ε σημαίν ε ότ ο υβρδκός εξαε ρσμός δ εν μπορ ε ί να χρησμοποηθ ε ί κατά τη δάρκε α του χε μώνα 11 εκείνες τς ημέρες του καλοκαρού κατά τς οποίες ο φυσκός εξαερσμός δ εν ε ίνα αποτελεσματκός γα ψύξη είτε λόγω των χαμηλών ανέ μων ε ίτε λόγω των υψηλών θ ε ρμοκρασών. Εππλέον, τα π ε ράματα που πραγματοποη1θηκαν έλαβαν υπόψη τους δαφορ ετκές μεθόδους εκτίμησης των ρυθμών ανταλλαγ11ς αέ ρα από τς μετρήσες της συγκέντρωσης του αερίου ανίχνευσης. Αποδ ε ίχθηκε ότ γα πολυζωνκέ ς μετρ11σες ε ίνα απαραίτητα πολλαπλά αέρα ανίχνευσης. Σε αντίθ ετη περίπτωση, που χρησμοποείτα ένα αέ ρο ανίχνευσης, η πολυζωνκ~ί ανάλυση είνα ανακρβ11ς κα σ ε αυτ~ίν τ~1ν πε ρίπτωση επβάλλετα, προφανώς, η χρ11ση τ~1ς μονοζωνκ~1ς μεθόδου. Επίσης, ο μέθοδο απλ1ίς ζώνης μπορούν επίσης να αναλύσουν πε ράματα με πολλαπλά α έ ρα ανίχνευσης. Παρά το γεγονός ότ ο μέθοδο πολλαπλ1ίς ζώνης είνα θεωρητκά ο περσσότερο κατάλληλες, ο μεθοδολογίες απλ11ς ζώνης ε ίνα λγότε ρο ευαίσθητες ως προς τ~1ν ακρίβεα των μετρούμενων δ εδομένων. Σε μα πλ11ρη σύγκρση ανάμεσα στ~1ν αποτελεσματκότητα του αε ρσμού ανάμεσα στον φυσκό κα στον υβρδκό θα πρ έπε κανείς να λάβ ε υπόψη του όχ μόνο τους ρυθμούς ανταλλαγ11ς αέρα αλλά εππλέον, τ~1 θερμκ11 άνεση κα τ~1ν αποτελεσματκότ~1τα στ~1ν απομάκρυνση οσμών (Etl1e-idge and Sandbe-g, 1996). 14

15 3 Φυ σκός αε ρσμό ς σε κτ1ρα 3.1. Φυσ κός εξαερσμός σε κτήρα με δπλές προσόψες Στην αρχτ ε κτον!cll των σύγχρονων κτηρίων ο δπλές προσόψ ε ς αποτελούν μα πρακτ1c11 δαίτερης σημασίας. Παρά το γεγονός ότ εμφανίζοντα σε πολλούς δαγωνσμού ς αρχτ εκτονκί1 ς στην Ευρώπη δ εν είνα κα πολύ συνηθσμένες στην πράξη κα υπάρχε πολύ μκρ11 ε μπ ε ρία ως προ ς τη λετουργκότητά τους (Zolner κα συν., 2002, Zalewski κα συν., 2002). Τα πλεον ε κτήματα των δπλών προσόψεων συνδυάζοντα με τη β ελτωμένη ηχομόνωση των κτηρίων κα τη μεγαλύτ ε ρη άνεση του χρ1ίστη κυρίως στα 1Ίπα κλίματα. Γα να με ωθ ε ί η ταχύτητα του ανέμου κα ο Θόρυβος στην εσωτε ρ1c1) πρόσοψη του κτηρίου τοποθ ετ ε ίτα μα δεύτε ρη επφάνεα. Το κ ενό μεταξύ των δύο προσόψ εων χρησμοπο ε ίτα γα την τοποθ έτηση των αντηλακών συσκευών, γα τς οποίες το δανκό ε ίνα να τοποθ ετούντα έξω από το κτήρο αλλά παράλληλα Θα πρ έπ ε να προστατεύοντα από τον άν ε μο κα τς καρκέ ς συνθήκες. Ο κίνδυνος υπερθέρμανσης των δπλών προσόψεων την καλοκαρν~ί πε ρίοδο είνα πθανός αλλά κάποο υποστηρίζουν ότ μπορεί να ελαχστοποηθ ε ί με τη χρήση καλά δαστασολογημένων ανογμάτων, μας κατάλληλα τοποθ ετημέν~1 ς συσκευ1ίς σκίαση ς κα με β έλτστο χώρο μεταξύ των προσόψες (Oesterle κα συν., 200 1, Wigginton κα συν., 2002, Schittich κα συν., 200 l ). Το κλίμα πολλό)ν χωρών όπως του Βελγίου είνα κατάλληλο γα την ψύξη με φυσκό αε ρσμό. Εκτός από λίγες ώρ ες το χρόνο, η εξωτερκ11 Θ ερμοκρασία του α έ ρα ε ίνα χαμηλότε ρη από την εσωτ ε ρκί1 τόσο κατά τη δάρκε α της νύκτας όσο κα κατά τη δάρκεα της μέρας. Κατά συνέπε α τα ανοίγματα των παραθύρων ε ίνα αρκ ετά γα τη ψύ ξη της δπλ11 ς πρόσοψης γα το μεγαλύτερο δάστη μα (Gratia and Herde, 2003, Grattia and Herde, 2002). Ο Gl'attia κα Herde (2004) μελέτησαν το κτήρο ενό ς γραφ είου με υψηλό επίπεδο Θ ε ρμ1c1) ς μόνωσης κα προσομοίωσαν με κατάλληλο λογσμκό δάφορ ες λετουργίες της δπλή ς πρόσοψης προσπαθώντας να ερμηνεύσουν τη λετουργία της δπλ1ίς πρόσοψης. Το κτήρο το οποίο μελέτησαν είνα μέσου ~εγέθους, με γραφεία ευθυγραμμσμένα στς δύο όψες του κτηρίου, χωρζό~ενα μεταξύ τους από έναν κεντρκό δάδρο μο με σκάλες κα στα δύο άκρα του κτηρίου. Το κτήρο αποτελείτα από 150 γραφεία κατανεμημένα σε π έντ ε ορόφους κα σ ε δύο κατευθύνσες. Κατά μέσο όρο υπάρχουν 15 γραφεία ανά όροφο προς κάθ ε κατ εύθυνση. Η δαμόρφωση του κτηρίου φαίνετα στα ακόλουθα σχήματα. 15

16 1 67 n1 1 Ό :3 t: ο ~ 1 <υ ro ω Ω.!/)(/) ro α ~ ο (/) $~ ig= 111"' u!ξ ::g ο ~ Corrldor ~ ~l~~d_o_u_b_le_ _s_ki_n_f_a_c_ad_e~-j~~5 4_. 5_m~~~~~~~~~~~-+1 1 ~ 1 - Ε '"... Σχήμα 5: Κάτοψη ορ ό φου (Grattia κα De Hei-de, 2004) Ο προσομοώσε ς στη συγκεκρμένη ε ρευvητκ) ε ργασία πραγ ματοπο1)θηκαν μ ε βάση τα κλματκά δεδομένα του Β ελγίου. Τα καρκά δ εδομένα καταγράφηκαν από την Β ελγ κ) Μετεω ρο λογκ) Υπηρ εσία κα αποτελούταν από τα δ ε δομένα γα 12 πρ αγματκούς μ11νες, τα οποία ήταν αντπροσωπευτκά γq. την υπό εξέταση πε ροχ~) ~-- ~ΞΕ~:;~,-: r-- ~,,, ~ Ι"'--- ~-- -! -t Σχήμα 6: Κτήρο γραφ ε ίων με δπλ11 πρόσοψη (G-attia κα De Herde, 2004) Στο πλαίσο τη ς συγκε κρμένη ς μελέτης ο Grattia κα de Hei-de (2004) επέλεξαν μα συγκε κρμένη καλοκαρvίί ημέ ρα (24 Ιουλίου). Η πρότυπη ημέρα μοντ ελοποήθηκε μαζ ί με τς 1 Ο προηγούμεν ες προκεμένου να ληφθ ε ί υπόψη η αδράνεα. Η εξωτερκ11 θ ε ρμοκρασία θ εωρ1)θηκε ανάμεσα στου ς 11.4 C κα 23.3 C. Η ταχύτητα του ανέ μου ήταν κοντά στα 4m/sec ενώ ο συγγραφ ε ίς θ εώρησαν σταθ ε ρ11 την ταχύτητα του ανέμου, ενώ η δεύθυνση του ανέ μου 1Ίταν μεταβαλλόμενη. 16

17 Σχήμα 7: Πίεση του αέ ρ α σ ε ένα κτί1 ρο κα ταχύτητα του αν έ μου συναρτ~)σ ε τ~1ς κατ εύθυνσης (Grattia κα De Herde, 2004). Ο αέ ρας κα η άνωση εξατίας τ~1 ς δαφοράς θ ε ρμοκρασίας είνα ο δύο δυνάμε ς που κνούν τον φυσκό εξα ε ρσμό. Σ ε ένα κτ~)ρο χωρίς δπλ1) πρόσοψη, τς π ε ρσσότερε ς μέ ρες του χρόνου ο δυνάμε ς του αν έ μου ε ίνα μεγαλύτ ε ρ ες από αυτ ές που προκαλούντα λόγω τ~1 ς δ αφορά ς θ ε ρμοκρασίας κα ε ίνα ευκολότ ε ρο να αξοποηθούν. Εντούτος, στη δπλ1) πρόσοψη, η δαφορά στα επίπεδα που βρίσκοντα μεταξύ των υψηλότ ε ρων κα τω ν χαμηλότ ε ρων ανογμάτων κα κυρίω ς η αύ ξηση τ~1ς θ ε ρμοκρασίας μπορ ε ί να γίνε τόσο σημαντκ1) ώστ ε η άνωση λόγω της δαφοράς θ ε ρμοκρασίας τ ελκά κυραρχεί. Εππλέον, λόγω του ότ η υπ ε ρθ έ ρμανση είνα πο αξόλογη τς λίγ ε ς μέ ρ ες κατά τς οποίε ς παρατ~1ρ ε ίτα άπνοα ο Grattia κα de Herde (2004) μελέτ~1σαν τον εξαε ρσμό λόγω άνωσης που οφ είλετα στ~1 δαφορά θ ε ρμοκρασίας. Ο μηχανσμός του εξαε ρσμού λόγω θ ε ρμκί)ς άνωσης ε ίνα πο πολύ γνωστός ως φανόμενο ακνησίας μαζών (stack effect) που ε ίνα ίδο με το φανόμενο που παρατηρε ίτα στς συμβατκές καπνοδόχους, πε ργράφοντας τ~1 φυσκ1) κίνηση ενός όγκου θ ε ρμού προς τον ψυχρό π ε ρβάλλοντα αέ ρα (Oesteler κα συν., 2001 ). Το μέγ εθος του φανομένου ακνησίας των μαζών εξαρτάτα από τ~1 δαφορά θ ε ρμοκρασίας ανάμεσα στον εσωτε ρκό κα εξωτ ε ρκό αέ ρα κα από το ύψος τ~1ς στ~)λης του εσωτ ε ρκού αέ ρα. Ο δπλέ ς προσόψ ε ς παρ έχουν ένα καλό παράδεγμα τ~1ς ύπαρξης δαφορών πίεσης. Ως αποτ έλεσμα τ~1ς ηλακ11ς ακτνοβολίας ο αέρας που βρίσκετα στο δάστ~1μα ανάμεσα στς δύο προσόψ ε ς γ ίνετα πο θ ε ρμός από τον εξωτε ρκό αέ ρα. Ο αέ ρας που βρίσκετα σε αυτόν το χώ ρο θα ε ίνα κατά συνέπε α ελαφρύτ ε ρος από τον εξωτερκό. Ο ενδάμεσος χώρος είνα σ ε επαφ1) με τον εξωτερκό αέ ρα μέσω ανογμάτων στην κορυφή κα στο πάτωμα έτσ ώστε να υφίστατα η εξσορρόπηση τ~1ς πίεσης. Ο ψυχρότερος εξωτε ρκός α έ ρας ε ίνα βαρύτερος κα προκαλε ί κατάσταση υπ ε ρπίεσης στο κάτω μέρος. Ο θερμότερος αέρας που βρίσκετα σε αυτόν το χώρο ε ίνα ελαφρύτερος κα φτάνε στο πάνω μέρος προκαλώντας μα κατάσταση υπ ε ρπίεσης στο πάνω μέ ρος από όπου ο θ ε ρμότερος αέρας αποβάλλετα. 17

18 Η ταχύτητα του ανέμου μεταβάλλετα συναρτ~ίσ ε του του ύψους από το έδαφος. Αυτό οφείλετα στο γεγονός πως η τρβ11 στο έδαφος επβραδύνε την κίνηση του κάτω στρώματος του αέρα. Στς πυκνοκατοκημένες πε ροχές αυτό το ορακό επίπεδο είνα μεγαλύτερο εξατίας της τραχύτητας της επφάνεας που δημουργείτα λόγω των πολλών κτ~1ρίων. Στ~1 συγκεκρμένη εργασία αποδ ε ίχθηκε ότ αν η δ πλi1 πρόσοψη είνα προσανατολσμένη στο νότο κα δ εν αερίζετα η θερμοκρασία της μπορ εί να φτάσε τους 47 C αν δεν υπάρχε σκίαση ενώ η θερμοκρασία θα φτάσε τους 52 C αν στα παράθυρα υπάρχε πρόβλεψη γα σκίαση. Στ~1ν πραγματκότητα εξατίας των περσίδων αυξάνετα το φανόμενου του θερμοκηπίου. Η υπερβολκιί αύξηση τ~1ς θερμοκρασίας στο χώρο μεταξύ των προσόψεων το καλοκαίρ παρουσάζε σημαντκά μεονεκτ~)ματα ως προς τ~1 θ ε ρμκι) άνεση των ενοίκων εξατίας της θερμής ακτνοβολίας που έρχετα από το εσωτερκό δέρμα. Όταν ο 11λος λάμπε,ο καθορστκοί παράγοντες είνα ο προσανατολσμό ς τ~1ς δπλi1ς πρόσοψης κα η θερμότ~1τα που απελευθερώνετα ως αποτέλεσμα τ~1ς απορρόφησης τ~1ς από τς περοχές με η λοπροστασία. Γα αυτές τς περοχές είνα σημαντκό να δασφαλστεί ο αποτελεσματκός εξαερσμός. Προκεμένου να δασφαλστεί ο σωστός αερσμός τόσο τα πάνω όσο κα τα κάτω παράθυρα τ~1ς δπλής πρόσοψης θα πρέπε να είνα ανοχτά καθ' όλη τη δάρκεα της ημέρας. Η κατεύθυνση τ~1ς ρο1ίς κα ο ρυθμός μεταβολi1ς τ~1ς ζώνης του αέρα είνα συνάρτ~1ση του φανομένου ακνησίας των μαζών κα της πίεσης του ανέμου στο κτi1ρο. Εππλέον, απέδεξαν ότ αν η δπλi1 πρόσοψη είνα ηλόλουστη κυραρχεί το φανόμενο ακνησίας των μαζών. Ένα άνογμα 50 cm πάνω κα κάτω κατά μ~)κος τ~1ς δπλi1ς πρόσοψης εν σχύ ε το ρυθμό μεταβολ1ίς στ~1 ζώνη του αέρα κατά 1 OOVol/l ενώ η θερμοκρασία τ~1ς δπλi1ς πρόσοψης φτάνε στους 27 C. Η επίδραση του ανέμου κα του φανομένου ακνησίας των μαζών δεν συμβαδίζουν πάντα μεταξύ τους αλλά μερ κές φορές είνα κα αντίθετα. Έτσ, κατά τ~1 δάρκεα μας ηλόλουστης μέρας ο ρυθμός μεταβολi1ς τ~1ς ζώνης του αέρα στ~1 νότα δπλi1 πρόσοψη μεταβάλλετα από 90 έως 135 Vol/h σε σχέση με τ~1ν κατεύθυνση του ανέμου. Αντίθετα κα κατά τη δάρκεα τ~1ς νύκτας κα γα τη νοτότερη πρόσοψη κυραρχεί συν~)θως η επίδραση του ανέμου κα η κατεύθυνση τ~1ς ρο1)ς του αέρα καθώς κα ο ρυθμός μεταβολ11ς τ~1ς ζώνης του αέρα καθορίζοντα από τ~1ν ταχύτ~1τα του ανέμου κα τον προσανατολσμό του. Ο ρυθμός μεταβολ1)ς της ζών~1ς του αέρα κυμαίνετα από 20 έως 120 Vol/h. Εξατίας της πολλαπλότητας των πθανών δαμορφώσεων τ~1ς δπλ1)ς πρόσοψης κα της πολυπλοκότητας των υδραυλκών φανομένων που πραγματοποούντα στο κανάλ της δπλ1)ς πρόσοψης καθστά τον ρεαλστκό σχεδασμό τ~1ς δπλής πρόσοψης ως ένα αντκείμενο εκτεταμέν~1ς μελέτ~1ς. Η εργασία των Grattia κα De He-de, (2004) δίνε 18

19 αποτελέσματα σχετκά με τη θερμκή συμπερφορά ενός συγκεκρμένου τύπου δπλ1ίς πρόσοψης κα δεν μπορούν τα αποτελέσματα αυτά να γενκευτούν γα όλες τς πθανές δαμορφώσες των δπλών προσόψ εω ν. 3.2 Ο φυσκός εξαερσμός σε πολυώροφα κτήρα με δπλή πρόσοψη. Ο δπλές προσόψες κατασκευάζοντα γα να επτρέπουν το φυσκό εξαερσ μό στα πολυώροφα κτ~ίρα καθώς κα στα κτ~1ρα με μεγάλο εξωτερκό θόρυβο. Γα τ~1ν εκτίμηση τ~1ς ενεργητ κ:ί1ς απόδοσης ο Pasquay (2004) μελέτ~1σ ε τρία κτί1ρα γα τουλάχστον ένα χρόνο. Τα κτ~ίρα αυτά 11ταν το κτ~ίρο τ~1ς Sieηens στο Ντορντμουντ, τ~1ς ασφαλστκ~ίς εταρείας Victoria στο Ντίσελντοφ κα του πύργου RWE στο Έσσεν. Στο ένα κτήρο όλες ο εγκαταστάσες κλματσμού είχαν αποσυρθεί κα η πρόσοψη αντκαταστάθηκε με δπλ1ί πρόσοψη, στο άλλο υπ11ρχε συσκευ11 ψύξης χωρίς μηχανκό εξαερ σμό κα στο τρίτο υπήρχε συσκευ11 ψύξης σε συνδυασμό με μηχανκό εξαερσμό. Τα αποτελέσματα βασίστ~1καν στς εσωτερκές κλματκές συνθ1ίκες γα περατέρω σχεδασμό κα στς πθανότ~1τες γα πολυcίψοφα κτήρα με καθόλου 11 περο ρσμένο κλματσμό. Το κτήρο τ~1ς Siemens βρίσκετα στο Ντόρντμουν κα είνα ένα σχετκά μκρό πολυώροφο κτήρο με 11 πατώματα που κτίστηκε τη δεκαετία του Βρίσκετα στο κέντρο τ~1ς πόλη ς σε έναν δρόμο με μεγάλη κυκλοφορία. Μετά από μα πυρκαγά το 1996/1997 η συνολκή πρόσοψη αντκαταστάθηκε από μα δπλ11 κανούρα πρόσοψη. Το δάστ~1μα ανάμεσα στς δύο προσόψες αερίζετα σε μόνμη βάση. Εκτός από το χώρο του κυλκείου σε όλο το υπόλοπο κτί1ρο τα κλματστκά αφαρέθηκαν χωρίς να αντκατασταθούν. Τα εσωτερ κά παράθυρα ανοίγουν κα χρησμοποούντα όλο το χρόνο γα τον φυσκό αερσμό του κτηρίου. Καθώς το κτί1ρο δεν είχε ψυκτκές συσκευές ο καλοκαρνές θερμοκρασίες εξαρτώντα εκτός από τα θερμκά φορτία κα από τον αερσμό κατά τ~1 δάρκεα της μέρας κα τ~1ς νύκτας κυρίως εξαρτώντα από τ~1ν αποτελεσματκότ~1τα τ~1ς στρατηγκ~ίς γα τ~1ν προστασία από τον ήλο. 19

20 45 6 Floor South (3' ~ 25 e :: 20 υ α. Ε ~ ο α) 0>.; ο ~ Σχήμα 8: Ο θ ε ρμοκρασίε ς κατ ά την θ ε ρμότ ε ρη πε ρίοδο του (Pasquay, 2004) στο κτήρο της Siemens Στο Σχi1μα 8 παρουσάζετα η χρονκ) κατανομ1) της θ ε ρμοκρ ασίας γ α τρ ε ς ημέ ρ ες κατά τη θ ε ρμότ ε ρη πε ρίοδ ο του 1998 γα το δωμάτο που χρησμοποείτα ω ς τηλεφω νκό κέντρο με υψηλά θ ε ρμκά φορτία λόγω ανθρώπων, υπολογστών κα συσκευ ό)v τηλεφώνου. Ο άνθρωπο που δουλεύουν εκεί κρατούν τα παράθυρα ανοκτά όλη τη νύκτα. Όταν δ εν υπάρχε μα ψ ευδοροφ1) ανάμεσα στην οροφ1) κα το δωμάτο τότε η επίδραση του νυκτε ρνού εξα ε ρσμού μπορ ε ί να βελτωθε ί. Από τη μελέτη αυτ~) αποδ ε ίχτηκε ότ ακόμα κα στην π ε ρίπτω ση που η θε ρμοκρασία στο χώρο τ~1 ς πρόσοψης φτάσε να είνα πάνω από Ι 0 C μεγαλύτερη από τη ν εξω τερ c] θερμο κρασ ία η εσωτερ 1C1] θ ε ρμοκρασία θα δ ατ~1ρηθ ε ί εντός αποδεκτών ορίων. Η ασφ αλ στ 1C1] ετα ρε ία Victoria στ~1 Γε ρμαν ία βρίσκετα στο Ντίσελντο φ κα κτίστηκ ε το 1997 με μα δπλi1 πρόσοψη. Το κτ~)ρο έχε δύο τμ1)ματα, ένα πολυώροφο κα ένα επταώ ροφο κτήρο κατά μ~)κος ενό ς κεντρκού δρόμου με πολύ εξωτ ε ρκό θόρυβο. Ο μετρi1σε ς έγναν το καλοκαίρ του 1997 σε ένα γραφείο στ~1ν ανατολ1c1) πλευρά του επταώ ροφου κτ~1ρίου (Pasquay, 2004). Τα γραφ ε ία κλματίζονταν με σωλ1ίνες ν ε ρού που π ε ρνούσ αν από τ~1ν οροφ1). Γα να ε μποδστεί μα ανάμξη του εξωτε ρκού κα του εσωτ ε ρκού α έ ρα ο ε ίσο δο στο χώρο τ~1ς πρόσοψης τοποθ ετήθηκαν στο εξωτε ρκό τμήμα τ~1ς πρόσοψης. Ο μεγ άλες θ ε ρμοκρ ασ ίε ς της πρόσοψης δ εν οδηγούν σ ε άβολε ς θ ε ρμοκρασίες στο εσωτ ε ρκό. Κατά τ~1 δάρκε α ενό ς έτους η θ ε ρμοκρασία των 26 C ξεπ ε ράστ~1κε μόνο γα 4 6 \ ενώ η θ ε ρμοκρασία τ~1ς πρόσοψης αυξήθηκε μόνο κατά 8 C πάνω από τ~1ν εξωτερκή θ ε ρμοκρασία. 20

21 Το κύρο κτήρο της ηλεκτρκής εταρ είας RWE κατασκευάστηκε το 1996 ως ένας κύλνδρος με 29 πατώματα κα με μα δπλί1 γυάλνη πρόσοψη (Company HeadquateΓ Tower ίη Essen,1997). Το κτ~)ρο κατασκευάστ~1κε με κλματζόμενες οροφ έ ς κα πλήρη κλματστκά συστί1ματα. Τα παράθυρα μπορούν να είνα ανοκτά. Η ψύξη κα η θ έ ρμανση τ~1ς οροφ11ς σταματάε αυτόματα σ ε κάθε δωμάτο όταν ανοίγε το παράθυρο. Ο χώρος της δπλής πρόσοψης που είνα 50cm εξαε ρίζετα από ανοίγματα που είνα τοποθ ετ~1μένα ορζόντα. Ο μετρήσε ς από τον Pasquay (2004) στο συγκεκρμένο κτ~)ρο πραγματοπο11θηκαν από τον Οκτώβρη του 1998 έως το Μάρτη του 2001 σε δύο δωμάτα ένα βόρ ε ο κα ένα νότο που βρίσκονταν στο πρώτο κα στο δ έκατο έκτο πάτωμα αντίστοχα. Κατά τ~1 δάρκεα τ~1ς ημέρας ο κλματσμός της οροφ11ς δ εν λετουργούσε κα η θερμοκρασία του δωματίου δατ~1ρούνταν κάτω από τους 28 C (Hense, 2000). Γενκά, ο κλματσμός τ~1ς οροφ11ς μπορ ε ί να δατηρ ε ί τ~1 θ ε ρμοκρασία των δωματίων στο επθυμητό επίπ εδο. Η μέση θ ε ρμοκρασία του αέρα στην πρόσοψη ε ίνα κατά 15 C μεγαλύτερη από την μπροστν1ί πρόσοψη. Ο θ ε ρμοκρασίες στο χώρο τ~1ς πρόσοψης επηρεάζε ορακά τ~1 θ ε ρμοκρασία δωματίου θεωρώντας ότ τα παράθυρα είνα κλεστά. Τα παράθυρα μπορούν να ανοίξουν κάθετα κατά 1 Ocm από το πάτωμα ως τ~1ν οροφή. Γα τον σχεδασμό του κτ~1ρίου είνα σημαντκό να εκτμηθεί ο φυσκός εξαερσμός του χώρου της πρόσοψης προκεμένου να υπολογστεί η θερμοκρασία στο χώρο τ~1ς πρόσοψης κα στο εσωτερκό ενός φυσκά αερζόμενου κτ~1ρίου. Όπως κα στο κτ~)ρο τ~1ς Siemens η κίνηση του αέρα στ~1ν πρόσοψη μετρ1)θηκε με δυο ανεμόμετρα. Ο μακροχρόνες μετρ11σ ε ς που πραγματοπο11θηκαν από τον Pasquay (2004) έδ ε ξαν ότ μα δπλ1ί πρόσοψη είνα λογκό να επτρέπουν το φυσκό αερσμό στα πολυώροφα κτ~)ρα με μεγάλα επίπεδα εξωτερκού θορύβου. Τα πλεονεκτήματα των δπλών προσόψεων στα κτήρα που μελετήθηκαν είνα: Ο άνεμος προστατεύε τα στοχεία σκίασης στο χώρο της πρόσοψης. Μείωση του θορύβου Πθανότητα γα νυκτερνό εξαερσμό Στα κτήρα με συστήματα εξαερσμού η ηλοπροστασία λετουργεί κάτω από οποεσδήποτε συνθήκες ανέμου κα δεν είχε καμία θερμκή επίδραση στη θερμοκρασία δωματίου. Τα μεονεκτήματα των δπλών προσόψεων είνα: Υψηλότερες θερμοκρασίες στο μπροστνό παράθυρο από ότ στς πίσω εξωτερκές περσίδες. Σχετκά υψ11λό κόστος επένδυσης 21

22 Μεγαλύτερο κόστος καθαρσμού. Ένας εντελώς φυσκός αερσμός στα πολυώροφα κτ~ίρα ε ίνα πθανός όταν ο εσωτερκές θερμοκρασίες ε ίνα κοντά στ~1ν εξωτερκή θερμοκρασία. Ο εντελώς γυάλνες προσόψες μπορούν να προστατευτούν αποτελεσματκά από τα ηλακά φορτία. Άλλες πθανές λύσες όπως η ηλοπροστασία κα η εσω τεριcίί προστασία του 1Ίλου δεν μπορ εί να με ώσ ε τα ηλακά φορτία αποτελεσματκά. Σε εδ κές π ε ρπτώσες, ο δπλές προσόψες εξοκονομούν ενέργε α συγκρτκά με τς συμβατκές λύσες που χρησμοποούν πλ11ρη κλματστκά συστ~ίματα. Παρόλα αυτά δεν μπορ εί να θεωρηθούν ως δανιcίί λύση σε όλες τς περπτώσε ς κτηρίων. Ένα άλλο πεδ ίο που μπορούν να χρησμοποηθούν ο δπλές προσόψες είνα η αναστύλωση των παλών κτ~1ρίων με απλ111ί δπλ1ί γυάλνη πρόσοψη. Μα εππλέον δέα στο σχεδασμό δπλών προσόψεων ε ίνα ο δαχωρσμός του χώρου της πρόσοψης κα τα ανοίγματα αερσμού προκεμένου να αποφευχθούν τα θερμκά φορτία αερσμού το καλοκαίρ. Μα άλλη λύση γα τ~1ν αποφυγ11 των εκτεταμένων η λακών φορτίων είνα να δημουργηθούν μκρότερα παράθυρα στς δπλές προσόψ ες αντί γα μα πλ11ρη γυάλνη πρόσοψη. Ένας άλλος ακρβός τρόπος γα να αποφευχθεί η υπερθέ ρμανση είνα να ανοχθεί η εξωτεριcίί πρόσοψη πλ1ίρως κατά τ~1 δάρκεα των συνθηκών θέρμανσης. 3.3 Μελέτη φυσκού αερσμού στους ορόφους καταφυγίων. Από το 1996 ο δοιcί1τκές αρχές του Χόνγκ Κονγκ απατούν τ~1 χρ11ση ορόφου καταφυγίου (-efuge floor) στα κτ11ρα που είνα ψηλότ ε ρα από 25 ορόφους ως κύρο στοχείο στο σχέδο αντμετώπσης πυρκαγάς. Ο όροφος καταφυγ1ίς είνα ένα ημπερατό κενό χαρακτηρστκό σ ε κάθε ψηλό κτήρο. Ο συγκεκρμένος όροφος πρόκετα να είνα ένα προσωρνό ασφαλές μέρος σ ε ένα ενδά μεσο επίπεδο του κτ~1ρίου όπου κατά τη δάρκεα εκκένωσης του κτ~1ρίου ο άνθρωπο μπορούν να ξεκουραστούν σύντομα πρν επχερήσουν να εγκαταλείψουν το κτ11ρο (Lo and Will, 1997). Σύμφωνα με τον κώδκα κτ~1ρίων του Χονγκ Κονγκ (ΜΟΕ: 1996) όταν υπάρχουν περσσότερο από 20 κα 25 ορόφους απατείτα όροφος καταφυγίου τόσο σε βομηχανκά όσο κα σε μη βομηχανκά κτ~1ρα. Όταν πάνω από τον πρώτο όροφο υπάρχουν πατώματα απατείτα κα ένα δεύτερο πάτωμα δαφυγής. Ο όροφο περέχουν με μονωμένα μηχανκά σχέδα που δεν συνυπολογίζοντα σε αυτόν τον αρθμό ορόφων. Στον όροφο καταφυγίου του λάχστον το 50% του ορόφου θα πρέπε να είνα κατάλληλα σχεδασμένο ως καταφύγο π. χ. να έχε ανοκτό μέρος. Ο χώρος του καταφυγίου απατείτα να είνα πλ11ρως δαχωρσμένος από την εναπομένουσα π ε ροχή του κτηρίου κα 22

23 να προστατεύετα από εύφλεκτα υλκά όπως ο τοίχο κα τα πατώματα. Δύο τουλάχστον από τους εξωτερκούς τοίχους του συγκεκρμένου ορόφου πρέπε να είνα ανοχτοί ώστε να υπάρχε κανοποητκός δασταυρούμενος αερσμός. Ο δασταυρούμενος αερσμός δευκολύνε την κίνηση του αέρα στο εσωτερκό του χώρου έτ ώστε να δώχνε μακρά τον καπνό που μπαίνε στον όροφο. Ο μη κανοποητκός αερσμός Θέτε σε κίνδυνο την ασφάλεα του ορόφου καταφυγίου. Ο καπνός που προέρχετα από φωτά σε ένα ψηλό κτήρο δημουργεί Θανατηφόρες συνθ1ίκες σε απομακρυσμένες περοχές από τη φωτά. Ο άνθρωπο μπορεί να πεθάνουν όταν εσπνεύσουν μεγάλη δόση καπνού ενώ αποτελεί κα τη βασκ11 ατία Θανάτου στς πυρκαγές στα πολυώροφα κη)ρα (Hartzell GE, 1987). Κατά συνέπεα είνα σημαντκό να μπορεί ο καπνός να απομακρυνθεί από τα συσηίματα εκκένωσης κα κατά συνέπεα, από τους ορόφους καταφύγα (Lo, 1998). Στο μέσο της δεκαετίας του 1970 ο Liu (1975) δοκίμασε σε μα αεροσύραγγα ένα μοντέλο κτηρίου με δύο εξωτερκά ανοίγματα στους εξωτερ κά αντίθετους τοίχους. Ο κατανομές της πίεσης του ανέμου στο κη)ρο με τα ανοίγματα καλυμμένα 11 ακάλυπτα εκτμ11θηκε όταν ο άνεμος φυσούσε σε φυσολογκl) πρόσπτωση πάνω στο κηίρο. Τα αποτελέσματα έδεξαν ότ όταν τα καλύμματα 1)ταν ακάλυπτα ο αέρα εσερχόταν μέσο στο κη1ρο. Στα τέλη της δεκαετίας του '90 πραγματοποη1θηκε από τον Yuen κα τους συνεργάτες του ( L 999) μα μελέη1 με CFD που απέδεξε ότ τα θερμά αέρα που είνα έξω από το κηίρο εκτρέποντα από μα ροή αέρα που φυσάε πάνω στο κηίρο κα εσέρχετα στον όροφο του καταφυγίου ακρβώς πάνω από το επίπεδο που φεύγε ο καπνός. Ο Cheng κα ο συνεργάτες του (2007) πραγματοποίησαν μα μελέτη με σχέδα ροής του ανέμου στα επλεγμένα κάθετα κα ορζόντα επίπεδα στο χώρο του καταφυγίου που βρίσκετα σε ένα ψηλό κηίρο. Η ρο1ί του ανέμου γύρω από ένα τετράγωνο ψηλό κτήρο μελεη1θηκε γα δαφορετκές γωνίες πρόσπτωσης με τll βο1ίθεα της υπολογστκής ρευστοδυναμκ11ς (CFD). Η επαλ1ίθευση των αρθμητκών αποτελεσμάτων πραγματοποη1θηκε με τα αποτελέσματα περαμάτων που έγναν σε αεροσύραγγα γα συνθ1ίκες φυσολογκής πρόσπτωσης πάνω στο κηίρο Ο άνεμος πνέε σε κανονκή πρόσπτωση στο κτήρο (Wind-induced cross natural ventilation) Γα η1 μελέη1 αυη)ς της περίπτωσης πραγματοποήθηκαν τόσο περάματα σε αεροσύραγγα όσο κα προσομοώσες CFD. Ο μετρ1)σες θερμού νήματος είνα γνωστό ότ είνα ανακρβείς σε συνθήκες ανακυκλοφορίας της ροής όπου η κύρα ταχύτητα του ανέμου 23

24 προσανατολίζετα στην κατεύθυνση του ασθητήρα μέτρησης με γωνία πρόσπτωσης μεγαλύ τερη των 30 (Bruun,1995, J0rgensen FE.,2002). Εντούτος, αποτελέσματα από κάποες μελέτες σχετκές με τη ρο1) του ανέμου γύρω από κτ~)ρα έδεξαν ότ ο συγκεκρμένες μετρ1)σες μπορούν να αποδώσουν τα κύρα χαρακτηρστκά της ρο1)ς. Τα χαρακτηρστκά αυτά αφορούν στο δαχωρσμό της ροής του αέρα πάνω από τη γωνία του πάνω ορόφου κα στς γωνίες του εξωτερ κού τοίχου κα την ανακυκλοφορία της ρο1)ς μετά από το σημείο δαχωρσμού κα στην αδύναμη περοχή του κτηρίου Ροή ανέμου σε επλεγμένο κάθετο επίπεδο ~ " ~ Ο. Ο ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο~ο Ψ1~1~~~~~9οο~~Ν~ΜΜ~~~~ωω~~ωrοrn~~~~~~~~~~~~ Σχήμα 9: Υπολογστκός προσδορσμός του δανύσματος της ταχύτητας κα των ροϊκών γραμμών σε κάθετο επίπεδο που κόβε στη μέση το πάχος του κτ~1ρίου. (Cheng κα συν. 2007). χ/η Από το σχ1)μα 9 φαίνετα ότ όταν ο άνεμος προσπίπτε στην μπροστvί) πρόσοψη του κτηρίου παρατηρείτα σημείο ανακοπής του αέρα στο μπροστνό τοίχωμα σε απόσταση 0.73 Η (30 πάτωμα). Σε μκρότερες τμές από αυτό το σημείο ο αέρας μεώνετα στην πρόσοψη του κτηρίου σε πο χαμηλά επίπεδα. Στο πίσω τοίχωμα του εξεταζόμενου κτ~1ρίου ένα εππλέον σημείο ανακοm)ς παρατηρείτα στο 22 πάτωμα σε απόσταση 0.52 Η. Πάνω από αυτό το σημείο ο άνεμος φτάνε στα ψηλότερα επίπεδα του κτ~1ρίου. Καθώς η ρο1) του ανέμου κνείτα κάτω από το σημείο ανακοm)ς στον μπροστνό τοίχωμα αυτός εσέρχετα στον όροφο καταφύγο κα παρατηρείτα περστροφ1) της ροής 24

25 αντίθετα με τους δείκτες του ρολογού κάτω από την οροφ1) κα στο μσό της δατομ'1ς του ορόφου. Από την άλλη ενώ ο άνεμος φυσάε κατά μί)κος του πίσω τοίχου η χαμηλ11 ταχύτητα του αέρα ξανά-εσέρχετα στον όροφο κοντά στο σημείο της εσωτερκί)ς απόφραξης κα σχηματίζε ασθεvί) ανακυκλοφορία με τη φορά των δεκτών του ρολογού. Ο κατανομές της πίεσης του αέρα υπολογίζοντα από τους συντελεστές πίεσης χρησμοποώντας μα πίεση αναφοράς γα το επίπεδο του ορόφου. Η κατανομή της πίεσης εξατίας της ροής του αέρα που εσέρχετα κα ανακυκλοφορεί στον όροφο του καταφυγίου προκαλείτα λόγω των ανογμάτων στο μπροστνό κα πίσω μέρος αντίστοχα Ροή ανέμου σε επλεγμένο ορζόντο επίπεδο Ο δαχωρσμός της ροής του ανέμου πραγματοποείτα στς πλευρκές γωνίες του κτηρίου. Πίσω από το κη)ρο υπάρχε ένα μεγάλο κενό που εκτείνετα σε μα απόσταση μερκού πάχους του κτηρίου. Η ανακυκλοφορία της ρο1)ς παρατηρείτα σε αυτ'1ν η1ν περοχ~) του τοχώματος κα προκαλείτα από το κύρο επίπεδο ρο1)ς υπό η1 μορφ11 περστρεφόμεvί1ς δίνης. 25

26 ο~ Ο. ~ 00 ~..,,,,,, t..φ\l'l.,<'in C"("l.,<ll<ll t qqqqqcjqdόcjόdόoo \1.ϊnd Ι!0'~1n1 :Ο ' Ι.: bαillill! '".n \\Ί r.d bl..iπq~ Ι )l) ' i,jlh' t-uldπ,f ' ' 02 ' ' 00 ~ Ο. ~2 ~, ~ "' q~~~q~q~d:~:d~:;;,;n ~~~;;~~ς; g :a~;;~ d. 0.1 '!. Ο. Ο ~ WIND~.,. 1 Σχήμα 10: Υπολογστκά υπολογσμένο δάνυσμα ταχύτητας στο ορζόντο επίπεδο στο μέσο του ορόφου καταφυγίου σύμφωνα με τς γωνίες του ανέμου: α) 0, b)30, c) 45, d) 60 e) 90 (Cheng κα συν. 2007). Στο Σχi1μα 1 Ο φαίνετα η ροή μέσω στον ορόφο -καταφυγίο σε ένα ορζόντο επίπεδο. Στο κέντρο της μπροστν~1ς πρόσοψης στην εσωτερκj1 απόφραξη παρατηρείτα ένα στάσμο σημείο ροής. Από αυτό το σημείο ο άν ε μος εσέρχετα στον όροφο κα ρέε στα πλαϊνά ενώ εν συνεχεία δαφεύγε από τς πλευρές.sh ροή δοχετεύετα σε δύο δαδρομές που σχηματίζοντα από τους εσωτερκούς κα εξωτερκούς τοίχους του ορόφου του καταφυγίου. Όλες ο γωνίες όπως φαίνετα από το Σχ1μα 1 Ο αφi1νουν την είσοδο μας ροής μέσα στο χώρο του καταφυγίου από τα μπροστνά κα τα πίσω ανοίγματα. Μα άλλη ενδαφέρουσα παρατ1ρηση ε ίνα ότ η αύξηση της γωνίας πρόσπτωσης του ανέμου έχε σαν αποτέλεσμα ο άνεμος να εσέρχετα στο άνογμα του θαλάμου αέρα με μεγαλύτερες ταχύτ1τες. 26

27 Από την κατανομi1 της πίεσης που υπολογίστηκε αποδείχθηκε ότ κα γα τς τρ ε ς γωνίες πρόσπτωσης του α έρα.το προσήνεμο άνογμα βρίσκετα υπό θ ετκ1ί πίεση, ενώ το υmίν ε μο άνογμα υπό αρνητκή. Εππλέ ον, η αρνητ1c1ί πίεση ε ίνα μεγαλύτ ε ρη όταν το η γωνία πρόσπτωσης είνα ίση με 45. Το γεγονός αυτό εξηγε ί το γατί η ροή εσ έ ρχετα με μεγαλύτε ρη ταχύτητα όταν η γωνία πρόσπτωσης ε ίνα 45. Η είσο δος της ροi1ς μέ σω του προσ1ίνε μου ανοίγματος τότ ε ο ροές μέσω των δύο πλευρκών δαδρομών σχηματίζοντα ανάμε σα στον κύρο πυρήνα κα τους δύο πλαϊνούς τοίχους. Η ρο1ί είνα δρομολογημένη εκτός από τον με ρκό δαχωρσμό της ρο1ίς στη γωνία του πυρ1ίνα στην πο προσ1ίνε μη πλευρά του κα με μεγαλύτ ε ρες ταχύτητ ε ς στην πο υmίν ε μη ρο11 του. Όταν η γωνία ρο11ς του αέ ρα ε ίνα 60 το υπήν ε μο πλευρκό τοίχωμα σταδακά εμποδίζ ε την ε ίσοδο του αν έ μου στο χώρο του καταφυγίου. Υπάρχε λγότ ε ρη ρο11 μέσω του χώρου του καταφυγίου κα η μεγαλύτερη ρο1ί παρατηρ ε ίτα στην προσ1ίνε μη πλ ευρά του πυρ1ίνα. Όταν ο α έρας ρ έε με 90 η ροi1 του αέρα εμποδίζετα εντε λό)ς από το υmίνε μο πλευρκό τοίχωμα κα η ρο1ί μέσω του καταφυγίου παρασύρ ετα περσσότε ρο από τα πλάγα μέσω των δύο ανογμάτων που τώρα ε ίνα παράλληλα στη ροi1. Τα αποτ ελέσματα του Cl1eng κα των συνε ργατών του αφορούν σ ε όλε ς τς γωνίες ρο1ίς του αέ ρα, με ρκές από τς ρο έ ς του αέρα μέσα από τον όροφο του καταφυγίου κα με ρκά την ανακυκλοφορία του αέρα στς περοχές πίσω από τον πυρ1ίνα. Η ρο1ί κοντά στην περοχ1ί του πυρ1ίνα ε ίνα σχεδόν στάσμη όταν ο αέρας φυσάε με κανονκ11 κατ εύθυνση στο κτήρο. Επίσης σχεδόν στατκ11 ρο1ί παρατηρήθηκε στους πυρ1ίνες όταν ο άνε μος ρέε παράλληλα στους πλευρκούς τοίχους του κτηρίου. Όταν η ταχύτητα του αέρα ε ίνα μκρ1ί κα αυτi1 προσπίπτ ε κανονκά στο πλευρκό τοίχωμα του κτηρίου υπάρχε κίνδυνος από τη συσσώρ ευση καπνού σ ε περίπτωση πυρκαγάς. Σε αυηίν τ~1ν π ε ρίπτωση ο καπνός δαχέετα αμέ σω ς σε ένα επίπεδο κάτω από τον όροφο-καταφύγο στο μέσο του κτ~1ρίου στ~1ν υπήνε μη πλευρά επάγοντας ακόμα α ανακυκλοφορία τ~1ς ρο1ίς. Εξατίας των συνθηκών στασμότ~1τας στην π ε ροχ~ί ρο1ίς, ο καπνός που μπαίν ε στ~1ν πε ροχή ε ίνα πθανό να ε ίνα επκίνδυνος στον όροφο του καταφυγίου. Εππλέον, ο κίνδυνος από τον καπνό είνα μεγαλύτερος όταν η γωνία ρο11ς του αέ ρα είνα 90. Αν ο καπνός δαχέετα στους πυρήνε ς η σχεδόν στάσμη ρο1ί μπορ ε ί να προκαλ έσε τ~1ν υπε ρθέρμανση του καπνού Φυσκός αερσμός σε ευήλα δαμερίσματα πολυώροφων κτηρίων. Σε πολλέ ς χώρ ε ς όπως στ~1ν Ιαπωνία υπάρχουν δαμε ρίσματα σ ε πολυώροφα κηίρα που έχουν πολύ καλό φωτσμό κα ονομάζοντα Void. Σε ένα τέτοο δαμέρσμα υπάρχε ένας κονός δάδρομο ς στ~1ν εσωτερ1c1ί περφ έ ρεα. Ο θερμοσίφωνε ς αερίου συχνά τοποθ ετούντα σ ε ανοκτούς δαδρόμους κα τα απαέ ρα εξέ ρχοντα μέσα στο συγκεκρμένο 27

28 δαμέρσμα. Γα να δατηρηθεί μέσα στο Void η ποότητα του εσωτερκού αέρα απατείτα να υπάρχε φυσκός αερσμός. Ο μηχανκός αερσμός με ανεμστήρες δεν είνα ρεαλστκός εξατίας του μεγάλου χώρου αλλά ο φυσκός αερσμός έχε το πλεονέκτημα της εξοκονόμησης ενέργεας αν το Void μπορεί να χρησμοποηθεί ως αγωγός παροχ1ς κα εξάτμσης. Τα χαρακτηρστκά της ρο11ς του αέρα στον ευ11λο 11 στον εσωτερκό χώρο έχουν μελετηθεί. Ο Walker κα ο συνεργάτες του (1993) δατύπωσε την άποψη ότ πολλές ασάφεες κα κενά παραμένουν στους κανονσμούς που σχετίζοντα με τα κατοκ~1σμα κτ~1ρα που αερίζοντα φυσκά μέσω των αυλών. Ο Hayakawa (1988) κα ο Kobayasl1i (1989) πραγματοποίησαν δοκμές σε αεροσύραγγα προκεμένου να καθορίσουν τα χαρακτηρστκά της πρόσπτωσης του αέρα. Ο Wong κα ο συνεργάτες του (1996) πραγματοποίησαν επίσης μελέτ~1 σε αεροσύρραγγα προκεμένου να καθορίσουν τα χαρακτ~1ρστκά του αερσμού τεσσάρων χαρακτηρστκών κτηρίων στη Σγκαπούρη. Ο Kotani κα ο συνεργάτες του (2004) μελέτ~1σαν τς λεπτομέρεες των χαρακτηρστκών ροής, τς θερμοκρασίες αέρα 11 τους ρυθμούς αερσμού στους ηλόλουστους κα εσωτερκούς χώρους σε δαφορετκές συνθήκες. Όμως ο ρυθμός αερσμού από 111 δύναμη του ανέμου κα το φανόμενο ακνησίας μεταβάλλετα με το χρόνο κα ο ρυθμός αερσμού εξατίας του αέρα γενκά δεν ήταν σταθερός. Κατά συνέπεα, η συγκέντρωση των ρύπων παρομοίως ήταν ασταθ11ς γενκά. Γα να εξακρβωθεί πόσο μεγάλο άνογμα απατείτα η κατανομή της συχνότητας των ρύπων πρέπε να εξεταστεί. Καθώς η συγκέντρωση των ρύπων που αποβάλλετα στο Void δεν είνα γραμμκή ως προς το ρυθμό αερσμού του, θα πρέπε να υπολογστούν ο δαφορετκές συγκεντρώσες των ρύπων από τους δαφορετκούς ρυθμούς αερσμού χρησμοποώντας δαφορετκές εξσώσες σοζύγου μάζας γα τους ρύπους. Αυτού του είδους ο υπολογσμοί χρεάζοντα δαφορετκά δεδομένα αερσμού έτσ ώστε ο ρυθμοί αερσμού να μπορούν να υπολογστούν από τα δεδομένα του αέρα πρν τον υπολογσμό των συγκεντρώσεων. Ως μα απλ11 μέθοδος γα τον υπολογσμό του φυσκού αερσμού μπορεί να χρησμοποηθεί η εξίσωση Bernouli. Στη συγκεκρμένη εργασία ο ρυθμός αερσμού οφείλετα τόσο στη ρο11 του αέρα όσο κα στ~1 θερμότητα ενώ γίνετα προσπάθεα να εξεταστεί η εφαρμοσμότητα τ~1ς τροποποημένης εξίσωσης Bemouli. Γα αυτό το λόγο χρησμοποείτα ένα κλμακωτό μοντέλο ενός δαμερίσματος σε ένα πολυώροφο κτήρο με V oid να είνα τοποθετ~1μένο στον όροφο μας αεροσύραγγας με ατμοσφαρκά όρα κα θερμότ~1τα να παράγετα από σύρματα νκελίου χρωμίου. Ο ρυθμοί αερσμού στς δάφορες συνθ1ίκες του Void μετρ11θηκαν με την τεχνκή ανίχνευσης αερίου κα η κατανομ11 της θερμοκρασίας με πολλά δαφορετκά θερμοστοχεία. Ο μετρούμενος ρυθμό αερσμού κα η κατανομ11 τ~1ς θερμοκρασίας στο Void συγκρίθηκε με αυτά που υπολογίστηκαν. 28

29 Ο μετρ11σμες θερμοκρασίες αποδείχθηκε ότ συμφωνούν με αυτές που υπολογίστηκαν στς περσσότερ ες θερμοκρασίες. Παρόλα αυτά ο υπολογσμοί δεν μπορούν να προβλέψουν την μέγστη θερμοκρασία στο Void. Αυτό συμβαίνε επεδ1ί ο αέρας θεωρείτα πως ρέε σε μα κατεύθυνση κα η ανακυκλοφορία της ροής δεν λαμβάνετα υπόψη στους υπολογσμούς. Παρόλα αυτά υπολογίστηκαν δυο θερμοκρασίες στην κορυφ1ί του Void με τη χρήση δυο μοντέλων ο οποίες 1Ίταν σε καλ1ί συμφωνία με τη μετρούμενη θερμοκρασία. Καθώς η θερμοκρασία είνα μεγαλύτερη στην κορυφ11 του Void η συμφωνία αυτ'1 εξασφαλίζε την εγκυρότητα των υπολογσμών γα τον υπολογσμό της μεγαλύτερης θερμοκρασίας. Τα αποτελέσματα της συγκεκρμένης εργασίας μπορούν να προσδορστούν στα επόμενα: 1. Η ρο1ί ανακυκλοφορίας στο χαμηλότερο σημείο του δαμερίσματος κα ένα πλ1ίθος αντστρεπτών ροών από το εξωτε ρκό προς το πάνω μέρος του Void παρατηρ11θηκαν μέσω της προσομοίωσης της ρο11ς. 2. Η θε ρμοκρασία στο πάνω μέ ρος του δαμερίσματος είχε αρνητκ~ί συσχέτση με την ταχύτητα του ανέμου κα θ ετκ~ί με το ρυθμό παραγωγ11ς θερμότητας. Ο ρυθμός αε ρσμού είχε θετκό συσχετσμό τόσο με την ταχύτητα του αέρα όσο κα με τους ρυθμούς παραγωγ11ς θερμότητας. 3. Ο υπολογστκές μέθοδο που παρουσάστηκαν στη μελέτη του Kotani κα των συνεργατών του (2003) είνα αξόπστες ως προς τον προσδορσμό της κάθετης κατανομ11ς της θερμοκρασίας κα το ρυθμό αερσμού του Void. 4. Το πολυζωνκό μοντέλο έχε περσσότερα πλεονεκτ'1ματα σε σχέση με το μονοζωνκό 5. Ο μέθοδο υπολογσμού τείνουν να υπε ρεκτμούν το ρυθμό αερσμού αλλά αυτό μπορ ε ί να οφ ε ίλετα σε λάθη στον υπολογσμό των ρυθμών παραγωγ11ς θερμότητας. 6. Ο απατήσες ομοότητας δεν καλύφθηκαν από τς περαματκές μετρ1ίσες κα γα αυτό τα αποτελέσματα δ εν εφαρμόζοντα αναγκαστκά σε όλη την κλίμακα του κτηρίου. 7. Πρακτκά το υπολογστκό μοντέλο θα πρέπε να αντανακλά την πραγματκ~ί κατάσταση. Γα παράδεγμα μπορεί τα εσωτερκά ανοίγματα να σχεδαστούν στους πάνω ορόφους ή να χωρστούν τα ανοίγματα. 8. Ο υπολογστκές μέ θοδο πρέπε να επβεβαώνοντα από μετρi1σες πλ11ρης κλίμακας επεδ11 το σχ11 μα του κτηρίου σε μκρή κλίμακα θεωρείτα απλοποημένο. 29

30 3.5 Φυσκός αερσμός σε ηλακές καμνάδες. Στς μεσογεακές χώρες η ηλακίί ακτνοβολία κατά τους καλοκαρνούς μίίνες είνα πολύ έντονη κα η θερμοκρασία περβάλλοντος μπορ εί να φτάσε κα τους 40 C. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τους π ε ρορσμούς των συμβατκών ενεργεακών πηγών σ ε όρους κόστους κα δαθεσμότητας καθώς κα η αυξανόμενη ανησυχία γα τα περ βαλλοντκά ζητ1ίματα οδ1ίγησαν σε αυξανόμενο ενδ αφ έ ρον γα το σχεδασμό παθητκών κτηρίων. Η παθητκίί ηλακή θέρμανση κατά την οποία όλο 11 μέρος του κτηρίου είνα ηλακός συλλέκτης έχε μελετηθ εί εκτ ενώς κάτ που δεν έχε γίνε γα την ηλακίί ψύξη. Ανάμεσα σε όλες τς εφαρμογ ές αυτών των τεχνολογών, ο πλέον κατάλληλες γα τα ζεστά υγρά κλίματα των μεσογε ακών π ε ροχών είνα ο ηλακές καμνάδες που είνα μα αποτελεσματκίί τεχνκίί γα τη με ίωση της θερμοκρασίας στο εσωτερκό ενός κτηρίου κα επίσης γα τον φυσκό αερσμό που βοηθά στη μείωση της υγρασίας κα την επίτευξη άνετων συνθηκών στο εσωτερ κό του χώρου. Μα ηλακίί καμνάδα παράγ ε την κίνηση αέ ρα λόγω θερμκών δυνάμεων στς οποίες ο ζεστός αέρας φτάνε κα εξέρχετα από το πάνω μέρος της καμνάδας. Η εφαρμογ1ί τους στα κηίρα μπορ εί να αποδώσε τον απατούμενο αερσμό ενώ παράλληλα καλύπτ ε μέ ρος των απατήσεων γα θέρμανση κα ψύξη. Η ροή του θερμού αέρα εξαρτάτα από η1 δαφορά πυκνότητας του αέρα ανάμεσα στο εσωτε ρκό κα το εξωτερκό η1ς ηλακίίς καμνάδας. Προκ ε μένου να αυξηθεί η απορρόφηση η1ς ηλακi1ς ενέργε ας κα ο ρυθμός αερσμού μπορ ε ί να θεωρηθεί η αντκατάσταση του νότου τοίχου της ηλακίίς καμνάδας με γυαλί, να βαφτούν άσπρο ο εσωτερκοί υπόλοπο τοίχο κα να μονωθεί το εξωτερκό της, Ο ηλακές καμνάδες έχουν μελεη1θ εί από πολλούς ερευνητές κα γα δαφορετκές εφαρ μογές συμπερλαμβανομένου της παθητκής ηλακίίς θέρμανσης κα ψύξης των κη1ρίων, τον αερσμό κα την παραγωγ11 σχύο ς (Baπozi κα συν., 1992, Bansal κα συν. 1993, Gan κα συν. 1998, Afonso κα συν. 2000). Περαματκές κα θεωρητκές μελέτες έχουν γίνε γα τον καθορσμό του μεγέθους της ηλακί1ς καμνάδας κα έχουν επβεβαώσε ότ η ταχύτητα η1ς ρο1ίς του αέρα κα η θερμοκρασία δαφόρων τμημάτων ε ίνα συνάρη1ση του κενού ανάμεσα στον αποροφητήρα κα στους τοίχους κα της θερμοκρασίας περβάλλοντος. Παρά το γεγονός ότ η συμπερφορά των ηλακών καμνάδων στη γενκή τους μορφή έχε μελεη1θεί κα πστοποηθεί θεωρητκά κα περαματκά (Chen κα συν., 2003, Ong 2003, Ong κα συν., 2003), τα τοχώματα η~ς ηλακί1ς καμνάδας έχουν μελετηθεί θεω ρητκά κα όχ περαματκά (AbulNaga κα συν.,2000, Chantawong κα συν, 2006). Ο AbulNaga κα ο συνεργάτες του (2000) μελέτησαν θεωρητκά combined wall-roof μας ηλακί1ς καμνάδας ώστε να βελτωθεί ο νυχτερνός αερσμός στα κηίρα. Προκεμένου να πετύχουν η1 βέλτστη δαμόρφωση του τοχώματος η1ς ηλακής καμνάδας ανέπτυξαν ένα υπολογστκό πρόγραμμα. Ο Chantawong κα ο συνεργάτες του (2006) πραγματοποίησαν μα περαματκί1 κα αρθμητκή μελέη1 της θερμκίίς απόδοσης του γυάλνου τοχώματος της ηλακής καμνάδας. 30

31 Η ε ρ ευνητκί1 δουλ ε ά μπορεί να δεξαχθ ε ί σύμφωνα με το B a cl1aωuli κα τους συν ε ργάτε ς του (2007) σε δάφορα στάδα θ εωρώντας δαφορετκέ ς δαμορφώσε ς με δαφορ ετκούς βαθμούς πολυπλοκότητας. Σε πρώτο επίπεδο ο εξωτερκός αέ ρας ε σ έ ρχετα στην ηλακ11 καμνάδα από το κάτω μέ ρος κα φ εύγ ε από την κορυφ1ί χωρίς να υπάρχε σύνδ εση με το εσωτε ρκό του δωματίου. Με αυτήν τη δαμόρφωση η έ ρ ευνα ε στάζετα στην αλλαγ11 του πεδίου ροής κα της θ ε ρμοκρασίας στο εσωτ ε ρκό του τοχώματος της ηλα1c1ίς καμνάδας έτσ ώστε να γίνε αντληπτ~ί η συμπε ρφορά του συστ11ματος κάτω από δαφορ ετκέ ς π ε ρβαλλοντκέ ς συνθίίκε ς. Σε ένα δεύτ ε ρο στάδο θα εφαρμοστούν δάφορ ε ς δαμορφώσες όπου ο αέ ρας θα ρέε από 11 προς το εσωτ ε ρκό του δωματίου μέσω των ανογμάτων των τοχωμάτων. Μ ε αυτ έ ς τς δαμορφώσ ε ς πρόκ ε τα να μελετηθε ί η απόδοση τ~1ς ηλακής καμνάδας ε στάζοντας στην κανότητα του συστ11ματος να μεώνετα η θ ε ρμοκρασία στο εσωτ ε ρκό του δ ωματίου προσφέ ροντας θ ε ρμκ11 άν εση κα αερσμό ε ίτε με εξαγωγ1ί του αέρα 11 με ανακύκλωση του αέ ρα. Στ~1ν εργασία του Bacharouli κα των συνε ργατών του (2007) παρουσάζετα μα αρθμητκ11 μελέτη των θ ε ρμορευστοδυναμκών φανομένων που πραγματοποούντα στο εσωτ ε ρκό του τοχώματος των ηλακών καμνάδων. Το μοντέλο που αναπτύξανε αντμετωπίζε το πρόβλημα ως φυσκ11 συναγωγ11 ανάμεσα σ ε δύο κάθ ετ ε ς παράλλη λε ς πλάκες κα λύν ε τς κυρίαρχε ς ελλεπτκές εξσώσες σε δσδάστατο πλέγμα χρησμοποώντας τη μέ θοδο ελέγχου όγκου. Εππλέον, δ εδομένου ότ ο συνθ11κε ς ρο1ίς στο εσωτ ε ρκό τη ς ηλακ11ς καμνάδας που χαρακτ~1ρίζοντα από υψηλή τύρβη ε στίασαν δαίτε ρα στη σωστή π ε ργραφή τ~1 ς τύρβης κα γα αυτό δοκμάστηκαν δάφορα μοντ έλα τυρβώδους ροής. Στο τοίχωμα των ηλακών καμνάδων που μελετ11θηκαν τα κανάλα του αέ ρα είχαν πολύ μκρό πάχο ς κα η επφάνεα της ηλακί1ς πρόσπτωσης είνα πολύ μεγαλύτε ρη σε σχέση με τς ηλακέ ς καμνάδ ε ς παλότ ε ρου τύπου. Η δαδκασία που παρουσάζετα ε ίνα γ ενκή κα μπορ ε ί να εφαρμοστ ε ί γα την προσομοίωση δαφορ ετκών ηλακών καμνάδων με δαφορ ετκ έ ς αναλογίες δαστάσ ε ων κα συνθ1ίκες. Τα πρώτα αποτελέσματα έδ εξαν ότ το μοντ έλο αναπαράγ ε ρ εαλστκά τη συμπερφορά του συστ~ίματος γα δάφορ ε ς περβαλλοντκέ ς συνθ11κες Περαματκή δαδκασία Στα πλαίσα της ε ργασίας του Bacharouli κα των συνεργατών του (2007) κατασκευάστηκε ένα δωμάτο με δαστάσ ε ς 4χ6χ4111 κα του οποίου η οροφ1ί καλύπτονταν με ρωμαϊκά κε ραμίδα κα με ένα σύστημα ε μπόδσης τ~1ς αντανάκλασης. 31

32 Σχήμα 11: Το δωμάτο που δημουργήθηκε με ηλακές καμνάδες (Bachaωulis κα συν., 2007). Oetol Νο 2 1. Exlom ά ρ\ο ο l eτ boord wilh or,.;\hou\ i-ltaia Γ re,, ectiw c:a\ofilr'19 10 mm Ί. Αr <Ιu c ::.omm 3.Brick " ' 90mm thicknoss wfth ~ κ teήor ren ec:u'νt':: c CIVel""lng ~.δ. Β Ιοr>< AJr 1Dmm 5.Renecυνe f":υ lo t lon {όoubl r o! Ιec llon ) w!lh lhk:knt" Ι cr 2mm 7.Brlc.k wal 9()ν\m thl ck~es~ Σχήμα 12: Η ροή του αέ ρα μέσω του τοχώματος με ηλακή καμνάδα κα ο κατασκευαστκές λεπτομέρ ε ες.(βacharοulis κα συν. 2007) 32

33 Στο Σχ1Ίμα 12 παρουσάζοντα ο λεπτομέρε ες της ρο1ίς μέσω του τοχό)ματος των ηλακών καμνάδων κα η κατασκευ1ί τους φαίνετα μαζί με το μέγ ε θος του κενού α έ ρα. Σε αυτό το πρώτο στάδο ο αέ ρας από τον εξωτερκό χώρο εσέρχετα στην ηλακ~ί καμνάδα από το κάτω μέρος κα δαφ εύγε από την κορυφ11 ενώ δ εν υπάρχε σύνδ ε ση με το εσωτ ε ρκό. Γα τς μ ετρ1ίσ ε ς στη συγκε κρμένη δαμόρφωση του τοχώματος των ηλακών καμνάδων ανοίχθηκαν κατά μ~ίκος της καμνάδας μκρές τρύπες έτσ ώστε ο μετρήσε ς της ταχύτητα ς κα της θ ε ρμοκρασίας να είνα κοντά στην είσοδο, κοντά στην έξοδο κα στο μέσο της ηλακi1ς καμνάδας. Σε αυτ~ίν την εργασία η έρευνα εστάστηκε στ~1 με λέτ~1 των ρ ευστοδυναμκών φανομένων που υπάρχουν στο εσωτερκό τοίχωμα των ηλακών καμνάδων που έχουν κατασκευαστε ί κα τοποθ ετηθεί σε ένα μκρ11ς κλίμακας δωμάτο δοκμi1ς. Ο κυρίαρχε ς ε λλε πτκές εξσώσ ε ς λύθηκαν σ ε δδάστατο πλέγμα χρησμοποώντα ς τ~1 μέθοδο ελέγχου όγκου. Η δαδκασία που αναπτύχθηκε 1Ίταν γενκ~ί κα μπορεί να εφαρμοστεί στην προσομοίωση των ηλακών καμνάδων δαφορ ετκών δαστάσεων κα γα δαφορετκές συνθ1ίκε ς. Γα την αρθμητκή προσομοίωση της τυρβώδους ρο1ίς στο τοίχωμα τ~1ς ηλακ~ίς καμνάδας δοκμάστ~1καν έξ μοντέλα τύρβης κα αποδείχθηκε ότ η χρ11ση του μοντέλου k-ε κα Low Re δασφαλίζε τ~1ν πρόβλεψη ακρβούς ταχύτ~1τας κα των θερμοκρασακών προφίλ όπως προβλέπ ετα από τll θ ε ωρία. 33

34 4. Μέθοδο προσομοίωσ ς σε κτ]ρα μ ε φυσκό αερσμό Όπως ~Ίδη έχε αναφ ε ρθεί ο φυσκός αε ρσμός των κτηρίων μπορεί κα προσδίδ ε το απαραίτητο ποσό φρέσκου αέ ρα μέσα σε ένα κτ~ίρο σε δεδομένες καρκές κα περβαλλοντκές συνθήκες. Η δ αδκασία του αερσ μού περλαμβάνε την ε σαγωγ11 του αέρα κα τ~1ν απομάκρυνσή του από τα ανοίγματα με τρόπο ώστε να ανακυκλώνετα κα να ε μποδίζετα η συμπύκνωση του σε υδρατμούς εσωτε ρκά του χώρου. ~~~ Κατανάλωση Ενέργεας ΑπαnΊσες γα θ έ ρμανση ή ψύ ξη Κατανάλωση ηλεκτρκ11 ς ενέργ ε α ς από αν εμσn1ρες ~ \ \ \ \ \ ', ' ' Κάτοκο κτηρίων Απόδοση αερ σμού ΘερμΚ1\ Άνεση Εσωτερκή ροή αέρα κα κατανομί της εσωτερκή ς θ ερμοκρασία ς Τοπκό σχέδο ελέγχου Εξωτερκό / Περβάλλον /,/,/, --- Ι Ι Ι Ι Ι Ι Απομάκρυνση ρύπων από το εσωτερκό Σχήμα 13: Το κτήρο: Ένα ολοκληρωμένο σύστημα Τα κτ11ρα τόσο στς ΗΠΑ όσο κα σε άλλες Ευρωπαϊκές χώρες καταναλώνουν το 40 με το 50% τ~1ς πρωτογ ενούς ενέ ργεας (Lindaωηent and Οπηe 1998) γα αερσμό κα δροσ σμό των κτρίων. Σύμφωνα με το πρωτόκολλο του Κότο η αμερ κανκ11 κυβέρνηση έθεσε σα στόχο στη Λ ευκ~ί Βίβλο τ~1ς Ενέργεας τ~1 μείωση των απωλεών των αερίων του θ ε ρμοκηπίου κατά 60% μέχρ το Η ενεργε ακ11 απόδοση στο σχεδ ασμό κα τη λετουργ ία των κτηρίων μπορούν να έχουν σημαντκ11 συνεσφορά στ~1 μείωση του συνολκού αποτυπώματος C02. Ο αερσμός του κτ~1ρίου παίζε σημαντκό ρόλο στ~1ν παροχ~ί καλής ποότ~1τας αέ ρα κα θερμκ11 ς άνεσης στους κατοίκους του κτ~1ρίου. Ο α ε ρσμός του κτ~1ρίου μπορ ε ί να ε πτευχθεί όπως 1Ίδη έχε αναφερθ ε ί με φυσκό, μηχανκό κα υβρδκό αερσμό. 34

35 Τα συστί1ματα αε ρσμού, ανεξαρτί1τως του αν είνα φυσκά 11 μηχανκά, μπορούν να χρησμοποηθούν γα τον έλεγχο της ποότητας του α έ ρα στο εσωτε ρκό ενός κτηρίου, το σχεδ ασμό της κατανομ11ς του α έ ρα προκεμένου να επτυγχάνετα θ ε ρμκί1 άν εση, καθώς κα γα την παθητκί1 θ έ ρμανση 11 ψύφη σε δαφορετκές κλματκέ ς ζών ε ς. Ο κατάλληλος σχεδασμός του συστ~1ματος αερσμού μπορ ε ί να αποδώσ ε αποδ εκτ11 ποότητα α έ ρα κα να κανοπο11σ ε τς ανάγκες γα θερμκί1 άνεση αν εξαρτ~1τως κλματκών συνθηκών. Το χεμώνα, ο σχεδασμός μπορεί να ελαχστοποη1σε π ε ρίσσεα αε ρσμού δασφαλίζοντας παράλληλα τ~1ν απαραίτ~1τη ποότ~1τα του στο εσωτ ε ρκό του κτηρίου, ώστ ε να καλύπτε τς ανάγκες των ενοίκων. Στον καλοκαρνό σχεδασμό το ζητούμενο είνα να υπάρχε θ ε ρμκί1 άνεση γα του ς ενοίκους γα να αποφ εύγετα η υπ ε ρθέ ρμανση π.χ. ο έλεγχος των θ ε ρμοκρασών δωματίου, το ηλακό κα θερμκό κέρδος. Κατά τον Kukadia κα τους συνε ργάτες του ( 1998), σημαντκοί παράγοντ ε ς ο οποίο πρέπε να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδασμό το φυσκού αε ρσμού ενός κτ~1ρίου κα των επμέ ρους χώρων αυτού είνα η δυνατότ~1τα ελέγχου, ο εσωτ ερκός κα εξωτερκός θόρυβος, η ε σωτερκί1 κα εξωτ ε ρκί1 μόλυνση του αέ ρα, καθώς κα ο οσμές, ο κανονσμοί ασφάλεας κα πυρκαγάς, κα το κόστος κατασκευ11ς, λ ε τουργίας κα συντ~1ρησης. Προκε μένου να δημουργηθ ε ί ένα αποτ ελεσματκό σύστ~1μα φυσκού α ε ρσμού θα πρ έπ ε να θ εωρηθούν κα να εξεταστούν υπό κοvί1 σκοπά τα ακόλουθα σημεία : η στεγανότητα του κτ~1ρίου, ο καλός αε ρσμός γα τους ενοίκους κα ο σχεδασμός του φυσκού α ε ρσμού (BRE,1997). Ο Marmont (2003) καθόρσε ότ τα κύρα εμπόδα γα τον αποτ ελεσματκό α ε ρσμό στα κτί1ρα στς ΗΠΑ είνα: η έλλεψη δυναμκών αποφάσεων των κυβ ε ρvί1σ εων, το μκρό ενδαφέρον η μκρ11 δαφ1~μση γα τ~1ν κανοτόμα ανάπτυξη τ~1ς τεχνολογίας, το συντ~1ρητκό εθνκό σύστ~1μα παραγωγ11ς ενέργεας κα λετουργία του, κα η έλλε ψη των αυτόνομων προϊόντων γα δυναμκούς χρήστες συγκρτκά με τ~1ν αμε ρκανκή αγορά. Τα κανοτόμα προϊόντα σχεδασμού με τ~1 μέση επαγγ ελματκή κρίση αποτελούν τα κύρα συστατκά της επίτευξης του στόχου «συμπαγές κτ1)ρο -α ερζόμενο κτηρο». Εδκότ ε ρα ο προηγμένος σχεδασμός τ~1ς υπολογστκ11ς ρευστοδυναμκί1ς μπορεί να δημουργ~1σε τ~1ν επθυμητί1 απόδοση του φυσκού αερσμού στον πελάτ~1 κα επίσης να ενσχύσε την ευασθητοποίηση της αγοράς. 4.1 Δαδκασία Σχεδασμού Στα κτ~1ρα με φυσκό α ε ρσμό, λόγω των δυνάμεων του αέρα κα τ~1ς θερμκί1ς άνωσης, ο οποίες αλληλεπδρούν προκ εμένου να δημουργηθούν ο ροές αε ρσμού, πρέπ ε να 35

36 αναπτυχθούν δύο ξεχωρστές στρατηγκές αερσμόυ, γα το καλοκαίρ κα τον χεμώνα αντίστοχα. Το κύρο χαρακτηρστκό γα το σχεδασμό του συστ~)ματος αερσμού το χεμώνα είνα ο έλεγχος τ~1ς ποότ~1τας του αέρα στο εσωτερκό. Ο EtheΓidge (2002) καθόρσε πως η βασκι) σχεδαστκι) δαδκασία γα τ~1 χεμερνή περίοδο μπορεί να συνοψστεί στα ακόλουθα βήματα: Απόφαση γα τον ελάχστο ρυθμό αερσμού γα την ποότ~1τα του αέρα (έλεγχος οσμών) Καθορσμός της χερότερης περίπτωσης γα τς συνθ1)κες (ταχύτ~1τα ανέμου, θερμοκρασία, υγρασία κτλ). Υπολογσμός τ~1ς ελάχστ~1ς περοχί1ς του ανοίγματος γα να κανοποούντα ο παραπάνω συνθήκες. Η δαδκασία σχεδασμού γα τ~1ν περίοδο του καλοκαρού καθορίστ~1κε κα πάλ από τον Etl1eήdge (2002) κα συνοψίζετα στα ακόλουθα βήματα: Καθορσμός τ~1ς αποδεκτ~)ς μέγστ~1ς θερμοκρασίας Υπολογσμός του ρυθμού αερσμού χρησμοποώντας ένα μοντέλο δυναμκι)ς απόκρσης (Kendrick, 1993) γα να εξασφαλστεί πως η θερμοκρασία δεν θα ξεπερνά αυτό το μέγστο. Επλογ11 τ~1ς «χερότερης περίπτωσης» ως μηδενκ11 ταχύτητα ανέμου, έτσ ώστε η πίεση στη συστοχία να είνα η μόνη φυσκ11 δύναμη που οδηγεί σε ρο1ί αερσμού. Υπολογσμός τ~1ς μέγστης περοχί1ς των ανογμάτων κάτω από τς συγκεκρμένες συνθ1)κες. Ο Ainsley ( 1999) εκτίμησε την επίδραση του ανέμου στ~1 θερμκι) άνεση κατά τ~1 δάρκεα του καλοκαρού στον προκαταρκτκό σχεδασμό ενός σπτού στ~1ν Αυστραλία βασζόμενος στα δαθέσμα μηναία κλματκά δεδομένα γα τ~1ν περοχ1), αποδεκνύοντας ότ η ΘερμΚΙ) άνεση μπορεί να επτευχθεί με φυσκό αερσμό όταν η ταχύτ~1τα του ανέμου κατά τii δάρκεα τ~1ς ημέρας είνα μεγαλύτερη κα η σχετκι) υγρασία είνα μκρότερη από τα αντίστοχα κατά τ~1 δάρκεα τ~1ς νύκτας στα θερμά τροπκά κλίματα. Εππλέον από το σχεδασμό των συνθηκών συχνά υπάρχουν αλληλεπδράσες ανάμεσα στο βασκό σχεδασμό γα τς καλοκαρνές κα γα τς χεμερνές συνθ1)κες όπως: Τυχαίες δαρροές Ταχύτ~1τα κα κατεύθυνση του ανέμου, Αστάθεες εξατίας τυρβώδους ρο1)ς του ανέμου Εξεδκευμένες συνθ11κες όπως π.χ. πυρκαγές κα εκρ1)ξες αερίων. Γα παράδεγμα ο τυχαίες δαρροές έχουν δάφορες εππτώσες στην απόδοση των κτηρίων. Ο αερσμός που φτάνε από τη ρο1) μέσω τυχαίων ανογμάτων είνα γνωστός ως δ11θηση (Wilson 1961 ). 36

37 4.1.1 Ανάλυση κα εργαλεία σχεδασμού Προστές κα έγκυρες αναλυτκές μέθοδο των συστημάτων φυσκού αερσμού μπορούν να προσφέρουν στους μηχαν κούς τα απαραίτητα εργαλεία όσον αφορά στην απόδοση του συστ~1ματος αερσμού που είνα επίσης ένας αποφασστκός παράγοντας επλογ11 ς γα το σύστημα σχεδασμού. Ο αέρας που περνάε μέσα από το κέλυφος του κτ~1ρίου ονομάζετα envelope flow. Με τον όρο κέλυφος του κτ~1ρίου εννοείτα οτδήποτε χωρίζε το εσωτερ κό του κτ~1ρίου από το εξωτερ κό συμπερλαμβανομένου των πορτών, των παραθύρων, τους τοίχους τα πατώματα κα τη μόνωση. 1-1 envelope flow ε ίνα ο ρυθμός με τον οποίο ο αέρας ε σέρχετα κα εξέρχετα από το κτήρο (Etheridge κα Sandberg, 1996). Αυτό είνα το πρωταρχκό μέλημα γα το σχεδασμό του φυσκού αε ρσμού όπου βασκός στόχος είνα να δασφαλστεί ο τρόπος με τον οποίο τα ανοίγματα θα δαστασολογούντα κα θα είνα τοποθετ~1μένα έτσ ώστε να επτυγχάνοντα ο μέγστες κα ο ελάχστες απαραίτ~1τες ροές υπό καλοκαρνές κα χεμερνές συνθ1ίκες. Εππλέον η παραγόμενη ρο11 του αέρα στο εσω τε ρκό απατεί λεπτομερείς πληροφορίες γα τ~1 δανομ11 του αέρα στο εσωτερκό όπως το είδος τ~1ς ρο1ίς, τ~1ν ταχύτητα, τη θερμοκρασία, τς συγκεντρώσες των συμπυκνωμάτων κα την πίεση. Υπάρχουν δάφορες δημοσεύσες (Liddament, 1991, Alla d 1998, Chen and Xu 1998, Li κα συν. 1998, Hunt and Linden, 1999, StΓaw, 2000, Etheridge 2002, Jiang κα συν., 2003) που καλύπτουν τς θεωρητκές προσ εγγ ίσες, τα π ε ράματα του εργαστ~1ρίου, τα πεδία μελέτ~1 ς κα τς αρθμητκές προσομοώσ ες τ~1ς απόδοσης των συστημάτων του φυσκού αερσμού. Τα πλεονεκτ11ματα κα τα μεονεκτ~1ματα των δαφόρων μεθόδων παρουσάζοντα στον πίνακα 2. 37

38 Πίνακας 2: Προσεγγίσες γα το φυσκό αερσμό (Gan, 1999). hροσέγγση Πλεονεκτ11ματα Μ εονεκτ~)ματα Μοντέλα ροi1ς 1. Απλό συvι)θως σε τύπους 1. Π ε ρορίζετα στην απλ1ί γεωμετρία κελύφους ή γραφκά 2. χρεάζοντα θεωρ1)σες σχετκά με τς λεπτομέρεες τ~1 ς ροής προκε μένου να επ τευχθούν απλοποημένες εξσώσε ς ρο1)ς. ΜοντέλαCFD Ι. Παράγουν λεπτο μερ1) 1. Αρθμητκά σφάλματα περ κοm)ς πεδ ία ρο1)ς. 2.Προβλ1)ματα συνορακών συνθηκών 2. Επλύουν συναρτήσες 3. Θεωρήσες σχετκά με τ~1ν τυρβώδη ρο11ς με το χρόνο 3. Μ εγαλύτε ρη ευελξ ία ροi1 κα τη ροi1 κοντά στα τοχώματα 4. Κόστος υπολογστών Π ε ραματκά 1. Πο ρεαλστκά 5. Κόστος εκπαίδ ευσης των χρηστών 1. Απατείτα εξοπλσμός 2.Προβλ1)ματα κλίμακας 3.Δυσκολίες μέτρησης 4. Κόστος λετουργίας Η μοντελοποίηση σε αεροσύραγγα χρησμοπο1)θηκε γα την παραγωγ1) των δεδομένων του συντελεστ~) πίεσης σε συμβατκά σχήματα κτ~1ρίων κα γα εδκούς σχεδασμούς κτ~1ρίων. Ο π ε ραματκές μετρ1)σες είνα αξόπστες αλλά απατούν μεγαλύτε ρη εργαστ~1ρακ~) προσπάθε α κα χρόνο. Κατά συνέπ ε α, η πεφαματκ~ί προσέγγση δεν θεωρείτα ως η πλέον κατάλληλη γα γενκό σχεδ αστκό εργαλείο εκτός από εδκούς σχεδασμούς κτ~1ρίων. 11 Γα τη ρο1ί στο κέλυφος του κτ~1ρίου είνα δαθέσμα δυο είδη μοντέλων (Yang, 2004): I Ι τα μοντέλα απλής ζώνης κα τα μοντέλα πολλαπλής ζώνης. Κα τα δύο είδη μοντέλων χρησμοποούν την κατανομ11 τ~1ς εξωτερκής πίεσης γα να παράγουν τους ρυθμούς αερσμού στους εσωτερκούς χώρους. Παρά το γεγονός πως η κατανομή της εξωτερκής πίεσης εξαρτάτα από τ~1ν ταχύτητα του εσερχόμενου αέρα κα τ~1ν δεύθυνση του ως προς τη γεωμετρία του ανοίγματος, τ~1ν τοπκi1 τοπογραφία, το μέγεθος κα το σχήμα του κτ~1ρίου κα το μέγεθος κα την τοποθεσία των ανογμάτων αερσμού, η 38

39 ακρίβεα των μοντέλων ζώνης εξαρτάτα κυρίως από την ακρίβεα της πρόβλεψης στην κατανομ1ί της πίεσης. Ο άλλος τύπος θ εωρητκών μοντέλων όπως τα μοντέλα της υπολογστκής ρευστοδυναμκίίς βασίζοντα στην επίλυση των βασκών εξσώσεων ρο1ίς του ρευστού σ ε συνδυασμό με τα μοντέλα τύρβης. Αυτά τα εργαλεία μπορούν να αναπαράγουν λεπτομε ρώς την κατανομ1ί της ρο1ίς, το ρυθμό ροi1ς κα τη μεταφορά θ ε ρμότητας μέσω δαφόρων στοχείων καθώς κα τη συγκέντρωση των εσωτερκών ρύπων. Όμως στην υπολογστκίί ρ ευστοδυναμκή ε ίνα μεγάλο τόσο το υπολογστκό κόστος όσο κα το κόστος του ανθρώπνου δυναμκού. Πρακτκά, η σωστ11 αναπαράσταση των κλματκών συνορακών συνθηκών κα ο συνδυασμός του εσωτερκού κα του εξωτ ε ρκού περβάλλοντος στην υπολογστκίί ρευστοδυναμκίί αποτελούν τα κύρα εμπόδα στη χρ1ίση της γα το σχεδασμό του φυσκού αερσμού Θεωρίες ροής κελύφους Ο α ε ρσμός που πραγματοποείτα εξατίας του φυσκού ανέμου κα των thermal force ποκίλε με το χρόνο. Στο μεγαλύτερο μέρος των περπτώσεων ο αερσμός φαίνετα να ε ίνα σταθ ε ρός χωρίς να σημαίνε πως είνα πραγματκά σταθερός. Τα περσσότερα θ ε ωρητκά μοντ έλα θ εωρούν ότ ο ρο έ ς στο κέλυφος συμπερφέροντα σαν να είνα ο συνθήκες μόνμες. Τα μοντέλα γα σταθερό αερσμό μπορούν να δακρθούν σε εμπερκά 11 θ εωρητκά κα πολυζωνκά ή μοvίίς ζώvί~ς. Τα ε μπε ρκά μοντέλα εξάγοντα απευθ ε ίας από μετρ1ίσες του εύρους των ρυθμών αε ρσμού ενός κτηρίου. Αυτά τα μοντ έλα θα πρ έ πε να χρησμοποούντα μέσα στο εύρος της εφαρμοσμότητας τους, ήτο όταν το εύρος των παραμέτρων καλύπτετα από τς μετρ11σες. Τα θ εωρητκά μοντ έλα βασίζοντα σε περσσότερο θεμελώδη προσ έγγση περλαμβάνοντας την επίλυση των εξσώσ εων δαηίρησης των μεγθών που π εργράφουν το φυσκό πρόβλημα, ξεκνώντας από η1ν απλi1 εξίσωση ροής του αέρα στα ανοίγματα του κη1ρίου μέχρ τα π ε ρίπλοκα μοντέλα υπολογστκής ρευστοδυναμκής γα η1ν κίvί1ση του αέ ρα στο δωμάτο. Ένα μοντ έλο απλής ζώvί1ς θ ε ωρ ε ί ότ ο εσωτερκές πόρτ ε ς είνα ανοκτές κα αγνοεί κάθ ε εσωτερκίί αντίσταση ση1 ρο1ί. Με ένα τ έτοο μοντέλο αναπαράγετα κα εκτμάτα αρθμητκά ο συνολκός ρυθμός ρο1ίς μέσα στο κτήρο. Ένα πολυζωνκό μοντέλο ρο1ίς αέρα χωρίζε το κτήρο σ ε στοχεώδη στοχεία. Βασίζετα στο σοζύγο μάζας γα η1 ρο1ί στο χώρο σε συνδυασμό με η1ν επίδραση του ανέμου κα τη fluidity γα τον υπολογσμό των δαφορών πίεσης κατά μ~ίκος των κόμβων 39

40 στς ροές ανάμεσα στς ζώνες του κτηρίου κα στο εξωτερκό περβάλλον, υπολογίζοντας με αυτό τον τρόποτο συνολκό ρυθμό ρο11ς κατά μ11κος κάθε κελού. Μ ερ κά από τα πολυζωνκά μοντέλα παρέχουν τη δυνατότητα να προβλέπετα η μόνμη κατάσταση όπως επ ίση ς κα η σχεδόν μόνμη κατάσταση με τελκό στόχο την ποσοτκοποίηση της επίδρασης των τεχν κών του του ~cτηρίου [Kendrick, 1993]. φυσκού αερσμού στο θερμκό σοζύγο Ο περορσμοί των μοντέλων του δ~cτύου ρο11ς είνα γνωστοί. Ενώ τα δ~cτυωτά μοντέλα μπορούν να παράγουν τους ρυθμούς ροής των ζωνών ενός κτηρίου κα του εξωτερ κού χώρου, δεν μπορούν να δώσουν καμία πληροφορία σχετκά με τη ρο11 του αέρα κα το πεδίο ταχύτητας της ροής μέσα στα δωμάτα. Προφανώς αυτά τα δεδομένα είνα απαραίτητα όταν αναφέρετα κάποος θέλε να εκτμήσε την απόδοση της θερμκί1ς άνεσης 11 του φυσκού αερσμού που επτυγχάνετα. Εππλέον, τμές του εξωτερκού συντελεστ~1 πίεσης είνα δαθέσμες γα έναν πε ρορσμένο αρθμό γεωμετρκών δαμορφώσεων κα γωνίες πρόσπτωσης του ανέμου καθώς εξάγοντα είτε από περαματκές μετρήσ ε ς σε αεροσύραγγα είτε από παραμετρκί1 ανάλυση. Τέλος, θα πρέπε να σημεωθεί ότ τα περσσότερα μοντέλα δεν λαμβάνουν υπόψη την τύρβη του ανέμου Χρήση ντετερμνστκών κα έξυπνων τεχνκών γα την παραγωγή της κατανομής της ταχύτητας του αέρα στα εξωτερκά ανοίγματα σε απλές μονοδάστατες δαμορφώσες φυσκού αερσμού. Η αναπαραγωγή του πεδίου της ταχύτ~1τας του αέρα σε ένα χώρο με φυσκό αερσμό αποτελεί ένα σημαντκό στοχείο όταν το ζητούμενο είνα να αντμετωπστούν τα προβλήματα της θερμκί1ς άνεσης 11 τ~1ς απομάκρυνσης της μόλυνσης του εσωτε ρκού αέρα. Γα να εξαχθεί η συμπερφορά ενό ς συστ~1ματος όπως η ρο11 του αέρα μέσω ενός ανοίγματος κάτω από τυχαίες συνορακές συνθ11κες είνα απαραίτητο να κατασκευαστεί ένα μοντέλο που να βασίζετα στς θεωρητκές προσεγγίσες κα στη συνέχεα να χρησμοποεί ως δεδομένα περαματκές μετρ11σες. Παρόλα αυτά όταν η τυχαότητα του συστήματος είνα αποτέλεσμα σύνθετων αλληλεπδράσεων που περλαμβάνουν πολλούς ανεξάρτητους κα τελκά αμείωτους βαθμούς ελευθερίας ε ίνα πθανόν να δοκμαστούν μοντέλα ~cτηρίων χρησμοποώντας δαθέσμα περαματκά δεδομένα. Ο μονο δ άστατο ς φυσκός αερσμός πραγματοποείτα όταν ένας εσωτερκός χώρος επκο νων ε ί ~ε το εξωτερ κό περβάλλον μόνο μέσω ενός 11 περσσοτέρων ανογμάτων που τοποθετούντα στον ίδο εξωτερκό τοίχο. Μα τέτοα δαμόρφωση ανοίγματος συναντάτα συχνά σε αστκά περβάλλοντα όπου η ~εγάλη πυκνότητα κατασκευής επβάλλε μα 40

41 δευθέτηση που να περλαμβάνε μκρούς χώρους ανεξάρτητους μεταξύ τους 11 χώρους ~ε μα εκτεθεμένη πρόσοψη κα στην οποία ο δασταυρούμενος αερσμός δεν είνα πάντα πθανός. Ο δύο κύρες φυσκές παράμετρο που επηρεάζουν τη ρο11 του αέρα στο φυσκό αερσμό είνα η θερμοκρασακ~ί δαφορά κατά μήκος των ανογμάτων κα η ταχύτητα του εξωτερκού ανέμου. Ο μονοδάστατος αερσμός εξαρτάτα από την αλληλεπίδραση αυτών των παραμέτρων που επάγ ε δαφορές πίεσης κατά μ11κος των ανογμάτων οδηγώντας τον αέρα στο εσωτερκό του αερζόμενου χώρου. Ο σχετκές φυσκές δαδκασίες είνα πολύ σύνθετες κα η εξ1ίγηση του ρόλου τους στην αποτελεσματκότητα του αερσμού είνα ένα δύσκολο θ έ μα. Ο απλές καθημερνές παρατηρήσες της κίνησης του α έ ρα κοντά στα ανοίγματα στς απλές μονοδάστατες δαμορφώσες υποδεκνύουν ότ η ρο1ί του αέρα μέσω των ανογμάτων δεν είνα ομοόμορφη (Daskalaki κα συν. 1999). Αυτό υποδηλώνε μα μη ομοόμορφη χωρκ~ί κατανομi1 της πίεσης κατά μήκος της επφάνεας του ανοίγματος καταδεκνύοντας ότ η αλληλεπίδραση των εμπλεκόμενων φυσκών παραμέτρων παρουσάζε μα χωρκ~ί κα χρονκή δακύμανση στο χώρο κα στο χρόνο. Αυτό αποδίδετα στην ποκλία των εξωτερκόν συνθηκών κα εδκότερα στην τυρβώδη κίνηση του ρεύματος του αέρα. Η ~εταβλητότητα στην κατανομ11 της δαφοράς πίεσης στην επφάνε α του ανοίγματος έχε ως αποτέλεσμα μα τοπκ~ί τυρβώδη κίνηση του αέρα που αποτελεί σημαντκή κνητ~1ρα δύναμη στ~1ν περίπτωση του μονοδάστατου αερσμού. Η φυσκ~ί περγραφ11 κα η μαθηματκ~ί εξ11γηση των φανομένων που σχετίζοντα με το φυσκό αερσμό μέχρ σήμε ρα πραγματοποείτα με εμπερκά κα ντετερμνστκά μοντέλα προσομοίωσης. Μερκά από αυτά τα μοντέλα είνα προστά γα τον υπολογσμό του ρυθμού ρο11ς του αέρα ενώ ο ντετερμνστκές μεθοδολογίες παρέχουν πληροφορίες σχετκά με το επαγόμενο πεδίο ροής κα ταχύτητας στους μελετώμενους χώρους, Η εξαγωγ1ί του ρυθμού ρο1ίς του α έ ρα στα κτηρα με φυσκό αερσμό είνα πολύ σημαντκ11 γα τον υπολογσμό τ~1ς θερμκ~ίς απόκρσης των κτ~1ρίων όπως επίσης κα γα τ~1 δατ~1ρηση των κατάλληλων ρυθμών ανανέωσης του αέρα ώστε να δασφαλίζετα ένα υγές εσωτερκό περβάλλον (Daskalaki κα συν., 1999). Η μαθηματκ~ί μοντελοποίηση γα τον ρυθμό ροής του αέρα περλαμβάνε εμπερκά μοντέλα, κα πλ11ρη μοντέλα που βασίζοντα στ~1ν επίλυση των εξσώσεων Naνier-Stokes γα τη δατ11ρηση μάζας, ορμής κα της ενέργεας συνδυασμένα με τα κατάλληλα μοντέλα τύρβης. Η πρώτη ομάδα περλαμβάνε απλοποημένες μεθόδους γα τον υπολογσμό των ρυθμών ανταλλαγ1ίς αέρα σε κτ~ίρα μον11ς ζώνης με φυσκό αερσμό. Παρέχουν εκτμήσες του συνολκού ρυθμού ρο1ίς αέ ρα χρησμοποώντας εξσώσες συσχετσμού αλλά δεν παρ έχουν πληροφορίες γα τους με μονωμένους ρυθμούς ανταλλαγής αέρα η το πεδίο της ταχύτητας του αέ ρα στους α ε ρζόμενους χώρους. Εππλέον, δ εδομένου πως ο προτενόμενες εξσό)σες προ έ ρχοντα από ένα συγκε κρμένο αρθμό περαμάτων σε αεροσύραγγα 11 κάτω από συγκε κρμένε ς συνθ1ίκε ς κα γ εωμετρκές δαμορφώσες το πεδίο εφαρμογ11ς τους είνα 41

42 περορσμένο. Η μοντ ελοποίηση του δκτύου βασίζετα στην επίλυση των εξσώσεων σοζυγίου μάζας γα τον υπολογσμό της π ίεση ς σ ε δακρτού ς κόμβους που αναπαρστούν τς ζώνες προσομοίωσης. Τα μοντ έλα αυτής της κατηγορίας μπορούν να χρησμοποηθούν γα τς προσομοώσ ε ς των κτηρίων πολλαπλών ζωνών με φυσκό αερσμό κα παρ έχουν πληροφορίε ς γα τς με μονωμένες ρο έ ς αέρα σ ε κάθ ε ζώνη προσομοίωσης όπως επίσης κα δαμέσω κάθε ανοίγματο ς. Ένα πλ1)θος μοντέλων αυτού του ε ίδου ς αναπτύχθηκαν την πε ρασμένη δε καετία συμπ ε ρλαμβανομένου των COMIS (Feuster κα συν. 1990), ESP (Clarke 1993), AIRNET (Walton 1988), BREEZE (BRE, 1992) κα PASSPORT AIR (Dascalaki κα συν., 1995). Το βασκό χαρακτηρστκό αυτώ ν των μοντέλων ε ίνα πως είνα γ ρ1)γορα, εύκο λα στη χρ11ση κα απατούν απλά δεδομένα εσαγωγ1) ς ενώ παράγουν το ρυθμό ροής του α έ ρ α με κανοποητκ11 ακρίβ ε α. Αυτή η προσ έγγση της μοντ ελοποίησης θ εωρ ε ί ότ η πίεση σε κάθ ε ζώ νη προσομοίωσης μεταβάλλετα σχεδόν γραμμκά γύρω από μα τμ1) αναφοράς. Στην πε ρίπτωση του φυσκού α ε ρσμού μον11ς ζώνης όπου η ανομοομορφία κα ο σχεδόν τυχα ίες δ αφορές της π ίεσης οφ ε ίλοντα στον α έ ρα αυηί η υπόθεση δ εν σχύ ε. Αυη) ε ίνα κα η βασκ~) ατία που τα μοντ έλα δκτύου αποτυγχάνουν να παράγουν με ακρίβ ε α το ρυθμό ρο1)ς του αέρα σ ε αυη)ν την περίπτωση ε δκά όταν η επίδραση των δυνάμεων αδραν ε ίας ε ίνα πο σημαντκ~) από την πλευστόη1τα (Limam κα συν., 1997). Πρόσφατα έχουν αναπτυχθ ε ί νέ ο αλγόρθμο γα να λαμβάνουν υπόψην στους υπολογσμούς την επίδραση των βαρυτκών δυνάμεων κα των δυνάμεων αδραν ε ίας κα ο οποίο β ελτώνουν θεωρητκά την ακρίβεα των μοντέλων δκτύου ση1ν π ε ρίπτωση των δ αμορφώσ εων απλής ζώνης με φυσκό αε ρσμό (Dascalaki κα συν. 1995). Παρά η1ν ευ ελξία του συγκεκρμένου είδους μοντ ελοποίησης αυτό δ εν παρέχε πληροφορίες σχετκά το πε δίο της ταχύτητα ς κα τη ς θ ε ρμοκρασίας του α έ ρα στους υπό μελέη1 χώ ρου ς. Ο υπο λογστκέ ς μέθοδο που βασίζοντα στς ρευστοδυναμκ ές μεθόδους κα συν~)θως αναφ έ ροντα ως CFD μοντ έ λα, παρστάνουν η1ν τελευταία ντετερμνστκ11 προσ έγγση κα επτρ έπουν τον υπολογσμό η1ς ταχύη1τας του α έ ρα κα η1 θερμοκρασία στς ζό)νες που μελετώντα μέσω η1ς επίλυσης του συση)ματος των εξσώσεων Naνier Stokes σ ε συνδυασμό με το κατάλληλο μοντ έλο τύρβη ς που περγράφ ε καλύτερα το πρόβλημα. Όταν το πεδίο ταχύη1τας είνα γνωστό ο υπολογσμός του ρυθμού της ροής του αέρα αποτελεί έναν απλό τρόπο ολοκλήρωση ς του προφίλ η1ς ταχύτητας του αέρα. Η εφαρμογ1) των μοντέλων αυτού του τύπου ε ίνα δ α ίτ ε ρα σύνθ ετη κα απατεί λεπτομε ρ1) δ εδομένα εσαγωγ~)ς που δ εν ε ίνα πάντα δαθ έσμα κα συχνά χαρακτηρίζοντα ως δαίτ ερα ασαφ1). Αυτός ο τύπος μοντελοποίησης παρστάνε η1 συνολκ~) ντετ ε ρμνστκ~) προσέγγση καθώς περλαμβάνε μα πολύ λεπτο μερή μαθηματκ~) πε ργραφή των φυσκών φανομένων. Η πρό βλεψη του πεδ ίου ταχύη1τας του α έ ρα σ ε έναν φυσκά α ε ρζόμενο χώρο ε ίνα ένα σημαντκό θ έ μα όταν κάποος αντμετωπίζε τα προβλήματα η1ς θ ε ρμκ~)ς άνεσης 1) η1ς απομάκρυνση ς μόλυνση ς του εσωτερκού αέρα. Στς π ε ρσσότ ε ρ ες μελέτες 42

43 συμπ ε ρλαμβάν ετα ο καθορσμός του πε δίου ταχύτητας του αέ ρα κα η υπό υοθ έτηση μαθηματκή προσέγγση ε ίνα αυτi1 της υπολογ στ1c1)ς ρ ευστοδυναμ1cl) ς. Κατά συν έπε α η πλε ονότητα των μελετών που εφαρμό ζε αυτέ ς τς μελέτε ς στα προβ λ1)ματα α ε ρσμού αναφ έ ρ ετα στην πρόβλεψη τη ς ρο1)ς γύρω από ένα κτήρο ll σ ε μοντέλα κλίμακας ο δασταυρούμενος α ε ρσμός αναπαρίστατα κάτω από από λυτα ελεγχόμενες συνθ1)κ ε ς όπως γα παράδ ε γμα σ ε μα αε ροσύραγγα. Ένας σημαντκό ς αρθμό ς δημο σ εύσ εων αναφέ ρ ετα στον υπολογσμό τη ς ροή ς του α έ ρα γύρω από ένα κτήρο. Στς πε ρσσότ ερ ες συμπε ρλαμβάνοντα ο συγκρίσ ε ς των δ αφ ό ρων μοντ έλων τύρβη ς γα την πρόβλεψη των συνθηκών α έ ρα γύρω από το κτ~)ρο με στόχο την β ελτίωση τη ς ακρίβ ε ας με τ~1ν οποία τα μοντέλα προσ εγγίζουν τς πραγματκές εξωτ ε ρκές συνθ1)κ ε ς του κτ~1ρίου. Ο Μ uka Γaiηi κα ο συνε ργάτες του ( 1996) ~ελέτ~1σαν τη ρο1ί του α έ ρα γύρω από ένα κτήρο με προσομοώσε ς CFD χρησμοποώντα ς τ έσσ ε ρα γνωστά μοντ έλα τύρβης προκ ε μένου να δ ασφαλστ ε ί η ακρίβ ε ά του ς. Η σχετ1c1) αποτ ελεσματκότ~1τα πρόβλεψης τη ς τύρβης από αντίστοχα αρθμητκά μοντέλα εξετάστ~1κε συγκρίνοντας τα αρθμητκά μοντέλα προσομοίωση ς με αυτά που εξ1)χθησαν από ένα π είραμα σ ε αε ροσύραγγ α. Ο Selνaω ( 1996) μελ έτησ ε τ~1ν εφαρμογή μεθόδων δυο εππ έ δων γ α τ~1ν εκτίμηση τ~1ς επίδ ρασης του ανέ μου σε ένα κυβκό κτ~)ρο κα σύγκρναν τς προβ λέψ ε ς με τα πε ραματκά αποτελέσματα από τα π εράματα τ~1 ς α ε ροσύραγγας. Ο Zhou κα ο Stathopoulos ( 1996) αναφ έρε ότ η καλύτ ε ρη προσ έγγση των όρων συναγωγi1ς αναφ έ ροντα στη β ελτω μένη ακρίβ ε α των προβλέψ εων τ~1ς αρθμητκi1ς προσομοίωσης όταν τα μοντ έλα τύρβη ς k-ε χρησμοπο ούντα. Σ ε όλε ς τς παραπάνω μελέτ ε ς το κτi1ρο αντμετωπίζετα ως ένα κλε στό κυβκό κουτί που στ έ κετα σαν εμπόδο στο ρ εύμα ελεύθ ε ρης ροής του αέ ρα. Κατά συν έπε α, ο πθανότητ ες των μοντέλων αρθμητ1c1)ς προσομο ίωσης να παράγουν τ~1ν κατανομή τ~1 ς π ίεση ς σ ε ανοκτέ ς επφάνε ες στ~1 δαμόρφωση φυσκού αε ρσμού δ εν έχουν ε ρευνη θε ί. Εκτός από τς αρθμητκ έ ς μελέτες κα τς μελέτ ε ς σ ε α εροσύραγγ ε ς η χρήση των π ε ραμάτων ανοκτού πεδ ίου γα τ~1ν έ ρευνα του π εδίου ταχύτ~1τας της ρο1)ς σε ένα εξωτερκό άνογμα μπορ ε ί να προσφ έ ρ ε σημαντκέ ς πληροφορίες. Η Dascalaki κα ο συνε ργάτ ε ς τ~1ς μελέτησαν τ~1 σχέ ση των μετρi1σεων τ~1ς ταχύτητας του αέ ρα τ~1 σχέση τ~1ς ταχύτητας του αέ ρα στο ανοκτό επίπ εδο με το ρυθμό ρο1)ς του αέρα μέσω των ανογμάτων όπως προκύπτε από τ~1ν εφαρμογ1ί τ~1 ς μεθόδου ανίχνευσης αε ρίου σε μα μονοδάστατ~1 δαμόρφωση α ε ρσμού. Εκτός από τα αρθμητκά αποτελέσματα που έχουν ~)δη αναφ ε ρθεί στους υπολογ σμού ς της τ αχύτ~1τας του αέ ρ α γύρω από ένα κτήρο κα τ~1ν πίεση που ε ίνα ως αποτέλεσμα στο εξωτε ρκό κέλυ φ ο ς ε ίνα λίγες ο μελέτ ε ς που αναφ έ ροντα στ~1 μελέτη του πεδ ίου τ~1ς ταχύτ~1τα ς στου ς εσω τ ε ρκούς χώ ρου ς. Ο EΓne s t κα ο συν ε ργάτε ς του ( 1991) κα 43

44 ο Kindagen κα ο συνεργάτες του ( 1997) σύγκρναν τς προβλέψες της μοντελοποίησης CFD σύμφωνα με το μέσο συντελεστ~1 ταχύτ~1τας του αέρα σε δαμορφώσες δασταυρούμενου αερσμού με τα αποτελέσματα των δοκμών σε αεροσύραγγα. Ο τελευταίος χρησμοποίησε δεκατρία δαφορετκά μοντέλα απλής ζώνης προκεμένου να μελετ~ίσε τη βελτίωση της γεωμετρίας της οροφ11ς στ~1ν αποτελεσματκότ~1τα του φυσκού αερσμού γα εννέα δαφορετκές γωνίες αέρα. Τα αρθμητκά αποτελέσματα που προέκυψαν από το μοντέλο τύρβης k-ε ήταν σε καλ11 συμφωνία με τα περαματκά αποτελέσματα. Ο Scl1aelin κα ο συνεργάτες του ( 1992) πραγματοποίησαν μα αρθμητκ~ί μελέτ~1 γα τ~1ν αλληλεπίδραση του αέρα με τ~1ν αμφίδρομη ροi1 στ~1 συστοχία μέσω ενός απλού ανοίγματος σε μα θερμανόμενη κολότητα. Το υπολογσμένο πεδίο ταχύτ~1τας του αέρα στο άνογμα συγκρίνετα με υπάρχοντα περαματκά δεδομένα από δοκμές σε αεροσύραγγα κα με απλά αναλυτκά μοντέλα βασζόμενα στ~1ν εξίσωση Be111ouli. Ο προβλέψες CFD των προφίλ ταχύτ~1τας στο κάθετο ημεπίπεδο του ανοίγματος είνα σε καλ11 συμφωνία με τα περαματκά δεδομένα από τα περάματα που έγναν σε συνθήκες άπνοας. Αυτές ο προβλέψε ς αποδείχθηκαν πο ρεαλστκές από αυτές που επτεύχθηκαν από το αναλυτκό μοντέλο Be111oulli. Στην ίδα εργασία τα αποτελέσματα από τς δδάστατες κα τρσδάστατες προσομοώσες συγκρίνοντα με περαματκά δεδομένα κα τα τελευταία βρέθηκαν να προσομοό)υοντα πο σωστά με τ~1ν ταχύτ~1τα ως συνάρτ~1ση τ~1ς ταχύτητας του αέρα. Η Dascalaki κα ο συνεργάτες της ( 1999) μελέτ~1σαν σε βάθος χρησμοποώντας περαματκές δαδκασίες τ~1 δυνατότητα της ντετερμνστκής μαθηματκ~1ς μοντελοποίησης γα την αναπαράσταση των σχετκών φυσκών φανομένων με κανοποητκ~ί ακρίβεα. Επίσης μελέτ~1σαν τ~1 δυνατότητα των έξυπνων τεχνκών κα εδκά τ~1ς ασαφούς λογκής να εξάγουν φυσκούς κανόνες, να δημουργούν μοντέλα από υπάρχοντα περαματκά δεδομένα κα να μελετάνε τς πθανότητες των υπεχουσών μεθοδολογών γα την πρόβλεψη της ταχύτητας του αέρα στο ανοκτό επίπεδο στ~1ν περίπτωση του μονοδάστατου αερσμού στα κτήρα. Η σύγκρση των προβλέψεων με τα περαματκά δεδομένα κάτω από «πραγματκές» συνθi1κες ξεκαθαρίζε σε ποα έκταση ο υπάρχουσες μεθοδολογίες αναπαράγουν κανοποητκά τ~1ν πραγματκότητα. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων της παραπάνω σύγκρσης έδεξαν τα αδύναμα σημεία 11 τα υπάρχοντα κενά σε κάθε μεθοδολογία. Τα περαματκά δεδομένα προ11ρθαν από τέσσερα μονοδάστατα περάματα φυσκού αερσμού που πραγματοποi1θηκαν σε ένα πλi1ρης κλίμακας κελί στ~1ν Αθήνα. 44

45 Δωμάτο Υπηρ εσίας, όγκος = 28m3 Εσωτερκή πόρτα Δωμάτο δοκμών όγκος =: 30 Ιm 3 Τοίχος Αναφοράς...,_ Εξωτερκή Πόρτα Σχήμα 14: Το κελί δο κμών (Das ca l ak ί κα συν. 1999) Η ταχύτητα του α έρα μετρ1) θη κε σε δάφορα ύψη από το μέσο του ανοίγ ματος. Η πρόβλεψη τεσσάρων δαφορ ετκών θ εωρητκών μεθοδολογών γα τον υπολογσμό του πεδίου ταχυ'τη ' θ ' ο ' λέ ' θ δ λ ' τας συγκρ η κε με τς μετρησ ε ς. υπο με τη ντετερ μνστκε ς με ο ο ογε ς π ε ρλαμβάνουν ' ', ' ' Ο ' τοσο ντετερμνστκες οσο κα μη ντ ετ ε ρμνστκε ς προσ εγγ σ ε ς. πρωτ ε ς συνοψίζουν τεχνκές συσχετσμού της θ εωρίας του Be111oulli κα των μοντέ λων CFD. Η μη ντ ε τε ρμν στκί) προσ έγγση πε ρλαμβάνε μα εφαρμογή τη ς ασαφούς θ εωρίας γα την παραγωγ11 των,,, ' ' ', φυσκω ν κανονων που περγραφουν τα σχετκα φανο μενα κα κατα συνεπ ε α συνε σφ έ ρουν στην πρόβλεψη τη ς ταχύτητας του αέ ρα στο ανοκτό επίπε δο. Στη συνέχε α θα αναφ ε ρθ ε ί η απόκρση κάθ ε μας από τς παραπάνω με θοδο λογίες στην πρόβ λεψη τη ς ταχύτητας του αέ ρα στην πε ρίπτωση του μονοδ άστατου αερσμού. Όπω ς 1)δη αναφ έ ρθηκ ε ο υπάρχουσ ε ς προσεγγίσ ε ς μοντ ελοποίησης γα την Πρόβλεψη t1,,,,,, ~ ς ταχυη1τας του αε ρα σ ε δαμορφωσ ε ς φυσκου αε ρ σμου μπορουν να ταξ νο μη θού ' θ δ λ ' Η ' ' ν σ ε ντ ετε ρμνστκέ ς κα μη ντετ ε ρμνστκε ς με ο ο ογε ς. πρωτη καηηορα συμπ ε ρλαμβ' ' λ' ' δ ανε μοντέλα που υπολογίζουν την ταχύτη τα του α ερα ως τη υση μας ομα ας εξ, σωσ εων πο,, ξ',, υ προ ερχοντα από τη μαθη ματκίί ε ηγηση των φυσκων μηχανσμων που δρουν ως κ ' δ, ' π ' θ ' ' δ ' νηη1ρες υναμε ς στον φυσκό α ε ρσμο. ροσπα εες να ε να οσο το υνατον πλησ έ στε ' ' λ Σ ρα ση1 ν πραγματκότητα αυ ξάνουν τη ν πολυπλοκοτητα των μοντε ων. την εργασία τη D. 'θ ' λ θ ς ascalak1 κα των συν εργατών της ( 1997) χρη σμοποη η καν ο ακο ου ε ς ντ ετε ρμν,, στκες με θοδολογίε ς με αύξουσα σ ε ρά πολυπλοκοτητας. Τεχν κέ ς συσχετσμού Μοντέλα σοζυγίων μάζας (θ εωρία Bemoulli) κα Υπολογστ κή ρ ευστοδυναμκίί Τα ασαφ1) λογκά συση)ματα έχουν ήδη εφαρμοστ ε ί στον έλεγχο κα την αποτελε σ,, 9. ματ κη λε τουργία των φυσκά αε ρζόμενων κτηρων (Bruant κα συν., 19 6, Doullls 45

46 κα συν ). Καθώς τα ασαφή λογκά συστ1ματα θεωρούντα ως καθολκοί προσεγγστές (approximates) αυτά τα συστήματα προσεγγίζουν ομοόμορφα κάθε μη γραμμκί συνεχή άγνωστη συνάρτ1ση κα κατά συνέπεα μπορούν να χρησμοποηθούν ως μη γραμμκοί αναγνωρστές (identifiers) δυναμκών συστ1μάτων. Βασζόμενο στα περαματκά αποτελέσματα η Dascalaki κα ο συνεργάτες τ1ς ( 1999) ανέπτυξαν έναν ασαφ11 εκτμητή γα την πρόβλεψη της ροής του αέρα σε μονοδάστατο αερσμό. Ο συγκεκρμένος εκτμητ1ς χρησμοποεί τρες παραμέτρους εσόδου: το λόγο τ1ς περοχί1ς του παραθύρου προς την επφάνεα του τοίχου, τ1ν προβολ1ί τ1ς ταχύτητας του αέρα στο παράθυρο κα την απόλυτ1 δαφορά θερμοκρασίας μεταξύ εσωτερκού κα εξωτερκού χώρου. Ο ντετερμνστκές μεθοδολογίες που περλαμβάνουν τς τεχνκές συσχετσμού, δκτύων κα μοντέλων CFD αποδείχθηκε ότ είνα ανεπαρκές γα μα ακρβ1ί πρόβλεψη της ταχύτητας του αέρα. Α νεξάρτ1τα από τους δαφορετκούς βαθμούς πολυπλοκότ1τας ο παραπάνω μεθοδολογίες απέτυχαν να περγράψουν με ακρίβεα την τοπκ~ί τυρβώδη κίνηση που είνα αποτέλεσμα τ1ς μη ομοόμορφης κατανομής τ1ς δαφοράς πίεσης στο επίπεδο του ανοίγματος στην περίπτωση του μονοδάστατου αερσμού. Στ1ν πραγματκότ1τα ο δύο πρώτες προσεγγίσες πρακτκά αγνοούν την επίδραση τ1ς τύρβης. Η μοντελοποίηση CFD χρησμοποεί εδκούς αλγορίθμους γα τον υπολογσμό τ1ς τύρβης κα θεωρείτα ως εξέλξη της τεχνολογίας γα το χερσμό των φυσκών φανομένων που σχετίζοντα με τ1 ρευστοδυναμκί1. Όμως η αβεβαότητα στον καθορσμό των συνορακών συνθηκών όπως επίσης κα ο χωρκές κα ο χρονκές μεταβολές μεταβάλλουν την ακρίβεα των αποτελεσμάτων. Στην περίπτωση του μονοδάστατου αερσμού ο συνεχώς μεταβαλλόμενος άνεμος δημουργεί μα μη ομοόμορφη δαφορά πίεσης στο επίπεδο του ανοίγματος που θεωρείτα υπεύθυνη γα την κίνηση του αέρα στο εσωτερκό κα εξωτερκό αερζόμενο χώρο. Η τυχαία αυτ~1 μεταβολ1ί δεν είνα δυνατόν να ερμηνευτεί ~ε τα χαρακτηρστκά του ανέμου με βάση μα ντετερ, 'ξ ' ' μνστκ~ί προσέγγση. Κατά συνέπεα ο τεχνητες «ε υπνες» τεχνκες φανετα να είνα ο δ, ανκες εναλλακτκές. 4 3 Ανάπτυξη κα επκύρωση ενός δζωνκού μοντέλου -ΡΟΜΑ (Pressurized zonal Model with Air-diffuser) Πρόσφατα τα μοντέλα πολλαπλών χώρων κα υπολογστκ~ίς ρευστοδυναμκ~ίς (CFD) χρ,,, ησμοποούντα ευρέως στην ανάλυση της ροης του αερα, τ1ς κατανομης της θερμοκρ ' F 1992) ασας κα των προσμίξεων (Feustel ΗΕ.,1998, Hagl11ghat κα συν., Η μοντελοποίηση πολλαπλών χώρων είνα η απλούστερη μέθοδος. Θεωρεί ένα δωμάτο ', 'λλ ' ~εσα στο κτίρο ως ομογεvίί κόμβο που συνδεετα με τους α ους με ανογματα ανάμεσα,,,, στα δωμάτα καύ~ί με ανοίγματα στο εξωτερκο. Αυτη η προσεγγση εχε το 46

47 πλεονέκτημα της ευκολίας του χρ11στη όσον αφορά στον καθορσμό του προβλ11ματος, στην απλ11 εσωτερκή αναπαράσταση κα στη δαδκασία υπολογσμού. Τα πλεονεκτ1ίματα αυτά επτρ έπουν την πρόβλεψ η της εσω τ ερκ~ίς ρο1ίς σε όλο το κτ~ίρο που προκαλείτα από τον άνεμο, τς θερμοκρασακές δαφορές κα/11 από μηχανκά συστ11ματα. Παρόλα αυτά δεν μπορ εί όμως να δώσε λεπτομερ11 αναπαράσταση των κατανομών της ρο1ίς του αέρα κα της θερμοκρασίας μέσα στο δωμάτο εξα τίας της απλοποίησης του προβλήματος (Festel ΗΕ.,1998, Haghίghat F and Megrί AC,1996). Στο άλλο άκρο της μοντελοποίησης ε ίνα η προσομοίωση της λεπτομε ρούς ενδοδζωνκ~ίς ροής αέρα κα της κατανομ11ς της θερμοκρασίας με μα μέθοδο CFD [Hagl1ίgl1at F κα συν., 1992, Murakami S κα συν., 1998). Παρά τα πλούσα αποτελέσματα σχετκά με τς πληροφορίες που αφορούν στη ροή του αέρα κα την κατανομ1ί της θερμοκρασίας μέσα σε ένα δωμάτο προσδίδ ε η συγκεκρμένη μέθοδος υπερβολκό φόρτο εργασίας στο χρ1ίστη σε όρους καθορσμού προβλ1ίματος κα υπολογστκ~ίς προσπάθ ε ας. Κατά συνέπεα ε ίνα πρακτκά δύσκολο να εφα ρμοστ ε ί αυηί η προσ έγγ ση ως καθημερνό εργαλείο κα να μετατραπεί σε ολοκληρωμένο πρόγραμμα ενε ργ ε ακ11ς προσομοίωσης του κη1ρίου. Ένα «Δζωνκό μοντέλο» ε ίνα μα ενδάμεση προσέγγση ανάμεσα στα CFD μοντέλα κα τα μοντέλα ωultί-1ό01η ηodels κα κανοποεί με σημαντκ~ί ακρίβεα η1ν συνεχώς αυξανόμενη απαίτηση γα η1ν εκτίμηση των συνθηκών θερμκ~ίς άνεσης κα η1ς ποόη~τας του εσωτερ κού αέρα σ ε δαφορετκές ζώνες του κη1ρίου. Το μοντέλο μπορεί να προβλέψε μερ κές πληροφορίες σχετκά με θερμκές παραμέτρους σε ένα δωμάτο κα καθστά εύκολο στο χρ11στη τον ορσμό του προβλ1ίματος. Σε αυηίν η1ν προσέγγ ση ένα δωμάτο χωρίζετα σε δάφορες μακροσκοπκές ζώνες στς οποίες σχύε η αρχ11 δατ11ρησης μάζας κα θερμόη1τας. 1-1 συγκεκρμένη μέθοδος προσέγγ σης χρησμοποηίθηκε από δάφορους ερευνητές γα την προσομοίωση της ρο1ίς του αέρα σε ένα δωμάτο (Leburn, 1970, lna!'d C κα συν.1996, Howarth ΑΤ., 1985, Togarί S κα συν. 1993, RodΓiguez ΕΑ κα συν.1994, Inard C and Buty D.,1991, Wurtz Ε κα συν., 1996). Ο Inard κα Buty ( 1991) πραγματοποίησαν μα συγκρτκ11 εκτ ίμηση αυτών των μοντέλων με το κ-ε μοντέλο κα έδεξαν ότ τα δζωνκά μοντέλα μπορούν να προβλέψουν η1ν δαστρωμάτωση η~ς θερμοκρασίας με εξα ρετκ~ί ακρίβεα. Όμως ο κύρος περορσμός αυτού του μοντέλου είνα ότ απατείτα το πρότυπο μας ρο1ίς. Γα να ξεπεραστεί αυτός ο π ε ρορσμός ο Bouίa ( 1993) πρότενε η1 ρο1ί η1ς μάζας ε σάγοντας όρους δαφοράς πίεσης ανάμεσα στς ζώνες. Εππλέον, ο Wurtz κα ο συνεργάτες του (1996) πρότεναν μα πρακτκ~ί προσέγγση του φυσκού αερσμού αλλά δεν 1Ίταν εφαρμόσμη στα κτήρα με μηχανκό αερσμό. Ο Inard κα ο συνεργάτες του ( 1996) πρότεναν μα μέθοδο στην οποία δύο είδη ζωνών ο υφστάμενες κα ο ε δκές ζώνες ρο1ίς καθορίση1καν ανάλογα με το μέγεθος της ορμ1ίς. Ο Haghighat κα ο συνεργάτες του (2001) ανέπτυξαν ένα νέο δζωνκό μοντέλο που ονομάζετα υπό πίεση δζωνκό μοντέλο με δαχυτή αέρα (PΓessurized zonal Model wίth Air- 47

48 diffuse-, ΡΟΜΑ). Το ΡΟΜΑ χρησμοποεί το νόμο της δύναμης γα να αναπαραστ~1σ ε τ~1 ρσiί μάζας ανάμεσα στς ζώνες. Η εξαγόμενη χαρακτηρστκ11 εξίσωση ολοκληρώνετα στο μοντ έλο ΡΟΜΑ γα να γενκευτ ε ί η εφαρμογή τους στα δωμάτα με μηχανκό αερσμό. 4.3.lΠεργραφή του ΡΟΜΑ - Pressurized zonal Model with Air-diffser Ο πυρ1ίνας του δζωνκού μοντ έλου βασίζετα στην επεξε ργασία των κνητ1ίρων δυνάμεων κα των ορίων όπως επίσης κα στς θ εωρ1ίσες που γίνοντα γα το πρότυπο τ~1ς ροής του αέρα μεταξύ τ~1ς δζωνκ11 ς π ε ροχi1ς. Ο ορσμός του μοντέλου έγν ε σ ε όρου ς υποθέσεων στα συνολκά πρότυπα ρο1ίς μέσα στο δωμάτο. Στο ΡΟΜΑ το δωμάτο χωρίζετα σ ε περορσμένο αρθμό ζωνών με μόνο ορζόντα κα κάθ ετα σύνορα. Θ εωρ ε ίτα ότ η θ ε ρμοκρασία του α έ ρα κα η πυκνότητα είνα ομοόμορφα σ ε κάθε ζώνη. Τα όρα ανάμεσα σ ε αυτ ές τς ζώνες μπορούν να θεωρηθούν εντελώς δαπερατά. Στο κάτω μέ ρος κάθ ε ζώνης υπάρχε μα ανεξάρτητη πίεση αναφοράς. Η πίεση του αέρα στ~1 ζώνη θ εωρείτα πως είνα υδροστατκά κατανε μημένη βασζόμενη στην πίεση αναφοράς. PrcfΌ - pogh Ζ ZoneO Zone ,' 1 Η PrcfΌ Prcfl Σχήμα 15: Μοντελοποίηση του κάθ ετου συνόρου (Hagl1ig\1at κα συν., 2001) Στ~1ν ανάπτυ ξη του ΡΟΜΑ καθορίζοντα τρία είδη ορίων: \) φυσολογκό όρο: το σύνορο χωρίς τ~1ν επίδραση jet 2) όρο ακροφυσίου : το συνολκό σύνορο με το φτερό του ακροφυσίου κα 3) συνδυαστκό όρο: το όρο στο άκρο ενός φτερού. Η ρο1ί μάζας κατά μίίκος τόσο του ορζόντου όσο κα των κάθ ετων κανονκών ορίων μοντελοποούντα με μα μη γραμμκ11 συνάρτηση δυνάμεων που εξαρτάτα από τ~1ν 48

49 παράγωγο του μη γραμμκού ρυθμού ροής μάζας προς τη στατκ11 τοπκ11 δαφορά πίεσης ανάμεσα στς δύο πλευρές που ορίζε το σύνορο. Ο ρυθμός ρο11ς του αέρα που προέρχετα από την εφα ρμογή ενός δαχύτη μοντ ελοποείτα βάση της χαρακτηρστκi1ς εξίσωσης του ακροφυσίου (ASHRAE,1993). b Α\ :\ 1 ' vel ocity profile cente line of jet (Χ) - ' :? Vx,, a Σχi~μα 16: Μοντελοποίηση του ορίου ακροφυσίου (Hag\1ig\1at κα συν., 2001) Ο Hag\1ig\1at κα ο συνεργάτες του αφού καθόρσαν τς βασκές μη γραμμκές εξσώσε ς του προβλ1ίματος χρησμοποίησαν τη μέθοδο Newton - Raphson γα την επίλυm) τους. Η συγκεκρμένη ταυτόχρονη τεχνκi1 επίλυσης απατεί τον ίδο αρθμό αγνώστων κα ανεξάρτητων μεταβλητών. Το συγκεκρμένο σύστημα που αναπτύχθηκε γα τέσσερς ζώνες μπορ εί να επεκταθεί σε περσσότερες ζώνες ενός δωματίου με τη χρ1ίση ενός γραμμκού αλγόρθμου Προσομοίωση κα εκτίμηση Η εκτίμηση του ΡΟΜΑ δεξ1)χθη με τη σύγκρση της πρόβλεψης του ΡΟΜΑ ~ε τα περαματκά δεδομένα με την πρόβλεψη που έγ νε χρησμοποώντας ένα άλλο δζωνκό μοντέλο καθώς κα με την πρόβλεψη που έγ νε με ένα μοντέλο CFD. Ο συγκρίσες έγναν κα γα την περίπτωση του φυσκού αερσμού κα γα την περίπτωm1 του εξαναγκασμένου. Η συμφωνία ανάμεσα στην προσομοίωση κα στα περαματκά αποτελέσματα αποδεκνύε ότ το μοντέλο ΡΟΜΑ είνα μα εφκ'ίlί προσέγγση θερμκj1ς προσομοίωσης. Το μοντέλο μπορεί να κάνε γενκές προβλέψες σύμφωνα με τς θερμκές παραμέτρους μέσα σε ένα δωμάτο κα είνα εύκολο γα το χρ11στη να καθορίσε το 49

50 πρόβλημα. Μπορεί να χρησμοποηθεί γα τη μελέτη της επίδρασης των χαρακτηρστκών του δωματίου στη θερμκή άνεση κα στην ποότητα του εσωτερκού αέρα. Ένα πλεονέκτημα του συγκεκρμένου μοντ έλου είνα η κανότητα του να ενσω ματώνετα σε υπάρχοντα προγράμματα πρόβλεψης γα την ενέ ργ ε α κα τη ρο1) του αέρα σε κτ~)ρα με πολλά δω μάτα. Το συγκεκρμένο μοντέλο μπορ εί να χρησμοποηθεί γα την πρόβλεψη της επίδρασης της ακτνοβολίας κα της συναγωγ1)ς στα συστήματα θέρμανσης κα ψύξης στη θερμκί) άνεση προκεμένου να ληφθούν χρi1σμες σχεδαστκές πληροφορίες Αρθμητκt1 Προσομοίωση της παροδκά αναπτυσσόμενης ροής σε ένα δωμάτο με φυσκό αερσμό. Η ανυσηχία σχετκά με τ~1ν κατανάλωση ενέργεας κα την ποότητα του εσωτερ κού αέρα οδ1)γησε σε ανανεωμένο ενδαφέρον σχετκά με τ~1 δυνατότητα του φυσκού αερσμού να ψύχε κα να αερίζε κτi1ρα. Αυτό αληθεύε πρακτκά στα εύκρατα κλίματα όπου τόσο ο φυσκός αερσμός όσο κα η νυκτερvί) ψύξη είνα δαίτερης σημασίας. Εκτμάτα ότ γα παράδεγμα στο Ηνωμένο Βασίλεο το 23% της πρωτογενούς ενέργεας χρησμοποείτα γα τη δατi1ρηση ενός άνετου εσωτερκού π ε ρβάλλοντος (HolfoΓd JM, Woods AW.,2007). Αυη) η ανυσηχία οδ1)γησε σε δάφορους κανοτόμους σχεδασμούς γα τα κανούρα κτ~)ρα που έχουν το πλεονέκη1μα η1ς φυσκί)ς ροi1ς αέρα κα παράλληλα ~εώνουν τ~1ν ενεργεακί) απαίτ~1ση γα αερσμό. Η υπολογστκί) ρευστοδυναμκί) παρέχε τ~1 δυνατόη1τα γα την ανάλυση των στρατηγκών χαμηλi1ς ενεργε ακi1ς ψύξης κα αερσμού νωρίτερα στη δαδκασία σχεδασμού δαρκώντας ταυτόχρονα κα μκρό χρονκό δάση1μα. Έχε το πλεονέκη1μα ότ είνα πο γρiίύορη δαδκασία σε σχέση με τς περαματκές τεχν κές κα παρέχε περσσότερες λεπτομέρε ες συγκρτκά με τα απλοποημένα δζωνκά μοντέλα που χρησμοποούντα ση1 δυναμ ΚΊ) θερμκί) προσομοίωση. Τα CFD μοντέλα βελτώνοντα συνεχώς κα χρησμοποούντα σε περίπλοκες πλέον καταστάσες όπως ο φυσκός αερσμός λόγω αολκi1ς ενέργεας (Asfour OS, Gadi ΜΒ,2003), ηλακές καμνάδες (Haπis D, Helwig Ν,2007), η1ν απομάκρυνση των ρύπων (Rouaud Ο κα Havet Μ.,2005, Yang J κα συν,2004) κα στς προσομοώσες πυρκαγών (Lo κα συν Yang κα συν. 2006). Τα θεωρητκά μοντέλα η1ς φυσκής ρο1)ς του αέρα στα κη)ρα αναπτύχθηκαν κα εκτμήθηκαν με τη χρήση εργαστηρακών περαμάτων μκρi1ς κλίμακας (Linden κα συν., 1990, Gladstone κα Woods, 2006). Γενκά αυτά τα μοντέλα μπορούν να χωρστούν σε δυο καηίύορίες αυτά που θεωρούν τς πηγές θερμότητας στα κη)ρα (Linden κα συν. 1990) κα αυτές που θεωρούν ότ τα θερμκά φορτία κατανέμοντα σε ένα επίπεδο (Gladstone κα 50

51 Woods, 2006). Αυτού του είδους τα μοντέλα χρησμοποούντα γα να προβλέψουν το ρυθμό ρο1)ς του αέρα κα τη θερμκή δαστρωμάτωση γα να χρησμοποηθούν στς προσομοώσες CFD (Ji κα συν., 2007). Αυτή η συγκρτκή αξολόγηση επέτρεψε το CFD να χρησμοποείτα ως αποτελεσματκό εργαλείο γα το σχεδασμό κτηρίων χαμηλ1)ς ενέργεας (Cook κα Short, 2005). Το αρχκό μοντέλο του Linden κα των συνεργατών του ( 1990) θεωρεί ότ όλα τα θερμκά φορτία σε ένα δεδομένο δωμάτο μπορούν να μοντελοποηθούν ως τοπκά. Το μέγεθος της πηγής θερμότητας είνα μκρό συγκρνόμενο με την επ φάνεα του ορόφου. Αυτές ο πηγές θερμότητας όπως είνα ένας υπολογστ11ς 11 ένα άτομο που κάθετα στο γραφείο παρ άγουν τυρβώδη ροές που αυξάνοντα κα παρασύρουν τον ατμοσφαρκό αέρα. Όταν μα τέτοα ρο1) φτάσε στην οροφ1) απλώνετα ορζόντα κα κατεβαίνε καθώς έρχετα σε επαφ1) με τα πλευρκά τοχώματα σχηματίζοντας ένα ανοδκό στρώμα θερμού αέρα κάτω από την οροφ1). Αυτό το ανοδκό στρώμα οδηγεί σε ένα εκτόπσμα ρο1)ς μέσω αεραγωγών στο επίπεδο της οροφ1)ς κα ε σάγε τον αέρα μέσω αεραγωγών που βρίσκοντα στο επίπεδο του πατώματος. Αναπτύσσετα μα ρο1) μόνμη ς κατάστασης στην οποία το ανώτερο θερμκό στρώμα έχε σταθερό βάθος κα ο ρυθμός ροής αερσμού μέσω του δωματίου είνα ίσος με το ρυθμό ρο1)ς στο σημείο στο οποίο φτάνε στο ανώτερο θερμκό επίπεδο. Στο Σχ1)μα 17 παρουσάζετα η αναπαράσταση της συγκεκρμένης ροής. Q 1 Localized HeatSource Σχt]μα 17: Ένα αερζόμενο περίβλημα με τοπκt} πηγή με μα τοπκή πηγή θερμότητας (Li?den κα~ συν.1990) που δείχνε το ρυθμό ροής μέσα από το περίβλημα από το θερμό ανωτερο εππεδο. 51

52 Το μοντέλο κατανεμημένης πηγ11ς θ ε ρμότητας που χρησμοπο11θηκε από τον Gladstone κα τον Woods (2001) θεωρεί ότ ο πηγές θερμότητας μπορούν να θεωρηθούν ως ομοόμορφα κατανεμημένες κατά μ~1κος του πατώματος του δωματίου κα ότ η συναγωγ11 επτυγχάνετα ομοόμορφα μέσω του δωματίου. Κατά συνέπεα το εσωτερκό του δωματίου γ ε μίζε με θ ε ρμό α έ ρα που κατευθύνε τη ροή μέσω εξαερστ~1ρων. Στο Σχήμα 18 παρστάνετα αυτό το είδος τ~1ς ρο1ίς. Distribnted Heat Sou ce Σχήμα 18: Αερζόμενο περίβλημα με κατανεμημένη πηγή θερμότητας (Gladstone C κα Woods AW.,2001) που δείχνε το ρυθμό ροής μέσω του περβλήματος εξατίας του θερμού αέρα που κατανέμετα μέσα στο δωμάτο. Παρά το γ εγονός πως ο υποθέσες γα αυτά τα δύο μοντέλα είνα δαφορετκές μπορεί να αποδεχθεί ότ αποτελούν τα ανώτερα κα κατώτερα όρα σε όρους τόσο ρο11ς αέρα κα δαστρωμάτωσης του δωματίου γα δεδομένη γ εωμετρία δωματίου με αερσμό που προκαλείτα από γνωστά θερμκά φορτία (Kaye ΝΒ, Hunt GR.,2007). Αυτά τα θεωρητκά μοντέλα αυξάνουν συνεχώς κα μπορούν να χρησμοποηθούν γα να θεωρηθούν η επίδραση του ανέμου (Hunt GR κα Linden PF, 2001 ), τα τοπκά τοπογραφκά κτ~1ρίων (Syrios Κ and Hunt GR, 2008) κα τ~1 μεταφορά ρύπων (Kaye ΝΒ, Ηηt GR., 2007, Ηηt GR κα Kaye ΝΒ.,2006). Όλα τα μοντέλα που περγράφηκαν παραπάνω είνα μοντέλα μόνμης κατάστασης που προβλέπουν την ρο11 αερσμού ως αποτέλεσμα συνθηκών σταθερών ορίων. Εντούτος, στην πραγματκότ~1τα, ο ροές αυτ ές μεταβάλλοντα συναρτ~1σε των θερμκών φορτίων κα τ~1ς ανόδου τ~1ς θ έσης του ήλου. Μα πρωταρχκ~1 έρευνα τ~1ς ανάπτυξης τ~1ς μεταβλητ~1ς ροής αερσμού παρουσάστηκε από τους Kaye κα Hunt (Kaye ΝΒ κα Hunt GR, 2004) που 52

53 θεώρησαν την απλούστερη περίπτωση της τοπ1c1)ς πηγ1)ς θερμότητας που υπάρχε σε ένα άδεο δωμάτο με ανοίγματα ψηλού κα χαμηλού εππέδου. Το μοντέλο τους έδεξε ότ ο χρόνος που αναπτύσσετα η ροi1 ελέγχθηκε από το ρυθμό στον οποίο το δωμάτο γεμίζε θερμό αέρα κα το ρυθμό στον οποίο ο θερμός αέρας ξηραίνε το δωμάτο από τς αποχετεύσες. Παρά το γεγονός ότ το μοντέλο των Kaye κα Hunt (2004) συγκρίθηκε με περαματκές μετρήσες το μοντέλο επκρίθηκε (Flynn MR κα Caulfield CP., 2006) γα τη θεό)ρηση ότ το αναπτυσσόμενο ανώτατο θερμκό επίπεδο στη ροi1 είνα πλ1)ρως αναμγμένο γα όλες τς ώρες. Η θεώρηση αυτή οδηγεί στη λαθεμένη πρόβλεψη ότ υπάρχε μεταφορά buoyancy ανάμεσα στα συνδεόμενα δωμάτα κα κατά συνέπεα μπορεί να οδηγi1σε σε λαθεμένες προβλέψες σχετκά με το τελκό βάθος του στρώματος, τη δαστρωμάτωση κα το ρυθμό ρο1)ς σε ένα δπλανό δωμάτο. Το λάθος οφείλετα στην υποεκτίμηση της buoyancy του ανώτερου στρώματος στο ύψος της οροφής κατά συνέπεα στην υποτίμηση της πλευστότητας της ρο1)ς του αέρα στο γετονκό δωμάτο. Όμως γα ένα απλό δωμάτο η θεώρηση ενός καλά αναμεγμένου ανώτερου στρώματος δημουργεί μα αμελητέα δαφορά στς προβλέψες του ρυθμού μεταβολi1ς της ρο1)ς κα της μέσης θερμοκρασίας καθώς ο ρυθμός αερσμού ελέγχετα από τη συνολκ1) πλευστότητα στο περίβλημα. Η δαφορά ανάμεσα στη μέση θερμοκρασία στο ανώτερο στρώμα κα τη θερμοκρασία σε κάθε σημείο σε αυτό το στρώμα είνα μκρή έτσ η απόκλση ανάμεσα στην προβλεπόμενη Θερμοκρασία της εξωτερκi1ς ρο1)ς κα στην πραγματ1c1) θερμοκρασία εξωτερκής ροi1ς θα είνα επίσης μκρ1). Τα μοντέλα CFD χρησμοποούντα επίσης γα την πρόβλεψη της μεταβολής της ρο1)ς αερσμού (Fracastoro GV κα συν., 2002) όπως επίσης κα γα άλλα φανόμενα μεταφοράς όπως η δάδοση του καπνού από τη φωτά (Κίη κα συν. 2008) κα την απομάκρυνση ρύπων από ένα δωμάτο (Rouaud Ο κα Havet Μ.,2005). Κα αυτά έχουν συγκρθεί με περαματκές δοκμές πλi1ρους κλίμακας (Rouaud Ο κα Havet Μ.,2005). Όμως δεν υπάρχουν μελέτες σχετκές με τη σύγκρση των προσομοώσεων CFD είτε με γενκά Θεωρητκά μοντέλα γα την ανάπτυξη μεταβλητής ρο1)ς είτε με εργαστηρακές περαματκές μετρήσες μκρ1)ς κλίμακας. Ο Kaye κα ο συνεργάτες του (Kaye κα συν., 2009) πραγματοποίησαν μα μελέτη με στόχο να χρησμοποi1σουν CFD προσομοώσες γα να αναπαραση)σουν τα περαματκά δεδομένα των Kaye κα Hunt, η σύγκρση των αποτελεσμάτων από το CFD κα τα περαματκά αποτελέσματα θα χρησμοποηθούν ως σημεία αναφοράς σε πο σύνθετες μεταβλητές ροές που δεν εξυπηρετούν τους σκοπούς των εργαση1ρακών περαμάτων. 53

54 4.4.1 Περοδκό Μοντέλο Το αντκείμενο της εργασίας του Kaye κα των συνεργατών του (2009) 1Ίταν να καταλ1ίξουν εάν τα ε ργαλε ία CFD μπορούν ή όχ να χρησμοποηθούν γα να προβλέψουν την ανάπτυξη μεταβλητ11ς ρο1ίς σε ένα κτ~ίρο με φυσκό αερσμό. Γα το σκοπό αυτό σύγκρναν τς προσομοώσες CFD με το θεωρητκό μοντ έλο κα τα περαματκά αποτελέσματα των Kaye κα Hunt (2004). Στην συνέχε α περγράφετα εν συντομία το μοντέλο κα τα αποτελέσματα των Kaye κα Hunt (2004) σ ε σύγκρση με τα αποτελέσματα CFD τ~1ς ε ργασίας του Kaye κα των συνεργατών του (2009). Ο Baines WD, Turne- JS. ( 1969) απέδεξαν ότ ο ρυθμός με τον οποίο γεμίζε με ρ ευστό ένα απλό δωμάτο με μα τοπκή πηγή θερμότ~1τας κα απουσία εξαε ρστ~ίρων σχετίζετα με τ~1 χρονκ~ί κλίμακα γεμίσματος ενός κουτού. Σε συνθi1κες μόνμης κατάστασης το εκτόπσμα της ροής περγράφ ετα από τον Linden κα τους συνεργάτες του ( 1990) καταδεκνύοντας ότ ο ρυθμός με τον οποίο η πλευ στότ~1τα του ρ ευστού που γεμίζε το δωμάτο εξσορροπείτα από το ρυθμό με τον οποίο πε ρνά ε μέσα από τους αεραγωγούς. Αυτές ο δύο χρονκές κλίμακες αναπαρστούν τς δύο επκρατούσες δαδκασίες στ~~ν ανάπτυξη της ροής αερσμού σε συνθήκες μόνμης κατάστασης. Ο Kaye κα Hunt (2004) έδεξαν ότ σε συνθ1ίκες μόνμης κατάστασης, η αδάστατη απόσταση από το πάτωμα στ~~ν δεπφάνεα με το ανώτερο θερμκό στρώμα μπορεί να γραφτεί σε όρους αναλογίας των δύο χρονκών κλμάκων. Ο ίδο ανέπτυξαν δυο δαφορκές εξσώσες γα τη μοντελοποίηση τ~~ς ανάπτυξης του ύψους του στρώματος της δεπφάνεας κα τ~1ς πλευστότ~1τας του ανώτερου στρώματος ξεκνώντας από ένα μη στρωματοποημένο δωμάτο με μα μη εν αία πηγή θερμότητας. Ο εξσώσ ες γράφοντα σε όρους αδάστατου χρόνου, αδάστατου ύψους δεπφάνεας κα αδάστατ~1ς πλευστότ~1τας του στρωματοποημένου εππέδου. Το σύστ~1μα των εξ σώσεων που προκύπτουν επλύετα στη συνέχεα αρθμητκά γα τ~1ν πραγματοποίηση προβλέψεων γα τ~1ν χρονκ~ί ανάπτυξη της ροi1ς αερσμού. Γα ένα μεγάλο εύρος αεραγωγών το βάθος του στρώματος πλευστότ~1τας υπερβαίνε το ύψος μόνμης κατάστασης κα στ~1 συνέχεα με ό)νετα σε βάθος πίσω στο βάθος τ~1ς μόνμης κατάστασης όπως προβλέπετα στην εργασία του Linden κα των συνεργατών του ( 1990). Στ~1ν εργασία του Kaye κα των συνεργατών του έγναν προβλέψες γα την κίνηση τ~1ς δεπφάνεας με το χρόνο όπως επίσης κα γα το χρόνο που απατείτα να φτάσε το στρώμα πλευστότ~1τας στο μέγστο βάθος του καθώς κα στο βάθος τ~1ς μόνμης κατάστασης. Πε ραματκά αποτελέσ ματα με μκρ11ς κλίμακας λουτρά αλατού χρησμοποήθηκαν γα την εκτίμηση των προβλέψ εων γα τ~1ν ανάπτυξη του ύψους τ~1ς δεπφάνεας με το χρόνο. 54

55 Παρά το γ εγονός ότ υπήρχε κάποα δασπορά παρουσάστηκε η γ ε νκ11 τάση των δ εδ ο μένων που υποστ~1ρξαν το μοντέλο Τ~χνκή αρθμητκής προσομοίωσης Τα αρθμητκά π εράματα μεταβολi1 ς πραγματοποηίθηκαν με το ε μπορκό πρόγραμμα CFD Ansys CFX (Ansys CFX 2001). Το συγκ εκρμένο πρόγραμμα χρησμοπο ε ί ένα σύστημα καρτεσανών συντ εταγμένων με ένα δομημένο πλέγμα κα επλύε τ~1ν ομάδα υδροδυναμκών εξ σώ σ εων με έναν ξεχωρστό τρόπο συνδυάζοντας τ~1 μέθοδο του δκτύου με τη μέθοδο των π επ ε ρασμένων όγκων. Ο γ εωμετρ ίες καθορίστηκαν χρησμοποώντας ένα 11 πε ρσσότε ρα τοπο λογ κά ορθογώνα καθ ένα από τα οποία καλύπτονταν από ένα δίκτυο. Το κ εντρκό δαφορκό σχήμα δ αφόρση ς χρησμοπο1ίθηκε γα τη δακρτοποίηση τ~1ς εξίσωση ς δατ~ίρ11σης μάζας. Ο συγκε κρμένος κώ δ κας CFD χρησμοποείτα ευρ έως γα τ~1 μοντ ελοποίηση τ~1ς φυσκής συναγωγi1ς σ ε κτήρα με φυσκό αε ρσμό (Ji κα Cook, 2007). Προηγούμεν ε ς μελέτες (Cl1en, 1995) απ έδ ε ξαν ότ τα μοντ έλα ξώδους- τύρβης δύο εξσcί)σεων εφαρμόζοντα γενκά γ α τ~1 μοντ ελοποίηση τ~1ς πλευστότητας κα τ~1ς φυσκ~ίς συναγωγ ής. Αυτός ο τύπος ρο1ίς μπορ ε ί να π ε ρλαμβάν ε τόσο το γραμμκό όσο κα το τυρβώ δε ς πεδίο στο υπολογστκό πλέγμα κα τ~1 χρ11ση της επαναληπτκ~ίς κανονκοποίησης του μοντέλου k-ε (Yakhot V κα συν. 1992). Ο τοπκ έ ς πηγές θ ε ρμότ~1τας μοντελοποούντα ως επφάν ε ες σταθ ε ρ11ς ροής θ ε ρμότητας. Τα όρα του πλέγματος μοντελοπο11θηκαν ως αδαβατκέ ς ενώ ο α ε ραγωγοί μοντελοποούντα ως όρα πίεση ς με μα μηδ ενκ11 π ίεση αναφοράς που επτρ έπε στον α έ ρα να ρ έε ελεύθ ε ρα σε κάθ ε κατ εύθυνση. Χρησμοπο11θηκαν συμμετρκές επίπ εδ ες συνορακέ ς συνθ1ϊκε ς στο επίπεδ ο που δχοτο με ί τς οπέ ς κα τ~1ν πηγή θ ε ρμότ~1τας του υπολογ στκού πλέγματος. Στ~1ν ε ργασία του Kaye κα των συνε ργατών του το ένα τ έταρτο του πλέγματος μοντ ελοποηίθηκε χρησμοποώντας ένα δομημένο πλέγμα κα συμμετρκά επίπε δα που αναπαρστούν την πλ11ρη γε ω~ετρία. 55

56 .. ' Ο11Ιc 3. Οη; ' γ ,-..,--i ,_ '<, 3. ΊS~',, ~ Hcίl! soπcc Ο.0041η 2 ) """< ""3.75ί11 " > Σχήμα 19: Η γεωμετρία του ενός τετάρτου του δωματίου που χρησμοποείτα γα τς προσομοώσες (Kaye κα συν., 2009)\ Αποδ ε ίχθηκε ότ ένα πλέγμα με περίπου κελά δίνε μα εύρωστ11 κα ανεξάρτητη του πλέγματος λύση. Όμως η προεπλοy~1 με τους προβλεπόμενους παράγοντες χαλάρωσης που χρησμοποήθηκαν από τους κώδκες δεν 1Ίταν κανοποητκοί γ α να πετύχουν σύγκλση γα τς περπτώσες που μελετήθηκαν από τον Kaye κα τους συνεργάτες του (2009) Αποτελέσματα Ο προσομοώσες CFD ενός δωματίου με φυσκό αερσμό με απλ11 τοπκ~1 πηγή θ ε ρμότητας πραγματοπο11θηκαν προκεμένου να συγκρθεί η ανάπτυξη μη μόνμης ρο11ς με τα θεωρητκά κα περαματκά αποτελέσματα των Kaye κα Hunt (2004). Εξετάστ11καν 11 δαφορετκές πε ρπτώσ ε ς καλύπτοντας ένα μεγάλο μέρος αερζόμενων ανοκτών επ φανεών. Ο προβλέψες CFD του μέγστου ύψους κα του ύψους της δεπφάνεας μόνμης κατάστασης συμφωνούν κανοποητκά με τα αποτελέσματα των Kaye κα Hunt (2004) με το χρόνο που λήφθηκε να είνα ίσος με τον αντίστοχο χρόνο γα τ11ν αρχκ~1 ανάπτυξη του ανώτερου στρώματος θερμού αέρα. Γα μεγαλύτερους χρόνους η συμφωνία των αποτελεσμάτων είνα φτωχότερη. Ο προσομοώσες CFD παράγουν σημαντκά μεγαλύτερους χρόνους γα να επτευχθεί το ύψος της τελκ~1ς δεπφάνεας. Η φύση της δαστρωμάτωσης είνα επίσης δαφορετκή. Ενώ ο Kaye κα Hunt (2004) θεώρησαν μα απλ11 δαστρωμάτωση δύο εππέδων με μα 1Ίπα δεπφάνεα ο προσομοώσες CFD 56

57 προβλέπουν ένα πολύ ομαλότ ε ρο θ ε ρμοκρασακό προφίλ με μα κηλδωμένη δεπφάνε α ανάμεσα στο ανώτε ρο θε ρμό επίπ εδο κα το χαμηλότ ε ρο επίπ εδο του ατμοσφαρκού αέ ρα. Αυτό μπορε ί να οφ ε ίλετα ε ίτ ε στην ανάμεξη της δεπφάν ε ας από τους πίδακες που εσ έ ρχοντα μέσω των χαμηλότ ε ρων αεραγωγών 11 τη θ ε ρμκή δάχυση. Ο στόχος της ε ργασίας του Kaye κα των συν ε ργατών του (2009) ήταν να εκτμηθ ε ί η εφαρμογή των προσομοώσεων CFD γα την προσομοίωση της ανάπτυ ξης μεταβλητής ροής σ ε κτήρα με φυσκό α ε ρσμό. με βάση αυτά τα αποτ ελέσματα ε ίνα ξεκάθαρο ότ η αρχκ11 ανάπτυ ξη τη ς δαστρωμάτωση ς προβλέπετα κανοποητκά από τς προσομοώσες κα συγκρίνετα κανοποητκά με το θεωρητκό μοντέλο κα τα π ε ράματα των Kaye κα Hunt (2004). Ο Kaye κα ο συνε ργάτ ες του (2009) συμπέραναν ότ η προσεκτκl) χρ1ίση των ε ργαλε ίων CFD μπορ ε ί να δώσε έγκυρες προβλέψ ε ς τόσο γα την ανάπτυ ξη του αρχκού χρόνου ρο11 ς του φυσκού αε ρσμού κατά το αρχκό στρώμα πλευστότητας όσο κα γα το ύψος τω ν δεπφανε ώ ν σ ε μόνμη κατάσταση. 57

58 5 Περαματκές μετρ1σε ς εσωτερκοί> περβάλλοντος 5.1. Μετρήσες στο εσωτερκό θερμκό περβάλλον κα ενεργεακή ανάλυση σε μεγάλα κτήρα τς τυπκές εποχές. Σε όλον τον κόσμο υπάρχουν μεγάλα κτ'1ρα ενώ τα τ ελευταία χρόνα δίνετα δαίτερη έ μφαση στην έ ρευνα της εσωτερκ11ς θερμα)ς άνεσης στους μεγάλους χώρους. Στην εργασία του Huang κα των συνεργατών του (2007) παρουσάζοντα τα αποτελέ σματα μετρ1)σεων που έχουν πραγματοποηθεί στη Σαγκάη κατά τη δάρκεα του καλοκαρού, του χε μώνα αλλά κα των ενδ άμεσων εποχών. Τα αποτελέσματα αυτά θα παρουσαστούν στη συνέχεα Γενκές μετρήσες Από μα γ ενα) άποψη η εσωτερα) σa1vll του δεθνούς γυμναστκού σταδίου φαίνετα στο Σχ)μα 20. Ιηd οο scene of don e Σχήμα 20: Γενκή άποψη κα εσωτερκή σκηνή του σταδίου στη Σαγκάη (Huang κα συν., 2007) Τ ' 1 58

59 Το κτήρο 1Ίταν χωρητκότητας 4330 ατόμων κα ε ίχε δάμετρο 68m κα ύψος 26η. Η στρογγυλ11 οροφή έχε γίν ε από αλουμίνο- ττάνο. Το κτ~ίρο είχε μα πόρτα ύψους 5111 κα περφερ ε ακούς δαδρόμους γύρω από το κύρο κτί1ρο κα σε ύψος 1 J m κα l Sm αντίστοχα. Το κύρο κτήρο επίσης π ε ρβάλλετα από έναν περφερ εακό δάδρομο ανοκτό ύψους στο σημείο σύνδ εσης με την οροφή. Θ εωρώντας τς απατ~ίσες τ~1ς κατασκευ1ίς υπάρχε μα δακτυλο ε δ1ίς ρωγμ1125m σ ε ύψος στον τοίχο με τον περφερεακό δάδρομο των 19.5η Σύστημα αερσμού Δύο ε δκά κεντρκά συστ11ματα κλματσμού είνα συμμετρκά εγκατεστ~1μένα στο στάδο. Ο συνολκός ρυθμός αέ ρα που προβλέπετα στο σχεδασμό ε ίνα /11. Ένα σύνολο των 4750kW του σχεδαστκού φορτίου ψύξης παρέχοντα από τρ ε ίς βδωτούς ψύκτ ε ς γα το κτ~ίρο κα με ρκά κοντνά γραφ εία. Το χεμώνα ατμός Ο.4ΜΡα παρέχοντα από ένα βραστi1ρα γα τ~1ν τροφοδοσία με ζεστό νερό εναλλάκτ~1 ατμού - νερού. Στο Σχ~1μα 21 φαίν ετα η τυπκ~1 σχηματκή αναπαράσταση τ~1ς εσωτερκi1ς ροi1ς m Σχήμα 21: Σχεδασμός ρο1]ς εσωτερκού αέρα (Huang κα συν. 2007) 59

60 Ο αέρας μεταφ έ ρ ετα από τα ακροφύσα που ε ίνα τοποθ ετημένα στο πάνω μέ ρο ς του τοίχου με ύψος Ο αέ ρα που επστρ έφε εξέ ρχετα κυρίως από τα ανοίγματα που ε ίνα τοποθ ετημένα κάτω από τα καθίσματα κα ο υπόλοπος από τα ανοίγματα που υπάρχουν στον τοίχο. Υπάρχουν συνολκά 38 ακροφύσα αέρα. Εππρόσθ ετα υπάρχουν 32 αεραγωγοί με δάμετρο 6ΟΟm11 εγκατεστημένα κυκλκά πάνω από την δακτυλοεδ1) ρωγμ1) Το περίγραμμα των μετρήσεων στο χώρο Ο μετρi1σε ς στο χώρο γα το εσωτ ε ρκό θερμκό π ε ρβάλλον αυτού του θόλου πραγματοποη)θηκαν 9 φορές (Huang κα συν., 2000, Huang κα συν. 2002). Στη συνέχε α θα αναφερθούν τα αποτελέσματα του Huang κα των συνεργατών του (2007) από τρ ε ίς τυπκές πε ρπτώσ ε ς : το εσωτε ρκό θ ε ρμκό πε ρβάλλον ελέγχετα από συνεχ1) κλματσμό, δακοπτόμενο κλματσμό κα φυσκό αε ρσμό. Ο μετρήσε ς των καρκών συνθηκών λ~)φθηκαν στην ατμόσφαρα του θόλου βόρ ε α κα νότα. Η θερμοκρασία των περφ ε ρ εακών δαδρόμων μετρήθηκε βόρ ε α, νότα, ανατολκά κα δυτκά όπως φαίνετα στο Σχήμα 24. ~ t: ;--=EJ~-''--;-, 1..\.;.Ι~ Λ" ll ~ C, ο, Ε : 1nea.~ uri11g point:) ΙΟ r \'Cni c: l cηpcrutu rc 1 - Ι 0 - Vc nieal Ι ί: n1 ηc:~ rc po in Θ - O too r111 e a!-. 1 n:'j >0 int χ - Θ - Ccntra1 :-ircn n1cas u~ pοi Oα: uρpic d are3 JΧ>ίn Σχήμα 22: Θέση των σημείων μέτρησης της θερμοκρασίας γα το θερμκό περβάλλον (Huang κα συν., 2007). Σύμφωνα με τη συμμετρκ~) δομ1) μα σ ε ρά μετρούμενων σημε ίων όπως το Α, Β, C, D κτλ σε ένα ορζόντο επίπεδο χρησμοποη)θηκε γα τη μέτρηση της κάθετης θερμοκρασίας όπου τα κάθετα χρονκά δαστήματα ανάμεσα στα εξεταζόμενα σημεία είνα περίπου 1 με Το καλοκαίρ η θ ε ρμοκρασία στη ζώνη των επβατών μετρ1)θηκε σ ε 221 μετρητκά σημεία κα κάθε σημείο ε ίχε επφάν ε α Ι Τα καλοκαρνά δεδο μ ένα έδε ξαν ότ υπάρχουν σημαντκές απώλεες ψύξης μέσω των άνω ανογμάτων των 32 εξαε ρστ~)ρων κα τ~1 ς 25μετρης κυκλκ~)ς ρωγμi1ς στον εξω τε ρκό τοίχο. Κατά συνέπε α, στ~1ν κυκλκή ρωγμ1) εγκαταστάθηκαν κουρτίνες από κράμα 60

61 αλουμνίου που μπορούν να ανοίξουν κα να κλείσουν εύκολα. Κατά τς μετρ1ίσ ε ς στο χό)ρο τς μεταβατκ έ ς εποχέ ς κα το χε μώνα αυτές ο κουρτίνε ς ανογοκλείνουν προκε μένου να μεωθ ε ί το εσωτε ρκό φορτίο. Γα τη μέτρηση της θ ε ρμοκρασίας χρησμοποηίθηκαν θ ε ρμοστοχε ία, γυάλνα ε ργαστηρακά θ ε ρμόμετρα κα ηλεκτρκά υγρόμετρα. Ο κάθ ετες θ ερμοκρασίε ς καταγράφοντα από υπολογσηί. Ο ρυθμοί αέρα μετρi1θηκαν από θ ερμκούς μετρητ έ ς ταχύη1τας κα η ροή του νε ρού από υπ ε ρηχητκά ροόμετρα. Ο κάθ ετ ε ς θ ε ρμοκρασίες καταγράφοντα κάθ ε 15 λεπτά κα ο άλλες παράμετρο των δοκμών καταγράφοντα κάθ ε μσi1 με μα ώρα Συμπεράσματα Ο μετρ1ίσες στο θ ε ρμκό περβάλλον ε ίνα το βασκό στοχε ίο σχεδασμού σ ε ένα σύση1μα κλματσμού σ ε μεγάλο χώρο γα καλύτε ρη θ ε ρμκ~ί απόδοση κα εν ε ργ ε ακ11 οκονομία. Ο πολλαπλοί π ε ρφ ε ρ ε ακοί δάδρομο μπορούν να μεώσουν σημαντκά το εσωτ ερκό φορτίο. Ο πε ρφ ε ρ εακοί δάδρομο σ ε μεγάλα κηίρα είνα αποτ ελεσματκοί στην εξοκονόμηση ενέ ργεας. Τα ανώτερα ανοίγματα είνα πάντα πλεονεκτκά ως προς η1ν εξοκονόμηση ενέργε ας τς μεταβατκές εποχές αλλά όχ το χεμώνα. Το καλοκαίρ το αν τα ανώτε ρα ανοίγματα ε ίνα επθυμητά 11 όχ συμπε ραίνετα βάσε των ενθαλπών ανάμεσα στον εσωτερκό κα ε ξωτ ε ρκό αέρα. Κατά συνέπεα, είνα σημαντκό να χρησμοποούντα ανώτερα ανοίγματα λογκά κα αποτελεσματκά γα το σχεδασμό θ ε ρμκού περβάλλοντος των μεγάλων κτηρίων. Το χε ψό)vα η δαστρωμάτωση η1ς θερμοκρασίας ε ίνα περσσότερο προφαν~ίς. Ο θ ε ρμοκρασακές δαφορ έ ς ανάμεσα ση1ν ανώτε ρη κα ση1ν κατώτερη ζών~1 του κη1ρίου ε ίνα 15 C το χεμώνα, 12 C το καλοκαίρ κα λγότερο από 21 C τς μεταβατκές εποχές. Το χε μώνα ο εφαρμοζόμενος θερμός αέρας είνα δύσκολο να φτάσε ση1 ζών~1 του πλ11θους. Αυτό καθστά επτακτκ~ί ανάγκ~1 την επίλυση ενός κονού προβλ1ίματος γα το σχεδασμό του θε ρμκού π ε ρβάλλοντος στα μεγάλα κηίρα. Ο Huang κα ο συνεργάτες του (2007) βρ11καν ότ ο μέγστος λόγος στο συνολκό φορτίο ψύξης 1Ίταν το φορτίο οροφ1ίς κα ήταν ίσο με 42.1 % κα το δεύτερο 1Ίταν το φορτίο αερσμού κα δ η1θηση ς που 1Ίταν 56.9% κα % αντίστοχα πρν το τέλος του δακοπτώμενου κλματσμού. Κατά συνέπεα, η μόνωση η1ς οροφ1ίς κα ο λογκός σχε δ ασμός των ανώτε ρων ανογμάτων είνα πλοτκές προσεγγίσε ς γα η1 μείωση του εσωτερκού φορτίου στο σχε δασμό μεγάλων κτηρίων. 61

62 Το χε μώνα το φορτίο αποθ1ίκευσης θ ε ρμότητας ήταν πάνω από 60% του συνολκού φορτίου στο ξε κίνημα. Είνα σημαντκό να κρατηθ ε ί ο χρόνος λετουργίας του κλματσμού κα να ταράζε με την αποθηκευμένη θ ε ρμότητα κα την θ ερμότητα που ελευθερώνετα γα να υπάρχε εξοκονόμηση ενέργ ε ας. 5.2 Μεγέθη που εξαρτώντα από το μέγεθος των αωρούμενων σωματδίων γα τον εσωτερκό / εξωτερκό φυσκά αερζόμενο χώρο. Τα εξωτε ρκά αωρούμενα σωματίδα (Partίculate Matter, ΡΜ) υπάρχουν στην επφάνε α των δρόμων κα μπορούν να αποτελούντα από ένα σύνθ ετο μίγμα στερ εάς σκόνης, σωματδίων που προ έρχοντα από τς εξατμίσες οχημάτων, σκόνη ελαστκών κα άλλα βολογκά υλκά. Ο Pope κα Dockery (1992), ο Dockery κα ο συνε ργάτες του (1993), ο Sclwa-tz ( 1993), ο Seaton κα ο συν. του ( 1995) κα ο Ackernann- Lίebricl κα ο συνε ργάτε ς του ( 1997) στς επδημολογκές τους ε ργασίες έδ ε ξαν ότ τα αωρούμενα σωματίδα στον εξωτε ρκό αέ ρα σχετίζονταν με τη λε τουργία των πνευμόνων, αναπνευστκά προβλ1ίματα αλλά κα θνησμότητα. Αυτά τα συμπεράσματα 1Ίταν δαίτερα έντονα στην π ε ρίπτωση ε σπν εόμενων σωματδίων στο θώρακα που συvίίθως επρόκετο γα σωματίδα με αε ροδυναμκή δάμετρο μκρότ ερη από 1 Ο μη ΡΜ 10 κα λεπτά σωματίδα με σοδύναμη δάμετρο μκρότε ρη από 2. 5μη (ΡΜ 2. 5 ). Ο Guo κα ο συνεργάτες του (1999) έδ εξαν ότ τα ΡΜ 1 0 σχετίζοντα θ ετκά με την ε μφάνση άσθματος σε μαθητές γυμνασίου στην Ταϊβάν. Ο Hwang κα ο Chen (2002) απ έδ ε ξαν ότ ο ημε ρ1ίσες επσκέψε ς στα νοσοκομεία της Ταϊβάν έχουν άμεση σχέση με τς καθημε ρνέ ς συγκεντρώσ ε ς του ΡΜ 10 στην πε ροχή. Καθώς το 70-90% του ανθρώπνου χρόνου ξοδ εύ ετα στο εσωτε ρκό των κτηρίων είνα σημαντκό να συσχετστούν ο συγκεντρώσε ς των σωματδίων ΡΜ στο εσωτερκό κα εξωτ ε ρκό περβάλλον. Τα εσωτερκά σωματίδα ΡΜ στς αστκές κα ημαστκές π ε ροχέ ς σχετίζοντα με τον εξωτ ε ρκό α έ ρα. Ο τύπο αε ρσμού, τα εξωτε ρκά στρώματα κα τα κλίματα μπορούν να επηρεάσουν τς ε σωτε ρκ ές συγκεντρώσ ε ς ΡΜ. Ο φυσκός αε ρσμός χρησμοποε ίτα ευρέως στην Ταβάν με τα πλεονε κτ~ίματα της εξοκονόμησης ενέ ργεας, τα έξοδα κα το χρόνο εγκατάστασης στς κατοκίες ο οποίες ελέγχοντα από τη φυσκ~ί συναγωγή γα την απομάκρυνση της πλεονάζουσας θερμότητας κα υγρασίας. Ο μηχανσμός του φυσκού α ε ρσμού εξαρτάτα από την επίδραση του ανέμου, την θ ε ρμκ11 πλευστότητα κα το συνδυασμό τόσο του ανέ μου όσο κα της πλευστότητας. Η ταχύτητα του αν έ μου κα η κατεύθυνσ1ί του είνα ο κύρο παράγοντες γα τα αποτελέ σματα του εσαγόμενου αέρα. Ο de Jong κα Bot ( 1992) κα ο Mίguel κα ο συνεργάτες του (2001) έ δ ε ξαν ότ η πλi1ρης κατανόηση του συσχετσμού ανάμεσα στα 62

63 χαρακτηρστκά του ανέ μου κα τα χαρακτηρστκά του αε ρσμού απατεί να έχε επτευχθ ε ί πρώτα κανοποητκός φυσκός αερσμός. Ο πο δάσημο τύπο ανογμάτων φυσκού αε ρσμού που ε μφανίζοντα στην Ταβάν είνα τα παράθυρα, ο πόρτες κα ο α ε ραγωγοί των οροφών. Τα χαρακτηρστκά των ανογμάτων επηρ ε άζουν την απόδοση του φυσκού αερσμού με τη δευθέτηση, την τοποθέτηση κα τον έλεγχο των ανογμάτων α ε ρσμού γα να επτευχθε ί ένας επθυμητός ρυθμός αε ρσμού κα καλή κατανομ1ί του αέ ρα αε ρσμού μέσω των κτηρίων (ASHRAE, 1997, Miguel 1998). Κατά συνέπεα μα μελέτη γα την εσωτερκ~ί απομάκρυνση των σωματδίων ΡΜ από ένα χώρο που αερίζετα φυσκά είνα θ ε με λώδου ς πρακτκ~ίς σημασίας. Σε ένα φυσκά αε ρζόμενο χώρο αναπτύσσετα τυρβώδης δάχυση, καθίζηση κα γραμμκ~ί όπως κα ρο1ί συναγωγ1)ς σ ε δάφορους βαθμούς που οδηγε ί στην ε ναπόθ εση σωματδίων στα τοχώματα κα σε άλλες επφάνε ες. Ανάλογα με το πεδίο ρο1)ς, έχουν προταθε ί να δ άφορα μοντέλα γα την εναπόθεση των σωματδίων σ ε ένα αε ρζόμενο χώρο. Η τυρβώδης ρο1) εμφανίζετα στς τέλεες συνθ1)κες φυσκού αε ρσμού. Ο Liao κα ο συν ε ργάτες του (2004) ανέπτυξαν ένα μαθηματκό μοντέλο που βασίστηκε σ ε προηγούμενη δουλεά των Crump κα Seinfeld ( 1981) γα το ρυθμό εναπόθ εσης αε ρολυμάτων σε ένα χώρο τυρβώδους ανάμξης τυχαίου σχήματος κάνοντας την υπόθεση της ομογενού ς τυρβώδου ς ρο1ίς κοντά στς επφάνεες. Ο εσωτερκέ ς πηγές όπως ο καπνός του τσγάρου, το μαγ ε ίρ ε μα ή το καθάρσμα μπορε ί να συνε σφ έ ρε σημαντκά στα επίπεδα εσωτερκών αωρούμενων σωματδίων έτσ ώστε να απατε ίτα η εππλέον έρευνα γα τον χαρακτηρσμό των επδράσ εων των εσωτερκών πηγών (Abt κα συν. 2000, Jones κα συν., 2000). Ο Liao κα ο συνεργάτες του (2004) δεν περέλαβαν στην ανάλυσ1) τους τς εσωτ ε ρκές πηγές κα εστίασαν στο συσχετσμό των εσωτερκών κα εξωτερκών αωρούμενων σωματδίων. Στη συγκεκρμένη μελέτη προσπάθησαν να κατανο1)σουν τς σχέσ ε ς μεταξύ ε σωτε ρκών κα εξωτ ε ρκών αωρούμενων σωματδίων εστάζοντας στα λε τουργκά χαρακτηρστκά του κτηρίου που αερίζετα φυσολογκά με την εσαγωγή αέ ρα κα τς επδ ράσε ς του μεγ έθους των σωματδίων στα επίπεδα τους. Πραγματοποίησαν ένα πρόγραμμα προκε μένου να ποσοτκοποήσουν τον φυσκό αερσμό γα τα πλαϊνά ανοίγματα κα καλύπτοντας τα γε φυρώματα με τα πλαϊνά ανοίγματα. Εξάγανε τους λόγους εσωτερκών/ εξωτε ρκών σωματδίων που εξαρτώντα από το μέγεθος από τη μάζα των αωρούμενων σωματδίων κα επέλεξαν τα χημκά ε ίδη των θ ε ϊκών κα ντρκών ουσών γα αστκές κα ημαστκά φυσκά αε ρζόμενα σπίτα κα σύγκρναν τα αποτελέσματά τους με εμπε ρκέ ς εξσώσ ε ς. Ο Thatcher κα ο Layton (1995), ο Abt κα ο συνε ργάτ ε ς του (2000) κα ο Riley κα ο συνε ργάτες του (2002) ανέπτυ ξαν αυστηρά μοντ έ λα γα την ποότητα του εσωτερκού α έ ρα γα τη μελέτη των αωρούμενων σωματδίων εσωτερκά/ εξωτερκά κα τους μηχανσμού ς απομάκρυνσης σ ε μα κατοκία κα το μοντέλο το οποίο αναπτύχθηκε από αυτούς εφαρμόστηκε κα από τον Liao κα των συνεργατών του (2004). Συνδυάζοντας τς 63

64 φυσκές δεργασίες ε λέγχοντας τους ρυθμούς κέ ρδους κα απωλεών την εναπόθ εση κα την ανταλλαγi1 αέ ρα παράγετα μα δυναμκή εξίσωση που π ε ργράφ ε το προφίλ της συγκέντρωσης των σχέσεων εσωτε ρκών/ εξωτε ρκών αωρούμενων σωματδίων σ ε ένα χώρο με φυσκό αε ρσμό. Στη συνέχε α χρησμοποώντας την αρχi1 δαηίρησης μάζας σε σοθ ε ρμκέ ς συνθήκε ς στο συγκεκρμένο χώρο, η1ν επαν εώρηση, τη συσσώρευση των σωματδίων κα αγνοώντα ς τ~1 μεταβολή των δεργασών προκύπτ ε μα νέα δυναμκιί εξίσωση συναρτήσ ε του ~εγ έθους των σωματδίων κα του χρόνου. Τα σωματίδα χωρίζοντα σε γ εωμετρκά σοδύναμα μεγ έθη στο μέγεθος που ενδαφέρε. Η συγκ έντρωση των αωρούμενων σωματδίων θ εωρείτα ότ είνα σταθερ1ί. Στην ε ργασία του Liao κα των συν ε ργατών του (2004) π ε ργράφ ετα ένα απλό αλλά ακρβές μοντέλο γα η1ν ποότητα του εσωτ ε ρκού α έ ρα με βάση τη σχέση εσωτε ρκών Ι εξωτ ε ρκών αωρούμενων σωματδίων κα τους μηχανσμούς απώλεας σωματδίων σε ένα φυσκά αε ρζόμενο κηίρο. Καθορίστηκε ο φυσκός α ε ρσμός από τ~1ν αποτελε σματκότητα των ανογμάτων με την εφαρμογ11 ενός μοντέλου σε έναν φυσκά αερζόμενο χώρο όπου όλα τα πλευρκά ανοίγματα κα τα καλύμματα των πλευρκών ανογμάτων μελεη1θηκαν υπό κλίμακα. Χρησμοποώντας ένα καλά εδραωμένο μοντέλο ~ε σοζύγο μάζας κα τς μετρήσ ε ς των εξωτ ερκών αωρούμενων σωματδίων κα των πληροφορών η1ς ββλογραφίας γα το χημκό προφίλ των αωρούμενων σωματδίων έδεξαν ότ ο λόγο ε σωτερκών/ εξωτ ερκών αωρούμενων σωματδίων μπορούν να μεταβληθούν από 0.22 έως Ο. 65 ενώ γα τα θ είίκά κα τα ντρκά αωρούμενα σωματίδα κυμαίνοντα από 0.22 έως Ο πο σημαντκοί μηχανσμοί απομάκρυνσης περλαμβάνοντα στο φυσκό αερσμό μέσω τη ς εναπόθ εσης σωματδίων στ~1ν εσωτ ε ρκιί επφάνε α. Ο μοντ ελοποημένο λόγο αωρούμενων σωματδίων εξαρτώντα από την φυσκιί κατανομ1ί του μεγ έθους των αωρούμενων σωματδ ίων κα τον σχεδασμό του κτηρίου που επηρ εάζουν η1ν αποτελεσματκότ~1τα των ανογμάτων κα κατά συνέπ ε α έχουν σημαντκιί επίδραση στην ε κτίμηση η1ς ανθρό) πνης έκθ ε σης Η επίδραση της ανθρώπνης συμπερφοράς στο ρυθμό φυσκού αερσμού στο εσωτερκό περβάλλον το καλοκαίρ. Εξατίας του ζεστού κα υγρού καλοκαρού στη νότα Ιαπωνία ο Ιάπων ε ς χρησμοποούν παθητκά συσηίματα ψύ ξης στς κατοκίες τους όπως γα παράδ ε γμα ψηλά φυτά κα δ έντρα γ α τ~1 δημουργία σκάς κα μεγάλα ανοίγματα ώστ ε να επτυγχάνετα ο δαμπ ε ρ1ίς φυσκό ς α ε ρσμό ς. Ο δ αμπ ε ρ1ίς αερσμός προτμάτα δαίτερα το καλοκαίρ όχ μόνο γα τ~1ν ανταλλαγή α έ ρα στ~1ν κατοκία αλλά κα γα η1ν επτάχυνση η1ς απώλε ας 64

65 θερ ' μοτητας από το ανθρώπνο σώμα γα θερμκή άνεση. Κατά συνέπεα, ο Ιαπωνκές κατο(, ες ενα με μεγάλα παράθυρα μέσω των οποίων κνείτα ο αέρας μέσα στα δωμάτα. Όμως πολλοί Ιάπωνες χρησμοποούν συστήματα κλματσμού ενώ στς πυκνοκατοκημένες περ ' δ οχες εν αναμένετα να είνα κανοποητκός ο δαμπερ1)ς κλματσμός επεδ1ί επκρατεί το «φανόμενο της αστκί1ς θερμκί1ς νησίδας». Σε αυτήν την περίπτωση ο παραδοσακές κατοκίες στην Ιαπωνία είνα λγότερο μονωμένες κα με λγότερη αεροστεγ~1 μόνωση κα δεν είνα προστές γα θ' 'ξ ' ' Ε δ ' ' ' ερμανση ψυ η στον εσωτερκο χωρο. κοτερα μετα την κρση πετρελαίου το 1973 η θερμlκί) μόνωση κα η στεγανότητα των κτηρίων έγνε δημοφλ11ς γα την ελαχστοποίηση της δη1θησης του εξωτερκού αέρα γα τη δαη1ρηση της ενέργεας στα Κτήρα. Ε ',,,,,,, νω υπαρχε μεωση του ρυθμου του φρεσκου αερα που εσερχετα ενα αποτελεσ α,, t τκος ως προς την ελαχστοποίηση της κατανάλωσης ενέργεας απο τον κλματσμό η ' λ,,,,, ' ' λ ' ' μο υνση του εσωτερκου αερα απο τον καπνο, το ανθρωπνο σωμα η τα υ κα του κη~, ρου εντείνετα λόγω της στεγανότητας του κτηρίου. Παρά το γεγονός πως ο περσσότε,,,, ' λ' ρες απωνκες κατοκίες έχουν σύστημα κλματσμου αλλα οχ αερσμου, η κα η ποόη 1 τα του εσωτερκού αέρα συvί1θως πετυχαίνετα από το άνογμα των πορτοπαράθυρων. Πρόσφατα εξατίας η~ς αύξησης της ποόη1τας των νέων κη1ρίων κα της στεγανότητας,,,,, των υπαρχοντων κη1ρίων, η επίδραση των κλματκων παραμετρων μεωνετα ενω άλλο π ' 'δ θ ' αραγοντες όπως η ανθρώπvίί συμπερφορά έχε μεγαλύτερη επ ραση στο ρυ μο αερσμού Ο Β Κ. 'θ δ, υ ν1sgaard κα P.F. Collet (1990) χρησμοποίησαν η1 με ο ο ανχνευσης το αε ' ρου γα να λ,, e ' ' 28 με ετησουν την επίδραση του χρήστη στη μεταβολη του ρυ μου του αερα σε Κατο κες ση1 Δανία. Καθόρσαν τέσσερς τύπους μεταβολ1)ς του αέρα: Ι. Βασκή Μεταβολί του αέρα: Η βασκί) μεταβολ1) του αέρα είνα η μεταβολ11 του αέρα που προκαλείτα από τς ροές του αέρα μέσω των δαρροών του κτηρίου. Μετρήθηκε όταν δεν υπήρχαν κάτοκο στο κη)ρο κα με όλες τς πόρτες κα τα παράθυρα ανοκτά κα κλεστά τα συστήματα αερσμού. Η βασκή μεταβολ 1 1 του αέρα μεταβάλλετα με την ταχύη1τα του αέρα κα τς δαφορές μεταξύ εσωτερκής κα εξωτερκ1)ς θερμοκρασίας. 2 Μετα:βολ,,, β λ, αέρα από το σύστημα η του αερα από το σύστημα αερσμου: η μετα ο η του αερσμο,,,, 'λ κές μεταβολές κα τα υ ενα η μεταβολ1ί του αερα απο ο ες τς μηχαν συσ ' η1ματα αερσμού. 3 Μεταβολ,,,, εταβολί1 του αέρα που η του αερα που επηρεάζετα απο το χρηστη : η μ επηρε, ζ,, προκαλείτα από το α ετα από το χρ1)στη είνα η μεταβολη του αερα που άνογμα,, των παραθυρων κα των πορτων. 65

66 4 Συνολκ17 μεταβολ? του αέρα: Η συνολκt) μεταβολ11 του αέρα είνα το άθροσμα της βασκt)ς μεταβολ1)ς του αέρα, της μεταβολ1)ς του αέρα από το σύστημα αερσμού κα την μεταβολ1) του αέρα που επηρεάζετα από το χρ1)στη. Στην Ιαπωνία όμως υπάρχουν ελάχστες μελέτες που μετράνε τους ρυθμούς μεταβολ1', ~ς του αερα που επηρεάζοντα από το χρ1)στη σε μη περαματκά κατοtκl)σμα οa)ματα Ο Ι, wasaka κα Akasaka ( J 997) μέτρησαν το ρυθμό αερσμού σε κατοκί)σμα κτηρα στη Νότα Ια ω ' 'θ δ ' ' λέ π να χρησμοποωντας τη με ο ο ανχνευσης αερου κα με τησαν τη σχέση α ναμεσα στη μεταβολ1) του ρυθμού του αέρα που επηρεάζετα από τον αέρα σε κάθε κατοκία κ α την ενεργε ακt) κατανάλωση του κλματσμού κατά τη δάρκεα της καλοκαρ,,,, νης περοδου. Εππλέον, ενώ τα περσσότερα Ιαπωνκά σπίτα δεν έχουν κεντρκο συστημα κλματσ ' λλ, ' ' ' θ rloυ α α αντθετα εχουν μα αντλα θερμοτητας εγκατεστημενη σε κα ε δωμάτο μελ, ' θ, ετησαν τη συχνοτητα με την οποία χρησμοποούντα τα κλματστκα σε κα ε οκα. Στη συγ ' ' Ο κεκρμενη εργασία μελεη)θηκε το περβάλλον του εσωτερκου αερα. ρυθμός αερσ, μου μετρηθηκε με τη μέθοδο ανίχνευσης του αερίου, τη θερμοκρασα του αερα Κα τη σχετc) υγρασία δεξήχθη σε οκτώ κτήρα σε ένα σύνθετο κη)ρο ση1 νότα Ιαπωνία. Συμπληρώθ11κε β 'λλ απο τους κατοίκους ένα ερωτηματολόγο γα το εσωτερκο περ α ον κα η1 συμπερφορ,,, α τους Η συγκεκρμένη έρευνα επίσης συνέλεξε δεδομένα σχετκα με το αν ο κατοκο αvο',,,,, γουν παραθυρα 1) πόρτες όταν λε τουργούν τα κλματστκα κα οταν τα σπτα εvα άδεα κ, ' ξ ' θ, ατα την περοδο των μετρήσεων. Από την συγκεκρμενη μελεη1 δε ηχ ησαν τα ακολουθα, συμπερασματα: Υπάρχουν μεγάλες δαφορές ανά~εσα στο ρυθμό του βασκού αερσμού. Γα παράδεγμα θ,,,, δ δεν υm'1ρχαν κάτοκο ο ρυ μος αερσμου μετρηθηκε η1ν περο ο που όταν τα π, θ,, θ υ' περλάβανε το αρα υρα ηταν κλεστά κα ο συνολκος ρυ μος αερσμο r βασκό ρυθ,,, ζ από τους πολίτες μο αερσμου κα τον ρυθμο αερσμου που επηρεα ετα γα παράδε,,,, α των παραθύρων. γμα ο ρυθμος αερσμου που προερχετα απο το ανογμ Υπάρχε σημαvτcη, δαφορά στο συνολκο, ρυθμο, αερσμου, αναμ ' εσα στα ξεχωρστά Κη)ρα. Καθώς ο βασκοί ρυθμοί μεταβολ1)ς του αέρα είνα παρόμοο, ο δαφορές αυτές α δ'δ, πο οντα στη συμπερφορά των χρηστων. Ο τρό ζ, παράδεγμα το πος ωης των κατοίκων κατά η1 δάρκεα του καλοκαρου γα Πώς ο κ ατοκο ανοίγουν τα παράθυρα/ πορτες, η, λετουργουν, τα κλματστκά είνα Πολύ δα,,, ' θη φορετκα αναμεσα στς κατοκες που μελετη καν. Ο συvολ,, ς παράγοντας που κο ς ρυθμός αερσμού μπορεί να θεωρηθε ως ενα επηρεάζ ε την κατανάλωση της ηλεκτρκt)ς σχυος, γα ψυ 'ξ η α κόμα κα αν ο 66

67 συντελεστ~1ς συσχετσμού ανάμεσα στο συνολκό ρυθμό α ε ρσμού κα τ~1ν κατανάλωση ηλεκτρα)ς σχύος ε ίνα χαμηλ1ί. Ενώ μερκοί κάτοκο λετουργούν τα κλματστκά περσσότερο κατά τ~1 δάρκεα τ~1ς νύκτας άλλο τα χρησμοποούν περσσότερο κατά τ~1 δάρκε α τ~1ς ημέρας. Το 50% των ε ρωτ~1θέντων απάντ~1σε ότ προτ~ά να μην χρησμοποούν τα κλματστκά όταν κομούντα γατί θ εωρούν ότ ε ίνα επβλαβ11 γα τ~1ν ανθρώπνη υγ ε ία. ' 1 67

68 6. Υπολογστκές Προσομοώσες Προσφάτως έγ ναν δαθέσμες ορσμένες σχετ κά ε κτ εταμέν ες μετρ1ίσες ο οποίες προ έ ρχοντα από ένα τρό)ροφο αίθρο (όροφο 14 έως 16) με ένα υβρδκό σύστημα φυσκού εξαε ρσμού, υποβοηθούμενο από τον 1Ίλο (l1ybγid so laγ-a ssisted natural νentilation systen) στο κτήρο Μηχανκή ς του Παν επστημίου Concordia, στο Μόντρεαλ του Κανα δά. Ο θερμκές συνθ1ίκες του χώρου του αθρίου μελετ~1θηκαν αρθμητκά χρησμοποώντας τ~1ν προσ έγγ ση του μοντέλου RANS - Reynolds Averaged NavieΓ-Stokes. Τα μοντέλα αναταράξεων (turblence n o d e l s ) που δοκμάστηκαν π ε ρλαμβάνουν τα k- ε, RNG k- ε, 'realizable' k- ε, and SST k - μοντέλα. 1-1 ανταλλαγ~ί ακτνοβολίας μεταξύ των επφ αν ε ών του χώρου του αθρίου υπολογίστ~1κε χρησμοποώντας το Discrete T-a11sfe 1 Radiation Model. Ο εξ σ ό)σες τ~1ς σταθερ1ίς κατάστασης επλύθηκαν χρησμοποώντας έναν εμπορκό ε πλυτ~) CFD FLUENT (connercial CFD solνeγ FLUENT). Τα αρθμητκά αποτελέσματα που εξάχθηκαν αφορούσαν στς συνθ1ίκες που επκρατούσαν όταν γνόταν λ~1ψη μετρi1σεων στο αίθρο του Co ncoγdi a, γα καθαρές μέρες, με τς περσίδ ες πλ1ίρως ανοχτές 11 κλεστές κα με το σύστημα φυσκού εξαερσμού (NV - Natral Ventilation systen) ΟΝ ή OFF. Ο προβ λέψες του μοντέλου CFD επκυρώθηκαν από τ~1 σύγκρση με τς περαματκέ ς μετρ1)σ ες που ~Ίταν δαθέσμες κα βρ έθηκε ότ ο αρθμητκές προβ λέ ψες του μοντέλου CFD συμφωνούν με τς μετρ1ίσες. Ένα υβρδκό σύστημα εξαε ρσμού στο αίθρο ενός κτ~1ρίου μπορ ε ί να αξοποηθεί ως ένα αποτελεσματκό σύστ~1μα ψ1) ξης προ κεμένου να μεωθ ε ί σημαντκά η ενέργεα που απατείτα γα τη λε του ργία του συστ~1ματος κλματσμού. Μπορ ε ί να περγραφ ε ί ως ένα σύστημα δπ λ1) ς λετουργίας (two-node system), το οποίο χρησμοποεί τόσο μηχανκά όσο κα καθοδηγούμενα από την πλευστότ~1τα (boyancy-dγiνen) συστήματα ψύξης, ll ένα συνδασμό των δύο σ ε δαφορετκές ώρες τ~1ς ημέρας ή τ~1ς εποχi1ς. Η σχέδ ο ανοχτού χώρου του αθρίου, με ψη λές οροφές, προσφ έ ρ ε πρόσφορο έδ αφος γα τ~1ν προώθηση τ~1 ς στρωματοποίησης των φυσκών θερμοκρασών (natral tenpeγatγe s t at ification), κα επομένως ενσχύ ε το φανόμενο τ~1ς στοίβας (stack effect). Τα αίθρα με εξελγμένο εξαερσμό στοίβας (stack ventilated) έχουν τ~1 δυνατότητα να καταναλώνουν πολύ λγότε ρη ενέ ργε α γα την ψ1)ξη του χόψου σε σχέση με τα τυπκά κτ~ίρα που χρησμοποούν μηχανκό εξαε ρσμό. Ο σωστός φυσκός εξαε ρσμός πρ έπε να βασίζετα στη λεπτομερ11 κατανόηση τ~1 ς ροi1ς του αέ ρα εντό ς κλεστό)ν χώρων στς οπο ίες κυραρχούν δαφορές στ~1ν πίεση εξατίας των δυνά ~εων του αέρα κα τ~1ς πλευστότητας (wind and boyancy forces). Τα τελευταία χρόνα χρησμοποείτα ευρέως ο CFD γα το σχεδ ασμό κα τ~1 λετουργία κτηρίων κα κτηρακών συστημάτων κα αποδεκνύετα ότ είνα ένα εξα ρ ετκά πολύτμο εργαλείο στο σχεδασμό των προ αναφερθέντων εγκαταστάσεω ν. Σχετκές αναλύσες γα την εφαρμογ1ί 68

69 του CFD στο πεδίο των συστημάτων κτηρίων δίνοντα στα [1-8]. Η εφαρμογ1) του CFD σε κτήρα-αίθρα (atri11η type buildings) έχε λάβε αρκεηί προσοχή, π.χ. [9-13], λόγω όμως η1ς πολυπλοκότητας των ροών που απατούντα κα η1ς αλληλεπίδρασης μεταξύ των δαφορετκών τρόπων ανταλλαγi1ς θερμόη1τας, παραμένουν ορσμένες αμφβολίες που σχετίζοντα με την ακρίβεα των δεδομένων που λαμβάνοντα. Μα ευρύτ ερη σύγκρση μεταξύ των αποτελεσμάτων του CFD κα των περαματκών αποτελεσμάτων θα απαντούσε ορσμένους από αυτούς τους προβληματσμούς. Υπάρχουν ορσμένα περαματκά αποτελέσματα γα κτήρα-αίθρα [ 14-19], υπάρχε όμως η ανάγκη γα αναλυτκότερες, εκτεταμένες κα μακροπρόθεσμε ς μετρήσες σε δαφορετκά μέρη ανά τον κόστμο. Ο Guolni Gan [20] μελέη1σε ανοχτές κολόη1τες, θερμενόμενες από τον ήλο, περλαμβανομένων κα των ηλακών καπνοδόχων (sola.- cl1imneys), γα την ενίσχυση του φυσκού αερσμού σε κτ~)ρα, χρησμοποώντας ένα εμπορκό πακέτο CFD γα η1ν πρόβλεψη τους ρυθμού ρευστότητας των ροών αέρος στς κολόη1τε ς. Το μοντέλο CFD επκυρώθηκε μέσω η1ς σύγκρσης των αρθμητκών αποτελεσμάτων με τα μετρηθέντα δεδομένα, από η1ν οποία προέκυψε κανοποητκή σύγκλση μεταξύ των προβλέψεων κα των μεψ'1σεων. Ο Σταβρακάκης κα ο συνεργάτες του [21] εξέτασαν το φυσκό δασταυτούμενο αερσμό με ανοίγματα σε μη συμμετρκές θέσες σε ένα θάλαμο δοκμών, τόσο περαματκά όσο κα αρθμητκά, χρησμοποώντας εξελγμένες υπολογστκές μεθόδους δυναμκής ρευστών γα να καθορίσουν το μοντέλο ρο1)ς αέρα κα το εσωτερκό θερμκό περβάλλον. Ο θερμοκρασίες κα ο ταχύη1τες μετρήθηκαν σε συγκεκρμένες θέσες εντός του θαλάμου, κατά τη δάρκεα μεσημε ρανών κα απογευματκών ορών, κατά η1 δάρκεα τυπκών καλοκαρνών ημερών. Στη συγκεκρμένη εργασία, χρησμοποίησαν τρία Reynolds Aνeraged Naνier-Stokes (RANS) μοντέλα αναταράξεων: το standard k-epsilon, το RNG k epsilon κα το "realizable"k-epsilon, ώστε να συλλέψουν τα αρθμητκά αποτελέσματα. Παρατηρ1)θηκε πως όλα τα μοντέλα αναταράξεων που εφαρμόσθηκαν ήταν σε σχετκί) συμγωνία με τς περαματκέ ς μετρi1σες. Ο. Rol1di11 κα B.Mosl1fegl1[22], παρουσίασαν μα σύγκρση μεταξύ τρών μοντέλων eddy-νiscosity t.-bulence, δηλαδ1) τα standa.-d k-epsilon, το RNG k-epsilon κα το "realizable"k-epsilon, τα οποία χρησμοποήθηκαν γα τς προβλέψες του μοντέλου ροής κα η1ς κατανομής η1ς θερμοκρασίας σε μα μεγάλη βομηχανκή εγκατάσταση. Ο προβλέψες συγκρίθηκαν με τς μετρήσες πεδίου κα το μοντέλο RNG k-ε βρ έ θηκε ότ 1)ταν το περσσότερο σύμφωνω με τς μετρημένες τμές. Ο Rndle [23] υλοποίησε μα συστηματκ~) αξολόγηση ενός εμπορκού CFD κώδκα, έναντ περαματκών μετρ1)σεων κα κατέληξε στο ότ ο CFD μπορεί να χρησμοποηθεί αποτελεσματκά γα η1ν προσομοίωση η1ς μεταφοράς θερμότητας κα η1ς ρο1)ς ρευστών σε γεωμετρίες αθρίου. Επίσης, παρ έχε υποδείξες ο οποίες σχετίζοντα με η1 μοντελοποίηση των αναταράξεων κα η1ς μεταφοράς της σχετκ~)ς θερμότητας. Εππλέον, έχε δοθεί προσοχ~) στην αξολόγηση η1ς χρ1)σης πολλαπλό)ν μοντέλων αναταράξεων ση1ν CFD των κη1ρίων, 69

70 π.χ. [27-34]. Μα ανασκόπηση της χρ1)σης των μεθόδων CFD σε μελέτες της κατανομ1)ς ρο1)ς κα θερμοκρασίας σε κτήρα τα οποία ενσωματώνουν αίθρα, δίνοντα στο [35]. Το αντκέμενο της συγκεκρμένης εργασία είνα να χρησμοπο1)σε δαφορ ετκά μοντέλα αναταράξεων γα την ανάλυση των υβρδκών συστημάτων αερσμού που ενσωματώνοντα με αίθρα στα οποία ο περσίδες ε ίνα ανοχτές 1) κλεστές, κα να αξολογηθούν τα αρθμητκά αποτελέσματα που προκύπτουν, συγκρνόμενα με τα δαθ έ σμα περαματκά αποτ ελέσματα. Τα αρηθμτκά αποτελέσματα συγκρίθηκαν με τα δαθέσμα περαματκά, επτρέποντας να πραγματοποήσουμε μα εκτίμηση της ακρίβεας των αρθμητκών αποτελεσμάτων που προέκυψαν μέσω των ποκίλλων μοντέλων αναταράξεων. Τα περαματκά αποτ ελέσματα που χρησμοποούντα από την παρούσα εργασία γα την επκύρωση των αρθμητκών προβλέψεων, δίνοντα στο [ 18]. 6.2 Περγραφή Κτρίου Ο βασκός σχεδασμός του συση)ματος υβρδκού αερσμού του κη1ρίου ΜηχανΚΊ)ς του πανεπση1μίου Conco dia, αποτελε ίτα από πέντε αίθρα τρών ορόφων το καθένα ( χωρζόμενα με πλάκες δαπέδου (flool' slab), συνδεδεμένα με μάσκες ορόφου (floor grilles) με μηχανοκίνητους αποσβεστήρες (rnotol'ized danpe!'s) γα να επτυγχάνετα ρο1) που καθοδηγείτα από την πλευστόη1τα (buoyance d iνen flow) κα στόρα εσόδου δαδρόμου (inlet corridor gγilles) με μηχανοκίνητους αποσβεση)ρες (επφάνεας περίπου Ι.4n2), τοποθ ετημένους στο τέλος των δαδρόμων η1ς Νότας κα Βόρεας πρόσοψης κάθε ορόφου. Η Εκ. 1 δ ε ίχνε την εξωτ ε ρκί) όψη του αθρίου. 70

71 Atrium ( to16tl1) floors Εκ. Ι : Εξωτερκή όψη του αθρίου Το σύστημα φυσκού αερσμού λετουργεί όταν η εξωτερκή θερμοκρασία κυμαίνετα μεταξύ 15 oc κα 25oC, κα η σχετκή υγρασία είνα μκρότερη από 60%. Τα στόρα ε σόδου του δαδρόμου κα τα στόρα ορόφου που συνδέουν τα αίθρα, ε'λi.γχοντα από το αυτοματοποημένο σύστημα του κτηρίου, κα ο έλ.εγχος πραγματοποείτα βάση παρακολούθησης με τ εωρολογκών δ εδομένων. Το σύστημα ε'λi.γχου είτε ανοίγε είτε κλείνε τς βαλβίδες ταυτόχρονα. Τα αίθρα βρίσκοντα στη Νοτοδυτκή πρόσοψη του κτηρίου, -350 δυτκά από το Βορρά, κα ε ίνα εξοπλσμένα με μηχανκέ ς πε ρσίδες. Περσσότερες πληροφορίες σχετκά με τη σχε δαστκι) προσέγγση που ακολουθ1)θηκε, είνα δαθέσμες στο [Ι 7]. Σημαντκ έ ς π ε ροχέ ς κα δαστάσες του αθρίου δίνοντα στον Πίνακα 1. Πίνακας 1. Δαστάσ ε ς κα σημαντκές περοχές του αθρίου O i n~ns i o n s Λrίuη1 hc ig h n fjςjde GLlss ΛreJ η1' Aoor Grill s (ne) AreJ 1.97m 2 Ariun1 W id h 9.39 m fjςjde Bli nd ΛreJ 82.00m' Corridor grills( n e ) Λr ea 1.40m' Λrium De ph Λίr Su pply( ne ) Are Ο.4Οη1 ' Air Exhau s (n e ) Area S.40 m' Λίr R e ur1 ( ηe ) AreJ 7.44 η1 ' Aoor Grill s (ne) Area 1.97 η1' 71

72 Στο αίθρο υπάρχε ένα μηχανκό σύστημα παροχ)ς κα επστροφ1)ς α έ ρα, όπως φαίνετα στην Εκ.2. Όταν το κη)ρο ε ίνα στη λετουργία φυσκού αε ρσμού: (ί) ο περσίδ ε ς ε σίδου δαδρόμου που βρίσκοντα ση1 Βόρεα κα τη Νότα πρόσοψη, κα ο περσίδες ορόφου που συνδ έουν τα αίθρα, ανοίγουν ταυτόχρονα (ίί) ο ρυθμός μηχανκί)ς παροχ)ς ρο1)ς στο αίθρο μεώνετα σε μα ελάχση1 τμ1), (ίίί) το άνογμα δαφυγ~)ς αερίων του αθρίου (atrium exl1aust) που βρίσκετα στο υψηλότερο σημείο του αθρίου ανοίγε κα (ίν) ο μονάδες παροχ1)ς που βρίσκοντα στου δαδρόμους. κλε ίνουν Atrίum exhaust Air return Top revel Middle leνel Air supply vent Lowlevel Εκ. 2 : ΓραφΚΊ) απ ε κόνση του αθρίου] 6.3. Περαματκά Αποτελέσματα Τα π ε ραματκά αποτελέσματα που καταγράφη1καν από η1ν Ε. ΜουρίΚΊl (2009) [ 18] που χρησμοποη)θηκαν γα η1ν πστοποίηση των αρθμητκών αποτελεσμάτων που εξάχθηκαν χρησμοποώντας προσομοώσε ς CFD πε ργράφοντα αναλυτκά σε αυη)ν την ενόη1τα. Η ΜουρίΚΊl [ 18] μ έτρησε τς επφάνε ε ς του γυαλού κα των περσίδων κα τη θ ε ρμοκρασία του α έ ρα σ ε δάφορ ες θ έσες στο ψηλότε ρο αίθρο (14ος - Ι 6ος) όροφος, γα 72

73 δαφορετκές θέσες των περσίδων (κλεστές/ανοχτέ ς), εστάζοντα κυρίως σ ε καθαρές ημέ ρ ε ς. Θερμοστοχε ία με ακρίβ ε α καλύτερη από 0.5oC τοποθετ1θηκαν σε δαφορετκές θέσες (Πίνακας 2) στο αίθρο, προκε μένου να καταγράφουν τς θερμοκρασίες του γυαλού, των πε ρσίδων κα του αέρα. Ένα σχi1μα του αθρίου στο οποίο προσδορίζοντα ο θέσες των θ ε ρμοστοχείων είνα αυτό στ1ν Εκ. 2. Τ έσσερες ασθητ1ρες ταχύτ1τας εγκαταστάσηθαν στ1ν παροχ11 κα τον εξα ε ρσμό του αθρίου, καθώς κα στα πλέγματα ορόφων (Βόρεα κα Νόρα πρόσοψη) γα να παρακολουθούν τ1ν ταχύτητα του αέρα σε ένα εύρος Ο η /s με μα ακρίβ ε ς 0.03± 1 111/s. Θερμοκρασίες, ταχύτ1τες παροχ~1ς κα εξα ε ρσμού καταγράφοντα κάθε 1 λεπτό, ενώ η ταχύτ1τα αέρα κα η πτώση πίεσης στα πλέγματα των δαδρόμων καταγράφοντα κάθε 5 sec. Εππλέον, καταγραφόταν κα η ηλακi1 ακτνοβολία στο αίθρο κα ο αντίστοχες καρκές συνθi1ε ς (θερμοκρασίς κα υγρασία) ~Ίταν δαθέσμε ς μέσω του σταθμού μετεωρολογκών δεδομένων στ1ν οροφ11 του κτηρίου. Τα δ εδομένα ταχύτητας κα δεύθυνσης του ανέμου λαμβάνοντα από τον μετ εωρολογκό σταθμό του αεροδρομίου του Dorνal. Λ επτομέ ρες σχετκά ~ε τς περαματκές μετρ1ίσες σε δαφορετκ ές π ε ρπτώσες μπορούν να βρεθούν στο [ 18]. Πίνακας 2: Θ ε ρμοκρασίες αέ ρος κα επφάνεας στοχεία που τοποθετηθηκαν στ1ν πρόσοψη κα το εσωτε ρκό του αθρίου. Lcf f ς dc H e i g h (n ) το al H c i g h {n ) τοa l Nun1bcr of /c 3 (glass, bli nd. rοο η air) 3 (glass, bli11d, rοο η air) 3 (glass. blind, rοο η.1 ίr) 9 EJs wall nun bc r of /c wes 1νa numbcr of / c Mi dd lc f ς d c Hcigl11 (n1) EJ s corridors nuη bc r o ft /c N un bc r of }c 4 (glass. blind, caνi y, rοο η air) 4 (glass. blind, ca νiy, rοο η air) 4 (glass. bli11d, caνiy, roo n air) 4 (glass, bli11d, caνi y, roon1 air) 4 (glass, blind, caνity, rοο η Jir) 4 (glass, blind, c aνit y, roon1 air) 24 We s corridors num bc rof/c S ωircasc nunbcr of / c Rigl11 f ςade Heigl11(n1) Λίr supp ly nunbcr of /c Nun1bcr of/c 3 (glass. blind, roon air) 3 (glass, bli11d, roo n air) 3 (glass. blind, roo n Jir) 9 ExhJus nun be r of /c 6.4. Αρθμητκή μοντελοποίηση 73

74 Ένα μοντέλο CFD ενός αθρίου σαν αυτό της Εκ. 2 χρησμοποήθηκε γα την προσομοίωση του εσωτερκού θ ε ρμκού περβάλλοντος του αθρίου, χρησμοποώντας ένα εμπορκό λογσμκό CFD, το FLUENT Το σχέδο της ροής του αέρα κα ο θερμοκρασακές κατανομές στο αίθρο ελέγχοντα από τους νόμους δατ~1ρησης τ~1ς μάζας, της ορμ1)ς κα τ~1ς ενέργ ε ας. Λόγω του ότ ο φυσκός αερσμός είνα ένα φανόμενο τυχαίου χαρακτjlρα (randoη ηatγe) εξατίας των συνεχών αλλαγών στς εξωτερκές καρκές συνθ1)κε ς, οποοδήποτε μαθηματκό μοντέλο εφαρμόζετα γα τ~1ν πρόβλεψη του φυσκού αερσμού θα πρ έπε να π ε ρλαμβάνε κα το δυναμκό χαρακτήρα των εξωτε ρκών συνθηκών. Εφαρμόζοντας μα μέθοδο CFD καν ε ίς, θα χρησμοποη)σ ε δανκά μα προσ έγγση χρόνου, η οποία εντούτος, θα απατούσα γνώση των χρονκών μεταβολών στς ορακές συνθήκες που χρησμοποούντα. Αυτ~Ί η τ εχνκί1 θα παρείτε πολύ αναλυτκές κα χρi1 σμες πληροφορίες σχετκά με το φυσκό α ε ρσμό, αλλά απατεί υπερβολκούς υπολογστκούς πόρους γα πρακτκ' ςε εφαρμογές. Μα απλοποημένη προσέγγση, ώστε να ξεπεράσουμε τέτοους πε ρορσμούς, είνα η κατάσταση σταθ ε ρi1ς κατάστασης, καθώς τα περσσότερα φανόμενα λαμβάνουν χό)ρα υπό συνθ1)κ ες σταθ ε ρ11ς κατάστασης γα μεγάλες χρονκές περόδους. Εππλέον, κατά τη δάρκεα της ημέρας σ ε πραγματκά κτ~)ρα, προκύπτουν θερμοκρασακές αλλαγές, αλλά η παραδοχ1) της σταθ ε ρ1)ς κατάστασης θεωρ ε ίτα έγκυρη γα μεγάλες χρονκές πε ρόδους. Επομένως, προκε μένου να αναγνωρίσουμε τ~1ν πθαvίί μέση τμ11 ταχυτi1των κα θερμοκρασών, συναρη1ση του χρόνου, η λύση δόθηκε χρησμοποώντας τς εξσώσες Reynolds γα σταθερi ασυμπίεστη, τρσδάστατ~1 κα ταραχώδη ροή. Το μοντέλο CFD θεωρήθηκε ότ είνα αυτό τ~1ς σταθ ε ρής κατάστασης κα ο χρόνος προσομοίωσης επλέχθηκε να ε ίνα ο 16 ώρ ε ς, όταν κα πραγματοποείτα η καταγραφ11 των περαματκών μετρ1)σ εων. Γα τη δαχε ίρση των δυνάμεων πλευστότητας στς εξσώσε ς ορμ11ς, υοθετήθηκε η προσέγγση Bossinesq, δηλαδ1), θεωρήθηκε ότ ο δότ~1τες του ρευστού είνα σταθερές, ε κτός από την αλλαγ~1 στ~1ν πυκνότ~1τα συναρτ~1σε τ~1ς θερμοκρασίας, η οποία αυξάνε τς δυνάμε ς πλευστότ~1τας, το οποίο όμως αντμετωπίζετα με μα γραμμκί) σχέση μεταξύ τ~1ς αλλαγής πυκνότητας κα τ~1 ς αλλαγ11ς θ ε ρμοκρασίας. Εππλέον, ο όρος όρος τ~1α απαγωγ1)ς στην εξίσωση ενέ ργεας παραλ11φθηκε εξατίας των χαμηλών ταχυτ~)των που λαμβάνουν μέρος. Τέσσερα μοντέλα αναταράξεων : (1) k-epsilon-standard (k-εstd), (2)k-epsilonrenormalization group (k -ε-rng) (3) k-epsilon- realiz-able κα (4) k-omega-shear stress transport (k-u-sst) χρησμοπο1)θηκαν σε αυτήν η1 με λέτ~1 γα την εκτίμηση ου εσωτερκού θ ε ρμκού π ε ρβάλλοντος. Εππλέ ον, χρησμοπο1ίθηκαν ο αλγόρθμο μέτρησης μέσου βάρους κα SIMPLE γα την δακρτκοποίηση του χώρου κα τη σύζευξη πίεσης κα ταχύτητας, ενό) έ να μοντέλο pwind δεύτ ε ρης τάξης χρησμοποήθηκε γα τ~1 δακρτοποίηση τη ς ορμής κα των άλλων εξ σ ό) σεων στς αρθμητκές προσομοώσες. Θεωρείτα ότ έχε επτευχθε ί σύγκλση όταν η εναπομε ίνουσα ενέ ργεα ήταν χαμηλότερη από % κα ο 74

75 εναπομείνασες μεταβλητές ροής έφτασαν σε επίπεδα χαμηλότερα από Ο. 1 % κατά τς τελευταίες J 00 επαναλ1ίψες. Τα αρχκά αρθμητκά αποτελέσματα εξήχθησαν με τρία δαφορετκά πλέγματα, γα να καθορστεί ότ το πλέγμα που χρησμοπο~ίθηκε ήταν αρκετά καλό ώστε να επτρέψε την πρόβλεψη των λεπτομερών της ρο1ίς με επαρκ~ί ακρίβεα, αλλά δεν 1Ίταν τόσο ακρβ έ ς ώστε να απατεί πολύ υψηλούς υπολογστκούς χρόνους Μοντέλα Ακτνοβολίας Η μεταφορά θ ε ρμότητας από τη θ ε ρμκ~ί ακτνοβολία είνα εξαρ ετκά σημαντκή ώστε να ληφθ ε ί υπόψην κατά τη μοντελοποίηση ενός χώρου αθρίου. Γα να υπολογίσουμε την ακτνοβολία, πρ έπε να επλυθούν ε ξσώσ ε ς έντασης μεταφοράς ακτνοβολίας (intensity transport eqations (RTEs)). Η τοπκ~ί απορρόφηση από το ρευστό κα στα όρα, συνδ έε τς RTEs με τς εξσ:i)σε ς ενέ ργ ε ας. Το FLUENT προσφέρε πέντε μοντέλα ακτνοβολίας: Discrete TransfeΓ Radiation Model (DTRM); Ρ-1 Radiation Model; Rossel and Radia-tion Model; Surface to Surface (S2S) Radiation Model; Discrete Ordinates (DO) Radiation Model. Το μοντέλο DΠRM θεωρ11θηκε επαρκές γα τς παρούσες μετάλες. Η κύρα υπόθεση που ακολούθησε το μοντ έλο DTRM 11ταν ότ η ακτνοβολία που απομακρύνετα από ένα επφανε ακό στοχε ίο σε μα συγκεκρμένη κατεύθυνση στερεών γωνών (solid angles) μπορεί να προσεγγστεί από μα μοναδκ~ί ακτίνα. Επίσης με στο FLUENT είνα δαθέσμη μα ηλακή υπολογστκ~1 μηχαν11 (solaγ calclato') γα τον υπολογσμό της κατεύθυνσης της ακτίνας κα της ακτνοβολίας, η οποία χρησμοπο11θηκε γα την εύρεση της θέσης του 1Ίλου βάση των δοσμένων ε σόδων της ώρας, της ημερομηνίας κα της γεωγραφκής τοποθεσίας Γεωμετρ<ό μοντέλο Ο προσομοώσ ε ς ε κτ ε λέστηκαν χρησμοποώντας ένα σχετκά απλοποημένο γεωμετρκό μοντέλο του εσωτερκού χώρου του αθρίου. Ο γενκές δαστάσες χρησμοποήθηκαν, αλλά γα ευκολία η σκάλα, τα έππλα κα τα ανοίγματα προς το δάδρομο δ εν λήφθηκαν υπόψη, καθώς επίσης κα μκρές γωνίες στο αίθρο. Ο γενκές δαστάσες του γ εωμετρκού μοντέλου που χρησμοπο11θηκε φαίνοντα στην Εκ.3. Το αίθρο έχε συνολκό μέγεθος n χ 9.39 m χ κα ο όγκος του αθρίου είνα 1345m3. 75

76 a b m Retumνen~ m βm Supρly νen -= 1.166n>- L--! 1 p.343m 2.237m 3,7B7m., _...L---.J L m--~ Εκ. 3: Γεωμετρία του αθρίου (α) κα πλευρκοί τοίχο που περέχουν την οmί παροχής κα εξαερσμού (β) Ορα(ές συνθψcες Ο ορακές συνθ1ίκες ρυθμίστηκαν ώστε να είνα πολύ κοντά με τς περαματκές που αναφέροντα στον Πίνακα 3. Ο κατάλληλες ορακές συνθ1ίκες προσδορίστηκαν χρησμοποώντας τα π ε ραματκά δ εδομένα που 1Ίταν δαθέσμα κα τς μετεωρολογκές πληροφορίες που λ~ίφθηκαν από το Enνironment Canada (2008). Ο επφάνεες των τοίχων στο εσωτε ρκό του κτηρίου θεωρήθηκαν αδαβατκές. Ο μκτές θερμκές ορακές συνθ1ίκες χρησμοποήθηκαν γα την επφάν ε α του γυαλού των προσόψεων. Το γυαλί της πρόσοψης που χρησμοποήθηκ ε στο συγκεκρμένο αίθρο 1Ίταν τύπου argon filled double glazing (6 miη glass/12 m1η air space/ glass), με ένα 0.1 ελάχστο e-coating προς την εξωτερκ11 επφάνεα του εσωτ ε ρκού παραθύρου. Ο οπτκές δότητες του γυαλίσματος (glazing) (ημ δαφανές) που χρησμοποήθησ ε στς προηγούμενες μελέτες με ηλακi1 δαπερατότητα 36% κα απορροφητκότητα 17.5% χρησμοποηίθηκαν κα σε αυτήν την περίπτωση. Η μοντελοποίηση του γυαλίσματος απλοποήθηκε ως ένα απλό γυάλσμα κα αποτελεσματκή θερμκή απορροφητκότητα W/1112 Κ γα το γυάλσμα με ολκό πάχος Η μεταφορά θερμότητας στο εξωτ ε ρκό, λόγω της μεταγωγ1ίς από τον αέρα, συμπερλ1ίφθηκε στο μοντέλο. Η εξωτε ρκ~ί θε ρμοκρασία αέρα, η δεύθυνση του αέρα κα το μέγεθος (magnitde) που δόθηκ ε στα π ε ραματκά δ εδομένα χρησμοποηίθηκαν επίσης. Η επφάνεα της πρόσοψης είνα στς 350 βορ ε οδυτκά. Η εξωτερκ~ί συνσταμένη της μεταφοράς θερμότητας υπολογίστηκε ότ ε ίνα χρησμοποώντας τη συσχέτση Palyνos (2008) [37] γα επφάν εε ς προς τον άν ε μο ο οποίος ε ίνα: \1w=7.4+4Vw. Η αντίστοχη ταχύτητα ανέμου 76

77 (Vw) των 6.J 1η/s χρησμοπο1)θηκε σε αυτήν την εξίσωση. Η ανταλλαγή της ακτνοβολίας μεταξύ της πρόσοψης κα του ουρανού λήφθηκε επίσης υπόψν. Η Θ ε ρμοκρασία ουρανού υπολογίσθηκε ότ είνα 14. J oc χρησμοποώντας τη συσχέτση Mills ( 1999) [38], Tsky= [εsky T4out] 1/4, όπου η εκπομπή του ουρανού έχε υπολογστεί ότ είνα 0.82 χρησμοποώντας τη σχέση, ε sky = Ο Tout με Θερμοκρασία Tout=28.6oC. Η καθαρ11 επφάν ε α της παροχ)ς α ε ρσμού επλέχτηκε ώστε να π ε ρλαμβάνε την παρουσία των ανεμοδ ε κτών κατά μήκος της οm)ς. Ο πλευρκός τοίχος του αθρίου ο οποίος πε ρλαμωάνε τς οπ έ ς τροφοδοσίας κα εξαε ρσμού φαίνετα στην Εκ. 3. Τα περαματκά δ εδομένα παρ έχουν τς τμές της ταχύτητας κα της Θ ε ρμοκρασίας του αέρα κα της θ ε ρμοκρασίας του αέρα που εσ έ ρχετα στο αίθρο από την οπή παροχ1)ς. Η ρο1ί Θεωρείτα ομοόμορφα κατανε μημένη σ ε ό λε ς τς ε σόδους παροχής με σταθ ε ρ1) ορζόντα ταχύτητα. Εππλέον, στς οπές εξαε ρσμού, υποθ έτουμε ότ υπάρχουν μηδενκές βαθμίδες στα ανοίγματα γα όλες τς μεταβλητ έ ς, κα ο ρυθμοί ρο1)ς είνα ίσο με τς πραγματκές τμές τους. Ο εσωτ ε ρκές κα εξωτε ρκές συνθ1)κ ε ς που χρησμοποήθηκαν στς π εραματκές μετρήσες [18] κα στς παρούσες προσομοό)σες κατά τη δάρκεα καθαρών ημερών, φαίνοντα στον Πίνακα 3. Πίνακας 3: Εσωτε ρκέ ς κα εξωτ ε ρκέ ς συνθ1)κες κατά τη δάρκεα μας καθαρής μέρας. (.1SCS oa1c/tin1 c ( 16:00 h) O u door.1ir SoLH rad i.1tion NJIUΓJI Mcd1anicJ\.1 ίr BHnd s c n pnj ture { σ C) (\ν/ ) νc 111il a k) 11 Τe πψ. ( C) Aow ratc{n1)/s) CascA Sep 23rd Ο Ν a os OO (,15e 8 Sep 1S Ι, ΟΝ Open Casc C july 2Sth OFF 14 1.GO α οsοο CJ.Se D Νον 2nd G 280 OFF Opcn Σχεδασμός πλέγματος Μα μοντελοποίηση των φανομένων αναταράξεων που περλαμβάνοντα στο χώρο του αθρίου προϋποθ έτε ότ το πλέγμα Θα πρ έπε να χρησμοποηθεί κατάλληλα προκε μένου να ορίσε ένα ελάχστο μέγ εθος κυψ ελίδας γα τον υπολογσμό της ανατάραξης ώστε να συντίθετα κατάλληλα με την προτε νόμενη γ εωμετρία. Η πυκνότητα πλέγματος που χρησμοποείτα εξαρτάτα από τη στρατηγκ~1 μοντελοποίησης neai"-wall, η οποία καθορίζ ετα από την χαρακτηρστκ1) παράμετρο y+. Χρησμοποi1θηκαν ο συνολκές δ αστάσε ς του π εδίου όπως αναφ έ ρθηκαν προηγουμένως, καθώς κ ένα μοντέλο τρών δ αστάσεων προκε μένου να ε κτελε στ ε ί η κατάλληλη μοντ ελοποίηση των αναταράξεων. Ο Nielse11 (2007) [36] πα ρ έχε μα συσχέτση γα την επλογ1) της αρχκής κυψ ελίδας γα το 77

78 πλέγμα. Η συσχέτση που χρησμοποείτα είνα η Ν=44000 χ V0.38, όπου Ν είνα ο αρθμός των κυψελίδων κα V είνα ο όγκος σε n3. Είνα σημαντκό να δώσουμε έμφαση στο ότ δεν μπορεί να υπάρξε μα πραγματκά καθολκή συσχέτση μεταξύ του όγκου κα του αρθμού των κυψελίδων, η πολυπλοκότητες των ροών στα κτήρα μπορούν να δαφέρουν σημαντκά κα επομένως επηρεάζουν τον αρθμό των κυψελίδων που απατούντα. Ο όγκος του αθρίου υπολογίστηκε σ ε 1345 m3 ο οποίος σύμφωνα με το συσχετσμό του Nielsen αντστοχεί περίπου σ ε κυψ ελίδες. Συμπερλαμβάνοντας κα τς απατούμενες τμές y+ κοντά στα τοχώματα κα την υπολογστκιί χωρητκότητα των δαθέσμων υπολογστών, ο αρθμός των κυψελίδων που χρησμοποήθηκαν στς συγκεκρμένε ς προσομοώσες ~'μαν μεταξύ κα Όπως εξηγ11θηκε κα προηγουμένως, χρησμοποnίθηκαν ο επθυμητές τμές y+ γα τα μοντέλαk-ε που χρησμοποούν συγκε κρμένες συναρτήσες τοχών (wall functions) στο εύρος τμό)ν κα γα τα μοντέλα k- που χρησμοποούν εξελγμένες συναρηίσες τοίχους ο αντίστοχες τμές 1Ίταν - 1 Ο. Γα να επτύχουμε τς επθυμητές τμές y+, ο κυψελίδες κατά μήκος του τοίχους έπρεπε να είνα πολύ μκρές. Γα να εππλέον υπολογστκό κόστος, χρησμοποηίθηκε ψηλό πλέγμα κοντά στους τοίχους κα χονδρό μακτυά από αυτούς, όπως φαίνετα στην Εκ , r 6 1 ~, i: χ Εκ.4: Δομ11 πλέγ ματος γα προσομοώσ ε ς CFD (Πλέγμα 2) Έλ7χος ευασθησίας πλi7ματος Προκε μένου να εξετασθε ί η ανεξαρτησία του πλέγματος από τς αρθμητκές τμές πραγματοποήθηκ ε έ να τ εστ ελέγχου τ~1ς ευασθησίας του. Εξετάστηκας τρες πυκνότ~1τες πλέγ ματο ς: 1) 402Κ στοχε ία, 2) 808Κ στοχεία κα 3) Ι 2ΟΚ στοχεία. Τα αποτελέσματα των 78

79 προσομοώσεων που παρουσάζοντα σ ε αυτ)ν τ1ν ενότ1τα εξάχθηκαν χρησμοποώντας το μοντέλο αναταράξεων k-u-sst παράλληλα με το μοντέλο ακτνοβολίας DTRM που εφαρμόσθηκε στς συνθίκες που επκρατούσαν γα τς περαματκές μετρήσ ε ς. Ο μέσες θερμοκρασίες αέρος σε ένα ορζόντο επίπ εδο γα τρε ς πυκνότ1τες πλέγματος σε τρ ε ία δαφορετκά ύψη, φαίνετα στον Πίνακα 4. Ο προβλεπόμενες τμές κάθετης θερμοκρασίας σε δαφορετκά ύψη παράλληλα με τ1ν κάθετ1 γραμμή στο κέντρο του αθρίου χρησμοποό)vτας τρ ε ς πυκνότ1τες πλέγματος φαίνοντα στην Εκ.5. Από τς κατανομές τ1ς προβλεπόμενης θερμοκρασίας υπολογίστηκε πως τα πλέγ ματα που χρησμοποη)θηκαν είχαν ως αποτέλεσμα πολύ μκρ1) δαφορά κα παρείχαν σσορροπία μεταξύ των απατούμενων υπολογστκών πόρων κα τ1ς ακρίβεας των αποτελεσμάτων. Πίνακας 4: Τυπκό αποτέλεσμα πυκνότ1τας πλέγ ματος σε προλεπόμενε ς θερμοκρασίες (oc) Mesh Mesl1-1 Mesh-2 Mesh-3 Cell COUBt 402, ,500 1,202,%0 Average ai1 ternper.nu e at l1eiglh 2.1 η Aνerage air teηperaωre at l1eigl1t n Average air tenψeraω e at l1eiglh η Q: 30 ~ 28 ~ 26 ο.. Ε 24 φ m 3m 6m 9m cells oells cell s Heίght of the atrίum Εκ.5: Προβλεπόμενες κάθετες θερμοκρασίες σε δάφορα ύψη κατά μήκος τ1ς κάθετ1ς γραμμής στο κέντρο του αθρίου γα τρ ες πυκνότ1τες πλέγματος Αποτελέσματα κα συμπεράσματα 79

80 Τα αποτελέσματα που συλλέχθηκαν παρουσάζοντα παρακάτω σε δύο ενότητες: η ενότητα 5.1 παρουσάζε τα ποοτκά αποτ ελέσματα κα τη Ενότητα 5.2 τα ποσοτκά αρθμητκά αποτελέσματα γα της δαφορ ετκές περπτώσες. Επίσης σε αυτ11ν την ενότητα, παρουσάζετα η σύγκρση των περαματκών μετρ1'1σεων κα των αρθμητκών προβλέψεων Περπτώσες προσομοώσεων Προκεμένου να μελετηθεί το αποτέλεσμα του υβρδκού αερσμού προσομοώθηκαν τέσσερες δαφορετκές περπτώσες εσωτερκών κα εξωτερκών συνθηκών του χώρου του αθρίου, όπως φαίνετα στον Πίνακα 3, με τς περσίδες πλήρως ανοχτές ή κλεστές, χρησμοποώντας τέσσερα μοντέλα αναταράξεων: το standard k-ε,rng k-ε, '-ealizab l e' k-ε, κα το SST k-uturblence, παράλληλα με το μοντέλο ακτνοβολίας, κα είνα τα παρακάτω: Case-A: φυσκός αε ρσμός ΟΝ, κλεστές περσίδες κα μεωμένη παροχ~1 ρο1ίς αέρα (0.2 m3/s). Case-B: φυσκός αερσμός ΟΝ, ανοχτές περσίδες κα μεωμένη παροχ11 ρο1ίς αέρα (0.12 m3/s). Case-C: φυσκός αερσμός OFF, κλεστές περσίδες κα παροχί1 ρο1ίς αέρα (1.6 n3/s). Case-D: φυσκός αερσμός OFF, ανοχτές περσίδες κα παροχί1 ροής αέρα ( 1.2 n3/s). Τα ποσοτκά αρηθμτκά αποτελέσματα που εξάχθηκαν γα την case-a στς 16:00 11 στς 23/09/2007 με ανοχτές περσίδες κα φυσκό αερσμό σε λετουργία (ΟΝ), φαίνοντα στς Εκ.6-8. Ο Εκ. 6 κα 7 αναπαρστούν τα δαγράμματα περγράμματος (contou s) της ταχύτητας κα της θερμοκρασίας αντίστοχα, κατά μ11κος των εππέδων που είνα παράλληλα με την πρόσοψη κοντά στς εσόδους (χ=ο. 5,3 κα 11 n) γα το αίθρο. Η Εκ.8 απεκονίζε τα δαγράμματα περγράμματος (contors) της ταχύτητας κα της θεσμοκρασίας κατά μήκος του μεσαίου κάθετου εππέδου που είνα κάθετο στην πρόσοψη του αθρίου. Είνα εμφανές ότ η τα επίπεδα στρωματοποίησης της θερμοκρασίας υπάρχουν στο χώρο του αθρίου κα η θερμοκρασία αυξάνε από το χαμηλότε ρο προς το υψηλότερο επίπεδο του αθρίου. Ο θερμοκρασίες που μετρ11θηκαν στη συγκεκρμένη περοχί1 κυμαίνοντα μεταξύ 26 κα 27 oc, εντός της ζώνης άνεσης (coηfortable zone). Στη φάση του ρευστού μπορούν να παρατηρηθούν φαίνομενα ελεύθερης κα εξαναγκασμένης μεταφοράς θ ε ρμότητας, λόγω της παρουσίας δαφοροποημένων ζωνών ροής εντός του υπολογστκού μοντέλου. Επίσης μπορεί να φανεί ότ κατά την παρουσία ηλακής ακτνοβολίας υπάρχε ελεύθερη μεταφορά θερμότητας η οποία φαίνετα από το σmματσμό ροών αέρα που κνούντα ανοδκά εντός του αθρίου. Από αυτές τς εκόνες μπορεί να φανεί πως η στρωματοποίηση της θερμοκρασίας τυπκά κυμαίνετα από 2 έως 7oC 80

81 από το κατώτερο στο ανώτερο επίπεδο του αθρίου με όταν λετουργεί ο φυσκός αερσμός κα ο περσίδες είνα κλεστές, αναλόγως των καρκών συνθηκών κα των επ πέδων ψύξη ς. Η ταχύτητα κυμαίνετα από Ο.ΟΙ έως 0.4 η/ s κα η ένταση των αναταράξεων 2-12% από το χαμηλότερο προς το ψηλότερο επίπεδο στο κέντρο του αθρίου. Ο μέγστες θερμοκρασίες βρίσκοντα συνήθως στο ανώτερο τμί1μα του αθρίου, ενώ ο χαμηλότερες στα χαμηλότε ρα ε7tίπεδα κοντά στο δάπεδο. \,< t.~ 00 1 Κ.. 00 l,lk.00, 11t ΟΟ t b"a OO 9. tο. ο D. ΙΟ. 01.ωe ,00t.01 0.)()11.01 S.Wf. t)ί 4~ 01 <11. ΟΙΟ ΟΙ 350e e0; ο. 01 1, OOOe OO 1 ADe OO 1~3- ΟΟ 1.2~ ό0 1,1Qe OO t 12σ ΟΟ 1 OSO OO ο.οο.ο 9.10e.01. Ο.-ο?. 7 Οe.Ο s~.ο $.00. ΟΙ.OOC...()\ ~ 01 3~ e Α 0ο-Ο Ι e OO ΟΙ S, $. 10 ΟΙ.eo t.QΙ.20:. ο 3,QΟ. ο :.ο.. ο 3.30.t.01 3.COe Qe eoe.01 \, $(). QΙ D fί ΟΟ-02 O.C0. 00 lξ: κ.6: Δάγραμμα ταχύτητας κοντά στς εσόδους του αθρίου με κλεστές περσίδ ες κα το ~υσκό αερσμό σ ε λετουργία στς 16:00 την 23/09/ DOt.01.ΟΟ. 01 <11,DCJ.o OI 3,, Jc OI 3 :Q~ ΟΙ 3.8)ς Ο Ι 1.064' 01 3.δt-c ΟΙ 3,ll(je OI 3,7$ fΗ- ΟΙ 3.7'e OI 3.?'2- Ο Ι 3.1'2ο Ο Ι &SC OI 3.ti~ OI 3 f>s: D I 3 ~ 01 3.~e ΟΙ 3.5'8e !J.Sl e OI 3,$ Ιe 01 )A.. t O\ 3 lte Ot J7t OI 3.37e Ο Ι 3.) ό 0Ι 3,)0e Ot S.' )2)to ~ 01 3~ tf: , Ι tο Ο Ι 3 Ι t Ο Ι 3.Ο?e Ο Ι 3.()9,ο ΟΙ 3.D'h OI 3.01't OI 3,02ο ΟΙ 3.02e Ο Ι 1~ 01 2.&t Δle OI ).7.. t e ΟΙ Ί.tiQe OΙ 2.9~ 0 1 2~ 01 2.Μο ΟΙ 2.Dόο Ο1 2.Θ1ο Ο1 2.01e te OI 2.1' G7e OI : e Ο Ι 2..οt- 01 :t:ξ: κ.7: Δάγραμμα θερμοκρασίας κοντά στς ε σόδους του αθρίου κατά μ11κος των κάθετων ~ ππέδων, παράλληλα με το γυαλί της πρόσοψης. 81

82 '* OO Ot t.s Ja :)o : OGo-oOt t.:tse OO 37 ' :1' :' 01 t.20e OO 36~ δ/!ιe e OO Ο.7S ΟΙ :.C4 01 Sl.OOe c ~ e> O I 7,&Qe e Ο Ι ~. 75e.Ο 3 1 ~ 01 6.ooe !)e :5e.ο 302e SOe !I Se J' ~ OI 2 OOe e Κ 01 :;!.74c- Ot 1.50e-01 2G7-ΟΙ 1.so. o~ ο.~ οο 2 G0c 0 1 L χ Εκ.8: Δαγράμματα ταχύτητας κα θερμοκρασίας κατά μ11κος του μεσαίου κάθετου επ πέδου που είνα κάθετο με την πρόσοψη του αθρίου Σύγφση μ εταξύ περαματ"ών μ ετρήσεων α αρθμηπ"ών προβλέψεων Η συγκεκρμένη υπο ενότητα παρουσάζε μα σύγκρση μεταξύ των περαματκών κα των προβλεφθ έντων τμό)v θερμοκρασίας γα όλες τς περπτώσες που εξετάστηκαν, χρησμοποό)ντας τέσσ ε ρα μοντ έλα αναταράξεων, τα k-ε-std, k-εerng, k-ε-'real-izable', k u-sst. Στόχος τους δεν Ί1ταν μόνο η αξολόγηση του μοντέλου CFD, αλλά κα η σύγκρση της απόδοσης των δαφορετκών μοντ έλων αναταράξεων προκεμένου να καταγραφεί το μοντ έλο ροής του αέρα κα η κατανομ11 της θερμοκρασίας εντός του αθρίου. Ο μέσες τμές τς θερμοκρασίας στα ανώτερα, μεσαία κα κατώτερα επίπετα του αθρίου, χρησμοποήθηκαν γα τη σύγκρση των μετρ1ίσεων κα των προβλέψεων κα φαίνοντα στους Πίνακες 5-8, παράλληλα με το ποσοστό λάθους μεταξύ των προβλεφθέντων κα των μετρημένων τμών. Η Εκ. 9 δείχνε την προβλεφθείσα κα τη μετρημένη μέση θερμοκρασία κατά μ11κους του ύψους του αθρίου στς 16:00 \1, γα τυπκές καθαρές ημέρες γα τς τέσσερ ε ς πε ρπτώσ ε ς που εξετάστηκαν, με τς περσίδες πλ11ρως ανοχτές 11 κλεστές κα με το σύστημα αερσμού σε λε τουργία 1) εκτός λετουργίας (ΟΝ - OFF). Ο αντίστοχες εσωτερκές κα εξωτερκές συνθήκες συνοψίζοντα στον Πίνακα 3. Γα την case-d, ο συγκρίσ ε ς των προβλέψεων της έντασης των αναταράξεων (%) με δαφορετκά μοντέλα αναταράξεων σ ε δαφορετκές θέσες του αθρίου (a) χ=ο.24η, z=4.22 m, (b) χ= 5.96η, z=7η, (c) χ=8.8 η, z=4.44 η, φαίνοντα στην Εκ.1 Ο. Πίνακας 6: Σύγκρση προβλεφθ έντων κα μετρηθέντων μέσων τμών θερμοκρασίας γα το Case-B. 82

83 lleght(rn) Meί)su rα T( c) k - ω -SST T(' C) Xcπor k- < STD T(' C) 30DO %crror k- RNG T(' C) %error k -< -ReliL>be ('C) :terror ο2s o.os ο ΙΟ ) ΟΟ ο. ο Ο.Ο Ι os ο. ο ο.ο Ο. ΟΙ ΟΟ Πίνακας 7 Σ, υγκρση προβλεφθέντων κα μετρηθέντων μέσων τμών θ ε ρμοκρασίας γα το Case-B. -lle ight(n) Measured T('C) k-ω - SST T('C) Xeπor k-.-5td T('C) % error k-< -RNG T( 'C) %error k..ε re l iz~ble ( C) %error 28. ΟΟ I Ο.ΟΙ Ο.ΟΙ SO Ο J ΟΟ SO 22. ΟΟ Ο.ΟΙ Όλα τα μ οντε 'λ α αναταρα 'ξ εων προέβλεψαν αρκετα, κα λ α ' τς μετρησες ' τς θερμοκρασίας, ο'πως α δ,,, ' 'λ ' πο εκvυετα κα απο τς πεφαματκες τμες, γα ο ες τς περπτωσες που εξετάστ1καν Ε ', ' λ, ' ντουτος, το μοντελο k-sst εδωσε αποτε εσματα κοντνοτερα στς μετρήσε ς κα καλύτερη πρόβλεψη τ1ς έντασης των αναταράξεων (Εκ. Ι Ο). Ο τελ κές μέσες θ ερμοκρασίες c Β,,, 'δ ' της ase-, με το φυσκο αερσμο σε λετουργα κα τς περσ ες ανοχτες, κυμαίνοντα απ' c ',, λ ' ' ' δ ο εως 28.SoC κοντα στ1ν οροφη. Στα χαμη α κα μεσαα εππε α, ο προβλεφθε ίσες, β, λλ, ' ' δ τμες ρσκοντα πολύ κοντά στς μετρηθείσες, α α στο ανωτερο εππε ο υπάρχε δ,,,, μα αφορα 0.2-2oC η οποία μπορεί να οφείλετα στη θερμκη μαζα της οροφης η οποία θεω ρη' θ δ,,, ηκε α αβατc) στς προσομοώσες. Στην Case-C με το φυσκο αερσμο εκτος λε τουργίας,, θ, κα τς περσδ ες κλε στές κατά τη δάρκεα του καλοκαφου, η ερμοκρασα κυμαίνετα απ 0, 20 5 C,,,,, Η δ, ο στο εππεδο του οροφου εως 26oC κοντα στην οροφη. αφορα μεταξύ των βλ,,, προ εφθεντων κα των περαματκών τμών των θερμοκρασων στα μεσαα κα υψηλά επίπεδα,,,, λ θ ' λ ', σε συγκρση με το χαμηλο εππεδο, μπορουν να ατο ογη ουν ογω της θερμκη'ς 'ζ, μα ας του κτ1ρίου. Η Case-D με το φυσκό αερσμό εκτός λετουργας κα τς περσίδες αν,,,, οχτες κατα τ1ν περίοδο του χεμώνα παρουσάζε θερμοκρασα που καυμανετα από 22oC στο επίπεδο ορόφου έως περίπου 28oC κοντά στην οροφ1). Σ ε αυτ~)ν την πε ρίπτωση, λ' ο υπολογσμένε ς τμές είνα χαμηλότερες των προβλεφθεντων στο χαμη ο επίπεδο κ λ',,, α υψη οτερες στο ανώτερο κατά περίπου 2oC, γεγονος το οποο μπορε να αποδοθε', δ β ' στη θ ε ρμκή μάζα του ορόφου κα της οροφής, η οποίες θεωρηθηκαν α α ατκες στς προσομοώσε ς. 83

84 Πίνακας 8: Σύγκρση προβ λεφθ έντων κα μετρηθ έντων μέσων τμών θ ε ρμοκρασίας γα το Case-B. l/eίght(n1) Me. s ure d T(oC) k-w-sst T('C) %error k-<-std T(-C) %error k-<-rng T('C) %cr or k -: - re lίz;bl e( C) OD Ο.ΟΙ Ο ΟΙ ODI ο.ο %enor Ο.ΟΙ 0.03 Όλα τα μοντέλα αναταράξεων προ έ βλεψαν αρκετά καλά τς μετ ρ1ίσ ες τς θερμοκρασίας, όπως αποδεκνύετα κα από τς περαματκές τμέ ς, γα όλες τς περπτώσε ς που εξετάστηκαν. Εντούτος, το μοντέλο k-usst έδω σε αποτελέσματα κοντνότερα στς μετρ1ίσ ε ς κα καλύτε ρη πρόβλεψη τη ς ένταση ς των αναταράξεων (Εκ. 1 Ο). Ο τελκέ ς μέσ ε ς θερμοκρασίες της Case-B, με το φυσκό αερσμό σ ε λετουργία κα τς περσίδ ες ανοχτές, κυμαίνοντα από 27.5oC έως 28.5oC κοντά στην οροφ11. Στα χαμηλά κα μεσαία επ ίπεδα, ο προβ λεφθ ε ίσες τμές βρίσκοντα πολύ κοντά στς μετρηθ ε ίσ ε ς, αλλά στο ανώτ ε ρο επίπεδο υπάρχε μα δαφορά 0.2-2oC η οποία μπορε ί να οφ είλετα στη θερμκ~1 μάζα της οροφ1)ς η οποία θεωρ1)θηκε αδαβατκ~) στς προσομοώσ ε ς. Στην Case-C με το φυσκό α ε ρσμό εκτός λετουργίας κα τς π ε ρσίδες κλεστές κατά τη δάρκε α του καλοκαρού, η θ ε ρμοκρασία κυμαίνετα από 20.5oC στο επίπεδο του ορόφου έως 26oC κοντά στην οροφή. Η δαφορά μεταξύ των προβλεφθ έντων κα των περαματκών τμών των θ ε ρμοκρασών στα μεσαία κα υψηλά επίπεδα, σ ε σύγκρση με το χαμηλό επίπεδο, μπορούν να ατολογηθούν λόγω της θερμκής μάζας του κτηρίου. Η Case-D με το φυσκό αερσμό ε κτός λετουργίας κα τς πε ρσίδ ες ανοχτές κατά την π ε ρίοδο του χεμώνα παρουσάζε θερμοκρασία που καυμαίνετα από 22oC στο επίπεδο ορόφου έως π ε ρίπου 28oC κοντά στην οροφ1). Σε αυτ~)ν τ~1ν π ε ρίπτω ση ο υπο λογ σμένες τμές ε ίνα χαμηλότερες των προβλεφθ έντων στο χαμηλό επίπεδο κα υψηλότε ρε ς στο ανώτερο κατά περίπου 2oC, γεγονός το οποίο μπορεί να αποδοθεί στ~1 θερμκ~) μάζα του ορόφου κα η1 ς οροφ1)ς, η οποίες θεω ρ1)θηκαν αδαβατκές στς προσομοώσε ς. Φαίνετα ότ ο αρθμητκές προβλέψες που λήφθηκαν βρίσκοντα γ ενκά σε συμφωνία με τς π ε ραματκές μετρήσ ε ς. Η μέση δαφορά μεταξύ των προβλεφθ έντων κα των μετρηθέντων θερμοκρασών αέρα κυμαίνετα από 1 έως 8%. Ο πθανός λόγος αυηίς τ~1ς δ αφοράς μπορ ε ί να οφείλετα σ ε πε ραματκό λάθος, το λάθος το οποίο οφείλετα στς παραδοχές που υοθ ετούντα στο αρθμητκό μοντέλο, δηλ., τ~1 Θερμκ~Ί μάζα των τοχών που θεωρούντα μονωμένο κατά τς προσομοώσες κα σ ε άλλες πηγές θ ε ρμότ~1τας στο αίθρο ο οποίες δεν λήφθηκαν υπόψη κατά τς προσομοώσες. 84

85 3β 85 οe Alr Τοn -e.r Caa.-A ρ ut,r~ Proflltt B llnd Clotutd Naturnl VontlloHan,. - ΟΝ (2 3/0/2007) 3 4 t ~ ~ 3 0 i 28 [ 26! m 1---., ~ ο 2 i! m. 4 Ιό. n 6 Ho~ht(m}... 8 m 1i1 :- - + Moa5 urσd k-w..sst..,k e-std e k -e - RNG a k -e - Re llz.abie ~ ~ 28 l 26 ~ AVQrago A lr Τ C~ B o B G crnpruturu P rofik3& -Bll ndσ. Opon - Nat LΛ' a l V entllation ΟΝ 3 r--- {01JD!>l2007) ~ 30 ]! 28 [ 26 ~ t--- c-- '---- ~ a t--- t--- ο f----_ 1!!ί 2 4 ~ G G Holgt1t (m) - ~ ί Mea s ured k -w SST Ak o -STD ek-o.rng u k-e-rea l lz Α"W:Ιrεοο Alr Tompero;tu r-o Pro~::~l nd s Clo&od-Natura l V ont l l a t lon OFF - Moas urod k w -sτo Ak o-sτo k o RNG ~k o -Rollzoblo ' >---.. Q.. ο - ο ίιί 2 4 (25/07/2007) 1: ~ 6 Hclght (rn) ~ - 8 ~ ~ 21 :::: " ~ ~θ ~ 26 Ε 24 ~ ~ ~ - '-- '-- ο Aνorage AJrT Caae -D omporatxo Proflks-Bll n d& Open- Natural Vontllation O FF ( ) α!!ί 2 4 δ 6 ID Holσht(m) ~ 111' ~.. Moa &ured k-w SST _.k...,-sίό k.e.rng c k -o - Reallz Εκ. 9 n,,,, ροφλ θερμοκρασίας αέρα στο αίθρο σε τυπκές μέρες με τς περσδες ανοχτες η κλεστές κα,,,, με το συστημα φυσκου αερσμου ΟΝ η OFF.

86 a )ο, l~~ ~., 8. ~ ' 6 ~ '.!Ι ~ ' ', Ξ! 2 ο ο 2 \ > ~ 4..._k.cmΘl}o1 δδτ φsοnδlΌ - - k 11-φsοn R'-G - -~son R<;i:z.:dΘ ~: ~.-::~ \.>---., :---: ~ ~ ~ 6 ΗοφQτ ) b f, --k~ss'j ~ - -a- -k..φ>ια> SΊD ".:.-λ', ~ ::::::::::: '. '... '< '-. ". " ~., :, ' -.. ~ ~ :. ' , ο {: 10...,. Ι<-ΟΟΙ>φ SSiT <4j>S!IM SiTO 1<4j>S!IM Rt«3 - -1<4j>S!L~ flntz>l:l> ~ - \' :-'!... '), ' ~ " Q 4 t αναταράξ eψeων της έν<α<πjς αναταράξeω (%) μj< δαφορ<ηκά μον<έλα αφορeς τοποθ eσίeς σω αίθρω (a) x"0.24m, z=ι.22 m, (b) x"s.96m, z" 7m, Εκ. 10: Συγ κρσες, προβλ, (c) x==g εων σ ε δ,. 8 rn, z=4.44m 6.7. Συ μ περ άσματα αντέλ Η συγ κε κρμέν~1 ε ρeυνηηκη, δ ουλέοα, "'''"'", στην "'"αpω'"1, ( V' ' d otooo. ) του ορόφω γοα τη ροή του αέρα'"" την κατανομή της Θeρμοκρα<>ίw; σe ένα αίθρω τρών oυcfd μοvτ' λ ' μηηκα αποτeλέσματα συγκρίνον<α!"' τα,.εφαματοκά. Τα αροθμηnκά ν. Τα αρ θ, συ <χθηκαν αποδεοκνύουν ότ< τα μον<έλα αναταράξεων RAJ"S τα οποί< 86 ε α που λ '

87 περλαμβάνουν τα standaγd k-epsilon, RNG k - epsilon,' ealizable' k-epsilon, κα SST k omega, δίνουν αποτελέσματα τα οποία συμφωνούν σ ε μεγάλο βαθμό με τα περαματκά κα μπορούν να χρησμοποηθούν με κανοποητκί1 ακρίβεα, τουλάχστον, κατά τον προκαταρκτκό σχεδ ασμό του αθρίου. Εντούτος, το μοντέλο k-sst, έδωσε αποτελέσματα κοντκά με τς μετρ1)σ ε ς κα έδεξε καλύτερη πρόβλεψη της έντασης των αναταράξεων συγκρνόμενο με τα μοντέλα k-ε. Το μοντέλο SST - Shear Stress Ti-anspo t του MenteΓ [39], το οποίο δημουργ1)θηκε γα σύνθ ετες ρο ές, συνδυάζε τς εξσώσες του μοντέλου k-ε με τς εξσώσ ες του μοντέλου Wilcox k - [40]. Το μοντέλο SST χρησμοποεί έναν περορστ~) (ΙίηiteΓ)γα το eddy-νiscosity, ο οποίος έχε παρατ~1ρηθ ε ί ότ βρίσκετα σ ε μεγαλύ τε ρη συμφωνία με τα περάματα γα σύνθ ετες ρο ές. Παρατ~1ρ~'1θηκε επίσης η επρρο1) των βαρυτκών δυνάμεων στα πεδία ταχύτ~1τας εντός του αθρίου. Επίσης, φάνηκε ότ υπό τ~1ν παρουσία ηλακής ακτνοβολίας, υπάρχουν φανόμενα ελεύθεσης μεταφοράς θερμότ~1τας, τα οποία αποδ ε κνύοντα από το σχηματσμό ρευμάτων αέρος που κνούντα ανοδκά γύρω από τς θερμές επφάνεες. Παρατ~1ρ1)θηκ ε η στρωματοποίηση της υψηλότ ε ρης θερμοκρασίας αέρα στο τρόροφο αίθρο, στην περ ίπτωση που το σύστ~~μα φυσκού αερσμού είνα εκτός λετουργίας κα ο π ε ρσίδες ε ίνα κλε στές. Η στρωματοποίηση των χαμηλότερων θερμοκρασών με το φυσκό αερσμό σ ε λετουργία οφείλετα στ~1ν σχυρ11 μεταφορά θερμότητας. Από τη συγκε κρμένη ε ργασία, καθώς κα από άλλες στ~1 ββλογραδία, συμπεραίνετα ότ το CFD αποδεκνύετα αξόπστο γα τ~1 μοντελοποίηση των ρο1)ς κα τ~1ς μεταφοράς θερμότ~1τας σ ε ένα αίθρο το οποίο υλοποείτα με ένα υβρδκό σύστ~1μα αερσμού πε ρλαμβανομένων των φανομένων τ~1ς αγωγμότ~1τας, τ~1ς μεταφοράς θερμότ~1τας κα τ~~ς ανταλλαγ11ς θερμκl)ς ακτνοβολίας. Επίσης, ε ίνα δυνατόν να αναλύσουμε το ρυθμό ρο~)ς κα τς κατανομές θε ρμοκρασίας εντός του αθρίου, αρθμητκά. 87

88 ΕΠΙΛΟΓΟΣ Ο φυσκός αερσμός αποτελεί τη βασκότερη τεχνκή απομάκρυνσης της θερμότητας από το κτίρο τους θερμούς μήν ες, η οποία μπορεί να επ τευχθεί με φυσκά μέσα. Αποτελεί τη σημαντκότερη κα συνηθέστερη μέθοδο φυσκού δροσσμού, εφόσον γίνετα με τον κατάλληλο τρόπο. Ο φυσκός αερσμός των κτρίων μπορεί να εξοκονο μ1)σ ε μεγάλα ποσά ηλεκτρκής ενέργε α ς. Από μετρήσες κα ενεργεακές καταγραφές κα προσομοώσες σε κατοκίες στην Ελλάδα, προκύπτε μείωση της τάξης του 75 με 100% του ψυκτκού φορτίου λόγω του αερσμού (εφόσον εφαρμόζετα επαρκής ηλοπροστασία στα κτίρα), γεγονός που σημαίνε ότ μπορ ε ί να υποκαταστήσε ένα κλματστκό σύστημα, καθώς δημουργούντα συνθήκες Θερμκής άνεσης μέσα στους χώρους. Έδκα στην εποχ1ί μας είνα πολύ σημαντκός γατί εξοκονομούμε σημαντκά πόσα ενέργεας κα προστατεύουμε το περβάλλον πολύ περσσότερο από ότ με την χρήση μη φυσκών μέσων αερσμού. 88

89 Ββλογραφία Ευαγγελνός Ε., Ζαχαρόπουλος Η., Βοκλματκός Σχεδασμός. Μαθουλάκης Δ., http ://coursewaγe.1necl1.ntua.gr/nu25285/ventihouse.pdf Μ.Μ. AboulNaga, S.N. Abdrabbo\1, lnproving nigl1t ventilation into low-rise buildings in hot-arid clinates exploring a coηbined wall-roof solar chinmey, Renew. EneΓg. 19 (1-2) (2000) Abt Ε, Suh ΗΗ, Catalano Ρ, KoutΓakis Ρ. Relative contribution of outdoor and indoor particle sources to indoor concentrations. Environηental Science and Technology 2000;34: Ackernann-Liebricl1 UA, Leuenberger Pl1, ScwwartzJ, Schindler C, Μοηη C, Sapaldia Τ. Lung function and long tern exposure to a.iγ pollutions in SwitzeΓland. Aηerican JouΓnal of RespiΓatory and Critical CaΓe Medicine 1997; 155: c. Afonso, Α. OliveίΓa, Solar chinneys: siηulation and experiment, Energ. Build. 32 (2000) Al-Asmar HR, Jones BW, Matteson DK.Experimen tal evaluation of attίc barriers.ashrae T a nsactions 1996; 102: radiant Allard F., Natural ventίlation ίη buildings: a design 11andbook, London, (1998), Ja111es and James Ltd. Ansys CFX 2001 versίon 4, user ηanual. Available froω: < convproducts/cfx-4.asp>. ASHRAE fundaωentals. Atlanta, USA: Aηerican Society of Heatίng, Refrigeratίon and Αi Condίtionίng Engineers, 1993 (Chapter 31]. ASHRAE handbook of fundaωentals. Atlanta, GA: Aηerίcan Society of Heating, RefrigeΓating and Air Conditioning Engineers;

90 Asfour os, Gadi ΜΒ. Α comparison between cfd and netwo k models for p-edicting winddriven ventilation ίη buildings. Build Environ 2007;42: Arnold JN, Catton J, Edwards DΚ. Expe-imen tal investigation of natu-al convection ίη inc\ined -ectangu\ar region of differing aspect ratio.journal of Heat Transfer 1976: Aynsley R., Estiηating suπυηer wind driven natural ventilation potential for indoor t 1 ermal comfort. Journal ofwind Engineering and Industrial Aerodynamics, 83, (1999), Azevedo LFA, Sparrow ΕΜ. Natural convection ίη open-ended inclined channel.journal of Heat Transfer 1985; 107: Bacharoudis Ε, Vracl 1 opoulos M.G., Koukou Μ.Κ., Margaris D, Filios ΑΕ, Mavroηmatis S.E., Study of the natural convection phenomena inside a wall solar chiηney witl 1 one wall adiabatic and one wall under a heat flux, Applied Therηal Engineering 27 (2007) Baines WD, Tumer JS. Turbulent buoyant convection from a source in a confined -egion. J Fluid Mech 1969;37: Ν.Κ. Bansal, R. Mathur, M.S. Bhandaή, Solar chimney for enhanced stack ventilation, Build. Environ. 28 (1993) G.S. Barozzi, M.S.E. Imbabi, Ε. Nobile, A.C.M. Sousa, Physical and nuηerical modelling of a solar chimney-based ventilation system for buildings, Build. Environ. 27 (4) (1992) 433_ 445. Β. Bordass, R. Col1en, Μ. Standeven, Α. Leaman, Assessing building perfornance in use: energy perforηance of tl1e PROBE buildings, Building Research and Information 29 (2) (2001) Bouia Η. ModWelisation simplifwee d'wecoulements de convection mixte internes: application aux Wechanges thermo-awerauliques dans les locaux. ThXese de Doctorat ' Unive-sitWe de Poitiers, BRE (Building Research Establishηent) (1992) Manual ofbreeze, Garston, Watford, UΚ. 90

91 BRE NAT-VENT Overcoming technίcal barriers to low energy natural ventilation ίη office type buildings ίη noderate and cold clinates, Building Researcl Estab li slment, BRECSU, Energy Use in Offices, Energy Consunption Guide 19, Building Research Energy Conservation Support Unit, Energy Efficiency Best Practice Progranrne, 2000, p. 24. Η. Brohus, C. Frier, O.J. Hendriksen, Ρ. Heiselberg, measurements of hybrid ventilation performance in an office building, lnternational Journal of Ventilation, Hybvent-Hybrid Ventilation Special Edition 1(2003) Bruant Μ., Dounis Α. Ι., Guarracino G., Michel Ρ. and Santamouris Μ. (1996). Indoor airquality by a fuzzy reasonίng nachine in natul'ally ventilated buildings, J. Applied Ene!'gy. Bruun ΗΗ. Hot-wire anemonetry-principle s and signal analysis.new York: Oxfol'd University Press; 1995 Building Authority of Hong Kong, ΜΟΕ: 1996, Code of practice of the provision of means of escape in case of fire, 1996, pp Bunnag τ, Κhedari J, Hirunlabl J, Teekasap S, Elegant L. Experimental investigation of free convection ίη an open ended vertical rectangular channel.compl ES 2002(25):2-17. Bunnag τ, Sa!'achitti R, Κhedari J, Hirunlabh J, Elegant L. Αη Experimental and numerical investigation of free convection ίη open ended horizontal rectangular channel heated from the top.hefat2002, the first international conference οη heat transfer, fluid nechanics, and thermodynal'nics, South Africa 8-10 April 2002.p Bunnag Τ, Κhedari J, Hirunlabh J, Zeghmati Β. Experimental investigation of free convection in open ended inclined rectangular clannel heated fron the top.ln: frst international conference οη sustainable energy and green architecture, Bangkok, Thailand.GA 2003.p Bunnag Τ, Κhedal'i J, Hirunlabh J, Zeghmati Β. Experimental investigation offl'ee convection ίn an open-ended inclined rectangular channel leated fron the top.the lnternatίonal Journal of Anbient Energy 2004;25(3):

92 Ρ. Chantawong, J. Hirunlabh, Β. Zeghηati, J. Κhedaή, S. Teekasap, Μ.Μ. Win, Investigation οη thermal performance of glazed solar chirnney wal\s, Sol. Energ. 80 (3) (2006) Z.D. Chen, Ρ. Bandopadhayay, J. Halldorsson, C. Byja\sen, Ρ. Heiselberg, Υ. Lic, Αη experimental investigation of a solar chirnney model with uniforη wal\ heat flux, Build. Environ. 38 (2003) Chen Q., Xu w., Α zero equation turbulence model for indoor airflow simulation, Energy and Buildings, 28, (1998), Chen Q. Comparison of different k- 3 models for indoor air flow computations. Numer Heat Transf Part Β 1995;28: c. C.K. Cheng, Κ.Μ. Lam, R. Κ.Κ. Yuen, S.M. Lo, J. Liang, Α study ofnatural ventilation ίη a refuge floor, Building and Enviroruηent 42 (2007) C\arke J. (1993) Manual of ESP, University of Strathclyde Glasgow, UΚ. Coηpany Headquarter Tower ίη Essen, Detail (Solar Arc1itecture), vol. 3, 1997, pp Cook MJ, Short CA. Natural ventilation and low energy cooling of large, nondoηestic buildings - four case studies. Int J Ventilation 2005;3( 4): crump JG, Seinfeld JH. Turbulent deposition and gravitational sediηentation of an aeroso\ ίη a vessel ofarbitrary shape. Joumal of Aerosol Science 1981;12: Dascalaki Ε., Santaηouris Μ., Argiriou Α., Helmis C., Asinakopoulos D. Ν., p apa d opou 1 os Κ. and Soileηes Α (1995) Predicting single sided natura\ ventilation rates ίη buildings. So\a Energy 55(5), Daskalaki Ε., Santanouris Μ., Asinakopoulos D.N., Οη tle use of dete-ministic and intelligent teclniques to predict the air velocity distήbution οη exte'llal openings ίη single sided natural ventilation configurations, Solar Energy, 66, (1999),

93 de Jong τ, Bot GPA. Air exchange caused by wind e9ects through (window) openings distributed evenly οη a quasi-in5nite surface. Energy and Buildings 1992;19: Dockery DW, Pope CA, Xu ΧΡ, Spengler JD, Ware JH, Fay ΜΕ, Ferris BG, Speizer FE. Αη association between air pollution and mortality ίη 6 united states. New England Journal of Medicine 1993;329: Dounis Α., Santamouris Μ., Lefas C. C. and Manolakis D. Ε. (1994) Thermal comfort degradation by a visual cornfort fuzzy reasoning rnachine under natural ventilation. J. Applied Energy 48, Elsherbiny SM.Free convection ίη inclined air layers heated frorn above.internat ional Journal ofheat and Mass Transfer 1996;39(18): Ernest D. R., Bauman F. S. and Arens Ε. Α. (1991) Tl1e prediction of indoor air rnotion tογ occupant cooling ίη naturally ventίlated building. ASHRAE Transactions 97(1 ), D. Etheridge, Μ. Sandberg, Building Ventilation- Theory and Measurernent, Jolm Wiley & Sons, Etheridge D.W., Νοη dirnensional rnethods for natu a\ ventilation design, Building and Environrnent, 37 (2002), Feustel Η. Ε., Allard F., Dorer V. Β., Garcia Rodriguez Ε., Herrlin Μ. Κ., Mingsl1eng., Phaff Η. c., Utsumi Υ., Yoshino Η. (1990) Fundarnentals of t\1e Multizone Air Flow Model COMIS, IEA-AIVC, Technical Note AIVC 29, Coventry, UΚ. feustel ΗΕ. COMIS - LNBL Report, Be-keley, USA, Αη intemational multizone airflow and contaninant transport model. f\ynn MR, Caulfield CP. Natural ventilation of interconnected c\1ambers. J Fluid 2006;564: Mec\1 fracasto-o GV, Mutani G, Perino Μ. Experirnental and theoretical analysis of natw al ventilation by windows opening. Energy Build 2002;34:

94 G. Gan, S.B. Riffat, Α numerical study of solar chimney for natural ventilation of buildings with heat recovery, Appl. Therm. Eng. 18 (1998) Gan G., Lecture-notes - Building ventilation. Msc ίη Renewable Energy and Arclitectuie Course. (1999), University ofnottingham. C. Gladstone, A.W. Woods, Οη buoyancy-driven natural ventilation of a room with a heated floor, Journal of Fluid Mechanics 441 (2001) Ε. Gratia, Α. De Herde, Design of Ιοw energy office buildings, Energy and Buildings 35 (5) (2003) Ε. Gratia, Α. De Herde, Α simple design tool for the thermal study of an office building, Ene!'gy and Buildings 34 (3) (2002) E.Grattia, Α. De Herde, Natural ventilation in a double-skin faγade, Enel'gy and Buildings, 36, (2004), Guo Υ, Lin YC, Sung FC, Huang SL, Κο YC, Lai JS, Su HJ, Slaw CK, Lin RS, Dockeγ DW. Cliηate, trace- elated airpollutants, and astlma prevalence in ηiddle-school children ίη Taiwan. Environmental Health Perspectives 1999; 107: Haghighat F, Jiang J, Wang JCY, Allard F. Air movement ίη building using conputational :uid dynaηics. Transactions of the ASME Joumal of Solar Energy Engineel'ing 1992; 114: Haghigl1at F, Megri AC. Α conprehensive validation of two airflow models _ COMIS and contam. Indoor Air 1996;6: Haghighat F., Li Υ., Megri A.C., Development and validation of a zona\ ηodel _ ΡΟΜΑ ' Building and Environment 36 (2001) Harris D, Helwig Ν. Solal' chirnney and building ventilation. Appl Energy 2007;84: Hartzell GE. C-iteria and method for evaluation of toxic lazard. Fire Safety Jou1-πal 1987; 12:

95 Hayakawa s., Wind Tunnel Expeήment οη the natural ventilation of the court of a 1igl1 rise residential building in Sumaries Technical Papers of Annual meeting AIJ, Vol D., 1988, pp Ρ. Heiselberg, Principles of HybridVentilation ΙΕΑ, Annex 35, Hybrid Ventilation Centre, Aalborg University, 2002 D. Hense, Company Headquater Tower ίη Essen, Detail (Review of Arcl1itecture), vol. 8, 2000,pp Holford JM, W oods Α W. Οη tle thennal buffering of naturally ventilated buildings through internal thennal mass. J Fluid Mech 2007;580:3-29. Howarth ΑΤ. The prediction of air temperature vaήations in naturally ventilated rooms witl convective leating. Building SeΓνice Engineering Research and Technology 1985;64: Huang C, Li ML, Zou ZJ, etc. Site-measurenent and energy consun1e analysis of indoor thermal envirorunent in a large space building.hv AC, 2000 Huang c, Li ML, Zou ZJ, etc. Site-measurement and energy consume analysis of indooγ thernal envirorunent ίη a large space building in winter. HV AC, 2002 Huang c., Zhou z.,li Μ., Wang X.,Li W., Huang W., Yang J.,Xiao Χ., Measurements of indoor tlernal envirorunent and energy analysis in a large space building in typical seasons, Bui\ding and Envirorunent 42 (2007) Hunt G.R., Linden P.F., The fluids mechanics of natural ventilation displacenent ventilation by buoyancy driven flows assisted by wind, Building and envirorunent 34, (1999), Hunt GR, Linden PF. Steady-state flows in an enclosure ventilated by buoyancy foγces assisted by wind. J Fluid Mech 2001 ;426: Hunt GR, Kaye ΝΒ. Pollutant flushing witl natural displacement ventilation. Build Εηνίrοη 2006;41:

96 Hwang JS, Chan CC. Effects of air pollution οη daily clinic visits for lower respiratory tract illness. Arnerican J ournal of Epiderniology 2002; 155: 1-1 Ο. Ji Υ, Cook MJ, Hanby VI. CFD modeling of natural displacenent ventilation ίη an enclosure connected to an atrium. Build Environ 2007;42: Ji Υ, Cook MJ. Numerical studies of displacement natural ventilation ίη multistory buildings connected to an atrium. Build Serv Eng Res Technol 2007;28: Jiang Υ., Alexander A.,Jeckins Η., Arthur R.,Chen Q., Natural ventilation ίη buildings measurements ίη a wind tunnel and nunerical simulation with l a-ge eddy simulations, Journal ofwind Engineering and Industrial Aerodynamics, 91, (3), Jones NC, Thornton c, Mark D, Harrison RM. Indoor/outdoor -elationships of particulate matter ίη domestic homes with roadside,urban and rural locations. Atnospleric Envirorunent 2000;34: JΘrgensen FE. How to measure tu-bulence with hot-wire anenometers-a pγactical guide. Dantec dynamics; 2002 Inard c, Bouia Η, Dalicieux Ρ. Prediction of air tempe-ature distribution ίη buildings with a zonal ηodel. Energy and Buildings 1996;24: Inard c, Buty D. Simulation of thermal coupling between a radiato- and a room witl zonal models. Proceeding of 12th AIVC ConfeΓence, Vol. 2, Ottawa, Canada, p waslita G. Akasaka Η., Tle effects of luman behavior οη natural ventilation rate and ίηdοοaίι" environnent in sunmer- a field study in southern Japan, Energy and Buildings 25 (1997) Kaye ΝΒ, Hunt GR. Time-dependent flows ίη an emptying filling box. J Fluid Mech 2004;520: Kaye ΝΒ, Hunt GR. Heat source nodelίng and natural ventilation efficiency. Build Εηνίωη 2007;42:

97 Kaye Ν.Β., Jί Υ., Cook M.J., Numerical simulation of transient flow development in a naturally ventilated room, Building and Environment 44 (2009) Kendrick J.F., Αη overview of combined 1nodeling of heat transport and ait movement AIVC Teclmical note 40, Air Infiltration and Ventilation Centre, Coverny, UΚ, reports/tn40.l1tn1 Κhedari J, Yimsamerjit Ρ, I-Iirunlabl1 J.Experi1nen tal investigation of fiee convection ίη roof solar collector.building and Environment 2002;37: Kim Ε, Woycheese JP, Deηsbey ΝΑ. Fire dynamics simulator (version 4.0) simu1ation for tunnel fre scenal'ios with fol'ced, transient, longitudinal ventilation flows. Fire Technol 2008;44: Kindangen J., Κrauss G. and Depecker Ρ. (1997) Effects ofroof shapes οη wind-induced ail' motion inside buildings.building and Environment 32(1), 1-11 Kobayashi Ν., Wind Tunnel Experiments οη tl1e Air change rate of the court space of a tall building in Summaries oftechnical paper of Annual Meeting AIJ (1989) vol D., pp Kotani Η., Satoh R., Ya111anaka Τ., Natural ventilation of ligl1t well ίη high rise apartωent building, Energy and buildings, 35, (2003), pp Β. Κrausse, M.J. Cook, K.J. Lonas. Environn1ental performance of a naturally ventilated city centre \ibrary, ίη: Proceedings of the Conference Confort and Energy Use ίη Buildings Getting Them Right, Windsor,UΚ, p. 12. l(.ukadia V., Kolokotroni Μ., Perel'a Ε. Ajiboye Ρ. Hesketh Μ Willan p Ba. t ' '.,., ners ο natural ventilation design of office buildings, Report Great Britain. Nat Vent publications ( 1998 ), h!.tp://projects.bre.co.uk/natvent/reports/barrier/ukbar.pdf Β. Kvisgaard and P.F. Collet, ίη Μ.Η. Shernan (ed.), The User's Influence 011 Air Clange, Air Change Rate and Airtightness ίη Buildings. ASTM STP 1067, Atnerican Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1990, pp

98 La Pica Α, Rodono G, V olpes R.An experimental investigation οη natural convection of air in a vertical channel.international Journal of Heat & Mass Transfer 1993;36(3): Leburn J. Exigences physiologiques et modalites physiques de la c\imatisation par source statique concentree. PhD thesis, University of Liege, Liao C.M.,Huang S.J., Yu Η., Size-dependent particulate matter indoor/outdoor elationships for a wind-induced naturally ventilated airspace Building and Environment 39 (2004) Li Υ., Delsante Α., Symons J.G., Chen L., Comparison ofzonal and CFD mode\ing ofnatura\ ventilation ίη a thermally stratified building, 6' International Conference οη Air Distribution in Rooms, Roonvent 98, Stocholm, Swedenm, (1998). Liddament M.W., Α review of building air flow simulation. AIVC Technica\ note 33, (1991), Air Infiltration and Ventilation Center, Converty, UΚ. Liddaηent M.W., and Orme Μ, Energy and ventilation, Applied Tlenηal Engineering, 18, (1998), Limam Κ., Allard F. and Dascalaki Ε. (1997) Natural ventilation researcl1 activities undertaken in the framework of Ρ ASCOOL. Int. J. of Solar Energy 19, P.F. Linden, G.F. Lane-Serff, D.A. Smeed, Emptying filling boxes; the fluid mechanics of natural ventilation, Joumal for Fluid Mechanics 22 (1990) Liu Η. Wind pressure inside buildings. Proceedings of 2nd US National Conference οη Wind Engineering Research.June 22-25, Colorado State University; p. ΙΠ-3-1to3. Lo SM. The use of designated refuge floors in high-rise buildings Hong Κο. ng peγspectve. Joumal of Applied Fire Science 1998; 7(3): Lo SM, Will BF. Α view to the requireηent of designated refuge floors in high-rise buildings ίη Hong Kong, PΙ"Oceedings of the 5 11 ' lntemational Sy111posium οη Fire Safety Science, Melbourne, Austra\ia; p Lo SM, Yuen ΚΚ, Lu WZ, Clen DH. Α CFD study ofbuoyancy effects οη s111oke spγead in a refuge tlooγ of a high-rise building. J Fire Sci 2002;20:

99 Lomas K.J., Architectural design of an advanced naturally ventilated building form, Energy and Buildings 39 (2007) K.J. Lomas, M.J. Cook, Sustainable buildings for a warmer World, in:proceedings of the World Renewable Energy Congress, Aberdeen, May22-27, Elsevier, (2005), p. 26, ISBN: Ο Χ. Marmont Τ., Renewable energy ίη the millennium economic environmental and social aspects, Ellis ηemorial lecture, Mindland branch of the Institute of Energy, Beacon Energy. Botanical garden, Birmingham 8 May, (2003). Medina ΜΑ, O'Neal DL, Turner WD. Effect of attic ventilation οη the performance of radiant barήers. Journal of Solar Engineering 1992; 114:234-9 Medίna ΜΑ.Οη tl1e performance of radiant baπiers in combination with different attic insulation levels.energy and Buildings 2000;33: Miguel AF, van de Braak NJ, Silva ΑΜ, Bot GPA. Wind-induced airflow through penηeable materials part : air infiltration ίη enclosu\'e. Journal of Wind Engineeήng and lndustrial Aerodynamic 2001 ;89: Miguel AF. AirGow through porous screen: from theory to practical considerations. Energy and Buildings 1998;28:63-9. Miranville F, Boyer Η, Mara Τ, Garde F.On the thermal behavior of roof-rnounted radiant barriers under tropical and humid climatic condίtions: ηodelling and enψirίcal validation.energy and Building 2003;35: Moshfegh Β, Sandberg Μ. Flow and heat transfer η the aίr gap behίnd pliotovoltaic panel.renewable & Sustaίnable Energy Reviews 1998;2: Murakarni S., Mochida Α., Ooka R., Kato S. and Iizuka S. (1996) Numerίcal prediction of flow around a building with various turbulence models: Cornparison of k- «EVM ASM ' ' DSM and LES with wind tunnel tests. ASHRAE Transactions 96,

100 Murakami S, Kato S, Ito Κ. Coupled analysis of TVOC emission and discussion η a ventilated roorn by CFD. Proceedings ofepic'98,lyon, France, Niachou Κ., Hassid S., Santarnouris Μ., Livada Ι., Cornparative rnonitoring ofnatural, hybήd and mechanical ventilation systens ίη urban canyons, Energy and Buildings 37 (2005) Ε. Oesterle, R. Lieb, Μ. Lutz, W. Heusler, Double-skin Facades, Integrated Planning, Prestel Verlag, Munich, 2001, p K.S. Ong, Α rnathernatical rnodel of a solar chirnney, Renew. Energ. 28 (2003) K.S. Ong, C.C. Chow, Perfonnance of solar chirnney, Sol. Energ. 74 (2003) Onur Ν, Sivrioglu Μ, Aktas ΜΚ. Αη experinental study οη the natural convection heat transfer between inclined plated (lower plate isotheτnally 11eated and tl1e upper plate thermally insulated as well as unl1eated).heat and Mass transfer 1997;32: Pasquay Τ., Natural ventilation in 11igh-rise buildings with double facades, saving or waste of energy, Energy and Buildings 36 (2004) Pope CA, Dockery DW. Acute health e9ects of ΡΜΙΟ pollution οη synptonatic and asymptomatic children. American Review of Respiratory Disease 1992; 145: W.Puangsombut, J.Hirunlabh, J.Κhedari, B.Zeghmati, Μ.Μ. Win, Enhancement of natural ventilation rate and attic heat gain reduction of roof solar collector using radiant baτier Building and Environnent 42 (2007) Rodriguez ΕΑ, Alvarez S, Coronel JF. Modeling stratication pattems ίη detailed building simulation codes. Proceedings of European Conference οη Energy Performance and Indoor Climate ίη Buildings. Lyon, France, Rouaud Ο, Havet Μ. Nurnerica\ investigation οη the efficiency of transient contaminant removal from a food processing clean room using ventilation effectiveness concepts. J Food Eng 2005;68:

101 D. R.owe Α study 0 f d. S d a mxe inode env1ωruηent ω 25 cellular offices at the University of Υ ney, International J 1 f.. (20 ourna ο Vent1lat10n, Hybvent-Hybrid Ventilation Special Edition 1 03) Sandberg Μ. Moshfegh Β. Ventilation-solar roof air flow and heat transfer nvestigati R οη. enewabl e Energy 1998;15: Μ. Santam ouns, Energy and Climate in tle Urban Enviroruηent, Ja1nes and Ja1nes, LTD, London,2001 ScJ1ae/i Α V.. η., an der Maas J. and Moser Α (1992) Snnulat10n of airflow tlrough large openings in buildings. ASHRAE Transactions 98(2), C. Schittich, Building Skins, Concepts, Layers, Materials, Edition Detail, 2001, p SchwarzJ. Particulate air pollution and chronic respiratory disease. Enviωωnent Research 1993;62:7-13. Seaton Α, MacNee W, Donalden Κ, Godden D. Particulate air pollution and acute lealth e9ects. Lancet 1995;345: Se!vam Ρ. R. (1996) Numerical si1nulation of flow andpressure aωund a building. ASHRAE Transactions 96, Straw Μ. Ρ., Cωnputation and ineasurement ofwind included ventilation, PhD Tlesis, Sclool of civil Engineering, Notingham, (2000), University of Notigha1n, UΚ., http: //www. notinghan.ac. uk./~evzngwv/download.htm Stoecker WF. Design ofthennal systems.3rd ed.singapore: McGraw-Hill; 1995.p Syrios Κ, Hunt GR. Passive air exchanges between building and urban canyon via openings in a single faγade. lnt. J Heat Fluid Flow 2008; 29: Thatcher TL, Layton DW. Deposition, resuspension, and penetration of particles witlin residence. Atnospheric Enviroruηent 1995;29: a 101

102 Togaή S, Arai Υ, Miura Κ, Α simpli7ed mode\ for predicting vertica\ teηperature distribution in a large space. ASHRAE Transactions 1993;99: Walker R.R., Shao L., Wooliscroft Μ., Natural ventilation νa courtyards Theory and Measurements in Proceedings οη the ' AIVC Conference, Copenhagen, Denmark, 1993, pp Walton G. (1988) AIRNΈT, Α computer program for building airflow network modeling, NISTR , National Institute of Standards and Technology Μ. Wigginton, J. Harήs, Intel\igent Skins, Gray Publishing, Tunbl"idge, Wells, Kent, 2002, p Wilson A.G.,GBD-23, Air \eakage ίη Buildings. Institute for research ίη construction, Canadian building digest, http: // irc. nrc-cnrc.gc.ca/cbd /cbd023e.htη Wong Ν.Η., Feriadi Η., Tharn K.W., Sekhar C., Cheong K.W., Natural ventilation characteristics of courtyaγd buildings ίη Singapore ίη Proceedings of ROOMVENT 96 vol 3 Yokol1aωa Japan 1996 pp Wirtz RA, Stutzman RJ. Experiment s οη free convection between vertical plates wίtι 1 sy111111etric heating.journal ofheat Transfer 1982;104: Wurtz Ε, Nataf J, Winkelmann FC. Two and three-dimensional natural and 111ixed convection simulation using ηodular zona\ model. LBNL Report, Berkeley, USA, Yakhot V, Orszag SA, Thangham S, Gatsk.i ΤΒ, Speziale CG. Developηent of turbulence models fο- 1992;4(7): shear flows by a doub\e expansion technique. Phys Fluids Α Yang Τ., CFD and Fie\d Testing of a naturally ventilated full sca\e bni\d" PhD Th ηg, ess, University ofnottinghaη, 2004 Yang J, Li Χ, Z\1ao Β. PΓediction of transient contaηinant dispeγsίon and ventilation perforηance using the concept of accessibility. Energy Bui\d 2004;36:

103 Yang G, An Υ, Peng L, Zhang J. Simulation of smoke flow and longitudinal ventilation ίη tunnel fire. Trans Nonferrous Met Soc China 2006; 16: Η. Yoshino, J. Lee, J. Wada, Experimental study οη performance evaluation of ventilation systems ίη a test house, Intemational Journal ofventilation 1 (2002) Yuen ΚΚ, Lo SM, Yeol GH. Numerical simulation of wind-smoke effect οη the designated refuge floor in higl-rise buildings. Proceedings of Interflane 99', Conference οη Fire Science and Engineering, Edinburgh; 1999, p Zhai XQ, Dai YJ, Wang RZ.Experinent al investίgation οη air heating and natural ventilation of a solar aiγ collector.energy and Building 2005;37(4): L. Zalewski, S. Lassue, Β. Duthoit, Μ. Butez, Study of solar walls- validating a simulation mode!, Building and Environment 37 (1) (2002) Zhou Υ. and Statlopoulos Τ. (1996) Application of two-layeγ methods for the evaluation of Wind effects οη a cubic building. ASHRAE Transactions 96, Α z 0 ner, Ε ".. R F. Wnter, R. Vskanta,. Expenmental. studes ο f com bined heat transfer ίη turbulent nixed convection fluid flows ίη double-skin-facades, International Joumal of Heat and M.ass Transfer,45 (22) (2002)