Výpočtový manuál pro program Dim Comfort 4.0

DimComfort 4.0 Theory manual

Výpočtový manuál pro program Dim Comfort 4.0 Popis menu: Nastavení místnosti

požadavky: hlukové požadavky komfortní zóna rychlostní požadavky rozměry místnosti: geometrie podhled Ventilační kritéria: teplota nezbytný průtok

Výběr zařízení

výběr / návrh rozměru difuzorů kontrola hlukových požadavků kontrola průtoku difuzorem

2D/3D náhled

Umístění difuzorů info a výpočty: místnost / difuzory rychlosti hluk vizualizace: proudícího média zobrazení hlukové mapy

Tisk, převod do CADventu

Výsledný výstup v podebě pdf možnosti pdf výstupu: standartní strana popis produktů informace o místnosti umístění difuzorů dosahy proudů v místnosti možnost převodu rozmístěných difuzorů přímo do CADventu:

Nastavení místnosti Zde lze definovat ventilovanou místnost, požadavky na rychlosti a hluk. Výpočet závisí na zvoleném principu ventilace – směšováním vzduchu, či výměnou vzduchu..

Výběr zařízení Veškeré difuzory mají náhled s fotografií, 3D modelem a popisem. Je možné hledat dle druhu ventilace, funkce, tvaru, či připojení. Počet či velikosti difuzorů může být automaticky stanoven dle hlukových požadavků pro danou místnost. Pro příklad na stanovení počtu přívodních difuzorů se již započítává i nutnost vložení odvodních difuzorů a to s předpokladem, že tyto odvodní difuzory vytvářejí stejný hluk jako difuzory přívodní. Rychlest v zasažené zóně není v tomto konkrétním bodě započítávána, jelikož rychlost je závislá i na rozmístění difuzorů v místnosti.

2D/3D náhled Difuzory je možné tažením přesouvat libovolně po místnosti ve 2D náhledu. Zde je take možnost změnit umístění podledu. Lze zobrazit i rychlostní diagram, kde je rychlost v okupované zóně zobrazena jako funkce závislosti teplotní diference (mezi místností a teplotou přiváděného media).


Tisk, převod do CADventu V tiskovém menu lze vybrat, které informace a pohledy chcete tisknout. Výsledně navrženou místnost lze převést do CADvetu.

Stanovení ventilačních parametrů V DimComfortu 4.0 jsou různé způsoby stanovení parametrů ve ventilované místnosti. there are different ways to determine the parameters for the ventilation in the room. Nezbytná míra ventilace v místnosti může být stanovena na základě chlazení, topení, nebo dle potřeb výměny vzduchu stanovené dle CO2.

Tepelná rovnováha

 v  qv    c p  Ts  Te 

(1.1)

v účinnost chlazení, či topení (chlazení bude zobrazeno se záporným znaménkem) [W] 3 qv průtok vzduchu [m /s] 3  hustota vzduchu [kg/m ] cp měrná tepelná kapacita vzduchu [J/(kg·K)] Ts teplota přívodního vzduchu [°C] Te teplota odsávaného vzduchu [°C]

Za normálních podmínek (t=20°C a p=101,3 kPa) lze výraz zjednodušit  v  qv  1,2  Ts  Te 

(1.2)

qv průtok vzduchu [l/s]

Směšovací ventilace Plně směšovací ventilace je předpokládaná, pokud se rovná teplota v místnosti teplotě odváděného vzduchu (Tr = Te). Teplota v místnosti musí být vždy specifikována. Parametry (v, qv, Ts) musí být specifikovány, zbývající hodnoty musí být postupně vypočítány. Místo qv může být specifikována maximální povolená koncentrace CO2. qv bude poté vypočítáno z (zřeďovací)rovnice. Viz vztah (1.5) Ventilace s úplnou výměnou vzduchu Při této ventilaci je chladný vzduch přiváděn na podlahu. Tím vznikne tzv. vertikální teplotní gradient. Vzniklá vertikální teplotní distribuce závisí na mnoha faktorech – umístění, objemu a přenosu proudu z tepelného zdroje, geometrie místnosti či proudění vzduchu. Existuje jednoduchý model - tzv. 50% pravidlo, které se používá na 50% případů teplotních gradientů od přívodu po odvod. Ale některé laboratorní testy prokázaly, že teplotní gradient je největší v nižších částech místnosti. Ve vyšších částech místnosti už takové gradienty nejsou. DIM Comfort užívá následující model k získání lepšího předpokladu teplotního gradientu v zasažené zóně, který je definován jako “teplota ve výšce 1,1m” mínus “teplota ve výšce 0,1m” (Tr-Tf).


Texhaust

Height

Detailed model 50%

Troom(1.1)

Tgr Tsupply

Tfloor(0.1)

Temperature

Předpokladem je, že teplota vzduchu blízko podlahy (0,1 m) Tf je střední hodnotou teploty vzduchu v místnosti Tr (in 1,1 m) a teplotou přiváděného vzduchu Ts. Teplotní gradient Tgr T  Ts  (1.3) Tgr  r 2 Teplotní účinnost T T  Ts  T  e (1.4) Tr  Ts  Teplotní účinnost závisí na výšce místnosti a teplotním zatížení.

Kombinace vztahu Teplotního gradientu v okupované zóně s digramem, vztahu pro Teplotní účinnost a obecného vztahu pro tepelnou rovnováhu získáme spojení mezi parametry (v, qv, Tgr) a teplotou v místnosti Tr. Místo qv může být specifikovano maximální množství CO2, qv poté lze opět dopočítat pomocí (1.5).


Dilution equation q c m  qv 

q q   v    v   q  V   1 e  c 0  c i   e V   106  c i  c  m    qv   

q   v     1  e V   106  c i    

(1.5)

c je koncentrace CO2 v místnosti v čase  vyjadřující ideální promísení [ppm] (ppm = cm /m ) 3 qm je přidané množství CO2 (závislé na stupni aktivity) [m /h] 3 qv průtok vzduchu [m /h] 3 V je objem místnosti [m ]  je čas [h] c0 je koncentrace CO2 na počátku ci je koncentrace CO2 v příváděném vzduchu (venkovní koncentrace je 300-400) [ppm] 3

3

Hlukové výpočty Zdroj hluku je jednoznačně charakterizován akustickým výkonem Lp (W) Je to výkon akustického zdroje. Intenzita zvuku I (W/m2) je akustický výkon procházející 1 m2 vlnoplochy Tyto akustické veličiny se v praxi mění o mnoho řádů a proto byl v technické akustice zaveden pojem “hladin” jednotlivých akustických veličin, jejichž veličinou je “decibel”. Hladina akustického výkonu (LW) (dB) Jde o výkon akustického zdroje N [dB] Nre -12 Nre referenční hodnota akust. výkonu a úmluvami ISO byla stanovena na 10 W N aktuální hodnota akustického výkonu L w  10  log

Hladina akustického tlaku (Lp) (dB) Je míra intenzity hluku, charakterizovaná tlakem, způsobeným vibracemi vnímanými lidským uchem, nebo mikrofonem na měřícím zařízením hladiny hluku – Hlukoměru. Lp  20  log

p [dB] pre -5

2

pre referenční hodnota akust. tlaku a úmluvami ISO byla stanovena na 2x10 Pa (N/m ) N aktuální hodnota akustického tlaku


Útlum místnosti D [dB] je diference mezi hladinou akustického tlaku a hladinou akustického výkonu Lp  L W  D

Hlukové výpočty vybraných zařízení Celková hladina akustického tlaku v uzavřeném prostoru 4n   Q L p  LW  10  log   2 A   4   r

Q je směrový činitel, který je závislý na umístění difuzoru. n je počet dufuzirů A je útlum, absorbce stěn

A  0,16 

V Ts 3

V objem místnosti [m ] Ts doba dozvuku místnosti [s]

Hlukové výpočty ve 2D Hladina akustického tlaku je počítána ve výšce nastavené komfortní zóny.   Q 4    L p,p1   L W ,d1  10  log    4    rp21d1 A     

  Q 4   L  …  10  log   W ,d2  4    rp21d2 A     

LW,d1 a LW,d2 je akustický výkon z každého difuzoru samostatně rp1-d1 a rp1-d2 je vzdálenost z bodu v komfortní zóně k difuzoru  is logarithmic addition determined by: L1  L2 =

L2  L1 10  log10 10  10 10  

   


Výpočet rychlosti Směšování Rychlost v zasažené zóně často závisí na umístění a distribuci tepelného zatížení v místnosti.

Výpočet rychlostí vzduchu se započítáváním vlivu teplotních jevů vyžaduje velmi detailní informace vnějších podmínek v místnosti a pokročilé nástroje k řešení komplexních a komplikovaných výpočtových systémů. V DIM Comfortu jsou použity zjednodušené rovnice vycházející z proudění vzduchu a z experimentů z laboratorních testů. Proto výstupy musí být zvažovány jako reálné odhady maximálních rychlostí v testované zóně. V základním nastavení je tato testovací zóna pro směšovací ventilaci nastavena takto: Výška komfortní zóny hocc = 1,8 m, vzdálenost od zdi xocc = 0.6 m a rychlost vzduchu 0,2 m/s. Rychlost vzduchu z difuzoru Vstupní rychlost vx z difuzoru klesá se vzdáleností od difuzoru. Základní vzorec pro pokles rychlosti pro volný difuzor a difuzor na stěně je: A0 A0 K  v0 volný difuzor v x  a  stěnový difuzor v x  K a   v0 x x 2 Ka je vkládaný difuzor svloženými daty 2 A0 je volný prostor difuzoru [m ]


x vzdálenost od difuzoru [m] v0 rychlost přiváděného vzduchu [m/s]

Když je difuzor vložen ≤ 300 mm od stropu, potom je použit vzorec pro stěnový difuzor. Difuzory s horizontálním prouděním vzduchu Rychlost vzduchu je počítána ze vzorců pro volný difuzor a stěnový difuzor s tím, že kritická délka lcrit je vkládána místo x. Kritická délka je zobrazována zeleným/červeným indikátorem ve 2D i 3D pohledu. lcrit je stanovena jako alespoň jedna z následujících možností:  Horizontální vzdálenost k nejbližší zdi + vertikální vzdálenost až do okupované zóny  Horizontální vzdálenost k nejbližšímu dalšímu difuzoru + vertikální vzdálenost až do okupované zóny  (když se jedná o chlazení) hloubka průniku + vertikální vzdálenost až do okupované zóny xm 

Km je hloubka průniku a je stanovena jako

K sa  K a Ar

 A 0 [m]

Ksa je stanoveno z laboratorních testů Ar je Archimedovo číslo definované jako

Ar 

g    A 0  Te  Ts v 02

 a g jsou koeficienty teplotní expanze [°C ] a tíhové zrychlení [m/s ] Te a Ts jsou teploty odváděného a přiváděného vzduchu [°C] -1

Stěnové difuzory: Jestliže jsou umístěny dva, nebo více difuzorů paralelně vedle sebe a přesnou vzdálenost od sebe A, která je ještě k tomu menší, než vzdálenost bh, potom je dosah delší dle

2

or more

l0.2(corrected) = K  l0.2 K je korekční faktor, který lze vyčíst z diagramu

Indblæsningsarmatur

Přívod s chladným vzduchem: Tepelné zdroje v místnosti generují vzestupné proudění vzduchu, které zvyšuje pokles studeného přívodního vzduchu. KonvektionsConvection velocity hastighed

Tyto teplotní podmínky způsobují další sestupné proudění chladného vzduchu, což může

Thermal velocity vterm Termisk hastighed

Heat Source Varmekilde


způsobit vyšší rychlosti (průvan). Toto je nezávislé na rychlosti přiváděného vzduchu. Tato rychlost je nazývána “tepelná rychlost” (Thermal velocity) a to z důvodu vystříhání se záměny s rychlostí vzestupně proudícího vzduchu (Convection velocity). Tepelná rychlost je stanovena z empirického modelu s tepelným zatížením [W/m2], počtu difuzorů [W/difuzor], rozsahem proudu z difuzoru (1-, 2-, 3-, 4-cestný, rotační atd.), a výšky místnosti. Výška ≥ 4 m:

Výška = 2,5 Heat load Grills 1 way

[W/diffuser] 2 way

3 way

Rotation 4 ways 1500

Heat load [W/diffuser] 6000

Maksimum velocity vterm in the occupied zone [m/s]

Maksimum velocity vterm in the occupied zone [m/s]

500

<0.50 5000 1000

400

<0.45 <0.40 1000

300

4000

<0.40

<0.35 500

<0.30 200

<0.35

3000

<0.25

500

<0.30 2000

500

<0.20 <0.15

100

1000 100

0

<0.25

0

100

100

0

0

<0.20

0 0

50

100

150

[W/m2] 200

0

50

100

150

200

[W/m2] 250

Výsledná rychlost v okupované zóně je nejvyšší rychlost z rychlostí přiváděného vzduchu a tepelné rychlosti.

Difuzory s vertikálním rozsahem Rychlost přívodního vzduchu je vypočtena z varianty vzorce pro volný difuzor 1/ 3

topení v y  v 0

Ka 2

2  y   A 0  Ar   1 y  K type ,v 2  K a  A 0    

, ym  K type ,v A 0 1/ 3

chlazení v y  v 0

Ka 2

2  y   A 0  Ar   1 y  K type ,v 2  K a  A 0    

, ym = H

Ka Ar


Ar je Archimedovo číslo

Ar 

g    A0  Te  Ts v02

Ktype je konstanta y je vertikální vzdálenost z difuzoru ke komfortní zóně [m] ym vzdálenost rozsahu [m] H vzdálenost difuzoru od země

Výsledná rychlost v okupované z=oně je stanovena pouze z rychlosti přívodního vzduchu z difuzoru.

Ventilace s výměnou vzduchu Okupovaná zóna je definovaná v nastavení místnosti pro ventilaci s výměnou vzduchu takto: vzdálenost od difuzoru xocc = 1.5 m a max. rychlost je defaultně nastavena na 0.2 m/s. Rychlost přiváděného vzduchu Přímá rychlost způsobená jedním difuzorem je stanovena jako q v x,  K Dr,  x occ , index α indikuje úhel shodně dle osy difuzoru 3 q je průtok difuzorem [m /s] x occ , je vzdálenost mezi difuzorem a okupovanou zónou pod úhlem α, kde je největší rychlost [°]

x occ , 

x occ cos 

KDr,α je rychlostní koeficient zavislý na difuzoru ( vzdálenosti zóny) a ArD ArD je Archimedovo číslo definované jako

Ar 

g    h  Tr  Ts v 02

 a g jsou koeficienty teplotní expanze [°C ] a tíhové zrychlení [m/s ] -1

2


h je výška difuzoru od země [m] Tr a Ts jsou teploty v místnosti a přívodního vzduchu [°C]

Lindabské difuzory pro výměnu vzduchu (COMDIF) mohou být nastaveny pro malý, nebo velký rozptyl. U velkého rozptylu jde největší část vzduchu paralelně s difuzorem, zbytek proudu jde v dopředném směru. U tohotu typu nastavení je rychost typicky největší v úhlu  = 45°. Rychlost vzduchu u podlahy Když je více difuzorů umístěno na jedné stěně, nebo u jednoho rohu dvou přilehlých stěn, tak je zde možnost zvýšení rychlosti vzduchu u podlahy v okupované zóně. Tato rychlost může být vyšší, než je rychlost vycházejícího vzduchu z difuzoru. Když je vypočítávána rychlost u podlahy, tak program rozlišuje mezi difuzory, které jsou umístěny u stejné zdi, nebo jsou rozmístěny kolem rohu. Difuzory rozmístěné u stejné zdi: Jednotlivé proudy vzduchu z difuzorů, které jsou blízko sebe (a jsou rovnoměrně distribuovány) proudí v určité vzdálenosti společně nezávisle na druhu proudu vycházejícího z difuzoru. (přímý tok, hvězdicovitý či jiný tvar). Tato dopředná rychlost je závislá pouze na průtoku vzduchu podél celé zdi a teplotním rozdílu mezi teplotou v místnosti a teplotou přívotního vzduchu. Není závislá na přívodní rychlosti vzduchu vycházejícího z difuzoru. q  v floor  k 1  log total   k 2  lnTr  Ts   k 3   L  k1, k2, k3 jsou konstanty 3 qtotal je celkový průtok vzduchu ze všech difuzorů [m /h] L je délka zdi, u které jsou umístěny difuzory [m] Tr a Ts jsou teploty v místnosti a přívodu [°C] vfloor [m/s]

Tr-Ts

0.5

-6 K -5 K -4 K -3 K

0.4

-2 K 0.3

-1 K

0.2

0.1

0.0 100

200

300 400 q total pr m wall [m3/(hm)]

500

600 700

1000

Difuzory umístěné kolem rohu: Maximální podlahová rychlost v okupované zóně je závislá na počtu difuzorů a jak jsou rozmístěny, jestli difuzory umístěné blízko sebe mohou dát příležitost pro proudění mezi difuzory a tím relativně vyšší rychlosti v okupované zóně. Rychlest je vypočtena pomocí tohoto vztahu


q  v floor  K Dw   total   w  KDw je koeficient závislosti

Tr  Ts q 2total 3

qtotal je celkový průtok všech difuzorů [m /s] w je charakteristická (geometrická) jednotka, která je vypočtena z délky zdi a vzdálenosti od rohu k nejvzdálenějšímu difuzoru. Tr a Ts jsou teploty místnosti a přívodu [°C]

Výpočet dráhy proudu vzduchu Ve 3D-pohledu je možné vidět simulaci dosahů a drah proudů vzduchu. Vizualizace je znázorněna proudem částit. Trajektorie částic závisí na vstupní rychlosti a teplotě, ale výpočet trajektorie nebere v potaz vzájemné rozmístění, ani vliv topení, či chlazení, které je použito v místnosti. Ve vizualizaci jsou tedy zobrazeny teoretické trajektorie. Při směšovací ventilaci kolidující částice z různých difuzorů mění barvu a padají poté dolů. Další částice, které kolidují se stěnami padají poté dolů do okupované zóny. Jakmile částice dosáhnou okupované zóny, tak změní barvu a zmizí. Při ventilaci s výměnou vzduchu vzájemně kolidující čásice a částice kolidující se stěnami změní barvu a zmizí. Navíc částice, jejichž rychlost je nižší, než rychlost požadovaná změní barvu na zelenou. (defaultně nastaveno na 0,2 m/s).

Výpočet trajektorie proudícího vzduchu Směšování Horizontální proud vzduchu: y  K type

K  Ar  ca Ka

3

 x  xm    A0   A  0  

Ktype, Kca je konstanta difuzoru, která je stanovena z laboratorních testů Ka je konstanta difuzoru, která je stanovena z jeho specifických dat, jako jsou dosahová délka 2 A0 je volný prostor kolem difuzoru [m ] x je vzdálenost od difuzoru [m]


xm je hloubka průniku, která je stanovena z

xm 

K sa  K a Ar

 A0

Ksa je stanovena z laboratorních testů Ar Archimedovo číslo definované jako

Ar 

g    A 0  Te  Ts v 02

 a g jsou koeficienty teplotní expanze [°C ] a tíhové zrychlení [m/s ] h je výška difuzoru od země [m] Tr a Ts jsou teploty v místnosti a přívodního vzduchu [°C] v0 je rychlost řpívodního vzduchu [m/s] -1

Vertikální proud vzduchu: y 

2

1 4y m tan  2

 x2 

1 x tan 

 je úhel vnějšího jádra prudu vzduchu vzhledem k vertikále ym je bod změny směru pro teplý proud a je stanoven jako y m  K type ,v

A0

Ka , pro chlazení či Ar

isotermický proud je yy vzdálenost od difuzoru k podlaze.

Ventilace s výměnou vzduchu Ar D y  h  K type  x3 A 0  K Dr h je vzdálenost horní hrany difuzoru od KDr je konstanta difuzoru, která je stanovena ze specifických dat, jako např. Vedlejší zóna je -3K a -6K ArD is Archimedovo číslo stanovené pro ventilaci s výměnou vzduchu

Ar D 

g    h  Tr  Ts v 02

 a g jsou koeficienty teplotní expanze [°C ] a tíhové zrychlení [m/s ] h je výška difuzoru od země [m] Tr a Ts jsou teploty v místnosti a přívodního vzduchu [°C] v0 je rychlost řpívodního vzduchu [m/s] -1

2

Zabezpečujeme Hot Line na telefonu +420 606 757 439, nebo na emailu [email protected] www.cadvent.cz

Výpočtový manuál pro program Dim Comfort 4.0

Recommend Documents