بررسي عددي تأثير سرعت و مكان قرارگيري فن‌سقفي بر آسايش‌حرارتي و كاهش مصرف انرژي در ساختمان‌هاي اداري

Numerical Study of the Effects of Speed and Place of Ceiling Fans on Thermal Comfort and Reducing Energy in Office Buildings

هدف از مطالعه حاضر بررسي عددي تأثير سرعت و مكان قرارگيري فن سقفي بر پارامترهاي آسايش حرارتي و مصرف انرژي در دو نمونه اتاق اداري متفاوت با ابعاد مشخص در فصل زمستان با سيستم گرمايش متمركز است. در تمامي مدل ها رژيم جريان آشفته بوده و از مدل k-ε براي مد لسازي آشفتگي استفاده شده است. بر اساس نتايج، استفاده از فن سقفي، بدون درنظرگرفتن مكان آن در يك ارتفاع مشخص، باعث كاهش مصرف انرژي مي شود. با روشن كردن فن و افزايش سرعت عمودي آن، وضعيت شاخص هاي ميانگين آراء افراد نسبت به شرايط گرمايي محيط (PMV) و درصد نارضايتي افراد نسبت به شرايط گرمايي محيط ( PPD ) بهبود مي يابد؛ اما از جايي به بعد كاركرد فن به سمت خنك كاري پيشرفته و ديگر براي سيستم گرمايش مناسب نيست. همچنين نتايج نشان مي دهند كه شاخص هاي آسايش حرارتي PMV و PPD تنها شرط لازم براي تأمين آسايش حرارتي انسان نيستند و شرط كافي بررسي جداگانه پارامترهاي پنج گانه تشكيل دهنده شرايط آسايش حرارتي است. در پايان حالت هاي CF.A با p(x)=1m ، سرعت عمودي هواي فن 0/2m/s و دماي رادياتور 51°C و CF.B.1 با m p(x)=2.5m ، سرعت عمودي هواي فن 0/27m/s و دماي رادياتور 37°C ، با تأمين شرايط آسايش حرارتي و كاهش ميزان مصرف انرژي به ترتيب در حدود 37 % و 48 % ، به عنوان مدل هاي بهينه در كار حاضر معرفي شده است.

The main aim of the present study is to investigate the effects of speed and place of ceiling fans on thermal comfort parameters (predicted mean vote and predicted percentage of dissatisfied) and energy expenses in two different office rooms with a certain geometry in winter using district heating system. In all of the models, the regime of a flow is turbulent and governing equations are solved by finite volume method and SIMPLE algorithm. Based on the results, using ceiling fans in winter (heating system) has a considerable influence on the improvement of buildings thermal comfort and reducing consumption of energy. By using ceiling fans the effective temperature of room increases and therefore radiator energy consumption decreases. Furthermore, the results show that the location of ceiling fan does not have any effect on room effective temperature and residents’ thermal comfort. According to the results, predicted mean vote and predicted percentage of dissatisfied parameters improve by turning ceiling fans on and increasing fan normal air velocity. But, the operation of fan leads to cooling system after a certain velocity and it is not acceptable for the heating system. Finally, the CF.A case with p(x)=1.0 m, V=0.2 m/s and Tradiator=51oC, and CF.B.1 case with p(x)=2.5 m, V=0.27 m/s and Tradiator=37oC, by providing thermal comfort conditions and reducing consumption of energy about 58% and 73%, respectively are reported as optimal cases.