بررسي اثر ارتفاع دريچه برگشت هوا بر مصرف انرژي، آسايش حرارتي و كيفيت هوا در سيستم توزيع هواي زيرسطحي

Investigating the effect of return air vent height on energy consumption, thermal comfort, and air quality in under floor air distribution system

در اين مطالعه، با محاسبه بار سرمايي كويل در سيستم‌هاي توزيع هواي زيرسطحي، تاثير دريچه‌هاي برگشت و خروج مجزا و ارتفاع دريچه برگشت بر مصرف انرژي، شرايط آسايش حرارتي و كيفيت هواي داخل مورد بررسي قرار گرفته است. بر‌اساس نتايج تحقيق، هنگامي‌كه ارتفاع دريچه برگشت به‌ترتيب برابر با 2، 3/1، 65/0 و 3/0 متر است، ميزان كاهش مصرف انرژي نسبت به حالت بدون دريچه برگشت برابر با 9/10، 3/15، 9/18و 7/25 درصد است. عوامل محدودكننده در ميزان اين كاهش، شرايط آسايش حرارتي ساكنان و كيفيت هواي داخل هستند. به همين منظور به كمك ديناميك سيالات محاسباتي (نرم‌افزار ايرپك با الگوريتم حل سيمپل با استفاده از مدل اغتشاشي صفر معادله‌اي داخلي)، شاخص‌هاي آسايش حرارتي (ميانگين آرا افراد نسبت به شرايط گرمايي محيط و درصد نارضايتي افراد نسبت به شرايط گرمايي محيط)، شاخص نارضايتي حرارتي موضعي(گراديان عمودي دما) و شاخص كيفيت هواي داخل (عمر متوسط موضعي هوا) با تغيير ارتفاع دريچه برگشت مورد بررسي قرار گرفته است. بر‌اساس نتايج، با كاهش ارتفاع دريچه برگشت از سقف تا كف، دماي هواي خروجي افزايش يافته و به سبب آن، اختلاف دماي هوا در جهت عمودي نيز افزايش مي‌يابد. با بررسي‌هاي صورت گرفته، انتخاب موقعيت 3/1 متر (مرز بالايي ناحيه سكونت در حالت نشسته) براي دريچه برگشت، سبب صرفه‌جويي 3/15 درصدي در ميزان مصرف انرژي با حفظ شرايط آسايش حرارتي و كيفيت هواي داخل مي‌شود.

In this study, by cooling coil load calculation in under floor air distribution systems, the effect of separate location of the return and exhaust vents and return vent height on energy consumption, thermal comfort conditions and indoor air quality have been investigated. Based on the results obtained from this study, when the height of return vent is equal to 2.0, 1.3, 0.65 and 0.3 m, the amount of energy usage reduction compared to no return vent is equal to 10.9, 15.3, 18.9 and 25.7 percent respectively. Limiting factors in the amount of this reduction are thermal comfort of occupants and indoor air quality. To this end, thermal comfort indices (Predicted Mean Vote and Predicted Percentage of Dissatisfied), local thermal discomfort index (Temperature gradient in vertical direction), and indoor air quality index (Mean Local Air Age) have been investigated by changing return vent height using CFD methods (Air Pak software with SIMPLE algorithm by using Indoor Zero Equation turbulence model). Based on the results, by reducing the height of return vent from ceiling to floor, the exhaust air temperature increased, which causes the temperature gradient to increase in vertical direction. The survey was conducted so that choosing the location of 1.3 m (upper boundary of occupied space in seated mode) for return vent would cause a 15.3 percent reduction in the amount of energy consumption while maintaining the states of thermal comfort conditions and indoor air quality.