Пасивні системи вентилювання в енергоощадних будинках
Автор: Мізерник Василь Андрійович
Кваліфікаційний рівень: магістр (ОНП)
Спеціальність: Будівництво та цивільна інженерія (освітньо-наукова програма)
Інститут: Інститут будівництва та інженерних систем
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2024-2025 н.р.
Мова захисту: англійська
Анотація: У даній магістерській кваліфікаційній роботі бралось до уваги дослідження процесів природнього повітрообміну в енергоощадних будівлях за допомогою пасивної вентиляції з використанням сонячного димоходу, а також був проведений дослід з використанням аеродинамічної труби для того, аби провести аналіз пасивної вентиляції з використанням димоходу та провітрювачів під дією вітрової сили. Актуальність обраної тематики обумовлена необхідністю зниження енергоспоживання у будівельній галузі та переходом до сталого розвитку, що вимагає впровадження енергоефективних технологій без втрати рівня комфорту для користувачів. Ключові слова: пасивна вентиляція, конвекція, сонячний димохід, термомодернізація. Метою даної роботи є експериментальне та чисельне дослідження ефективності роботи пасивної вентиляційної системи на основі сонячного димоходу для покращення повітрообміну в умовах помірного клімату. Для дослідження було обрано місто Львів. Для досягнення поставленої мети були сформульовані наступні завдання: визначити показники руху повітря у робочій зоні моделі, здійснити порівняльний аналіз ефективності вентиляції, змоделювати роботу сонячного димоходу у фізичній моделі та програмному середовищі Energy2D, а також виконати економічну оцінку впровадження пасивної системи вентиляції. У роботі застосовано два основні методи дослідження: фізичне моделювання в аеродинамічній трубі лабораторії та комп’ютерне моделювання в середовищі Energy2D. Фізичне моделювання є одним з найважливіших етапів дослідження ефективності роботи пасивної вентиляційної системи. У межах даної магістерської кваліфікаційної роботи було виконано серію експериментів на зменшеній моделі приміщення, яка була виготовлена в масштабі 1:25. Модель була встановлена у спеціалізованій аеродинамічній трубі, що дозволило створити кероване середовище для аналізу поведінки повітряного потоку в умовах, максимально наближених до реальних. Основною метою фізичного моделювання було визначення швидкості потоку повітря в межах робочої зони приміщення. Для цього в контрольних точках моделі проводились вимірювання повного тиску, які згодом використовувалися для розрахунку динамічного тиску та швидкості повітря. Під час експериментів враховувалися такі фактори, як: • інтенсивність потоку повітря в трубі; • наявність та розташування вхідних і вихідних вентиляційних каналів; • зміна тиску у верхній частині димоходу. Аеродинамічна труба дозволила отримати наочні результати, які відображають поведінку повітря у приміщенні за умови роботи димоходу. Моделювання в Energy 2 D дозволило візуалізувати процеси теплообміну та руху повітря у приміщенні з пасивною вентиляційною системою. Віртуальне середовище Energy2D забезпечило змогу оперативно змінювати геометричні параметри моделі, інтенсивність сонячного випромінювання, розташування вхідних та вихідних отворів, а також температурні умови, що дало змогу провести серію порівняльних експериментів. Моделювання дозволило детально дослідити, як змінюється розподіл температури в приміщенні під впливом сонячного нагріву та як формується конвекційний потік повітря у межах робочої зони. Об’єктом дослідження є процеси природної вентиляції повітря в житлових і громадських приміщеннях, що забезпечуються за допомогою пасивних вентиляційних систем, зокрема сонячних димоходів. Предметом дослідження є аеродинамічні характеристики природної вентиляції, які виникають під дією температурних і тискових градієнтів у пасивних системах повітрообміну, зокрема у сонячному димоході. Метою дослідження є експериментальне та теоретичне обґрунтування ефективності роботи пасивної вентиляційної системи на основі сонячного димоходу шляхом моделювання повітряного потоку в робочій зоні приміщення, змодельованого в масштабі, з використанням аеродинамічної труби. Результати дослідження підтвердили, що при відповідному конструктивному вирішенні сонячний димохід здатен забезпечити стабільну циркуляцію повітря, яка відповідає нормам повітрообміну для житлових та адміністративних будівель. Практичне значення отриманих результатів полягає у можливості використання отриманих даних для проектування нових будівель з пасивною вентиляцією або модернізації існуючих вентиляційних систем з метою підвищення енергоефективності.