Wymagania stawiane przez współczesny świat techniki nie pozwalają spocząć na laurach. Również ambitny projektant urządzeń wentylacyjnych ciągle poszukuje nowych rozwiązań, które wdrożone w wyrób nowy lub już istniejący, ale będący na etapie modyfikowania, pozwoli postawić go na wyższym poziomie jakości i zwiększy efektywność jego działania.

Nowak212-1OK

Rys. Wpływ działania poziomej strugi wiatru na prędkość powietrza w korpusie wywietrznika. Widoczna strefa przyspieszenia strugi oraz turbulencje na żaluzji od strony kierunku naporu wiatru.

Procesy te jeszcze do niedawna wymagały wielu prób, badań prototypowych, kolejnych zmian i montowania kosztownych stanowisk pomiarowych. Uzyskanie optymalnego efektu trwało – w zależności od złożoności problemu – nieraz wiele miesięcy, a efekt końcowy nierzadko był pewnym kompromisem, wymuszonym względami ekonomicznymi. Czas poganiał badaczy i konstruktorów, bo przecież względy ekonomiczne nakazywały jak najszybciej wprowadzić produkt na rynek. Współczesny konstruktor, wyposażony w zaawansowane oprogramowanie, mający możliwości wydruku swoich pomysłów w technice 3D, posiada jeszcze narzędzia symulacji quasi-rzeczywistej wyrobu. Ma więc potężne narzędzia w swoim warsztacie pracy, a produkty finalne są doskonalsze i powstają szybciej, przy zmniejszonych nakładach na wykonanie prototypu.

Prześledźmy ostatnią modyfikację wywietrznika grawitacyjnego na przykładzie modelu Zefir-150. Produkt ten powstał kilkanaście lat temu, jednak teraz stanęliśmy przed zadaniem poprawienia jego efektywności. Ograniczeniem były gabaryty, chodziło o to, by nie zmieniając wysokości, średnicy zewnętrznej – tak przemodelować kształt żaluzji, by poprawić poziom podciśnień wytwarzanych w strudze powietrza zewnętrznego. Po kilku próbach projektowych powstała żaluzja, która z wklęsłej stała się wypukła. Tak skonstruowany wywietrznik poddano badaniom modelowym.

Badane urządzenie starano się sprawdzić przy różnych prędkościach i kątach padania wiatru na wywietrznik. Model wykonany w środowisku Creo 3.0 poddano analizie, wykorzystując program FloEFD. Wizualizację wartości podciśnień oraz strug i turbulencji powietrza zarówno wewnątrz wywietrznika, jak i wokół niego przedstawia rysunek, a wyniki wartości podciśnień zapisano w tabeli 1. Widać wyraźnie, że efektywność jest największa przy poziomej strudze wiatru, ale w każdym przypadku przy różnych kątach jego padania występują podciśnienia, co jest istotne dla poprawnej pracy wywietrznika na obiekcie. Wywietrznik o takich cechach minimalizuje „cofki” powietrza do kanału z zewnątrz, a jest to przecież główna bolączka wentylacji naturalnej w budynkach.

Jak zmienił się współczynnik oporu miejscowego ξ? Tu również przyszedł z pomocą program symulacyjny. Wyniki zebrano w tabeli 2, a obliczony na bazie tych wartości współczynnik ξ wynosi 0,83. Jest to kilkakrotnie mniej niż przed modyfikacją żaluzji, tym samym uzyskany wynik w pełni zadowala postawiony na wstępie cel projektowy.

Nowak212tab1

Tabela 1. Tabela zbiorcza wartości podciśnienia (Pa) na wlocie do wywietrznika w funkcji prędkości i kąta padania wiatru.

Nowak212tab2

Tabela 2. Wartości współczynnika ξ dla różnego poziomu przepływu powietrza przez wywietrznik.

Co pozostaje konstruktorom? Oczywiście sprawdzić wyniki w rzeczywistości pomiarowej. Już pierwsze pomiary w tunelu aerodynamicznym wykazały zbieżność wyników z badaniami symulacyjnymi. Badania porównawczo wykonano również dla poprzedniej, wklęsłej wersji żaluzji badanego wywietrznika, a wyniki przedstawiono w postaci wykresu. Widać wyraźną różnicę na plus dla wywietrznika z żaluzją wypukłą. Jej efektywność oraz niższy współczynnik oporu miejscowego ξ dają efekt podciśnienia przy wyższych wydajnościach przepływu powietrza w kanałach wentylacyjnych.

Nowak212wykresOK

Wykres porównawczy wywietrznika Zefir-150 oraz wywietrznika Zefir-150/M. Widać wyraźny wzrost efektywności nowej konstrukcji.

Na powyższym przykładzie widać, że niby prostym zabiegiem modyfikacji konstrukcyjnej udało się prawie dwukrotnie zwiększyć efektywność produkowanych wywietrzników. Próbujemy obecnie stworzyć algorytm przeliczeniowy, w którym projektant dowolnej wentylacji naturalnej – wstawiając do odpowiednich wzorów takie pozycje jak średnice kanału wentylacyjnego, współczynnik oporu miejscowego kratki wentylacyjnej, typ materiału, z którego kanał wentylacyjny jest wykonany (a tym samym współczynnik szorstkości jego powierzchni) – uzyska konkretną wartość podciśnienia i wydajności wywietrznika dla różnej siły wiatru i dla różnej wartości różnicy temperatur (pomieszczenia i atmosfery), od której tak bardzo zależy poziom przepływu grawitacyjnego przez kanał wentylacji naturalnej. Zadanie jest ambitne, myślę jednak, że uporamy się z tym niebawem, a wyniki naszych prac przedstawimy w następnym artykule.

Krzysztof Nowak

Ilustracje z archiwum Uniwersal.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij