Prototyp — komin wentylacji naturalnej.

Analiza klimatyczna

Analiza klimatyczna terenu poprzedza symulacje: wiatr wieje głównie z południowego zachodu, a drugi kierunek dominujący to północny wschód. Po ustaleniu wiatrów dominujących mierzy się ich intensywność (prędkość średnią, minimalną i maksymalną), aby zbadać przypadki skrajne. Przedstawione wyniki odpowiadają wiatrowi południowo-zachodniemu 6 m/s, najczęstszemu.

Model 3D i przesłony aerodynamiczne

Kluczowe jest uwzględnienie budynków sąsiednich, które pełnią rolę efekty zasłonięcia: tworzą strefy zmiennego ciśnienia i turbulencje wpływające na kierunek i prędkość wiatru. Ich dokładne odwzorowanie pozwala wyznaczyć strefy zacisza (przepływ osłabiony) i kanały wiatrowe (przepływ przyspieszony) oraz wskazać najlepsze położenie otworów wentylacyjnych.

Dobór

Czy Dobór przekrojów przewodów jest kluczowy dla skutecznej wentylacji. CFD pozwala sprawdzić ten dobór oraz przetestować kilka układów i konfiguracji — znacznie łatwiej na etapie symulacji niż po zamontowaniu przewodów.

Test 4 typów kominów w CFD

Porównano cztery kominy o wysokości 4 m (identyczne powierzchnie wlotu i przekroje przewodów, aby porównywać wyłącznie skuteczność ciągu): przewód prostokątny z nasadą płaską, dwa przewody cylindryczne (nasada półkulista stała oraz obrotowa) oraz komin elewacyjny w 2 orientacjach.

Komin z nasadą obrotową daje największy ciąg: wydatek wylotowy około dwa razy większy niż przy nasadach stałych, niezależnie od kierunku wiatru — nasada zawsze ustawia się w warunkach optymalnych. Komin elewacyjny, silnie zależny od kierunku wiatru, może działać jako wlot albo wylot powietrza.

Symulacje i wyniki

Przy wiatrowi południowo-zachodniemu 6 m/s, powierzchnie czerwone wskazują kominy najbardziej obciążone (pozostałe, po stronie zawietrznej, mniej). Prędkości w przewodach ruchomych są wyższe niż w przewodach stałych. W kominach stałych najdłuższy przewód (1. piętro) daje zaledwie 0,7 wym./h — znacznie poniżej 5 wym./h zakładanych — tylko najkrótszy (5. piętro) się do nich zbliża.

Ogólnie wentylacja kominami stałymi działa dwa razy słabiej niż kominem ruchomym, a 1. piętro w wariancie stałym praktycznie nie jest wentylowane. Z nasadą ruchomą przewody o właściwych przekrojach osiągają zakładane 5 wym./h.

Symulacja nocnego wychładzania

Nocne wychładzanie to chłodzenie pasywne wykorzystujące nocny spadek temperatury zewnętrznej do odprowadzenia ciepła zgromadzonego w ciągu dnia. Dla realistycznego scenariusza przyjęto różnicę 10 °C (wewnątrz 28 °C, na zewnątrz 18 °C), co daje gradient termiczny sprzyjający przepływowi powietrza przez kominy i otwory.

Wyniki wskazują strefy dobrze wentylowane (temperatury bliskie zewnętrznej, skuteczne chłodzenie) oraz strefy słabo przewietrzane (temperatury resztkowe ~28 °C). Nocne wychładzanie okazuje się skuteczne w większej części budynku; EOLIOS opracował dobre praktyki (sterowanie otworami, korekta wydatków), aby zmaksymalizować chłodzenie pasywne.