# Virtaussimuloinnin integrointi ilmastoinnin suunnitteluprosessiin

No Thumbnail Available
School of Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
2012
LVI-tekniikka
Ene-58
fi
(6) + 71
##### Abstract
The main topic of this master's thesis is to research how to integrate Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation into air-conditioning design process and how integration affects air-conditioning design process. The pilot case is also researched and compared to the ideal integration method. CFD simulation is introduced as a design tool without a deeper analysis of CFD. Alternatives to CFD simulations are small-and full-scale experimental models and simple calculation methods. Experimental data from experimental models is widely used to validate the CFD simulation results. CFD is used to predict indoor air flows. For being very expensive and requiring strong professional skills, these tools are commonly used for special buildings like railway stations or large industrial spaces. The most crucial parts of CFD simulations are defining geometrical model, computational mesh and boundary conditions, as the accuracy of the results is directly dependable on these data. Defining geometrical model means modeling the factory layout and ventilation units. Defining boundary conditions means choosing one of flow parameters and associated scalar values. Possible flow parameters are mass flow, velocity or pressure. Associated scalar values include temperature, turbulence quantize and contaminant concentrations. In an ideal case integration of CFD simulation is an iterative process which starts in the early stage of air-conditioning design process. In the pilot case, CFD simulation involved the design process after selection of the air-conditioning system. Therefore, CFD simulation was used for qualitative comparison between former and new air-conditioning systems. CFD simulation proves to be a good tool for qualitative comparison.

Tässä työssä käsitellään kuinka virtaussimulointi tulee integroida ilmastoinnin suunnitteluprosessiin ja tutkitaan virtaussimuloinnin integroinnin onnistumista esimerkkikohteessa. Työssä selvitetään myös virtaussimuloinnin integroinnin vaikutus ilmastoinnin suunnitteluprosessiin. Virtaussimulointi esitellään tässä työssä työkaluna, mutta sen yksikohtiin ei oteta kantaa. Virtaussimulointia verrataan lyhyesti muihin ilmavirtojen mallintamistekniikoihin. Muita mallintamistekniikoita ovat pienoismallissa ja tilassa tehtävät mittaukset ja merkkiainekokeet, sekä yksinkertaiset laskentamenetelmät. Virtaussimulointi yhdistetään monissa tapauksissa mittauksiin, joilla varmennetaan simulointien tuloksia. Virtaussimulointiohjelma vaatii käyttäjältään vahvaa tietoa virtauslaskennasta, jotta laskennan kannalta tärkeät osat määritellään oikein. Näitä tärkeitä osia ovat geometrian, laskentaverkon ja reunaehtojen määrittäminen. Ilmastoinnin suunnittelussa geometrian muodostaminen tarkoittaa ilmastoinnin päätelaitteiden sijoittelua ja sisäisten kuormien sijaintien selvittämistä. Reunaehtojen määrittäminen ilmastoinnin suunnittelussa tarkoittaa tulo- ja poistoilman suureiden määrittämistä. Reunaehtojen määrittämiseen kuuluu myös tarvittaessa rakenteiden sekä jäähdytys- ja lämmityslaitteiden määrittäminen. Virtaussimuloinnin käyttö ilmastoinnin suunnittelussa on iteratiivinen prosessi, jossa LVI-suunnittelijan ja virtausmallintajan on toimittava tiiviissä yhteistyössä. Ideaalitapauksessa virtaussimulointi integroidaan ilmastoinnin suunnitteluun luonnossuunnitteluvaiheessa. Virtaussimuloinnin integroitiin esimerkkikohteen ilmastoinnin suunnitteluun luonnossuunnitelman valinnan jälkeen. Tästä johtuen virtaussimulointia käytettiin peruskorjausta edeltävän ja luonnossuunnitelman mukaisen ilmanvaihdon toimivuuden kvalitatiiviseen vertailuun. Virtaussimulointi osoittautui tähän tehtävään sopivaksi työkaluksi. Virtaussimulointi liitettiin osaksi suunnittelutoimiston suunnittelupalveluiden tarjontaa ja virtaussimulointia on tarkoitus käyttää monipuolisesti erikoiskohteiden ilmastoinnin suunnittelun tukena tulevaisuudessa.
Sirén, Kai