Simulation and analysis of assisted stack ventilation with low-power fans

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2021-06-14
Department
Major/Subject
Sustainable Energy in Buildings and Built Environment
Mcode
ENG3068
Degree programme
Master's Programme in Advanced Energy Solutions (AAE)
Language
en
Pages
51
Series
Abstract
Stack ventilation is a ventilation strategy relying on the pressure created by buoyancy. The temperature differences between indoor air and outdoor air creates the stack effect. Mobair has manufactured a supply air unit which main purpose is to recirculate air during winter time to avoid draft from supply air and these units have been installed in a reference project in Oulu, Finland. The project is also equipped with chimney heating, but the purpose of this thesis is to create a dynamic simulation of the ventilation system with Mobair unit alone and examine the feasibility of having the Mobair fan units as a single assisting system for the stack ventilation. The method required modelling the system in IDA ICE, with the assistence of laboratory pressure measurements of the units, the reference project’s geometry as well as the table values regarding the wind pressure coefficients. The results showed that having the fan turned on during warm weather scenarios, when the stack effect is weak, increased the pressure enough to withstand back draft. Further testing showed that the pressure created by the wind was too strong for the fan unit to withstand at all times. Suggested further research includes adding more complex air paths as well as combining different assisting systems in the same model to compare the efficiency. Another suggestion is further research regarding possible design modifications to the Mobair unit design to optimize the unit as a warm weather assisting system.

Självdragsventilation är en ventilationsmetod som är baserad på tryckskillnaden som skapas av lyftkraften via temperaturskillnaden på ute- och inneluft. Mobair har tillverkad en fläktenhet vars främsta syfte är att circulera tilluften i kalla väderleker för att minimiera känslan av drag och dessa enheter har blivit installerade i ett referensprojekt i Uleåborg, Finland. Projektet har även blivit utrustat med värmning i frånluftskanalerna men syftet med den här undersökningen är att skapa en dynamisk simulering med enbart Mobairenheterna. Detta för att udnersöka huruvida enheterna passar för att skapa ett tillräckligt stort tryck för att kunna vara det enda systemet som understöder ventilationen. För att kunna skapa en dynamisk simulering användes mjukvaran IDA ICE, och den inledande informationen understöddes av laboratorieundersökningar av Mobairenheten samt tabellvärden för vindens tryckkoefficienter. Resultaten visade att om Mobairenheten behölls påslagen även under varma väderlekar, då lyftkraften är som lägst, skapade den ett tillräckligt högt tryck för att minimera bakdraget. Fortsatta undersökningar, med testzoner på varje facad, visade dock att vindens påverkan är för stark för att enheterna ska motverka bakdrag vid alla vindsituationer. Förslag på fortsatt forskning innefattar att introducera mer komplexa zoner där luften förs via överluft till andra utrymmen, samt att skapa kombinerade modeller där olika assisterande system jämförs med varandra. Ett ytterligare förslag på fortsatt forskning att undersöka möjliga modifieringar av Mobairenhetens design, för att kunna optimera enhetens prestanda som ett assisterande system i varma väderlekar.
Description
Supervisor
Virtanen, Markku
Thesis advisor
Kuuluvainen, Leino
Keywords
ventilation, stack, hybrid, simulations, dynamic
Other note
Citation