Tesisat Dergisi 225. Sayı (Eylül 2014)

MAKALE + 48 Tesisat Dergisi Sayı 225 - Eylül 2014 Isıl konfor; hava sıcaklığı, ortalama rad- yant sıcaklık, hava hızı, bağıl nem, ak- tivite hızı ve giysiye bağlıdır. Hacimsel hava sıcaklığı ve hızı ise sayısal analiz sonucunda elde edilmiştir. Aktivite hızı, giysi ve bağıl nem değerleri standartlar- da belirtilen değerler alınmıştır. Genel ısıl konfor durumunun incelenmesi için sa- dece ortalama radyant sıcaklık değerinin hesaplanması gerekmektedir. Bu para- metre denklem 11’den bulunmaktadır [14]. Radyant Isıtma ve Soğutma Sistemlerinin Isıl Konfor Analizleri - 2. Bölüm Aliihsan KOCA Zafer GEMİCİ Koray BEDİR Erhan BÖKE Yalçın TOPAÇOĞLU Barış Burak KANBUR Bu çalışmada sulu radyant panellerle ısıtma yapılması durumunda odanın ısıl konfor durumu hem genel ısıl konfor parametrelerine (PMV, PPD, çalışma sıcaklığı) hem de yerel ısıl konfor parametrelerine (radyant sıcaklık asimetrisi, hava akımı, düşey yöndeki hava sıcaklık farkı, zemin yüzey sıcaklığı) göre ISO 7730 ve ASHRAE 55 kriterleri dikkate alınarak hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) yöntemiyle incelenmiştir. Bu amaçla bilgisayar ortamında 6 m x 4 m x 3 m boyutlarında bir oda için ısıtma durumu için bir adet model oluşturulmuş ve buna ilişkin sayısal çözüm ağı oluşturulmuştur. Sonlu hacimler metodunu kullanan ANSYS FLUENT yazılımıyla çözümler yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Isıl Konfor, HAD, Radyant Isıtma, PMV, PDD. Bu makalenin birinci bölümü Isıl Konfor, Sayısal Çözüm Yöntemi, HAD Analizi başlıkları ile Tesisat Dergisi 224. sayısında yayınlanmıştır. HVAC DOSYASI (11) ( ) ( ) ( ) { } ( ) { } ( ) ( ) ( ) ( ) { } ( ) 3 5 0,036 4 4 8 3.05 10 5733 6.99 0.42 58.15 1.7 10 5867 0.303 0.028 0.0014 34 3.96 10 273 273 − − − ⋅ −   − − ⋅ ⋅ − ⋅ − −     − ⋅ − − − ⋅ ⋅ ⋅ −   = ⋅ +   − − − ⋅ + − +     − ⋅ ⋅ −   a a M a cl cl r cl cl a M W M W p M W M p PMV e M T f T T f h T T ( ) ( ) ( ) { } ( ) 4 4 8 3.96 10 273 273 35.7 0.028 −   ⋅ ⋅ ⋅ + − +   = − ⋅ − − ⋅   + ⋅ ⋅ −   cl cl r cl cl cl cl a f T T T M W I f h T T 0.25 0.25 0.25 2.38 2.38 12.1 12.1 2.38 12.1   ⋅ − ⇐ ⋅ − > ⋅   =   ⋅ ⇐ ⋅ − < ⋅     cl a cl a ar ar cl a ar T T T T V h V T T V 2 2 1 1.29 0.078 / 1.05 0.645 0.078 / cl cl cl cl cl I I m K W f I I m K W   + ⋅ ⇐ ≤ ⋅   =   + ⋅ ⇐ > ⋅     4 2 100 95 exp( 0.03353 0.2179 ) PPD PMV PMV = − ⋅ − ⋅ − ⋅ 0 u v w x y z ∂ ∂ ∂ + + = ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 1 ( ) u u u p u u u u v w x y z x x y z ν ρ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = − + + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 1 ( ) v v v p v v v u v w g x y z y x y z ν ρ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = − + + + − ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 1 ( ) w w w p w w w u v w x y z z x y z ν ρ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = − + + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 T T T u x y z T T T v w x y z α       ∂ ∂ ∂ + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = ∂ ∂ ∂ 2 p aust r T T T + = 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 ( ... ) ( ... ) s s s s s s sn sn sn aust s s s s sn sn T A T A T A T A A A ε ε ε ε ε ε ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + + ⋅ ⋅ = ⋅ + ⋅ + + ⋅ 0 2 r a T T T + = ( )     − ⋅ ⋅ −   a cl cl r cl cl a f h T T ( ) ( ) ( ) { } ( ) 4 4 8 3.96 10 273 273 35.7 0.028 −   ⋅ ⋅ ⋅ + − +   = − ⋅ − − ⋅   + ⋅ ⋅ −   cl cl r cl cl cl cl a f T T T M W I f h T T 0.25 0.25 0.25 2.38 2.38 12.1 12.1 2.38 12.1   ⋅ − ⇐ ⋅ − > ⋅   =   ⋅ ⇐ ⋅ − < ⋅     cl a cl a ar ar cl a ar T T T T V h V T T V 2 2 1 1.29 0.078 / 1.05 0.645 0.078 / cl cl cl cl cl I I m K W f I I m K W   + ⋅ ⇐ ≤ ⋅   =   + ⋅ ⇐ > ⋅     4 2 100 95 exp( 0.03353 0.2179 ) PPD PMV PMV = − ⋅ − ⋅ − ⋅ 0 u v w x y z ∂ ∂ ∂ + + = ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 1 ( ) u u u p u u u u v w x y z x x y z ν ρ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = − + + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 1 ( ) v v v p v v v u v w g x y z y x y z ν ρ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = − + + + − ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 1 ( ) w w w p w w w u v w x y z z x y z ν ρ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = − + + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ 2 2 2 2 2 2 T T T u x y z T T T v w x y z α       ∂ ∂ ∂ + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ + + = ∂ ∂ ∂ 2 p aust r T T T + = 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 ( ... ) ( ... ) s s s s s s sn sn sn aust s s s s sn sn T A T A T A T A A A ε ε ε ε ε ε ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + + ⋅ ⋅ = ⋅ + ⋅ + + ⋅ 0 2 r a T T T + = Tablo 5. Panel yüzey sıcaklıkları. Panel Tp (K) Panel_alt 301.7 Panel_sag 301.9 Panel_sol 302.0 Panel_ust 302.3 Ortalama 302 (12) Tablo 6. Alan Ağırlıklı Isıtılmamış Yüzey Sıcaklığı. Yapı elemanı T (K) A (m 2 ) ε A∙ ε (m 2 ) T∙A∙ ε (m 2 ∙ K) T aust (K) Dış duvar1 292.3 3.12 0.85 2.652 177.171 Diş duvar2 291.6 18 0.85 15.3 1003.35 İç duvar 291.9 30 0.85 25.5 1683.79 Pencere 288.3 1.68 0.9 1.512 90.1391 Taban 292.2 24 0.85 20.4 1357.56 Tavan 292.3 24 0.85 20.4 1360.46 Toplam 85.764 5672.461 292 Tablo 7. Oda Modeli İçin Genel Isıl Konfor Girdi Değerleri. Parametre Girdi değerleri Kıyafet (clo) 1 Hava sıcaklığı (°C) 19.6 Ortalama radyant sıcaklık (°C) 24 Aktivite hızı (met) 1.2 Hava hızı (m/s) 0.018 Bağıl nem (%) 50 Denklem 6’nın çözülebilmesi için T p ve T aust değerlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Burada T p , panel yüzey sıcaklıklarını ifade etmekte olup Tablo 5 ’te verilmektedir. Birden fazla panel olduğu için panel yüzey sıcaklıkları programdan okunup hesaplamalarda kullanılmak üzere or- talamaları alınmış ve bu değer 302 K olarak bulunmuştur. T aust ise alan ağır- lıklı ısıtılmamış yüzey sıcaklığını temsil etmektedir ve denklem 12 ile hesaplan- maktadır [14]. Denklem 7’de T s yüzey sıcaklıkları fahren- hayt birimindedir. Hesap yöntemi Tablo 6’da gösterilmekte olup T aust değeri Fah- renhayt biriminde hesaplanıp, Kelvin biri- mine çevrilmiştir. T aust değeri Denklem 7’den 292 K olarak hesaplanmıştır. T p ve T aust değerlerinin bulunmasıyla ortalama radyant sıcaklık Denklem 6’dan 297 K olarak elde edil- miştir. Kış sezonu için giysi değeri 1 clo, fiziksel aktivite hızı 1.2 met ve bağıl nem %50 alınmıştır [13,14]. Sayısal analiz so- nucunda hacimsel hava sıcaklığı ve hava hızı sırasyla 292.6 K, 0.018 m/s olarak bulunmuştur. ( Tablo 7 ). Bu girdi değerlerinin sonucunda üç para- metre bulunmuştur. Bu parametreler in- san vücudunun hissettiği çalışma sıcaklığı