Convectie in energie simulaties tijdens nachtventilatie
Download dan direct de PDF of lees eerst het beknopte overzicht.
Op weg naar een betere modellering
De prestatie van nachtventilatie wordt gevalueerd door middel van gebouwsimulatiemodellen en hangt sterk af van de convectieve overgangscofficint. Door middel van CFD-simulaties is aangetoond dat de overgangscofficint aan het plafond sterk kan variren tijdens de periode van verhoogde ventilatie. Om nachtventilatie nauwkeuriger te simuleren is het daarom belangrijk om het optredende stromingspatroon in de zone te voorspellen. Verder lijkt de vloer een aantrekkelijkere warmtebuffer te vormen dan het plafond, omwille van de efficintere warmteoverdracht s nachts.
Nachtventilatie is een vorm van passieve koeling. Hierbij wordt overdag de thermische massa in het gebouw gebruikt om de warmte te bufferen, waarna deze s nachts weer afgekoeld wordt door koude buitenlucht over de massa te laten stromen. Deze warmtebuffer wordt typisch verkregen door betonnen plafonds en/of vloeren onbedekt te laten. De warmteoverdracht tussen beton en lucht wordt dan een bepalende factor voor het koelvermogen en beschreven door de convectieve warmtestroomdichtheid qc. (zie kader).Het haalbare koelvermogen van nachtventilatie wordt berekend met energiesimulatiemodellen, zoals Trnsys en E+. Helaas blijft de modellering van convectie in zulke modellen eenvoudig.Enerzijds wordt in deze modellen aangenomen dat de lucht in een zone perfect gemengd is, wat de selectie van een referentietemperatuur beperkt. Anderzijds wordt aangenomen dat de oppervlakken isotherm zijn en wordt er enkel met oppervlaktegemiddelde waarden gerekend. Ten slotte is de tijdsafhankelijke selectie van de convectieve overgangscofficient niet gemakkelijk, aangezien die afhankelijk is van het stromingspatroon in de zone. Dit kan enkel via numerieke simulatie van de stroming bepaald worden. Een dergelijke simulatie vraagt echter veel rekentijd en expertise. Als alternatief kan het energiesimulatiemodel zelf een classificatie van de stroming maken, namelijk in functie van de drijvende kracht en de oorzaak van de temperatuurverschillen. BeausoleilMorrison (2000) ontwikkelde zo een algoritme om convectiecorrelaties toe te kennen aan de interne oppervlakken. Dit algoritme is toegepast in ESPr en in E+. Deze methode is een pragmatische oplossing, maar in dit onderzoek wordt aangetoond dat een verdere verfijning van deze methode aangewezen is in het geval van nachtventilatie.
Auteur(s): Ir.-arch. S. (Sarah) Leenknegt, ing. R. (Rolf) Wagemakers, prof.dr.ir. W. (Walter) Bosschaerts, prof.dr.ir.-arch. D. (Dirk) Saelens.Afdeling Bouwfysica, KU Leuven, Leuven, België; .Departement Mechanica, Koninklijke Militaire School, Brussel, België