Modeling air exchange in office premises using a microperforated fabric air duct
Authors: Агафонова В.В. , Скибин А.П. , Волков В.Ю. 
Published: February 2021

Рассмотрены вопросы улучшения качества внутренней среды помещения офисного здания при применении современного воздухораспределительного устройства – текстильного воздуховода с микроотверстиями. Преимуществом такого вида устройств является подача приточного воздуха струями с малым импульсом, что позволяет размещать их вблизи рабочей зоны помещения, исключая возможность возникновения сквозняков на рабочих местах. Цель работы – сопоставительный численный расчет эффективности организации воздухообмена в помещении офисного здания при двух схемах подачи воздуха: через приточные решетки и посредством текстильного воздуховода с микроперфорацией. Моделирование проводилось с использованием коммерческого программного комплекса STAR-CCM+. Для описания движения воздуха используется система уравнений Рейнольдса с замыканием с помощью модели турбулентности k-ω SST (Mentor). В ходе проведения исследований были получены данные о характере изменения температуры и скорости воздуха по высоте рабочей зоны помещения. Определено, что при подаче воздуха через приточные решетки температура (23,3–27,2 °С) и скорость воздуха (0,06–0,22 м/с) соответствуют допустимым параметрам микроклимата (ГОСТ 30494-2011), при организации воздухообмена с помощью микроперфорированного воздуховода – оптимальным параметрам (температура 23,1–25,4 °С, скорость воздуха 0,09–0,13 м/с), комфортным для организма человека. Таким образом, применение воздуховода с микроперфорацией повышает эффективность ассимиляции тепловых избытков по сравнению с традиционными воздухораспределительными устройствами (вентиляционными решетками).

The issues of improving the quality of the internal environment of an office building using an advanced air dispersion device – a fabric air duct with micro-orifices are considered. The advantage of this device is supplying the incoming air by jets with a low impulse allowing to locate the devices near the working space in offices eliminating the risk of drafts at the working places. The purpose of the work is a comparative numerical calculation of the efficiency of arranging the air exchange in an office building with two air supply schemes: through supply grilles and through a fabric air duct with microperforation. Modeling was carried out using the commercial STAR-CCM + software package. The system of Reynolds equations with closure using the k-ωSST turbulence model (Mentor) is used to describe the air movement. As part of the study, data on the nature of the change in temperature and air speed along the height of the working area of the office were obtained. It has been determined that while air is supplied through the supply grilles, the temperature (23.3–27.2 °C) and air speed (0.06–0.22 m/s) meet the permissible microclimate standards (GOST 30494-2011); while arranging the air exchange with the use of a microperforated air duct they correspond to the optimal parameters (temperature 23.1–25.4 °С, air speed 0.09–0.13 m/s) that are comfortable for the human body. Thus, the use of a microperforated air duct enhances the efficiency of heat surplus assimilation in comparison with traditional air distribution devices (ventilation grilles).