Bir odanın doğal havalandırılmasının sayısal analizi
Numerical analysis for natural ventilation of a room
Yazar: CENGİZHAN DOĞAN
Danışman: PROF. DR. HAŞMET TÜRKOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Bölümü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Doğal taşınım = Natural convection ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic

Özet:
Sosyal gelişmelere bağlı olarak konfor şartları da sürekli olarak artmaktadır. Bina içinde konfor seviyesi ya bir iklimlendirme sistemi kurularak ya da doğal yollarla sağlanabilmektedir. Bir iklimlendirme sistemi kurulması durumunda, hem ilk yatırım maliyeti hem de işletme maliyeti artmaktadır. Bu sebeplerden dolayı doğal havalandırma önemli bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Doğal havalandırma uygulamaları son yıllarda artış göstermiştir. Bu çalışmada, bir odanın doğal havalandırması sayısal olarak incelenmiştir. Oda içindeki hava hareketi, sıcaklık dağılımı, hava içindeki kirletici gazın (karbondioksit) konsantrasyonu dağılımı değişik pencere konumları ve rüzgâr hızı için sayısal olarak simüle edilmiştir. Bunun için problemin temel denklemleri olan süreklilik, momentum, enerji ve konsantrasyon denklemi zamana bağlı olarak FLUENT paket programı kullanılarak çözülmüştür. Türbülans realizable k- ? modeli kullanılarak modellenmiştir. Simülasyonlar yaz ve kış şatları havalandırması için değişik pencere konumları için farklı rüzgar hızlarında (0, 1,0 ve 1,5 m/s) yapılmıştır. Yaz şartları için yapılan analizlerde, yazın günün serin vakitlerinde birim zamanda ne kadar ısının doğal havalandırma yoluyla dışarıya atılabileceğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Kış şartları için yapılan analizlerde, bir oda içindeki kirli havanın doğal havalandırma yoluyla ne kadar zaman içinde dışarıya atılabileceğinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Simülasyon sonuçları, örnek alınan odanın içindeki karbondioksit konsantrasyonunun kabul edilebilir seviyeler düşmesi rüzgâr hızına ve pencere konumlarına bağlı olmakla birlikte, yaklaşık ilk 60 saniye içerisinde oda içindeki karbondioksit konsantrasyonunun %90 azaldığını göstermiştir.

Abstract:
Depending on the social development, the indoor comfort conditions are increasing. The indoor comfort is obtained either by an air conditioning system or natural ventilation. Initial and operational cost of an air conditioning system constitutes a considerable amount of investment. Hence, in recent years, the natural ventilation has been emerging as an important alternative system for ventilation of indoors. In this study, natural ventilation of a room is numerically analysed. The airflow, temperature distribution and concentration distribution of carbon dioxide in the air were numerically simulated with different window locations and wind speed (0, 1,0 and 1,5 m/s). The time depended continuity, momentum, energy and concentration equations of the problem were solved using FLUENT software package. The turbulence was modelled using realizable k- ? turbulence model. The buoyancy effect was modelled considering the full effect of the density variation due to temperature distribution. Simulations were performed for the natural ventilation in summer and winter conditions. From the results of the simulations in summer conditions, the heat removal rate from the room during a cool period of the day was determined. From the results of the simulations in winter conditions, the time needed to remove the polluted air from the room was determined. The simulations showed that the time needed for removal of the polluted air from the room depends on the window locations and wind speed. For the room considered in this study, it was observed that in the first 60 seconds of the ventilation, carbon dioxide concentration 90% decreases.