Uniwersal: Szukanie maksymalnej efektywności wywietrzników grawitacyjnych Zefir-150

Procesy te,  jeszcze do niedawna wymagały wielu prób, badań prototypowych, kolejnych zmian i montowania kosztownych stanowisk pomiarowych.

Uzyskanie optymalnego efektu trwało w zależności od złożoności problemu, nieraz wiele miesięcy a efekt końcowy nierzadko był pewnym kompromisem, wymuszonym względami ekonomicznymi. Czas poganiał badaczy i konstruktorów, bo przecież względy ekonomiczne nakazywały jak najszybciej wprowadzić produkt na rynek.

Współczesny konstruktor, wyposażony w zaawansowane oprogramowanie, posiadający możliwości wydruku w technice 3D swoich pomysłów, posiada jeszcze narzędzia symulacji quasi rzeczywistej wyrobu. Ma więc potężne narzędzia w swoim warsztacie pracy a produkty finalne są doskonalsze i powstają szybciej, przy zmniejszonych nakładach na wykonanie prototypu.

Prześledźmy ostatnią modyfikację wywietrznika grawitacyjnego Zefir-150. Produkt ten powstał kilkanaście lat temu, jednak teraz stanęliśmy przed zadaniem poprawienia jego efektywności. Ograniczeniem były gabaryty, chodziło o to by nie zmieniając wysokości, średnicy zewnętrznej tak przemodelować kształt żaluzji by poprawić poziom podciśnień wytwarzanych w strudze powietrza zewnętrznego. Po kilku próbach projektowych powstała żaluzja, która z wklęsłej stała się wypukła. Tak skonstruowany wywietrznik poddano badaniom modelowym.

Na rys. 1 przedstawiono schemat pomiarowy, w którym widać, że badane urządzenie starano się sprawdzić przy różnych prędkościach i kątach padania wiatru na wywietrznik.

Model wykonany w środowisku Creo 3.0, poddano analizie wykorzystując program FloEFD. Wizualizację wartości podciśnień oraz strug i turbulencji powietrza zarówno wewnątrz wywietrznika jak również wokół niego przedstawiają rysunki 2,3,4,5,6,7 a wyniki wartości podciśnień zapisano w tabeli 1. Widać wyraźnie, że efektywność jest największa przy poziomej strudze wiatru, ale w każdym przypadku przy różnych kątach jego padania występują podciśnienia co jest istotne dla poprawnej pracy wywietrznika na obiekcie. Wywietrznik o takich cechach minimalizuje “cofki” powietrza do kanału z zewnątrz a to jest przecież główna bolączka wentylacji naturalnej w budynkach.
 
Jak zmienił się współczynnik oporu miejscowego ξ. Tu również przyszedł z pomocą program symulacyjny.

Rys. 8 przedstawia przykładowy profil prędkości i wartości ciśnień w przestrzeni wywietrznika w wariancie gdy powietrze przez niego przepływa.

Wyniki zebrano w tabeli 2, a obliczony na bazie tych wartości współczynnik ξ wynosi 0,83. Jest to kilkakrotnie mniej niż przed modyfikacją żaluzji, tym samym uzyskany wynik w pełni zadawala postawiony na wstępie cel projektowy.

Co pozostaje konstruktorom?
Oczywiście sprawdzić wyniki w rzeczywistości pomiarowej. Już pierwsze pomiary w tunelu aerodynamicznym pokazały zbieżność wyników z badaniami symulacyjnymi. Badania porównawczo wykonano również dla poprzedniej, wklęsłej wersji żaluzji wywietrznika Zefir-150, a wyniki przedstawiono w postaci wykresu. Widać wyraźną różnicę inplus dla wywietrznika z żaluzją wypukłą. Jej efektywność oraz niższy współczynnik oporu miejscowego ξ daje efekt podciśnienia przy wyższych wydajnościach przepływu powietrza w kanałach wentylacyjnych.

Rys. 1
Schemat pomiarowy badanego modelu wywietrznika Zefir-150/M

Rys. 2
Aksjonometryczny schemat badanego modelu wywietrznika Zefir-150/M z zaznaczonym przekrojem poddanym analizie modelowej ciśnienia

Rys. 3
Aksjonometryczny schemat badanego modelu wywietrznika Zefir-150/M z zaznaczonym przekrojem poddanym analizie modelowej prędkości powietrza.

Poradnik

Cenisz nasze porady? Możesz otrzymywać najnowsze w każdy czwartek!

Dołącz do naszej listy i odbierz darmowy magazyn ABC Budowania

Cenisz nasze porady? Możesz otrzymywać najnowsze w każdy czwartek!

Zapisz się

Dołącz do naszej listy i odbierz darmowy magazyn ABC Budowania

Rys. 4
Wizualizacja prędkości powietrza oraz występujących stref przyspieszeń i kierunków w bezpośredniej bliskości zamontowanego wywietrznika.

Rys. 5
Wpływ działania poziomej strugi wiatru na prędkość powietrza w korpusie wywietrznika.
Widoczna strefa przyspieszenia strugi oraz turbulencje na żaluzji od strony kierunku naporu wiatru.

Rys. 6
Linie strugi oraz miejsca występowania turbulencji w przestrzeni żaluzyjnej wywietrznika.

Rys. 7
Wizualizacja poziomu ciśnienia w przestrzeni wywietrznika w strudze omywającego go wiatru.

Rys. 8
Produkt finalny - zdjęcie.

Rys. 9
Wykres porównawczy wywietrznika Zefir-150 oraz wywietrznika Zefir-150/M. Widać wyraźny wzrost efektywności nowej konstrukcji.

źródło i zdjęcia: Uniwersal