Vind mere effektiv end kold luft på kølerum naturligt

Effektiviteten af ​​ikke-mekanisk, lavenergimetoder til dæmpning af temperatur og fugtighed er blevet evalueret i en række eksperimenter af forskere fra University of Cambridge.

Forskerne fandt ud af, at en temperaturforskel mellem indvendig og udvendig har en bemærkelsesværdig lille effekt på, hvor godt et rum ventileres, når ventilation primært drives af vind. I modsætning, vind kan øge ventilationshastighederne med hele 40% over det, der er drevet af en temperaturforskel mellem et rum og det udendørs. Den nøjagtige ventilationshastighed afhænger af rummets geometri.

Resultaterne, rapporteret i journalen Bygning og miljø , kunne bruges til at hjælpe designere og byplanlæggere med at indarbejde naturlige ventilationsprincipper i deres design, så bygninger kan holdes på en behagelig temperatur, mens de bruger mindre energi.

Opvarmning og køling tegner sig for en betydelig andel af energiforbruget i bygninger:i USA, dette er så højt som 50 procent. Ud over, som globale temperaturer fortsat stiger, efterspørgslen efter aircondition - som afgiver drivhusgasser - stiger også, skabe en skadelig feedback loop.

Naturlig ventilation, som styrer indetemperaturen uden brug af mekaniske systemer, er et alternativ til traditionelle opvarmnings- og afkølingsmetoder, hvilket reducerer energiforbrug og drivhusgasemissioner.

"Naturlig ventilation er en lavenergimåde til at holde bygninger på en behagelig temperatur, men for at øge brugen, vi har brug for enkle, præcise modeller, der hurtigt kan reagere på skiftende forhold, "sagde hovedforfatter Dr. Megan Davies Wykes fra Cambridge's Department of Engineering.

Der er to hovedtyper af naturlig krydsventilation:vinddrevet og opdriftsdrevet. Krydsventilation forekommer i rum, der har vinduer på modsatte sider af et rum. Vind, der blæser på en bygning, kan resultere i et højt tryk på vindsiden og et lavt tryk på læssiden, der driver strømmen hen over et værelse, bringe frisk luft ind udefra og ventilere et værelse. Ventilation kan også drives af temperaturforskelle mellem indersiden og ydersiden af ​​et rum, som indkommende luft opvarmes af mennesker eller udstyr, resulterer i en opdrift-drevet strøm ved et vindue.

"Vi har alle vænnet os til at have et velkontrolleret, snævert temperaturinterval i vores hjem og kontorer, "sagde Davies Wykes." Det er meget mere udfordrende at kontrollere naturlige ventilationsmetoder end at tænde for varmen eller aircondition, da du skal redegøre for alle variablerne i et rum, ligesom antallet af mennesker, antallet af computere eller andet varmegenererende udstyr eller vindens styrke. "

I den aktuelle undersøgelse, forskerne brugte et miniaturemodelrum placeret i en flume til at genskabe luftens bevægelser inde i et rum, når vinduer åbnes under forskellige temperatur- og vindforhold.

Ved hjælp af resultaterne fra laboratoriebaserede eksperimenter, Davies Wykes og hendes kolleger byggede matematiske modeller til at forudsige, hvordan temperaturforskellen mellem inde og ude påvirker, hvor godt et rum er ventileret.

Forskerne fandt ud af, at ventilationshastigheden afhænger mindre af temperaturen og mere af vinden. Enhver, der har forsøgt at køle ned på en varm nat ved at åbne vinduet, vil uden tvivl være bekendt med, hvor ineffektivt dette er, når der ikke er vind.

Det skyldes, at i mange rum, vinduer er placeret halvvejs op ad væggen, og når de åbnes, den varme luft nær loftet kan ikke let slippe væk. Uden 'blande' -effekten fra vinden, den varme luft bliver ved loftet, medmindre der er en anden måde, hvorpå den kan flygte øverst i rummet.

"Det var overraskende, at selvom temperaturforskelle ikke har en stærk effekt på luftstrømmen gennem et vindue, selv små temperaturforskelle kan have betydning, når man forsøger at ventilere et værelse, "sagde Davies Wykes." Hvis der ikke er åbninger nær loftet i et værelse, varm indeluft kan blive fanget nær loftet, og vinden er ikke effektiv til at fjerne den indesluttede luft. "

De næste trin vil være at indarbejde resultaterne i bygningsdesign, gør det lettere at skabe godt ventileret, lavenergibygninger.