V poletnih dneh v naši pisarni pogosto zjutraj odpremo okna, da se pisarna prezrači in ohladi na relativno hladen jutranji zrak. Seveda se okna zaprejo, ko začne zunanja temperature strmo rasti. Takrat seveda po potrebi tudi vključimo klimo. Se je pa tudi že zgodilo, da smo med delom pozabili preklopiti iz “okna” na “klimo”.
Iz tega se je porodila ideja o preračunu gretja pisarne s SOLIDWORKS Flow.
Uvod
SOLIDWORKS Flow je orodje za preračun pretoka plinov, tekočin in temperatur skozi/okoli vašega modela.
V dotičnem primeru smo naredili 3D model pisarne. V pisarni so mize, omare stoli, okna, vrata in klima. Okna v pisarni so simetrična in tudi simetrično odprta.
Slika pisarne
Za preračun smo si zamislili naslednje primere:
- Zaprta vrata, klima izklopljena, okni odprti na kip. Začetna temperatura v pisarni je 25°C, zunaj je 35°C.
- Enake nastavitve kot v točki 1, le da je v tem primeru vključena tudi klima, ki piha zrak pri 24°C s hitrostjo 0,05 m3/s.
- Enake nastavitve kot v točki 1 z odprtimi vrati v klimatiziran prostor, ki ima 22°C.
- Enake nastavitve kot v točki 2 s polno odprtima oknoma in klimo, ki piha do polnih zmogljivosti (0,133333 m3/s oz. 8 m3/min in 20°C).
Vsi preračuni so bili nastavljeni, da preračunajo 2 uri (7200 s) realnega časa z shranjevanjem rezultatov vsakih 15 s. Pri vseh preračunih nismo pustili simulacijo računati do 2 ur, saj smo lahko prej prišli do ustaljenega stanja, ki smo ga zaznali tako, da smo gledali povprečno temperaturo v prostoru.
Rezultati
1. primer
Pri prvem primeru smo gledali kako hitro se ogreje pisarna z 2 oknoma odprtima na kip. V spodnji sliki lahko vidite graf povprečne temperature pisarne v odvisnosti od časa.
Pisarna se je po 2 urah segrela do te mere, da je bila minimalna temperatura nad 30°C.
2. primer
V drugem primeru smo vključili klimo. Klima je po dveh urah kljub odprtima oknoma znižala temperaturo sobe na 24°C.
Če podrobneje pogledamo pretok zraka pri oknih lahko vidimo vzrok za znižanje temperature. Mrzel zrak je pri oknih tekel ven – klima je v notranjosti delala nadtlak, ki je potiskal mrzel zrak ven iz oken. Na spodnji sliki je obarvana hitrost – rdeča barva pomeni višja hitrost, modra barava pomeni nižja hitrost.
3. primer
V tretjem primeru smo ugasnili klimo in odprli vrata v klimatiziran prostor, kjer je temperatura 22°C. povprečna temperatura v pisarni hitro naraste na 27,5°C a se tam ustali.
Temperaturni gradient v pisarni je relativno velik. Pri tleh je 22°C, pri stropu pa 35°C.
Tak gradient je posledica pritoka toplega zraka skozi okna in hladnega zraka skozi vrata. Pri vratih tudi vidimo, da je zrak z visoko temperaturo odteka iz sobe na zgornji polovici vrat medtem ko hladen zrak priteka v sobo na spodnji polovici vrat.
4. primer
V četrtem primeru zaprli vrata, okni odprli na stežaj in klimo pognali s polno močjo. Kljub klimi je povprečna temperatura hitro dosegla 30°C.
Kot vidimo iz stranskega pogleda je temperatura v spodnjem delu sobe kljub klimi okoli 28°C.
