تحليل عملكرد يك سيستم تهويه مطبوع متمركز به منظور تامين شرايط آسايش حرارتي در هنگام خواب

Performance analysis of a task/ambient air conditioning system for providing the thermal comfort conditions during sleep

در تحقيق حاضر، تاثيرات دبي و دماي هواي ورودي بر عملكرد يك سيستم تهويه مطبوع متمركز مخصوص خواب مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور يك سيستم تهويه مطبوع متمركز مخصوص حالت خواب، شامل يك تخت و دو دريچه ورود و خروج هوا به ترتيب در بالاي سر فرد و زير تخت در نظر گرفته شده و براي شرايط مذكور، معادلات مربوط به جريان، انرژي و آسايش حرارتي به كمك حلگر اپن فوم به صورت عددي حل شده است. همچنين در تحقيق حاضر، شرايط آسايش حرارتي، نارضايتي حرارتي موضعي و ضريب بهرهوري انرژي براي سيستم تهويه متمركز در هنگام خواب مورد ارزيابي قرار گرفته است. نتايج نشان ميدهد كه عملكرد سيستم مذكور به طور چشمگيري به دبي و دماي هواي ورودي وابسته است. به طوري كه دبي كم براي جريان ورودي ميتواند موجب توزيع ناهمگن دما و سرعت شده و در نتيجه وضعيت نامناسبي را به لحاظ آسايش حرارتي ايجاد ميكند. همچنين، جهت بهرهمندي از مزاياي سيستم تهويه متمركز بايستي از بهكار بردن دبيهاي بسيار بالا نيز پرهيز شود؛ چرا كه در دبي ها بالا، محدوده وسيعي از اتاق به جاي ناحيه خواب فرد تحت تاثير سيستم تهويه قرار ميگيرد. همچنين نتايج حاكي از آن است كه با افزايش دبي ضريب بهرهوري انرژي كاهش مييابد و مقدار آن به ازاي دبي 120 ليتر بر ثانيه به كمتر از 5/1 ميرسد كه اين امر نشان دهنده مزيت پايين بكار گيري سيستمهاي تهويه مطبوع متمركز به لحاظ مصرف انرژي در دبيهاي بالا ميباشد.

In this research, the effects of flow rate and temperature of supply air on the performance of a bed-based task/ambient air conditioning system (TAC) have been investigated. For this reason, a bed-based task/ambient air conditioning system including a bed, a supply air inlet on the top of the occupantʹs head and a return air outlet under the bed have been considered and for the mentioned conditions, the equations of flow, energy and thermal comfort have been solved by OpenFoam numerical solver. Also, the thermal comfort conditions, local thermal discomfort and energy utilization coefficient have been evaluated in the present study. The results show that the performance of the mentioned system significantly depends on the supply air temperature and flow rate. So, the low supply air flow rates may cause non-uniform temperature and velocity distributions which leads to unpleasant thermal comfort conditions. Also, in order to achieve the benefits of TAC systems, utilizing the high supply air flow rates must be avoided because in high flow rates a wide area of the room is affected by supply air instead of the bed zone. Also, the results indicate that the energy utilization coefficient decreases with supply air flow rate increment. Therefore, this coefficient has reached to less than 1.5 in 120 lit/s air flow rate that demonstrate the low advantage of using TAC systems in high supply air flow rates.