OMAKOTITALON MAKUUHUONEEN ILMANVAIHDON JA HIILIDIOKSIDILÄHTEEN CFD-MALLINNUS SEKÄ PÄÄTELAITTEEN SIJAINNIN OPTIMOINTI

Abstract

Tiivistelmä

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, voiko ilmanvaihtoa CFD-mallintaa omakotitalon makuuhuoneessa ja tutkia, kuinka luotettava malli on. Lopuksi tutkittiin, voiko päätelaitteen paikkaa optimoida siten, että hiilidioksidipitoisuus ja ilmavirrat olisivat mahdollisimman käyttäjäystävälliset. Mallinnus suoritettiin jo olemassa olevasta makuuhuoneesta, josta voitiin tehdä tarvittavat hiilidioksidi- ja savukoemittaukset mallin realistisuuden varmentamiseksi.

Savukoetutkimukset ja simuloidut ilmavirtaukset osoittivat, että ilmavirtoja voidaan mallintaa makuuhuoneessa suhteellisen tarkasti ja nopeasti. Yhdellä mittarilla suoritetut hiilidioksidimittaukset jättivät hieman arvailujen varaa, mutta yhteneväisyyksiä mallin ja mittausten välillä on havaittavissa.

Tutkimus osoitti, että jos mallien ja mahdollisten uusien mittausten perusteella hiilidioksidipitoisuuksien yhteneväisyydet varmennettaisiin, niin päätelaitteen paikka voidaan optimoida siten, että ilma vaihtuu paremmin ja huone huuhtoutuu hyvin. Malleista voidaan myös ennaltaehkäistä kriittisten paikkojen vedontunne seuraamalla ilmavirtauksien liikkeitä ja voimakkuutta.

Jatkotutkimuksia voisi suorittaa mallin realistisuuden varmentamiseksi uusilla hiilidioksidimittauksilla, jotka suoritettaisiin useammalla hiilidioksidimittarilla. Makuuhuoneesta voisi myös luoda tarkemman 3D-mallin, mutta se vaikeuttaisi radikaalisti laskentatapausta tiheämmän laskentaverkon takia.

Abstract

The purpose of this thesis was to find out if CFD modeling could be made for a detached house ventilation and to measure how reliable the model is. Finally, the location of the supply air diffuser in the bedroom was optimized by Comsol Multiphysics. 3D-model was created from an existing bedroom where the necessary carbon dioxide and smoke measurements could be made to verify the model’s realism.

The smoke tests and simulated airflows showed that airflows can be CFD modeled relatively precisely and quickly. The carbon dioxide measurements showed that there is consistency between the model and the real measurements but the results are not waterproof.

The study revealed that the model could be realistic but new carbon dioxide measurements have to be made to verify that the model is completely reliable. With those improvements the location of the supply air device could be optimized so that the air changes better. The mod-els can also be used to prevent draft at critical spots by tracing the motion and intensity of the air flow.

To verify the model’s realism, new measurements have to be made with multiple carbon diox-ide meters at the same time. A more accurate 3D-model of the bedroom would improve the CFD accuracy but then the calculation mesh would be tighter, which would make it harder to solve.