Neįstiklinto pratakaus saulės kolektoriaus veikimo analizė taikant skaičiuojamosios fluidų dinamikos programų paketą
Bielskus, Juozas | Recenzentas / Rewiewer |
Šukys, Vytautas | Darbo gynimo komisijos pirmininkas / Thesis Defence Board Chairman |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member | |
Darbo gynimo komisijos narys / Thesis Defence Board Member |
Neįstiklintas pratakus saulės kolektorius - puikus ekologiškas ir nemokamas būdas sušildyti tiekiamą šviežią lauko orą patalpoms vėdinti, panaudojant saulės energiją. Tokio tipo sąranka tai orinis saulės kolektorius, skirtas pro jį pratekančiam orui sušildyti saulės spinduliuotės energija, montuojamas ant labiausiai saulės apšviesto (dažniausiai pietinio) pastato fasado. Neįstiklintas pratakus saulės kolektorius taip pat dažnai kitaip vadinamas „saulės siena”, dėl dažno jo montavimo ant pastato išorinės sienos. Šio magistro baigiamojo darbo tikslas - naudojant „ANSYS Fluent” skaičiuojamosios fluidų dinamikos (SFD) programų paketą skaitiškai išnagrinėti neįstiklinto pratakaus saulės kolektoriaus veikimą vėsaus vidutinių platumų pereinamajame (Lietuvos) klimate. Darbe nagrinėjamas Vilniaus Gedimino technikos universiteto („VILNIUS TECH”) Aplinkos inžinerijos fakulteto neįstiklintas pratakus saulės kolektorius, priklausantis „VILNIUS TECH” pastatų energetinių ir mikroklimato sistemų (PEMS) laboratorijai, įrengtas ant fakulteto išorinės sienos, kurio bendras plotas yra 100 m². Skaitiškai ištiriamas jo veikimas anksčiau užfiksuotomis realiomis lauko sąlygomis, tuo pačiu gautus SFD skaitinio modeliavimo rezultatus validuojant prieš tai atlikto eksperimentinio bandymo rezultatais. Tokiu būdu iš pradžių buvo ištirtas trimatis nagrinėjamos „saulės sienos” skaitinis modelis, tačiau, dėl didelio jo detalumo, įmanoma buvo ištirti tik nedidelį 0,085 m² ploto jos fragmentą. Paskui buvo ištirtas dvimatis nagrinėjamos „saulės sienos” skaitinis modelis, kurį jau buvo galimybė ištirti ir viso „saulės sienos” dydžio. Tiek trimačiu, tiek dvimačiu atveju, skaitiniam modeliavimui atlikti naudojamas vienas populiariausių tarp pasaulio mokslininkų „ANSYS Fluent” SFD programų paketas. Abiem atvejais nagrinėjamas oro temperatūros, judėjimo greičio bei slėgio pasiskirstymas nagrinėjamoje „saulės sienoje”, taip pat nustatomas jos bendras efektyvumas. Darbo pabaigoje pateikiamos rekomendacijos tolimesniems „VILNIUS TECH” neįstiklinto pratakaus saulės kolektoriaus skaitiniams tyrimams atlikti.
Unglazed transpired solar collector is a perfect environmentally friendly and costless way to preheat the outdoor air for ventilation purposes with solar energy. Such a device is an air solar collector, used to preheat outdoor air with solar radiation, installed on mostly irradiated by sun building façade, usually on south one. Unglazed transpired solar collector is also called ”solar wall” as it is usually installed on a building outer wall. The purpose of this master's graduation thesis is to numerically investigate the operation of unglazed transpired solar collector (”solar wall”) in a mid-latitude intermediate (lithuanian) climate, using ”ANSYS Fluent” computational fluid dynamics (CFD) software package. There is a Vilnius Gediminas technical university (”VILNIUS TECH”) Environmental engineering faculty unglazed transpired solar collector investigated. It is installed on an outer wall of the faculty building. It is owned by the ”VILNIUS TECH” laboratory of building energy and indoor climate systems. The total area of the investigated ”solar wall” is 100 m². Operation of mentioned ”solar wall” under real outdoor conditions, which were measured earlier, is numerically investigated. The numerical results have been validated against experimental results, which were obtained earlier. Firstly, a three-dimensional numerical model of the ”solar wall” created. Because of its high detail, only a small piece of 0.085 m² of the entire ”solar wall” was included in the 3D model. Also a two-dimensional numerical model of the ”solar wall” created. It was possible to investigate a 2D numerical model of the whole ”solar wall”. In both 3D and 2D ”solar wall” cases, one of the world's most popular CFD software packages ”ANSYS Fluent” is used to calculate the numerical models. In both cases, the air temperature, flow velocity, and pressure variations within a ”solar wall” were investigated, also total efficiency of the collector was calculated. The thesis concludes with recommendations for further numerical investigations of the ”VILNIUS TECH” unglazed transpired solar collector.