Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
En grundläggande matematisk modell på soldriven hybridventilation: För ett kontorslandskap beläget i Stockholm
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering, Industrial Ecology.
KTH, School of Architecture and the Built Environment (ABE), Sustainable development, Environmental science and Engineering, Industrial Ecology.
2017 (Swedish)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE creditsStudent thesisAlternative title
A basic mathematical model for solar powered hybrid ventilation : for an office landscape located in Stockholm (English)
Abstract [sv]

I Sverige står bostads- och servicesektorn för 40% av den totala slutliga energianvändningen. Byggnader har en lång livslängd och därför krävs det att renoveringar och nya byggnader användersmarta energisnåla system. Naturliga ventilationssystem i byggnader är energisnålare änmekaniska ventilationssystem och därmed att föredra. Dock är de beroende på väderförhållande.

Med hybridventilation kombinerar man naturlig ventilation med mekanisk ventilation. Man kan med detta system byta mellan naturlig ventilation och mekanisk ventilation för att minimera energikonsumtion, därmed är det mindre beroende av väderförhållande jämfört med ett naturlig tventilationssystem. Syftet med detta projekt är att skapa ett fungerande hybridventilationssystemför en tänkt byggnad i Stockholm.

För att kunna skapa modellen användes grundläggande teori inom strömningsmekanik som hydrostatik, Bernoullis ekvation och viskös kanalströmning som grund. Arbetsprocessen variterativ och bestod av att samla in de teoretiska kunskaperna via litteraturstudien. Sedan föra infysikaliska samband i programmet MATLAB och felsöka med hjälp av insamlad teori. Vid införandet av fysikaliska sambanden infördes massbalanser för respektive våning.

Resultatet visar att under den betraktade vinterveckan är ventilationsflödena mer än tillräckliga för att uppfylla Svebys riktlinje. Under denna period är skorstenseffekten den dominerande drivkraften för ventilationen. Skorstenseffekten avtar som förväntat högre upp i byggnaden. Förvåning 1 och 2 är luftflöden nästan det dubbla av värdet på 1,3 l/(sm2) som Sveby rekommenderar. Detta kan medföra en ökad energiförbrukning för byggnadens uppvärmning. För våning 3 ligger luftflödet dock nära Svebys rekommenderade värde. Därmed finns det stor risk att under kall höst och vår är de naturliga krafterna inte tillräckliga för att driva ventilationen.

Under den betraktade sommarveckans varmaste timme behövdes alla 6 installerade takfläktar för att förse det önskade mängden luftflöde. Den yta som solcellerna behöver beräknades utifrån denna timme till cirka 23 m2. Drivkraften från vind och skorstenseffekten är ungefär lika stora under denna period. Resultatet visar även att koldioxidkoncentrationen i byggnaden under kontorstiderna understiger Boverkets maxgräns på 1000 ppm med god marginal.

Det finns många variabler som man bör ta i beaktning vid analys av ventilation och dennaförenklade modell har visat hur hybridventilation kan se ut i en kontorsbyggnad. Resultaten fördenna modell visar att det är möjligt att driva ventilationen för en kontorsbyggnad till stor del frånde naturliga drivkrafterna.

Abstract [en]

In Sweden, the housing and service sector accounts for 40% of total energy use. Buildings have long lifespans and therefore are energy efficient systems for new buildings and renovations required. Natural ventilation systems in buildings are more energy efficient than mechanical ventilation systems and is therefore preferred. However, they are dependent on the weather conditions.

In hybrid ventilation system, natural ventilation is combined with mechanical ventilation. With this system, it is possible to shift between natural ventilation and mechanical ventilation to minimize the energy consumption. Hence, it is less dependent on weather conditions in comparison with a natural ventilation system. The aim of this study is to create a hybrid ventilation system for an imagined office building located in Stockholm.

In order to create this model, basic theory in fluid mechanics such as hydrostatic, Bernoulli’sequation and viscous channel flow were used. The work process was iterative and consisted ofcollecting the theoretical knowledge through literature study. The later stages of the work process consisted of inserting the physical relationships into the computer program MATLAB andtroubleshooting with the aid of collected theory. Mass balances were introduced for each floor ofthe building when the physical relationships were inserted.

The result shows that during the observed winter-week, the airflows are more than sufficient to meet Sveby’s guideline. During this period the stack-effect is the dominant driving force for theventilation. The stack-effect decreases as expected higher up in the building. For floors 1 and 2, airflows are almost double the value of 1.3 l/(sm2) as Sveby recommends. This can lead to increased energy consumption for the building’s heating system. For floor 3, however, the airflowis close to Sveby’s recommended value. Hence, there is a great risk that during a cold autumn and spring, the natural forces would not be sufficient to drive the operate the ventilation.

During the hottest hour of the observed summer-week, all 6 installed ceiling fans were required to provide the desired amount of airflow. The area that the solar cells need is determined based onthis hour, and it is about 23 m2. The driving force from the wind and the stack-effect is about thesame during this period. The result also shows that the concentration of carbon dioxide in the building during office-hours is below the Boverket’s limit of 1000 ppm with a good margin.

There are many variables that should be considered when analyzing the ventilation and thissimplified model has shown how hybrid ventilation can look like in an office-building. The result for this model shows that it is possible to operate the office-building’s ventilation with hybridventilation system, where the natural driving forces contribute a big part.

Place, publisher, year, edition, pages
2017. , 72 p.
Series
TRITA-IM-KAND 2017:16
National Category
Energy Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-210730OAI: oai:DiVA.org:kth-210730DiVA: diva2:1119494
Available from: 2017-07-04 Created: 2017-07-04 Last updated: 2017-07-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1648 kB)28 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1648 kBChecksum SHA-512
c185fe2d9cae9391594abbd8084f1fe3524816bbba18c4de562cdb70210b4ca46516c2e18118c07754c5093d138d0407a41fb36cbb5cfe7ef6777323a4536095
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Industrial Ecology
Energy Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 28 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 96 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf