Visualiseringsmetoder för luftrörelser: En jämförelse mellan rökvisualisering och CFD-simulering

Abstract

En god ventilation är nödvändig för att skapa välfungerande byggnader och utrymmen för människor att vistas i. Oavsett hur noggrann dimensioneringen är så kan det uppstå situationer där systemets funktionalitet behöver utvärderas. För att göra detta finns det verktyg och metoder som kan mäta lufthastigheter och föroreningshalter i specifika punkter, något som inte alltid ger en tydlig bild av helheten. Ett annat sätt att utvärdera hur väl ventilationen i ett utrymme fungerar är att göra det visuellt, vilket är fördelaktigt då det är intuitivt att kunna följa luftens rörelser med blicken. I det här arbetet testades och utvärderades två metoder för att visualisera luftrörelser. Den första är rökvisualisering, ett fysiskt test där rök släpps ut i ett utrymme och synliggör luftens egna rörelser. Den andra metoden är med CFD-programmet Ansys, vilket är ett datorbaserat verktyg som kan simulera luftrörelser och sedan visualisera dem med animationer. Syftet med arbetet är att jämföra dessa visualiseringsmetoder och avgöra när och var de är lämpliga att använda – utifrån kostnad, användarvänlighet och tillförlitlighet. Rökvisualiseringarna genomfördes i ett laborationsrum, där det var möjligt att kontrollera de ingående parametrarna som har en påverkan på hur luften rör sig. Genom att variera luftflöde, tilluftstemperatur och intern värmeeffekt i rummet, kunde olika fall testas. Experimenten dokumenterades med filmer och bilder. I CFD-programmet modellerades samma laborationsrum. Även de ingående parametrarna återskapades för att genomföra en rättvis och verklighetstrogen jämförelse mellan metoderna. Simuleringar av luftrörelser gjordes för varje fall och kunde därefter jämföras med resultaten från rökvisualiseringen. Efter de två metoderna hade jämförts var det möjligt att dra slutsatser. Gällande användarvänlighet var rökvisualisering det bättre alternativet. Metoden kräver inte några större förkunskaper och det var lätt att få en överblick av luftrörelserna i ett rum, då de kunde observeras direkt på plats. CFD-programmet förutsätter däremot att användaren är påläst och har erfarenhet av programvaran för att kunna skapa en modell och utföra visualiseringar. Rökvisualisering lämpar sig bra för snabba och kostnadseffektiva utvärderingar av ventilationssystem - då den enda utrustningen som krävs är en rökmaskin och eventuellt en kamera för dokumentation. CFD kräver licens och en kraftfull dator, vilket innebär betydligt högre kostnader. Däremot är det med CFD lätt att ändra parametrar, något som inte alltid är möjligt vid ett fysiskt visualiseringstest. Datorgenererade visualiseringar medför dessutom flexibilitet och kan möjliggöra undersökningar av luftrörelser i svåråtkomliga utrymmen eller för lokaler i projekteringsstadiet. Rökvisualiseringar kan endast genomföras i redan existerande rum.