Prototype — ventilatieschoorsteen.

Klimaatonderzoek

Een klimaatanalyse van de locatie gaat aan de simulaties vooraf: de wind komt overwegend uit het zuidwesten, met een tweede heersende windrichting uit het noordoosten. Na het bepalen van de heersende winden wordt hun intensiteit gemeten (gemiddelde, minimale en maximale snelheid) om de extreme gevallen te onderzoeken. De weergegeven resultaten horen bij een zuidwestenwind van 6 m/s, de meest voorkomende.

3D-model en windschaduwen

Het is essentieel om de omliggende gebouwen mee te nemen, die werken als windschaduwen: zij creëren zones met wisselende druk en turbulentie die de windrichting en -snelheid beïnvloeden. Door ze nauwkeurig te modelleren kunnen windschaduwzones (verminderde stroming) en windkanalen (versnelde stroming) worden bepaald, en kunnen de beste posities voor de ventilatieopeningen worden aangewezen.

Dimensionering

De dimensionering van de kanalen is essentieel voor een effectieve ventilatie. Met CFD is het mogelijk om deze dimensionering te controleren en meerdere systemen en configuraties te testen — veel eenvoudiger in de simulatiefase dan wanneer de kanalen al geïnstalleerd zijn.

Test van 4 schoorsteentypes in CFD

Vier schoorstenen van 4 m hoog werden vergeleken (gelijke aanzuigoppervlakken en kanaalafmetingen, zodat alleen de trekwerking wordt vergeleken): een rechthoekig kanaal met platte kap, twee cilindrische kanalen (halfronde kap vast en draaiend), en een façadeschoorsteen met 2 oriëntaties.

De schoorsteen met draaiende kap levert de sterkste trek: een uitlaatdebiet dat ongeveer twee keer hoger is dan bij vaste kappen, ongeacht de windrichting — de kap richt zich altijd naar de optimale stand. De façadeschoorsteen is sterk afhankelijk van de windrichting en kan zowel als luchtinlaat als als luchtuitlaat werken.

Simulaties en resultaten

Bij zuidwestenwind van 6 m/s geven de rode vlakken de zwaarst belaste schoorstenen aan (de andere, stroomafwaarts, minder). De snelheden in de kanalen met draaiende kap zijn hoger dan in de vaste kanalen. Bij de vaste schoorstenen levert het langste kanaal (1e verdieping) slechts 0,7 vol/h — ver onder de vereiste 5 vol/h —; alleen het kortste kanaal (5e verdieping) komt in de buurt.

In totaal werkt de ventilatie met vaste schoorstenen twee keer minder goed dan met een beweegbare schoorsteen, en de 1e verdieping wordt in de vaste opstelling vrijwel niet geventileerd. Met de beweegbare kap halen de correct gedimensioneerde kanalen de doelstelling van 5 vol/h.

Simulatie van de nachtventilatie

De nachtventilatie is een passieve koeling die de nachtelijke daling van de buitentemperatuur benut om de warmte af te voeren die zich in de loop van de dag heeft opgebouwd. Voor een realistisch scenario werd een verschil van 10 °C gesimuleerd (binnen 28 °C, buiten 18 °C), wat een temperatuurgradiënt oplevert die de luchtcirculatie via de schoorstenen en de openingen bevordert.

De resultaten brengen de goed geventileerde zones in kaart (temperaturen dicht bij de buitentemperatuur, effectieve koeling) en de zones met weinig luchtbeweging (resttemperaturen ~28 °C). De nachtventilatie blijkt in het grootste deel van het gebouw effectief; EOLIOS heeft goede praktijken vastgelegd (beheer van de openingen, bijstelling van de debieten) om de passieve koeling te maximaliseren.