Pulsating Impinging Jet Ventilation combined with a constructal radiation floor cooling system to improve comfort and indoor air quality with enhanced performance

في ضوء ظاهرة الاحتباس الحراري وزيادة درجات الحرارة الخارجية للمناخات المستقبلية، هناك حاجة إلى حلول لتقليل استهلاك الطاقة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء لتوفير الراحة الحرارية وجودة الهواء الداخلي الجيدة في الأماكن المكيفة. من المعروف أن نظام التهوية ذو التدفق العالي يعمل على تحسين جودة الهواء الداخلي عند استهلاك منخفض للطاقة مقارنةً بنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التقليدي، لكن قدرة تبريد الحمل الخاصة به محدودة. هناك إمكانية كبيرة لتحسين أداء نظام التهوية ذو التدفق العالي عندما يتم دمجه مع نظام تبريد ارضي اشعاعي باستخدام تصميم تدفق مبتكر عالي الأداء لزيادة قدرة التبريد ويتم تشغيله بتدفق نابض/متقطع. لم يتم دراسة أداء مثل هذا النظام سابقا حيث يتم دمج نظام التهوية ذو التدفق العالي النابض مع التبريد الأرضي الإشعاعي ويمكن أن يؤدي الجمع إلى تحسين كفاءة التهوية وزيادة قدرة التبريد وتقليل استهلاك الطاقة. يقترح هذا المشروع ويحقق في أداء نظام نظام التهوية ذو التدفق العالي النابض المبتكر مقترنًا بلوحة تبريد إشعاعية عالية الأداء تحت أرضية الغرفة مع تصميم مبتكرلتخطيط الأنابيب المائية. تهدف الدراسة إلى تحسين أداء هذا النظام الثنائي من خلال استكشاف جميع العوامل التي تؤثر على عملها. سيتم تحقيق أهداف المشروع من خلال تطوير نموذج محاكاة ثلاثي الأبعاد. سيتم التحقق من صحة النموذج تجريبيا. يتم بعد ذلك استخدام النموذج المعتمد لمحاكاة الغرفة المكيفة والأرضية المبردة. علاوة على ذلك، سيتم مقارنة أداء هذا النظام الثنائي مع نظام التهوية ذو التدفق العالي الثابت غير النابض مع أو بدون أرضية مبردة.

في ضوء ظاهرة الاحتباس الحراري وزيادة درجات الحرارة الخارجية للمناخات المستقبلية، هناك حاجة إلى حلول لتقليل استهلاك الطاقة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء لتوفير الراحة الحرارية وجودة الهواء الداخلي الجيدة في الأماكن المكيفة. من المعروف أن نظام التهوية ذو التدفق العالي يعمل على تحسين جودة الهواء الداخلي عند استهلاك منخفض للطاقة مقارنةً بنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء التقليدي، لكن قدرة تبريد الحمل الخاصة به محدودة. هناك إمكانية كبيرة لتحسين أداء نظام التهوية ذو التدفق العالي عندما يتم دمجه مع نظام تبريد ارضي اشعاعي باستخدام تصميم تدفق مبتكر عالي الأداء لزيادة قدرة التبريد ويتم تشغيله بتدفق نابض/متقطع. لم يتم دراسة أداء مثل هذا النظام سابقا حيث يتم دمج نظام التهوية ذو التدفق العالي النابض مع التبريد الأرضي الإشعاعي ويمكن أن يؤدي الجمع إلى تحسين كفاءة التهوية وزيادة قدرة التبريد وتقليل استهلاك الطاقة. يقترح هذا المشروع ويحقق في أداء نظام نظام التهوية ذو التدفق العالي النابض المبتكر مقترنًا بلوحة تبريد إشعاعية عالية الأداء تحت أرضية الغرفة مع تصميم مبتكرلتخطيط الأنابيب المائية. تهدف الدراسة إلى تحسين أداء هذا النظام الثنائي من خلال استكشاف جميع العوامل التي تؤثر على عملها. سيتم تحقيق أهداف المشروع من خلال تطوير نموذج محاكاة ثلاثي الأبعاد. سيتم التحقق من صحة النموذج تجريبيا. يتم بعد ذلك استخدام النموذج المعتمد لمحاكاة الغرفة المكيفة والأرضية المبردة. علاوة على ذلك، سيتم مقارنة أداء هذا النظام الثنائي مع نظام التهوية ذو التدفق العالي الثابت غير النابض مع أو بدون أرضية مبردة.

In light of global warming and increasing outdoor temperatures of future climates, solutions for reducing energy consumption are needed for heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) systems to deliver thermal comfort and good indoor air quality (IAQ) in conditioned spaces. The impinging ventilation system (IJV) is known to enhance IAQ at low energy consumption compared to conventional HVAC but its load cooling capacity is limited to 50 W/m2. There is significant potential of improving performance of IJV when i) it is combined with underfloor cooling using innovative high-performance serpentine canopy-to-canopy flow design of cooling channels layout to increase cooling capacity and ii) is operated with pulsating/intermittent flow. The performance of such system where a pulsating IJV (PIJV) is integrated with radiative floor cooling has not been studied in literature and the combination can lead to improved ventilation efficiency, increased cooling capacity, and reduced power demand for the cooling panels and the IJV airflow system. This project proposes and investigates the performance of an innovative PIJV system coupled with an underfloor high performance radiative cooling panel (FCP) with constructal canopy-to-canopy design of hydronic pipe layout. The study aims to optimize PIJV-FCP performance by exploring all parameters that affect its operation. The project goals will be achieved by developing a 3-D computational fluid dynamics (CFD) model of the flow, thermal and PM2.5 concentration fields in the space. The model will be validated experimentally. The validated model is then used to simulate the PIJV-FCP conditioned room and the cooled floor to predict the performance at different operational and geometric parameters for a typical office space. Recommendations for optimal operation will be reported for dif

In light of global warming and increasing outdoor temperatures of future climates, solutions for reducing energy consumption are needed for heating, ventilation and air-conditioning (HVAC) systems to deliver thermal comfort and good indoor air quality (IAQ) in conditioned spaces. The impinging ventilation system (IJV) is known to enhance IAQ at low energy consumption compared to conventional HVAC but its load cooling capacity is limited to 50 W/m2. There is significant potential of improving performance of IJV when i) it is combined with underfloor cooling using innovative high-performance serpentine canopy-to-canopy flow design of cooling channels layout to increase cooling capacity and ii) is operated with pulsating/intermittent flow. The performance of such system where a pulsating IJV (PIJV) is integrated with radiative floor cooling has not been studied in literature and the combination can lead to improved ventilation efficiency, increased cooling capacity, and reduced power demand for the cooling panels and the IJV airflow system. This project proposes and investigates the performance of an innovative PIJV system coupled with an underfloor high performance radiative cooling panel (FCP) with constructal canopy-to-canopy design of hydronic pipe layout. The study aims to optimize PIJV-FCP performance by exploring all parameters that affect its operation. The project goals will be achieved by developing a 3-D computational fluid dynamics (CFD) model of the flow, thermal and PM2.5 concentration fields in the space. The model will be validated experimentally. The validated model is then used to simulate the PIJV-FCP conditioned room and the cooled floor to predict the performance at different operational and geometric parameters for a typical office space. Recommendations for optimal operation will be reported for dif