A computational approach to the calculation of age of air, as a parameter of air quality

Μπέλτσος, Νικόλαος; Beltsos, Nikolaos

dc.contributor.author	Μπέλτσος, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Beltsos, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2024-02-16T12:01:10Z
dc.date.available	2024-02-16T12:01:10Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/58919
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26615
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Ηλικία του αέρα	el
dc.subject	Αερισμός	el
dc.subject	Ποιότητα αέρα	el
dc.subject	Age of Air	en
dc.subject	Indoor air quality	en
dc.subject	Ventilation	en
dc.title	A computational approach to the calculation of age of air, as a parameter of air quality	en
dc.title	Υπολογιστική προσέγγιση στον υπολογισμό της ηλικίας του αέρα, ως παράμετρο της ποιότητας του αέρα	el
dc.title	Υπολογιστική προσέγγιση στον υπολογισμό της ηλικίας του αέρα, ως παράμετρο της ποιότητας του αέρα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μηχανική Ρευστών	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10-24
heal.abstract	Ο κύριος στόχος αυτής της Διπλωματικής εργασίας είναι να αναπτυχθεί ένα αριθμητικό εργαλείο που να υπολογίζει την ηλικία του αέρα σε διάφορα σημεία εντός ενός κτιρίου. Η ηλικία του αέρα είναι μια χρήσιμη παράμετρος που παρέχει πληροφορίες σχετικά με το πόσο «φρέσκος» είναι ο αέρας στο εσωτερικό ενός κτιρίου, επιτρέποντας την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας του αερισμού. Πολλές από τις διαδεδομένες παραμέτρους που χρησιμοποιούνται στην αξιολόγηση του αερισμού, αγνοούν την επίδραση της μοριακής και τυρβώδους διάχυσης και συχνά αποδεικνύονται ανεπαρκείς, όταν υπάρχουν ατελείς συνθήκες ανάμειξης. Σε σενάρια όπου η ανάμειξη του αέρα δεν είναι ιδανική, ο αέρας που εισέρχεται σε συγκεκριμένα σημεία αποτελεί ένα μείγμα από ανακυκλωμένο και «φρέσκο» αέρα, καθιστώντας δύσκολη την ακριβή περιγραφή της συμπεριφοράς του συστήματος. Για να χαρακτηριστεί η «φρεσκάδα» του αέρα σε ένα συγκεκριμένο σημείο, βασιζόμαστε στην «ηλικία» του, που αποδεικνύεται ότι είναι ένας πολύτιμος δείκτης. Έχουν εξερευνηθεί πολλές προσεγγίσεις για τον προσδιορισμό της ηλικίας του αέρα, τόσο πειραματικές μέσω τεχνικών με αέρια-δείκτες όσο και αριθμητικές. Η κύρια αριθμητική 6 \| P a g e προσέγγιση περιλαμβάνει την επίλυση μιας εξίσωσης μεταφοράς, που απαιτεί γνώση του πεδίου ταχύτητας και της συνεκτικότητας. Σε αυτή την εργασία, παρουσιάζεται η ανάπτυξη και εφαρμογή ενός λογισμικού που χρησιμοποιεί τεχνικές Υπολογιστικής Ρευστομηχανικής (CFD) για να επιλύσει αυτήν την εξίσωση μεταφοράς για μόνιμες τυρβώδεις ροές. Ένα πρόσθετο σημαντικό απαιτούμενο της παρούσας εργασίας, είναι η συμβατότητα του αναπτυγμένου κώδικα Fortran με το υπάρχον λογισμικό CFD του Εργαστηρίου Τεχνολογικών Καινοτομιών Προστασίας Περιβάλλοντος. Αυτή η συμβατότητα είναι σημαντική για τη διευκόλυνση της ενσωμάτωσης του νέου κώδικα στη ροή εργασιών του εργαστηρίου και την αποτελεσματική χρήση των υπαρχόντων πόρων. Το λογισμικό εφαρμόστηκε σε πολλαπλές περιπτώσεις δοκιμής, δίνοντας αποτελέσματα συνεπή με τα αναμενόμενα μοτίβα ροής. Επιπλέον, μέσα από μια απο μια σειρά προσομοιώσεων σε μοντέλα κτιρίων, εντοπιστήκαν αρκετά σημεία ενδιαφέροντος ως προς την κατανομή της ηλικίας του αέρα στο εσωτερικό τους και την αποτελεσματικότητα του φυσκού αερισμού τους. Τέλος, κατά τη διάρκεια της έρευνας, προσδιορίστηκαν ορισμένα περιοχές για βελτίωση και εξέλιξη του υπολογιστικού εργαλείου. Αυτές οι περιοχέςαποτελούν ευκαιρία για περαιτέρω ενίσχυση της απόδοσης του λογισμικού και τη διεύρυνση των δυνατοτήτων του.	el
heal.abstract	The primary objective of this thesis is to develop a numerical tool capable of calculating the age of air (AOA) at various locations within a building. The age of air is a crucial parameter that provides insights into the freshness of indoor air, enabling the assessment of ventilation effectiveness. Many of the common parameters used in assessing ventilation ignore the impact of molecular and turbulent diffusion, often proving inadequate when incomplete mixing conditions exist. In scenarios where air mixing is not ideal, the air entering specific areas comprises a blend of recirculated and fresh air, making it challenging to describe the system's behavior accurately. To characterize the freshness and dilution capacity of air at a particular point, we rely on its "age," which proves to be a valuable metric. Numerous approaches to determine the age of air have been explored, both experimentally through tracer gas techniques and numerically. The primary numerical approach involves solving a transport equation, necessitating knowledge of the velocity field and fluid properties. In this thesis, we introduce a software solution that employs Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques to solve this transport equation for steady turbulent flows. An important additional requirement was the compatibility of the developed Fortran code with the laboratory's existing Computational Fluid Dynamics (CFD) software. This compatibility was crucial to facilitate the integration of the new code into the laboratory's workflow and leverage any existing resources effectively. The software was applied in multiple test cases, yielding consistent results with expected airflow patterns. Furthermore, through a series of simulations on building models, several points of interest were identified regarding the distribution of age of air within them and the effectiveness of their natural ventilation. Lastly, during the course of the research, certain areas for improvement and enhancement have been identified. These areas offer opportunities to refine the software's performance and expand its capabilities.	en
heal.advisorName	Μπούρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ριζιώτης, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Αναγνωστόπουλος, Ιωάννης	el
heal.committeeMemberName	Μπούρης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Ρευστών. Εργαστήριο Τεχνολογικών Καινοτομιών Προστασίας Περιβάλλοντος	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false