<p>Abstract</p><p>In urban societies people spend more and more time indoors, which put great demands on the indoor environment. If the ventilation is to manage the removal of unwanted substances in the indoor air, a good mixing of the air is required. The question arises that, whether the buoyancy forces will counteract a good mixing of the indoor air or not?</p><p>This report aims to clear up the difficulties whether you need to consider the buoyancy forces or not, when adjusting a ventilation unit. For studying the indoor mixing of the air a two dimensional model is constructed in COMSOL Multiphysics. In this model several supply air temperatures is simulated to see how much the temperature affects the mixing of the air.</p><p>The physical relations that are being used in this model is the Navier-Stoke’s equation for Non-Isothermal flow, the relations for General Heat transfer and the relation for Convection and Diffusion. These relations exist as tools in COMSOL Multiphysics.</p><p>It wasn’t possible to get the model to converge at low air velocities, because the model is dependent of accuracy in the field of cm or mm.</p><p>The lowest velocity, in the zone of occupancy, which the model was able to simulate was 0.5 m/s but it takes velocities below 0.2 m/s to fulfill the indoor climate requirements due to the problems concerning draft.</p><p>It was possible to see that the buoyancy forces affect the mixing of the air to a certain degree, despite high air velocities.</p><p>Unfortunately it wasn’t possible to see to what degree you have to consider the buoyancy forces when adjusting a ventilation unit. To see the affects of the buoyancy forces or not, is highly dependent on the velocity of the air. Because the force generated by the supply air increases by the square of the velocity change.</p><p>When constructing a more detailed model, which is a requirement for convergence when having low velocities, the memory of the computer isn’t enough.</p><p>The results of the simulations show that a computer with more calculation capacity, than the Karlstad University can offer, is needed to make a successful simulation.</p>

Abstract In urban societies people spend more and more time indoors, which put great demands on the indoor environment. If the ventilation is to manage the removal of unwanted substances in the indoor air, a good mixing of the air is required. The question arises that, whether the buoyancy forces will counteract a good mixing of the indoor air or not? This report aims to clear up the difficulties whether you need to consider the buoyancy forces or not, when adjusting a ventilation unit. For studying the indoor mixing of the air a two dimensional model is constructed in COMSOL Multiphysics. In this model several supply air temperatures is simulated to see how much the temperature affects the mixing of the air. The physical relations that are being used in this model is the Navier-Stoke’s equation for Non-Isothermal flow, the relations for General Heat transfer and the relation for Convection and Diffusion. These relations exist as tools in COMSOL Multiphysics. It wasn’t possible to get the model to converge at low air velocities, because the model is dependent of accuracy in the field of cm or mm. The lowest velocity, in the zone of occupancy, which the model was able to simulate was 0.5 m/s but it takes velocities below 0.2 m/s to fulfill the indoor climate requirements due to the problems concerning draft. It was possible to see that the buoyancy forces affect the mixing of the air to a certain degree, despite high air velocities. Unfortunately it wasn’t possible to see to what degree you have to consider the buoyancy forces when adjusting a ventilation unit. To see the affects of the buoyancy forces or not, is highly dependent on the velocity of the air. Because the force generated by the supply air increases by the square of the velocity change. When constructing a more detailed model, which is a requirement for convergence when having low velocities, the memory of the computer isn’t enough. The results of the simulations show that a computer with more calculation capacity, than the Karlstad University can offer, is needed to make a successful simulation.

I studien görs en klimatsimulering av en byggnad från miljonprogrammet och jämförs sedan med en klimatsimulering där en ombyggnation av byggnadens indragna balkonger har gjorts. Studien ger konstruktionslösningar på hur en ombyggnation skulle kunna se ut. Resultatet visar att det går att minska energibehovet om balkongväggarna rivs och nya väggar konstrueras i liv med fasaden.

Detta examensarbete syftar till att utreda klimatsimuleringsprogrammen IDA-ICE och WUFI, hur dessa program kan komplettera varandra och användas till simulering av kyrktorn som blivit byggda i sten. IDA-ICE har av tidigare utredningar klargjort att detta program inte redovisa fuktlagring i konstruktioner vilket WUFI gör, därav valet till dessa program. Klimatsimuleringarna utförs i Nässjö gamla kyrkas torn som är byggt av stenblock som sammanfogats med kalkbruk. Utredningen görs med hjälp av klimatloggar som mäter temperatur och relativ fuktighet. Dessa mätinstrument placeras ut i Nässjö gamla kyrkas torn för mätning. Värdena för klimatloggarna jämförs med simuleringarnas värden från IDA-ICE och WUFI. Klimatsimuleringarna visar sig inte ge samma värden av temperatur eller relativ fuktighet gentemot klimatloggarnas uppmätta värden. Klimatdatan i IDA-ICE skiljer sig mycket från verkligheten vilket bland annat påverkar resultatet. WUFI simulerar endimensionella punkter för konstruktioner vilket innebär att uppbyggnaden av ytterväggarna i programmet inte ger en rättvis bild mot verkligheten, vilket också påverkar resultatet. Resultatet ger därför en bristfällighet till användning av dessa simuleringsprogram, för utredning av klimatet i kyrktorn som är byggda i sten. Det är istället säkrare att använda klimatloggar vid utredningar av klimat, för denna typ av byggnad, då dessa, rätt kalibrerade är tillförlitliga.

Ekonomiska aspekter och krav på minskad energianvändning leder bland annat till tilläggsisolering av vindsbjälklag och byte av uppvärmningssystem. Åtgärderna ger ett kallare och fuktigare klimat på vinden vilket gynnar mögeltillväxt. Minst 60 % av alla traditionella vindar med självdrag kan anses ha riklig tillväxt av mögelsvamp (Ahrenens och Borglund 2007). Syftet med denna studie är att ta ett steg i rätt riktning om vilka åtgärder som kan göras på de vindar som idag är angripna. I denna studie har tre vindars fukttillstånd utretts och jämförts. Ett av objekten har simulerats och utsatts för olika åtgärder. Simuleringarna bekräftar att minskad isolering ger ett torrare klimat på vinden. En ökning av ventilationen ger liten men knappt märkbar förbättring av vindsklimatet. Hög värmekapacitivitet hos isoleringsmaterial verkar ge en jämnare temperatur på vinden vilket sänker luftfuktigheten. Genom att isolera vindens tak och gavlar sker en markant sänkning av mögelrisken. Då varje vind är olika uppbyggd finns ingen generell lösning utan varje vind måste bedömas utifrån sina nuvarande förhållanden.

I genomsnitt tillbringar människan större delen av sitt liv inomhus och därför är det viktigt med ett bra inomhusklimat. I Swecos kontor i Uppsala finns det ett missnöje med det termiska klimatet vilket är en del av inomhusklimatet. Kontoret är utformat som ett kontorslandskap med stora fönster. Syftet med detta arbete är att få mer kunskap om termiskt klimat vid stora fönster och glasfasader. Målet är att identifiera orsakerna till missnöjet med det termiska klimatet och att ge kunskapsåterkoppling till kommande projekteringar. I arbetet görs en litteraturstudie för att skapa en teoretisk referensram. Efter det så görs en förstudie för att förstå nuläget och få en bild av missnöjet. Beräkningar, simuleringar och mätningar görs för att utesluta och identifiera orsaker till missnöjet. I arbetet gjordes effektberäkningar på värmebalans vilket visade att effektbehovet var tillgodosett i de två zonerna som studerats. Klimatsimuleringar i de två zonerna utfördes i simuleringsprogrammet IDA Klimat och Energi, där resultaten från simuleringarna höll sig inom kravgränser. Något som däremot inte kan simuleras är lufthastigheter. Mätningar på lufttemperatur och yttemperatur utfördes i de två zonerna. I den ena zonen stämde inte mätvärden överens med börvärdet från rumsenheten. I den andra zonen uppskattades fönsterglasets värmegenomgångskoefficient till 1,3 W/(m2K) vilket kan jämföras med den projekterade värmegenomgångskoefficienten för hela fönstret som är 0,8 W/(m2K). Vid beräkning av lufthastighet från kallras i vistelsezonen användes formler från en studie gjord av Heiselberg. Vid en dimensionerande vinterutetemperatur på -19 °C, en innetemperatur på 22 °C och en fönsterhöjd på 2,4 meter låg lufthastigheten på kravgränsen 0,15 m/s med en värmegenomgångskoefficient på 0,8 W/(m2K) och över kravgränsen med en värmegenomgångskoefficient på 1,3 W/(m2K). Slutligen visade resultaten från arbetet att i den första zonen identifierades orsaken till missnöjet med att styrningen av de klimatstyrande installationerna inte fungerade som tänkt. I den andra zonen identifierades orsaken till missnöjet med att ingen värmekälla användes under fönster för att motverka kallras. Värmekälla under fönster skulle behövas enligt beräkningar från arbetet och enligt litteraturstudien som gjordes i arbetet. Med material från arbetet skapas ett dokument om kallras som kunskapsåterföring till Sweco. Nyckelord: Termiskt klimat, Klimatsimulering, Värmebalans, Kallras, Stora fönster / On average, humans spend most of their life indoors and that is why it is so important to have a good indoor climate. At Sweco ́s office in Uppsala there is a dissatisfaction with the thermal climate, which is a part of the indoor climate. The office is designed with an office landscapes and large windows. The purpose with this project is to get more knowledge about thermal climate within large windows and glass facades. The goal with this project is to identify the reasons for the dissatisfaction with thermal climate and to provide knowledge feedback to the company’s future projects. In the project, a literature study is being conducted to create a theoretical framework. After that, a preliminary study is made to understand the current situation and to get a picture of the dissatisfaction. Calculations, simulations and measurements are made to exclude and identify reasons for the dissatisfaction. In the project calculations on heat balances were made and the calculations showed the power requirement was met in the two zones studied. Climatic simulations in the two zones were conducted in the simulation software IDA Indoor Climate and Energy, where the results from the simulations were within limits. However, something that cannot be simulated is air velocities. Measurements of air temperature and surface temperature were performed in the two zones. In one zone, the measured values did not match the set point from the room unit. In the other, the window glass heat transfer coefficient was estimated to be 1,3 W/(m^2)K, which is comparable to the projected heat transfer value for the entire window, which is 0,8 W/(m^2)K. When calculating air velocity from cold downdraught in the residential zone, Heiselberg formulas were used. At an outdoor design temperature for winter of -19 degrees Celsius, an indoor temperature of 22 degrees Celsius and a window height of 2,4 meters, the air velocity result at the 0,15 m/s limit when the heat transfer value was 0,8 W/(m^2)K and resulting in a value above the limit when the heat transfer value was 1,3 W/(m^2)K. Finally, the results showed that in the first zone, the reason for the dissatisfaction was identified with the fact that the control of the climate control installations did not work as intended. In the second zone, the reason for the dissatisfaction was identified that no heat source was used under windows to prevent cold downdraught. Heat source under windows would be needed according to calculations from work and according to the literature study that was done in this work. With material from the work, a document is created about cold downdraught as knowledge feedback to Sweco. Keywords: Thermal climate, Climate simulation, Heat balance, Cold downdraught, Cold downdraft, Large windows