Een gordijn moet je niet over de radiator hangen!
Een gordijn moet je niet over de radiator hangen. Toch doen een hoop mensen dat (ikzelf deed dat ook altijd), zonder erover na te denken. Jarenlang verdwijnt zo een hoop warmte achter dat gordijn richting het raam. Je staat daar verder niet bij stil.
Nu heb ik de laatste tijd mijzelf verdiept in warmtetransport simulaties. Via het pakket OpenFOAM kun je simuleren hoe de lucht circuleert. Je weet wel, van die mooie plaatjes met verschillende kleuren waar de lucht het hardste stroomt. Langs de boeg van dat schip.
Spannend! Niet eenvoudig, maar een mens leert. Als je ook nog de wiskunde erachter wilt snappen ben je wel een paar jaar bezig, maar je kunt natuurlijk ook iets gebruiken zonder dat je die differentiaalvergelijkingen snapt.
Het is mij na een hoop gepruts eindelijk gelukt om twee gevallen te simuleren: een waarbij het gordijn achter de radiator hangt, en een waarbij deze er juist nog voor hangt.
Ziet en huivert hieronder.
Luchtstroming in beeld
De ruimte is 2 bij 2 (anders werd de rekentijd zo lang). De muren links en rechts en het raam zijn 15 graden, en binnen is het in het begin 20 graden. In het eerste geval hing het gordijn ongeveer 5 cm VOOR de centrale verwarming. De radiatorplaat is zo'n 60 graden Celsius.
De gemiddelde temperatuur in de ruimte nam in die eerste drie minuten vrijwel niet toe (0,1 graad Celsius). De warmte blijft voornamelijk hangen in het deel van de ruimte tussen raam en gordijn. In dat stukje neemt de temperatuur wel zo'n 1,7 graden toe.
VRIJWEL alle warmte gaat nu eerst langs dat koude raam.
Het verschil is spectaculair
In het geval dat het gordijn netjes achter de centrale verwarming hangt, neemt de temperatuur in de kamer toe met ruim 1 graad celsius binnen die ruim drie minuten. Het verschil met een situatie zonder gordijn heb ik ook nog uitgeprobeerd. Het verschil is ook nog groot: zonder gordijn zou de opwarming na 200 seconden slechts 0,3 graden Celsius zijn.
Langs de rechtermuur zie je een groenige stroom (zo'n 16 graden) van koude lucht langs de muur naar beneden zakken. In de kamer krijg je een vertikale temperatuurverdeling. Het bewijs is daar. Warme lucht stijgt.
Over de simulatie
Dit zijn nog maar mijn eerste babystapjes met OpenFOAM.
Ik heb de resultaten vergeleken met de tijd die het duurt voordat de lucht van de werkelijke kamer met 1 graad is toegenomen. Om dit te schatten moet je het centrum van de ruimte (waar ongeveer de thermostaat hangt) in de gaten houden bij deze animatie. Na 200 seconden is de temperatuur hier wel ongeveer zo'n 1 graad Celsius gestegen, zo te zien.
Naar schatting zou de opwarming van de werkelijke kamer met 1 graad daarmee ongeveer 6.6/2 = 3.3 keer zo lang duren als in deze animatie = 3.3*200 seconden = 11 minuten.
Die 11 minuten komt wat mij betreft toch qua orde van grootte best aardig in de buurt van de tijd die het in werkelijkheid kost, zijnde 20 minuten. (bij mij is de thermostaatcontroller overigens afgesteld op 18 graden, niet op 20 graden.)
Over de openFOAM solver
De zg. solver (oplossingsmethode) is boyantSimpleFOAM, die rekening houdt met turbulentie en viscositeit van lucht, en uit gaat van een samendrukbare "vloeistof". "Transient", dat wil zeggen, niet uitgaand van een evenwichtstoestand in de tijd. De theorie erachter is behoorlijk lastig, ik neem aan dat er uit wordt gegaan van RANS (Reynolds Averaged Stress model). Nu kan het best zo zijn dat die methode niet ideaal is voor het berekenen van stromingen nabij muren (isotropie). Maar daar weet ik domweg niet genoeg van.
Ik ben nog op zoek naar mensen die mij hier iets meer over kunnen en willen vertellen.
Over het simuleren van warmte en over het pakket openFOAM in een later blogbericht meer.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten