3D-CFD Simulation of an Earth to air heat exchanger using a two sided wind catcher for passive cooling a building in Ouargla region.

Abstract

For this study, we are interested in studying the performance of the earth-to-air heat exchanger assisted by a windcatcher as natural ventilation system Ouargla climate. A 3D numerical simulation is used with FLUENT software to evaluate different configurations performances. The evaluation will be done on the basis of: the effect of wind Catcher with different velocities throughout the months of the year, the effect of the both (temperature and velocity) parameters on the natural cooling system EAHE, the relationship between the outdoor air velocity and the flow rate in the gap of our wind Catcher. the yearly behavior of the proposed system, show that the air velocity inside the EAHE is proportional to the ambient wind speed and the cooling/heating potential is maximal in July and October but minimal in March. Besides, the mean efficiency of the system is maximal for September and December, whereas it is minimal in May. In general, the system allows us to provide an acceptable thermal comfort in the room all year round, this study could be a point of start for further studies to investigate improving the thermal performance.

Pour cette étude, nous nous sommes intéressés à étudier les performances de l'échangeur de chaleur terre-air assisté d'une tour éolienne comme système de ventilation naturelle climatique de Ouargla. Une simulation numérique 3D est utilisée avec le logiciel FLUENT pour évaluer les performances des différentes configurations. L'évaluation se fera sur la base de : l'effet du vent Catcher avec des vitesses différentes tout au long des mois de l'année, l'effet des deux paramètres (température et vitesse) sur le système de refroidissement naturel EAHE, la relation entre la vitesse de l'air extérieur et le débit dans la fente de notre capteur de vent. Le comportement annuel du système proposé, montre que la vitesse de l'air à l'intérieur de l'EAHE est proportionnelle à la vitesse du vent ambiant et que le potentiel de refroidissement/chauffage est maximal en juillet et octobre mais minimal en mars. Par ailleurs, l'efficacité moyenne du système est maximale pour septembre et décembre, alors qu'elle est minimale en mai. En général, le système nous permet de fournir un confort thermique acceptable dans la pièce toute l'année, cette étude pourrait être un point de départ pour d'autres études afin d'étudier l'amélioration des performances thermiques.

في هذه الدراسة ، نحن مهتمون بدراسة أداء المبادل الحراري من الأرض إلى الهواء بمساعدة برج الرياح كنظام تهوية طبيعية مناخ ورقلة. يتم استخدام محاكاة رقمية ثلاثية الأبعاد مع برنامج FLUENT لتقييم أداء التكوينات المختلفة. سيتم إجراء التقييم على أساس :تأثير برج الرياح بسرعات مختلفة على مدار شهور السنة، تأثير كلا من متغيرات(درجة الحرارة والسرعة) على نظام التبريد الطبيعي EAHE.، العلاقة بين سرعة الهواء في الهواء الطلق ومعدل التدفق في فجوة ماسك الرياح لدينا.السلوك السنوي للنظام المقترح ، أظهر أن سرعة الهواء داخل EAHE تتناسب مع سرعة الرياح المحيطة وأن إمكانات التبريد / التدفئة تكون قصوى في يوليو وأكتوبر ولكنها ضئيلة في مارس. علاوة على ذلك ، فإن متوسط كفاءة النظام هو الحد الأقصى لشهري سبتمبر وديسمبر ، بينما يكون ضئيلًا في مايو.بشكل عام ، يسمح لنا النظام بتوفير راحة حرارية مقبولة في الغرفة على مدار السنة ، ويمكن أن تكون هذه الدراسة نقطة بداية لمزيد من الدراسات للتحقيق في تحسين الأداء الحراري.