Numericalstudy of air conditioningcharacteristics in offices for the evaluation of thermal comfort in the Saharan zone.

Abstract

This study examines the performance of office air conditioning systems in desert regions usingCFD. Providing thermal comfort in hot climates is both crucial and challenging, requiring effective airflow strategies. The study analyzes heat transfer, airflow, and comfort indices such as PMV and PPD, according to international thermal comfort standards under the hot and dry climatic conditions of Ouargla. In this work, we compare two types of ventilation outlets with different wing configurations for an indoor cooling unit: one with a simple outlet (simple wing) and the other with a distributed outlet (Enhanced wing). The results show that the simple wing achieves localized cooling and even heat distribution, with the lowest room temperature reaching approximately 27°C and the comfort indices exceeding acceptable limits (PPD >12%). In contrast, the optimized wing achieved more uniform cooling, reducing the minimum room temperature to 23°C, lowering the indoor temperature by approximately 5°C, and improving comfort indicators (PPD ≈ 5%). Furthermore, the results showed that the average airflow velocity when using the simple outlet (simple wing) was 0.2 m/s. In contrast, the distributed outlet (enhanced wing) recorded an average airflow velocity of 0.6 m/s. Overall, the numerical study demonstrated the predictive effectiveness of cooling system behavior in desert climates, confirming that the indoor unit's airflow outlet plays a crucial role in optimizing both thermal comfort and energy efficiency.

تتناول هذه الدراسة أداء أنظمة تكييف الهواء بالمكاتب في المناطق الصحراوية، باستخدام ديناميكا الموائع الحسابية (CFD .( يُعدّ توفير الراحة الحرارية في المناخات الحارة أمرً ابالغ الأهمية،ويُمثّل تحديًا في نفس الوقت، إذ يتطلب استراتيجيات فعّالة لتدفق الهواء. تُحلّل الدراسة انتقال الحرارة، تدفق الهواء، ومؤشرات الراحة مثل مؤشر PMV ومؤشر PPD حسب المعايير الدولية للراحة الحرارية تحت الظروف المناخية الحارة والجافة لمدينة ورقلة في هذا العمل ،نقارن بين نوعين من منافذ التهوية ذات شكلين مختلفين لجناح وحدة التبريد الداخلية، الأول بمنفذ بسيط (الجناح البسيط) والثاني بمنفذ موزع (الجناح المُحسَّن). تُظهر النتائج أن الجناح البسيط يُحقق تبريدًا موضعيًا وتوزيعًا حراريًا متساويًا، حيث بلغت أدنى درجة حرارة الغرفة حوالي  درجة مئوية، وتجاوزت مؤشرات الراحة الحدود المقبولة (%12>PPD .( في المقابل، حقق الجناح المُحسَّن تبريدًا أكثر تجانسًا، حيث خفَّض أدنى درجة حرارة الغرفة إلى  درجة مئوية، وخفض درجة الحرارة الداخلية للهواء بحوالي  درجات مئوية، وحسّن مؤشرات الراحة( ≈ PPD.(علاوة على ذلك، أظهرت النتائج أن متوسط سرعة تدفق الهواء عند استخدام المنفذ البسيط (الحالة البسيطة)هوم/ث.في المقابل، سجل المنفذ الموزع (الحالة المُحسَّنة) متوسط سرعة تدفق هواء قدرهم/ث. بشكل عام، قدمت الدراسة العددية فعالية التنبؤ بسلوك نظام التبريد في المناخات الصحراوية،والتي تؤكد أن مخرج تدفق الهواء للوحدة الداخلية يلعب دورًا حاسمًا في تحسين كل من الراحة الحرارية وكفاءة الطاقة.