Conventional methods of multi-zone airflow analysis impose mass conservation yet ignore mechanical energy conservation in forming the system equations governing building airflows. While the impact of this fundamental oversight has yet to be fully evaluated, it may well limit the accuracy of analysis in building with large openings and compromise current efforts to embed detailed CFD models within whole-building multi-zone models. This limitation, however, need not be tacitly accepted as both mass and mechanical power conservation principles may, in fact, be directly applied to the analysis of airflow in buildings. For serial assemblies of two-port control volumes, the combined mass and power balance approach may be solved exactly. For more complex assemblies involving multi-port control volumes, zone field assumptions are required for closure - i.e., as in conventional multi-zone airflow analysis.
This paper will present a formulation of multi-zone airflow analysis theory based on both conservation of mass and mechanical energy, identify boundary conditions and zone field assumptions that will effect closure of the system equations, and review comparisons of results obtained using the Power Balance and related hybrid methods to those obtained using the conventional approach and CFD results.
エール大学(米国コネチカット州ニューヘブン市)建築学部教授
1969年ウィスコンシン大学化学工学科卒業。1974年には建築学修士と土木建築工学で理学修士を取得。1979年にはカリフォルニア大学バークリー校において土木建築工学で博士号を取得。2000年にはエール大学から名誉ある「2回目の名誉アカデミー会員」を授与される。エール大学建築学部の構造・環境・サスティナブル技術コースの教壇に立ち、温熱・気流・空気質解析のための理論と数値計算ツールの開発に携わる。構造、温熱、自然換気、持続可能設計手法のデザインガイドラインを建築家に提供するとともに、米国環境保護庁、米国エネルギー省、米国国立標準技術研究所、国際エネルギー機関のアドバイザーを務める。現在は、既存の方法の根本的な誤りを修正する、巨視的な室内気流解析手法へのアプローチを進めるために、複数年・次世代・マルチゾーン解析手法の研究を手がけている。(翻訳：西澤)
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