>> CFD於鐵皮屋熱傳分析應用案例介紹
撰文 / 劉新宇 亞翔系統集成科技(蘇州)股份有限公司 研發部
亞翔自從引進了CFD (Computational Fluid Dynamics,以下簡稱CFD )後，主要是使用在流場應用計算分析上，在實際案例之驗證比對上，也都限於流場比較多。
本期電子報將介紹一個以CFD工具應用於熱傳/流場之計算案例，結合現場之量測資料，以供大家參考。
>> 建物結構與問題描述
建物結構與問題描述
無塵室屋頂結構
太陽能面板 (Solar cell) 所使用之廠房，往往在成本考量下，其所使用之建築結構是比較簡易。
本案例係一個以一般鐵皮屋屋頂設計之太陽能廠，量測比對並分析與CFD計算分析之結果，其結果顯示CFD之計算結果與實測值頗為接近。因此，CFD所提供之相關參考數據，將可以提供設計作參考與應用。
該無塵室屋頂結構由兩層彩色鋼板夾空氣層(約150mm) 及岩棉構成，利用空氣層起隔熱作用。在一般建築設計上是十分常被採用之方式。
其結構如圖所示：
屋頂建成後，進行了一系列的溫度測試以檢驗屋頂的隔熱效果。
測試條件：Dry Coil未啟用，僅由外氣送風控制溫度。
測量工具：接觸式溫濕度計
量測結果為：以 9月5日 AM10:00為例，溫度單位為（℃）
>> CFD之模擬分析
CFD之模擬分析
我們將實際之實體，以一比一方式，建構成CFD模型，如下圖：
此中，我們令最上層彩色鋼板之溫度為一定值，即 47.8℃，並保持恆定。觀察在 Steady state，各區域溫度分佈之情形 (此時，上層彩色鋼板，形同一個 Heat Source)。
如此，我們就順利將Solar radiation 之設定避開，並考慮入模型之中。
溫度場分佈之模擬結果如下：
類比溫度與實際量測溫度比較
模擬結果與測量結果非常接近，偏差都在10%以內。
>> 結論
結論
基於模擬結果和實際測量值的比較，可得到以下結論：
1. 溫度場的模擬結果與實測值非常接近，偏差在10%以內。
2. 我們可以更進一步利用CFD工具找出屋頂傳熱入室內之熱通量，而此一數值，就具有設計之參考價值，因為它是被驗證並確認過。對於日後室內熱負載之估算具有實質之幫助。