U S I N G T H E R M A L B U O Y A N C Y O F C O M B U S T I O N H E A T E R S I N O R D E R T O C O N T R O L I N D O O R A I R Q U A L I T Y
C o m b u s t i o n h e a t e r s c a n r e l e a s e a l a r g e a m o u n t o f h a r m f u l g a s e s, s u c h a s C O a n d N O x i n t o t h e a t m o s p h e r e o f a r o o m. B u t, b y p r o p e r d e s i g n a n d a r r a n g m e n t o f t h e c o m b u s t i o n e q u i p m e n t i n t h e r o o m, t h e r m a l b u o y a n c y c a n b e u s e d t o d r i v e o u t t h e p o l l u t a n t s a n d i m p r o v e i n d o o r a i r q u a l i t y. T h e m a i n a i m o f t h i s s t u d y i s t o p r o p o s e a p r o p e r a r c h i t e c t u r a l d e s i g n, a n d p r o v i d e s o m e p r a c t i c a l d e s i g n r e c o m m e n d a t i o n s, b y e v a l u a t i n g t h e e f f e c t o f d i f f e r e n t p a r a m e t e r s o n t h e i n d o o r a i r q u a l i t y o f b u i l d i n g s w i t h c o m b u s t i o n h e a t i n g e q u i p m e n t. T o a c h i e v e t h e s e g o a l s, v a r i o u s a r r a n g e m e n t s f o r l o c a t i o n s o f h e a t e r s a n d o u t l e t v e n t s h a v e b e e n c o n s i d e r e d, a n d i n d o o r a i r q u a l i t y h a s b e e n e v a l u a t e d u n d e r t h e s e c o n d i t i o n s b y a n a l y z i n g a i r f l o w a n d p o l l u t a n t d i s t r i b u t i o n d u e t o v e n t e d a n d u n v e n t e d h e a t e r s i n t h e r o o m. I n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e m, a n u m e r i c a l s i m u l a t i o n o f t h e f l o w a n d p o l l u t a n t f i e l d s i n a 3D r o o m w a s p e r f o r m e d u s i n g A i r p a k s o f t w a r e. I n v e s t i g a t i o n s i l l u s t r a t e t h a t t h e r m a l b u o y a n c y h a s d i f f e r e n t e f f e c t s i n v a r i o u s a r r a n g e m e n t s o f h e a t e r a n d o u t l e t v e n t. C h a n g i n g t h e l o c a t i o n o f t h e o u t l e t v e n t o n t h e s i d e w a l l s c a n n o t s i g n i f i c a n t l y a f f e c t i n d o o r a i r q u a l i t y, b e c a u s e n a t u r a l c o n v e c t i o n c u r r e n t s b y t h e h e a t e r a r e t h e d o m i n a n t m e c h a n i s m i n f l o w f i e l d d i s t r i b u t i o n. H o w e v e r, t h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e c e n t e r o f a c o l d e x t e r n a l w a l l i s t h e b e s t l o c a t i o n f o r i n s t a l l i n g t h e o u t l e t v e n t, s o t h a t b o t h c a t e g o r i e s o f a i r q u a l i t y a n d e n e r g y c o m b u s t i o n a r e c o n s i d e r e d. M o r e o v e r, t h e r e s u l t s o f t h e p r e s e n t s t u d y d e m o n s t r a t e t h a t t h e l o c a t i o n o f t h e h e a t e r i n a r o o m c a n s i g n i f i c a n t l y a f f e c t t h e d i s t r i b u t i o n a n d a l s o m e a n c o n c e n t r a t i o n v a l u e o f t h e p o l l u t a n t s. B y i n s t a l l i n g t h e h e a t e r n e a r t h e e x t e r n a l w a l l, o p p o s i t e t h e o u t l e t v e n t a n d i n t h e c o r n e r s o f t h e r o o m, 6% r e d u c t i o n i n C O2 c o n c e n t r a t i o n i n t h e b r e a t h i n g z o n e i n t h e b a s e m o d e l i s o b s e r v e d. T h e p o s i t i o n o f t h e h e a t e r t o t h e c o l d e x t e r n a l w a l l, o u t l e t v e n t, d o o r a n d w i n d o w a r e i m p o r t a n t f a c t o r s t h a t c a n a f f e c t t h e c o n c e n t r a t i o n o f t h e p o l l u t a n t s. G e n e r a l l y, t h e l o w e s t c o n c e n t r a t i o n o f p o l l u t a n t s i n t h e r o o m i s a c h i e v e d i n c a s e s w h e r e t h e h e a t e r w a s l o c a t e d n e a r t h e l o n g i t u d i n a l e x t e r n a l w a l l a n d n e a r t h e c o r n e r o f t h e r o o m, a n d t h e o u t l e t v e n t w a s l o c a t e d i n a n o t h e r c o r n e r o f t h a t w a l l. F u r t h e r m o r e, t h e h i g h e s t c o n c e n t r a t i o n o f p o l l u t a n t s i n t h e r o o m w a s a c h i e v e d i n c a s e s w h e r e t h e h e a t e r w a s l o c a t e d n e a r t h e c o r n e r o f t h e l o n g i t u d i n a l i n t e r n a l w a l l, a n d t h e o u t l e t v e n t w a s l o c a t e d i n t h e c o r n e r o f t h e t r a n s v e r s e i n t e r n a l w a l l. C o m p a r i n g i n d o o r a i r q u a l i t y i n t h e m e n t i o n e d c o n d i t i o n s s h o w e d t h a t u n d e r t h e b e s t c o n d i t i o n s, t h e c o n c e n t r a t i o n o f C O2 i n t h e b r e a t h i n g z o n e i s a b o u t 9% l o w e r t h a n t h e w o r s t c o n d i t i o n s.
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