In recent years, application of confluent jets for design of ventilation supply devices has been studied. Similarly, numerus studies have been made on the potential and application of variable air volume (VAV) in order to reduce the energy demand of ventilation systems. This study investigates the combination of supply devices based on confluent jets and VAV, both in terms of the nearfield flow behavior of the device and the impact on thermal comfort, indoor air quality and energy efficiency on a classroom-level space when the airflow rate is varied.

The method used in this study is an experimental field study where the confluent jets-based supply devices were compared to the previously installed displacement ventilation. The field study evaluated the energy efficiency, thermal comfort and indoor air quality of the two systems. In the case of the confluent jets supply devices, airflow rate was varied in order to see what impact the variation had on the performance of the system for each airflow rate. Furthermore, the confluent jets supply devices were investigated both experimentally and numerically in a well insulated test room to get high resolution data on the particular flow characteristics for this type of supply device when the airflow rate is varied. The results from the field study show nearly uniform distribution of the local mean age of air in the occupied zone, even in the cases of relatively low airflow rates. The airflow rates have no significant effect on the degree of mixing. The thermal comfort in the classroom was increased when the airflow rate was adapted to the heat load compared to the displacement system. The results lead to the conclusion that the combination of supply devices based on confluent jets can reduce energy usage in the school while maintaining indoor air quality and increasing the thermal comfort in the occupied zone.

The results from the experimental and numerical study show that the flow pattern and velocity in each nozzle is directly dependent on the total airflow rate. However, the flow pattern does not vary between the three different airflow rates. The numerical investigation shows that velocity profiles for each nozzle have the same pattern regardless of the airflow rate, but the magnitude of the velocity profile increases as the airflow increases. Thus, a supply device of this kind could be used for variable air volume and produce confluent jets for different airflow rates.

The results from both studies show that the airflow rate does not affect the distribution of the airflow on both near-field and room level. The distribution of air is nearly uniform in the case of the near-field results and the room-level measurement shows a completely uniform degree of mixing and air quality in the occupied zone for each airflow rate. This means that there is potential for combining these two schemes for designing air distribution systems with high energy efficiency and high thermal comfort and indoor air quality.

Under senare tid har applikation av Confluent jets för design av tilluftsdon studerats. Många studier har även utförts över potentialen av att applicera variabelt luftflöde (VAV) för att minska energianvändningen i ventilationssystem. Denna studie undersöker möjligheten att kombinera Confluent jets-don med VAV, både med avseende på den lokala flödesbilden och dess påverkan på termisk komfort, luftkvalitet och energieffektivitet i en klassrumsmiljö där luftflödes varieras.

Denna studie baseras dels på en experimentell fältstudie där tilluftsdon baserade på Confluents jets jämfördes med befintliga deplacerande tilluftsdon. Fältstudien utvärderade energieffektiviteten, den termiska komforten och luftkvaliteten för båda typerna av tillluftsdon. Confluent jets-donen testades under varierat luftflöde för att se påverkan av flödesvariationen på ventilationens prestation under de olika flödena. Utöver fältstudien testades Confluent jets-donen experimentellt och numeriskt i ett välisolerat test-rum för få den detaljerade flödeskarakteristiken för den här typen tilluftsdon vid varierat luftflöde.

Resultaten från fältstudien visar på en jämn fördelning av den lokala luftsmedelåldern i vistelsezonen, även för fallen med relativt låga luftflöden. Luftflöden har ingen signifikant effekt på omblandningen. Den termiska komforten i klassrummet ökade när luftflödet anpassades efter värmelasten jämfört med de deplacerande donen. Slutsatsen från fältstudien är att kombinationen av VAV och Confluent jets-don kan användas för att minska energianvändningen på skolan och bevara luftkvaliteten och den termiska komforten i vistelsezonen.

Resultaten från den experimental och numeriska studien visar luftflödet och lufthastigheten i varje enskild dysa är direkt beroende på det totala luftflödet genom donet. Dock är flödesfördelningen mellan dysorna oberoende av de tre olika luftflödena. Den numeriska undersökningen visar att flödesprofilen för varje dysa är konstant trots att flödet varieras, men amplituden för varje profil ökar med en höjning av luftflödet. Det betyder att tilluftsdon av den här typen kan användas med VAV för att producera Confluent jets för olika luftflöden.

Resultaten från båda studierna visar att luftflöde inte påverkar fördelningen av luften vare sig längs luftdonen eller på rumsnivå. Fördelningen av luften är nästan helt jämn längs donen och på rumsnivå är omblandningen och luftkvalitet den samma för varje luftflöde. Det betyder att det finns potential för att kombinera det här två teknikerna för att designa luftdistribueringssystem med hög energieffektivitet och hög termisk komfort med god luftkvalitet.

In recent years, applications of confluent jets for design of ventilation supply devices have been widely studied. Similarly, numerous studies have been made on the potential and application of variable air volume (VAV) in order to reduce the energy demand of ventilation systems. This study investigates the combination of confluent jets ventilation (CJV) and VAV, both in terms of the near-field flow behavior of the device and the impact on thermal comfort, indoor air quality and energy efficiency in conference room and classroom environments when the airflow rate is varied. For the investigation of CJV with VAV in a classroom environment two experimental studies were performed. One was a field study in a school classroom with a constant supply temperature and four cases with varying heat loads and airflow rates. The other took place in a laboratory environment with five cases, all with varying heat loads, supply temperatures and airflow rates. The two experimental studies measured mean age of air, air speeds and temperatures in the occupied zone. Both studies showed that CJV had higher energy efficiency and indoor air quality than conventional mixing ventilation. The main effects of lower supply temperatures were higher velocities in the occupied zone as well as lower temperatures due to higher energy efficiency . CJV produces mixing ventilation conditions at lower airflow rates (<4.2 ACH) and non-uniform conditions at higher airflow rates. The thermal comfort was similar to that of conventional mixing ventilation and had very small temperature gradients compared to displacement ventilation. For the investigation of CJV with VAV in a conference room environment three combined experimental and numerical studies were performed. One focused on the jet velocity profiles from the CJV supply device, the results of which were used as boundary conditions for the two other studies. The second study measured the conditions in the confluent jet development area and the occupied zone experimentally for six cases with different supply temperatures, airflow rates and nozzle matrix configurations. The results were used for validating the numerical model which was used in the last paper. The final paper was a parametric numerical study which used the response surface method to investigate the impact of four design variables: heat load, number of nozzles, airflow rate and supply temperature on energy efficiency, indoor air quality and thermal comfort. The results show that indoor air quality is increased with higher airflow rates. The energy efficiency has a negative correlation to the heat load but a positive correlation to the airflow rate which results in relatively stable heat removal effectiveness of 110% as heat load is increased and the VAV system compensates with higher airflow rates. The results also show that in a VAV system which aims at providing  uniform temperatures in the occupied zone, the thermal comfort is mostly dependent on a combination of the CLO value and the range of the airflow rates. At low CLO values the range of the airflow rate needs to be increased to create a satisfactory thermal climate.

På senare tid har applikationen av samverkande strålar i ventilationsdesign studerats. Likaså har många studier utförts över potentialen för variabelflödessystem (VAV) för att reducera ventilationssystemets energianvändning. Den här studien utvärderar kombinationen av samverkande strålventilation (CJV) och VAV, både i flödesbeteendet i donets närområde och dess inverkan på den termiska komforten, luftkvaliteten och energieffektiviteten i konferens- och klassrumsmiljöer. För studierna i klassrumsmiljö med CJV och VAV utfördes två experimentella studier, med varierande värmelaster, tilluftstemperaturer och luftflöden. I de två experimentella studierna mättes luftens medelålder, lufthastigheten och temperaturen i vistelsezonen. Båda studierna visar att CJV har högre energieffektivitet och luftkvalitet än konventionell omblandande ventilation. De största effekterna av lägre tilluftstemperaturer är högre lufthastigheter och lägre lufttemperaturer i vistelsezonen p.g.a. högre energieffektivitet. CJV producerar ett jämnt termiskt klimat vid låga flöden (<4.2 omsättningar per timme) och ett stratifierat termiskt klimat vid högre luftflöden. Den termiska komforten var liknande den for konventionell omblandande ventilation och mindre temperaturgradienter än deplacerande ventilation. Undersökningen av CJV med VAV i en konferensrumsmiljö baserades på tre kombinerade experimentella och numeriska studier. Den första fokuserade på hastighetsprofilerna från CJV-donen. Resultaten användes sedan som gränsvillkor i de två andra studierna. Vid den andra studien mättes de sammanfogade strålarnas utveckling i närområdet och luft- respektive temperaturförhållandena i vistelsezonen för sex fall med olika tilluftstemperaturer, flöden och dysmatriskonfigurationer. Resultaten användes för att validera den numeriska modellen, som användes i den sista studien. Den sista studien var en parametrisk numerisk studie som använde response-surfacemetoden för att undersöka effekten av fyra designvariabler: värmelast, antal dysor, flöde och tilluftstemperatur, på responsvariablernas energieffektivitet, luftkvalitet och termiska komfort. Resultaten visar att luftkvaliteten ökar med högre luftflöden. Energieffektiviteten har en negativ korrelation till värmelasten, men en positiv korrelation till luftflödet, vilket leder till en stabil ventilationseffektivitet på 110%, eftersom VAV-systemet ökar luftflödet när värmelasten ökar. Resultaten visar även att om ett VAV-system är inställt för att skapa jämn temperatur i vistelsezonen, är den termiska komforten mest beroende på kombinationen av CLO-värdet och spannet mellan max- och min-luftflödena. Vid låga CLOvärden, behöver spannet på luftflödet ökas för att skapa ett tillfredställande termiskt klimat>(<4.2 omsättningar per timme) och ett stratifierat termiskt klimat vid högre luftflöden. Den termiska komforten var liknande den for konventionell omblandande ventilation och mindre temperaturgradienter än deplacerande ventilation. Undersökningen av CJV med VAV i en konferensrumsmiljö baserades på tre kombinerade experimentella och numeriska studier. Den första fokuserade på hastighetsprofilerna från CJV-donen. Resultaten användes sedan som gränsvillkor i de två andra studierna. Vid den andra studien mättes de sammanfogade strålarnas utveckling i närområdet och luft- respektive temperaturförhållandena i vistelsezonen för sex fall med olika tilluftstemperaturer, flöden och dysmatriskonfigurationer. Resultaten användes för att validera den numeriska modellen, som användes i den sista studien. Den sista studien var en parametrisk numerisk studie som använde response-surfacemetoden för att undersöka effekten av fyra designvariabler: värmelast, antal dysor, flöde och tilluftstemperatur, på responsvariablernas energieffektivitet, luftkvalitet och termiska komfort. Resultaten visar att luftkvaliteten ökar med högre luftflöden. Energieffektiviteten har en negativ korrelation till värmelasten, men en positiv korrelation till luftflödet, vilket leder till en stabil ventilationseffektivitet på 110%, eftersom VAV-systemet ökar luftflödet när värmelasten ökar. Resultaten visar även att om ett VAV-system är inställt för att skapa jämn temperatur i vistelsezonen, är den termiska komforten mest beroende på kombinationen av CLO-värdet och spannet mellan max- och min-luftflödena. Vid låga CLOvärden, behöver spannet på luftflödet ökas för att skapa ett tillfredställande termiskt klimat.