Evaluation of discharge coefficients of large openable windows using full-scale samples in wind tunnel tests

Abstract

Discharge coefficients (CD) are key input data in the evaluation of energy performance of naturally ventilated buildings. Such buildings are characterized by large openings (windows, grills, vents) for which accurate experimental data are rarely available in the literature or from manufacturers. In order to contribute with an experimental method for assessment and with new CD values from windows typically found in Brazil and Germany, this paper describes a set of experiments assessing the discharge coefficient of these windows for cross-ventilation. Experiments were carried out based on the standard BS EN 13141-1:2004 set-up in a wind-tunnel with full-scale models. The investigated sample also comprised windows whose CD values were known for the validation of the method. Results for known windows are in line with previous work. Results of discharge coefficients for innovative windows (not yet available in the literature) were found. The work reduces assumptions in natural ventilation studies, contributing to the reliability of building performance assessment.

Los coeficientes de descarga (CD) constituyen un dato de entrada clave para la evaluación del desempeño energético de edificios con ventilación natural. Estos edificios se caracterizan por grandes aberturas (ventanas, rejillas y respiraderos), donde los datos experimentales raramente están disponibles en la literatura o por parte de los fabricantes. Con el objetivo de contribuir con un método experimental para la evaluación y nuevos valores de CD para ventanas de uso común en Brasil y Alemania, este artículo describe una serie de experimentos que evalúan el coeficiente de descarga de estas ventanas con ventilación cruzada. Se llevaron a cabo experimentos basados en la norma BS EN 13141-1:2004, configurando un túnel de viento con modelos a escala real. La muestra investigada presentó ventanas cuyos valores de CD se conocieron mediante el método de validación. Los resultados para las ventanas conocidas concuerdan con trabajos previos. Se encontraron resultados de CD para ventanas innovadoras (todavía no disponibles en la literatura). El trabajo reduce los supuestos planteados en estudios de ventilación natural, contribuyendo a la confiabilidad de las evaluaciones de desempeño de las edificaciones.