Natürliche Belüftung – Aluminium Dunkerque
Analyse der Luft- und Wärmeströme in der Aluminiumfabrik Dunkerque: 3D-Modellierung und CFD-Simulationen
Die Studie konzentriert sich auf die Optimierung der Platzierung von Belüftungssystemen für die Aluminiumfabrik Dunkerque. Numerische CFD-Simulationen wurden durchgeführt, um die Flüssigkeitsströme zu analysieren und die lufttechnischen und thermischen Bedingungen in der Fabrik zu bewerten, um genaue Empfehlungen für die optimale Platzierung der Belüftungssysteme zu geben.
Dimensionierung der natürlichen Belüftung bei der Hinzufügung eines neuen Ofens - Aluminium Dunkerque
Jahr
2024
Kunde
Aluminium Dunkerque
Lokalisierung
Frankreich
Typologie
Industrie
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Studie über die optimale Platzierung von Lüftungsöffnungen zur Verbesserung des thermischen Komforts in der Aluminium Dunkerque Fabrik
Bewertung der Eignung des Belüftungssystems zur Unterstützung der Produktionserweiterung im Werk von Aluminium Dunkerque
Die durchgeführte Studie befasst sich mit der Platzierung von Lüftungen zur Verbesserung des thermischen Komforts in der Fabrik von Aluminium Dunkerque, die über ein Kühlsystem mit natürlicher Belüftung verfügt. Die Fabrik besteht aus 7 Öfen und einer Barrenproduktionslinie und um die Produktionskapazität zu erhöhen, wird die Einrichtung eines achten Ofens in Betracht gezogen. Die Temperatur dieser Öfen liegt bei etwa 750 °C, sodass es innerhalb der Anlage zu starken Heißluftbewegungen kommt.
Die Gießereihalle ist mit 4 großen Zimmermannslüftern, 13 statischen Lüftern und Jalousien an einigen Fassaden des Gebäudes ausgestattet. Ziel dieser Studie wird es daher sein, zuuntersuchen, ob das derzeitige Belüftungssystem für die Hinzufügung eines achten Ofens ausreichend ist, und wenn nicht, wie man dies ändern könnte.
Vorbereitende Messungen für die thermo-lufttechnische Analyse
Einsatz von Rauchtests und Temperaturmessungen zur Beurteilung der Luftzirkulation in der Fabrik
Ziel des durchgeführten Audits war es, möglichst viele Informationen über den Betrieb der Anlage in Bezug auf Temperatur und Luftbewegungen zu sammeln. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden verschiedene Tests und Messinstrumente eingesetzt. Der Rauchtest wurde mithilfe einer Nebelmaschine durchgeführt, die eine große Menge Rauch in dem Volumen erzeugte. Dadurch konnten die Makrobewegungen der Luftströme innerhalb des Geländes sichtbar gemacht werden.
Die verwendeten Rauchgase waren umweltfreundlich und wurden aus einer umweltfreundlichen Flüssigkeit auf Wasser- und Glykolbasis erzeugt. Bei diesen Tests wurden Videos aufgenommen, um die vor Ort beobachteten Phänomene zu analysieren. Lufttemperaturmessgeräte wie Teleskopsonden mit Kalibrierungszertifikat wurden verwendet, um die Lufttemperaturen und -geschwindigkeiten am Standort zu erfassen. Die Ergebnisse der Rauchversuche haben gezeigt, dass die Luftströme in der Nähe der Öfen überwiegend aufsteigend sind.
Prüfung der Systeme mit Rauchgasen
Analyse von Wärmebildern zur Identifizierung von Wärmequellen
Anschließend wurden Wärmebilder verwendet, um die Hauptquellen thermischer Phänomene und die verschiedenen Bereiche mit mehr oder weniger Wärmedichte hervorzuheben.
Die gemessenen Temperaturen wurden mit den Ergebnissen der CFD-Simulationen verglichen, um die Übereinstimmung zu überprüfen.
Es wurde der Emissionsgrad der verschiedenen Oberflächen berücksichtigt, um die Temperaturen zu schätzen.
Integration von Audit-Daten für eine originalgetreue Nachbildung der Fabrik in Simulationen : Auf dem Weg zur lufttechnischen und thermischen Optimierung
Alle Lüftungen, Öffnungen und Luftdurchlässe in der Anlage wurden bei der Prüfung ermittelt. Dadurch kann die Fabrik in den Simulationen genau nachgebildet werden, wobei auch die zur Verfügung gestellten Pläne berücksichtigt werden. Es wurden vier Arten von Öffnungen identifiziert, die vollständig geöffnete Türen, Lamellen an den Fassaden, Zimmermannslüfter und statische Lüfter umfassen. Bei der Prüfung wurden auch die Gesamtgeometrie der Gießerei und die verschiedenen Volumen, die den Luftstrom beeinflussen, ausfindig gemacht. Diese Informationen über Temperaturen, Luftbewegungen, Öffnungen und die Geometrie des Standorts sind entscheidend, um die Fabrik zu verstehen und in Simulationen genau wiederzugeben. Sie werden auch als Grundlage für Empfehlungen zur Optimierung der lufthygienischen und thermischen Bedingungen am Standort dienen.
Wetteranalyse
Die klimatologischen Daten der Wetterstation in Dünkirchen sind von größter Bedeutung, um die äußeren klimatischen Bedingungen zu definieren, die für die Untersuchung der Fabrikbelüftung notwendig sind. Die gesammelten Informationen umfassen die Windgeschwindigkeit und -richtung sowie die durchschnittliche Tiefsttemperatur im Winter und die durchschnittliche Höchsttemperatur im Sommer.
Darüber hinaus werden auch die extremsten Spitzenwerte der gemessenen Temperaturen berücksichtigt. Diese Daten spielen eine entscheidende Rolle bei der Anpassung der Lüftungs- und Klimatisierungsstrategien, um den optimalen Komfort für die Mitarbeiter der Fabrik das ganze Jahr über zu gewährleisten.
Numerische CFD-Simulation der thermischen Bedingungen in der Fabrik
Erstellen einer digitalen Vorlage
Die numerische Strömungsmechanik (CFD), oder Dynamics (CFD) auf Englisch, ist eine numerische Methode zur Untersuchung von Flüssigkeitsströmungen in einer gegebenen Umgebung. Bei dieser Methode werden partielle Differentialgleichungen verwendet, um Strömungsprobleme von Flüssigkeiten zu lösen, die analytisch oft unlösbar sind.
Im Zusammenhang mit Gebäuden kann eine CFD-Studie Informationen über Luftgeschwindigkeiten, Druck und Temperaturen in und um Bauräume liefern. Dies ermöglicht ein besseres Verständnis der lufttechnischen und thermischen Bedingungen, insbesondere bei der Planung von Lüftungs- und Klimaanlagen.
CFD-Simulationen sind besonders nützlich, um den Komfort in Innenräumen zu optimieren, indem sie sicherstellen, dass die Luftströme angemessen sind und gut verteilt werden, was zur Verbesserung der Energieeffizienz und des Wohlbefindens der Bewohner beiträgt. Die geometrische Modellierung ist ein wesentlicher Schritt bei CFD-Simulationen. Sie besteht darin, die Geometrie des untersuchten Standorts oder Gebäudes wahrheitsgetreu darzustellen. Dadurch können die Randbedingungen wie die Art der Wände, nach außen offene Flächen, interne Wärmezufuhr usw. festgelegt werden. Die geometrische Modellierung ermöglicht auch eine Vereinfachung des Modells, indem für die lufttechnische und thermische Untersuchung irrelevante Elemente eliminiert werden, was die Interpretation der Ergebnisse erleichtert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass CFD-Simulationen zur Untersuchung von Flüssigkeitsströmungen im Rahmen der Gebäudeplanung eingesetzt werden. Sie ermöglichen es,die lufttechnischen und thermischen Bedingungen zu optimieren,den Raumkomfort zu verbessern unddie Energieeffizienz zu optimieren. Die geometrische Modellierung und die Vernetzung des Modells sind Schlüsselschritte in diesem Prozess, ebenso wie die Definition der Randbedingungen und die Verwendung geeigneter Turbulenzmodelle.
Ergebnisse der Simulationen
Strategische Platzierung von Abluftsystemen: Der Schlüssel zu einem optimalen lufttechnischen Betrieb
DasZiel dieser Studie war es, den ordnungsgemäßen lufttechnischen Betrieb der Anlage nach der Hinzufügung des neuen Ofens 8 zu überprüfen. Zu diesem Zweck wurden mehrere Szenarien untersucht. Das erste Szen ario war das bestehende Szenario, das die Luftabsaugsysteme so übernimmt, wie sie derzeit installiert sind, mit externen Bedingungen, die auf der Wetteranalyse basieren. Die Ergebnisse zeigten jedoch ein Ungleichgewicht in der Temperaturverteilung zwischen der Nord- und der Südseite der Anlage, was auf das Fehlen einer Abzugshaube für Ofen 8 und eines Zimmermannslüfters zurückzuführen war. Das zweite Szenario baute zusätzliche Statik über dem Ofen 8 ein. Die Ergebnisse zeigten, dass dieHinzufügung dieser Belüfter einen schnelleren und gezielteren Abtransport der wärmebeladenen Luft ermöglichte und somit den lufttechnischen Betrieb der Anlage verbesserte.
Die Bedeutung der richtigen Platzierung von Lüftungsöffnungen: Strategie zur Förderung eines effizienten Wärmeabzugs und einer optimalen Ableitung der warmen Luft
Nach den Ergebnissen des zweiten Szenarios wurde das dritte Szenario untersucht, das die Schließung einer als kontraproduktiv erachteten Ventelle beinhaltete. Dieses Szenario zeigte, dass das Schließen dieser Öffnung die Schichtung der warmen Luft förderte, was zu einem besseren Wärmezug und einer effizienteren Abfuhr der wärmebeladenen Luft führte. Diese Ergebnisse zeigen, wie wichtig die richtige Platzierung von Abluftsystemen und Lüftungsöffnungen für die gute lufttechnische Funktion des Standorts ist. Die daraus abgeleiteten Empfehlungen empfehlen den Einbau von gezielten Belüftungsöffnungen, um einen effizienteren Abzug der wärmebeladenen Luft zu erleichtern und das Schließen bestimmter Öffnungen, um eine optimale Schichtung der warmen Luft zu fördern.
Studie zur Verteilung von Staub und Schadstoffen
Bei dieser Studie wurden zwei Konfigurationen untersucht, um die Effektivität der Staubabsaugung bei Ofen 8 im Modus „offene Tür“ zu bewerten. Die erste Konfiguration war die Grundkonfiguration, während die zweite Konfiguration das Hinzufügen von statischen Belüftern und das Schließen der ungeeigneten Windschutzscheibe beinhaltete.
Auswirkungen der verschiedenen Arten von statischen Belüftern
Die durchgeführten Simulationen beinhalteten dann die Installation eines neuen Zimmermannsbelüfters über Ofen 8. Die Ergebnisse der Simulationen zeigten, dass der neu hinzugefügte Zimmermannsbelüfter einen erheblichen Einfluss auf die Luftströmungen hatte. Es ist ein Verschwinden der gerichteten Strömung von Ofen 8 zu den bereits vorhandenen kleinen Zimmermannslüftern zu beobachten.
In Bezug auf die Temperaturverteilung zeigen die Ergebnisse eine ähnliche Verteilung wie in den vorherigen Szenarien, jedoch mit einem deutlichen Rückgang der Temperatur unter dem Dach dank des Zimmermannslüfters.
Die Temperatur unter dem Dach sinkt nachweislich dank derschneller Abtransport der warmen Luft beladen mit Kalorien durch den Zimmermannslüfter. Die Ergebnisse unterstreichen auch, dass der Gesamtfördermenge bleibt weitgehend konstantmit einer leichtem Anstieg im Vergleich zur bestehenden Konfiguration. Diese Ergebnisse zeigen die Wirksamkeit des oberhalb von Ofen 8 hinzugefügten Zimmermannsbelüfters für die heiße, mit Kalorien beladene Luft schnell abführen. Diese Änderung trägt also dazu bei Verbesserung des Luftstroms und der thermischen Bedingungen im Gebäude.
Untersuchung der Strahlung von Öfen
Auswirkungen der verschiedenen Arten von statischen Belüftern
Die Strahlungsstudie als Teil der thermo-lufttechnischen Analyse einer Anlage ermöglicht es, die Auswirkungen der Wärmestrahlung besser zu verstehen, die Wechselwirkung zwischen Strahlung und Konvektion zu bewerten und Bereiche zu identifizieren, in denen Anpassungen erforderlich sind, um die thermischen Bedingungen innerhalb der Anlage zu optimieren. Dies verbessert den Komfort der Arbeiter, verhindert Überhitzungsprobleme undoptimiert die Energieeffizienz der Fabrik.
Daher wurden Simulationen durchgeführt, um den Strahlungstransfer von Ofen 8 auf die umliegenden Wände in zwei verschiedenen Szenarien zu bewerten. Das erste Szenario entspricht der üblichen Konfiguration, bei der Ofen 8 geschlossen ist. Die Ergebnisse zeigten, dass große Strahlungsflüsse von der Nordfassade, der Wand gegenüber dem Ofen und dem niedrigen Dach mit Höchsttemperaturen von bis zu etwa 70°C empfangen wurden. Das zweite Szenario betrifft den offenen Ofen 8 mit einer Innentemperatur von 500 °C, um die Kühlung des offenen Ofens zu berücksichtigen. Die gleichen Gebiete sind dann auch großen Strahlungsflüssen mit Höchsttemperaturen von rund 75°C ausgesetzt.
Diese Ergebnisse belegen densignifikanten Einfluss des Strahlungstransfers von Ofen 8 auf die umliegenden Wände. Sie heben die Bereiche hervor, die den größten Strahlungsfluss erhalten, insbesondere die Nordfassade, die Wand gegenüber dem Ofen 8 und das niedrige Dach.
Bilanz der thermo-lufttechnischen Analyse der Fabrik
Analyse der thermischen Bedingungen: Identifizierung von Risikobereichen und Empfehlungen zur Verbesserung des Komforts für die Arbeiterinnen und Arbeiter
Dank desFachwissens unseres Unternehmens konnten technische Lösungen für die Hinzufügung eines neuen Ofens in der Fabrik gefunden undder thermische Komfort für die Arbeiter verbessert werden. Die vorgenommenen Änderungen führten zu einer deutlichen Senkung der Temperaturen unter dem Dach und im Bereich der Arbeitsbereiche sowie zu einerVerbesserung der Belüftung, indem die Warmluftströme an bestimmten Stellen reduziert wurden.
DieStrahlungsanalyse ermittelte auch drei Bereiche, in denen der Strahlungstransfer intensiver ist, was eine Gefahr für die Arbeiter darstellen könnte. Diese Ergebnisse tragen zu einem besseren Verständnis der Luftströmungen und der thermischen Bedingungen bei und ermöglichen die Formulierung von Empfehlungen zur Optimierung der Belüftung, der Temperatur und generell der Arbeitsbedingungen innerhalb der Anlage.
Videozusammenfassung der Studie
Zusammenfassung der Studie
Die durchgeführte Studie befasst sich mit der optimalen Platzierung von Lüftungsöffnungen, um den thermischen Komfort in der Fabrik von Aluminium Dunkerque zu verbessern, die ein Kühlsystem mit natürlicher Belüftung verwendet. Ziel ist es, festzustellen, ob das derzeitige Belüftungssystem für die Hinzufügung eines 8. Ofens ausreicht, und gegebenenfalls Lösungsvorschläge zu machen.
Es wurden verschiedene vorläufige Messungen durchgeführt, wie z. B. Rauchversuche zur Beobachtung der Luftbewegungen, Temperaturmessungen und Wärmebilder zur Identifizierung von Wärmequellen. Diese Daten wurden verwendet, um ein 3D-Modell der Anlage zu erstellen , in dem numerische CFD-Simulationen durchgeführt wurden.
Mithilfe von CFD-Simulationen werden Flüssigkeitsströmungen untersucht und die lufttechnischen und thermischen Bedingungen in der Anlage simuliert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Hinzufügung bestimmter Belüfter einen schnelleren und gezielteren Abzug der heißen Luft ermöglichen würde, was den lufttechnischen Betrieb des Standorts verbessern würde.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie die optimale Platzierung von Lüftungsöffnungen zur Verbesserung des thermischen Komforts in der Fabrik von Aluminium Dunkerque im Hinblick auf die Hinzufügung eines achten Ofens ermittelt hat. Die Ergebnisse der CFD-Simulationen lieferten präzise Empfehlungen zur Optimierung der Energieeffizienz und des Wohlbefindens der Fabrikarbeiter.
Video-Zusammenfassung der Mission
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