Design des Heizungs-/Klimasystems einer pharmazeutischen Fabrik
Energieoptimierung und thermischer Komfort: Die Renovierung einer pharmazeutischen Fabrik
Im Rahmen der Renovierung einer pharmazeutischen Fabrik stützt sich unsere Studie auf einen innovativen Ansatz der CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics), um die energetischen Herausforderungen in Chancen für eine nachhaltige Leistung umzuwandeln. Die dynamische thermische Simulation (DTS) spielt eine zentrale Rolle bei der genauen Quantifizierung der Auswirkungen des architektonischen Designs auf den Heizbedarf und den thermischen Komfort, insbesondere während der Sommersaison.
Die Hauptziele dieser Analyse beinhalten diedetaillierte Schätzung des Energiebedarfs, dieBewertung der spezifischenklimatischen Bedingungen im Winter und Sommer sowie dieEntwicklung geeignetertechnischer Lösungen zur Verbesserung des Komforts. Das Projekt wird in mehreren Phasen durchgeführt und beinhaltet den schrittweisen Austausch verschiedener Maschinen, um die industriellen Prozesse zu optimieren. Die Studie zielt auf die Dimensionierung einer technischen Lösung ab, die ein optimales thermisches Umfeld für die Mitarbeiter schafft und gleichzeitig eine höhere Energieeffizienz und einen umweltfreundlichen Ansatz gewährleistet. Mit unserer Expertise in CFD-Simulationen sind wir bestrebt, innovative und nachhaltige Lösungen für den Industriesektor zu liefern.
Conception du système Chauffage/Climatisation d'une usine pharmaceutique
Jahr
2025
Kunde
NC
Lokalisierung
France
Typologie
Génie Climatique
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Nutzung von Wetterdaten für immer genauere CFD-Simulationen
Immersive Nutzung von CFD
Bei der Renovierung der pharmazeutischen Fabrik stützt sich die immersive Nutzung der CFD-Simulation auf zuverlässige und repräsentative Wetterdaten aus der Nähe von Carnoux-en-Provence. Diese von infoclimat® bereitgestellten Informationen dienen als Grundlage für unser Referenz-Klimamodell, das eine genaue Analyse der thermischen Bedingungen über das ganze Jahr hinweg gewährleistet.
Unsere Analyse beschränkt sich nicht auf einen Überblick. Sie umfasst auch eine detaillierte monatliche Inspektion, um zwischen Sommer- und Winterbedingungen zu unterscheiden. Indem wir ein „echtes“ Klimajahr nachbilden, beziehen wir kritische Schwankungen wie Hitzewellen, Kälteeinbrüche und andere außergewöhnliche Ereignisse in unsere CFD-Simulationen mit ein. Dieser Ansatz ermöglicht es unseren Lösungen, optimal auf die klimatischen Gegebenheiten der Region zu reagieren und unterstreicht unser Engagement fürEnergieeffizienz und thermischen Komfort.
Audit - Thermische Analyse und lufttechnische Dichtheit: Rauch- und Wärmetests
Durchführung von Rauchtests zur Unterstützung der CFD
Im Rahmen der energetischen Sanierung der pharmazeutischenFabrik stützen wir uns auf dynamische thermische Simulationen (STD) und CFD-Modellierung (Computational Fluid Dynamics), um die Energieleistung und das interne Klima des Gebäudes zu bewerten.
Rauchversuche spielen bei diesem Audit eine entscheidende Rolle, da sie die Luftströme sichtbar machen und unerwünschte Luftlecks in der Fabrik aufdecken. Sie ermöglichen die Identifizierung von Bereichen mitLuftinfiltrationen, die dieEnergieeffizienz des Gebäudes beeinträchtigen könnten. Thermische Tests bieten eine detaillierte Analyse der Oberflächentemperaturen von Maschinen und Anlagen. Dies hilft, potenzielle Quellen für Wärmeverluste oder Überhitzung zu lokalisieren. Zusammen liefern diese Tests wichtige Daten zur Optimierung des CFD-Simulationsmodells und zur Verbesserung des Klimakontrollsystems.
Durchführung von thermischen Tests zur Durchführung von Simulationen
Die thermischen Eigenschaften der Wände wurden während des Audits vor Ort mit Hilfe von thermischen Tests abgeleitet und zeigten eine unterschiedliche Zusammensetzung, von Innenwänden aus Quadern und Blech bis hin zu Außenwänden mit einer 5 cm dicken Isolierung. Die Decke und die Innenwände sind so strukturiert, dass die Wärmedämmung durch die Verwendung von Steinwolle gewährleistet ist, die durch ein mechanisches Belüftungssystem und Oberlichter ergänzt wird. Im Inneren des Gebäudes wird diethermische Trägheit hauptsächlich durch eine Betonplatte gewährleistet, die die Reaktion des Gebäudes auf Temperaturschwankungen erheblich beeinflusst. DieLuftdichtheit ist ein wesentliches Merkmal, um unerwünschte Luftströmungen zu minimieren, was für die Aufrechterhaltung der Energieeffizienz von entscheidender Bedeutung ist.
Die interne Wärmezufuhr, die sich direkt auf das Risiko einer sommerlichen Überhitzung auswirkt, ist hauptsächlich auf die elektrischen Geräte mit hoher Wärmeabgabe zurückzuführen, insbesondere die Druckmaschinen und dasLED-Beleuchtungssystem, das durch Bewegungserkennung ausgelöst wird.
Erhebung der Konfiguration der Klimakontrollsysteme des Standorts, um die Genauigkeit der Parameter der CFD-Studie zu verbessern.
Die Prüfung zeigte auch die Bedeutung von Klimakontrollsystemen, wie z.B. Luftaufbereitungsanlagen(AHU). Ihre Konfiguration und Platzierung sind von strategischer Bedeutung für die Zufuhr von Frischluft und die notwendige Kühlung, insbesondere im Bereich der Platinen und Reinräume, die aufgrund ihres Dauerbetriebs ein streng kontrolliertes Raumklima erfordern. Der Betrieb der Druckmaschinen, der Wärmestau aufgrund der eingeschränkten Belüftung und die Türen des Lagerbereichs sind Schlüsselpunkte für den Lufteintritt, die das Klima in der Fabrik beeinflussen.
Die gesammelten Daten und die Annahmen, die für unsere thermische Simulation verwendet wurden, unterstreichen die Bedeutung eines präzisen Ansatzes, der auf die tatsächlichen Bedingungen vor Ort zugeschnitten ist. Diese umfassende Analyse fließt in unser Modell ein, um Lösungen zur Klimakontrolle zu bewerten und eine optimale, nachhaltige und energieeffiziente Arbeitsumgebung zu gewährleisten. Wir stellen sicher, dass alle kritischen Informationen in Zusammenarbeit mit dem Betreiber ergänzt werden, um dieEnergieeffizienz zu verbessern und den Komfort innerhalb der Anlage zu erhöhen.
Dynamische thermische Simulation (DTS): Ein wichtiges Werkzeug für die Energieoptimierung
Fortschrittliche numerische Simulation für ein optimales Wärmemanagement von Gebäuden
Die dynamische thermische Modellierung (DTM) ist ein wichtiges Computerwerkzeug zur Simulation und Vorhersage des thermischen Verhaltens eines Gebäudes über das ganze Jahr hinweg. Durch die Integration der komplexen Interaktionen zwischen dem Gebäude, seinen Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HLK) und den klimatischen Bedingungen der Umgebung bietet dieses Modell einen tiefen Einblick in die Energieleistung.
Mit Hilfe von ausgeklügelten mathematischen Gleichungen und fortschrittlichen Algorithmen gelingt es, die physikalischen Eigenschaften des Gebäudes, wie dieAusrichtung der Fassaden, die thermischen Eigenschaften der Materialien und dieEffizienz der HVAC-Systeme, genau darzustellen.
Das Modell berücksichtigt auch wichtige Parameter wieIsolierung,Luftdichtheit und interne Wärmequellen, sowie natürliche oder mechanische Belüftung, Sonneneinstrahlung und Luftinfiltration. Diese wertvollen Simulationen werden verwendet, um den thermischen Komfort zu optimieren, den Energieverbrauch zu reduzieren und eine nachhaltige und leistungsfähige bebaute Umwelt zu gewährleisten.
Ergebnisse der STD-Studie: Einfluss von Dämmstoffen und Abluftanlagen auf die thermische Leistung
Die STD-Studie hat gezeigt, dass die Variationen in der Dicke der Dachisolierung und die Steuerung der Abluftanlagen einen erheblichen Einfluss auf die Energieeffizienz des Gebäudes haben. Die maximale Reduzierung derAußenluftabsaugung verbesserte die Effizienz der Klimaanlage und führte zu einer Steigerung der Kühlleistung um 36%.
Die Verdoppelung derDämmung führte zu einer zusätzlichen Einsparung von 8,5 % der Kühlleistung. Diese Änderungen zeigen, dass die Optimierung derIsolierung und des Belüftungssystems den Energieverbrauch erheblich senken und den Komfort der Bewohner verbessern kann.
Die Studie empfiehlt auch die Verwendung einer hellen, reflektierenden Farbe auf dem Dach, um den Wärmeeintrag durch die Sonneneinstrahlung weiter zu reduzieren und so einen zusätzlichen Energiegewinn von etwa 10 % zu erzielen. Diese Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung des integrierten Managements von Wärmesystemen für die Maximierung derEnergieeffizienz von Industriegebäuden.
CFD-Modellierung zur Verbesserung der lufttechnischen Leistung
Erstellung eines digitalen Zwillings - Grundlage der CFD
Im Rahmen des Projekts konzentriert sich die CFD auf die Vereinfachung des internen Volumens der Anlage durch Eliminierung von Systemen, die sich nicht direkt auf dieLuftzirkulation und die Temperatur auswirken. Dieser strategische Ansatz verfolgt zwei wichtige Ziele: Er erhöht die Genauigkeit des Modells, indem er die Computerlast verringert, und er konzentriert die Analyse auf die Elemente, die für die Belüftung und das Wärmemanagement entscheidend sind. Durch die Fokussierung auf das Wesentliche bietet das CFD-Modell eine schlankere und zugänglichere Darstellung, die zuverlässige und verwertbare Schlussfolgerungen ermöglicht.
Bei der Modellierung des inneren Volumens hängt die Lösung der partiellen Differentialgleichungen von der sorgfältigen Festlegung der Randbedingungen ab. Diese werden teilweise durch die Messkampagne vor Ort und die Informationen der Bauherren bestimmt. Indem die Berechnungen auf diesen Parametern basieren, wird die CFD-Simulation zu einem leistungsfähigen Werkzeug, um die lufttechnische und thermische Leistung von Gebäuden zu optimieren.
Untersuchung verschiedener Lüftungsszenarien: Energieeffizienz und Komfort in der Fabrik
Ziel dieser Simulation ist die Dimensionierung einer technischen Lösung zur Verbesserung des thermischen Komforts der Arbeiter bei gleichzeitiger Optimierung derEnergieeffizienz der Fabrik. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden zehn Düsenkanäle in den kritischen Bereichen der Fabrik installiert, in denen die Temperaturen an heißen Tagen übermäßig hoch waren. Drei verschiedene Szenarien wurden getestet, jedes mit unterschiedlichen Konfigurationen vonAbluftventilatoren und Ausblastemperaturen.
Im ersten Szenario liefen die Abluftventilatoren auf niedriger Stufe mit einer mittleren Ausblastemperatur. Im zweiten Szenario wurde die Ausblastemperatur gesenkt, während die Lüfter weiterhin mit niedriger Drehzahl liefen. Das dritte Szenario zeichnet sich durch eine vollständige Schließung der Ventilatoren mit einer niedrigeren Ausblastemperatur aus. Um eine konstante Kühlleistung zu gewährleisten, wurde der Zuluftstrom auf eine optimale Ausblastemperatur eingestellt.
Analyseergebnisse und maßgeschneiderte Lösungen mit EOLIOS Engineering
Die Analyse der Geschwindigkeiten ergab eine gleichmäßige Zirkulation der Frischluft ohne tote Zonen, insbesondere in den Reinräumen und den mechanischen Bereichen. Diese Optimierung führte zu einer gleichmäßigen Verteilung der Frischluft in der gesamten Fabrik.
Das Wärmebild des ersten Szenarios zeigte drei verschiedene Zonen: die niedrigste Temperatur im Kartenbereich, gefolgt von den Reinräumen mit einer um etwa 2°C höheren Temperatur aufgrund der hohen Maschinendichte und dem Lagerbereich, der nicht mit Kanälen ausgestattet ist, mit einer um etwa 4°C höheren Temperatur im Vergleich zum Kartenbereich. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Reduzierung der Ausblastemperatur die Temperaturen noch besser homogenisieren und die Temperaturen im unteren Bereich senken könnte.
Die Analyse schlägt auch dieAbschaltung der Extraktoren und das Schließen der Fenster im unteren Teil der Anlage vor, um den thermischen Komfort zu verbessern. In den Zellen zeigen die Simulationen recht hohe Temperaturen, wenn man von einer perfekten Abdichtung ausgeht, was pessimistisch ist, da Undichtigkeiten eine thermische Dispersion wahrscheinlicher machen. Schließlich zeigen die Deckenlüfter eine relativ hohe Eintrittstemperatur, die optimiert werden könnte, um den Umweltkomfort weiter zu verbessern.
EOLIOS - Expertise im Wärmemanagement für die industrielle Sanierung
Wir von EOLIOS unterstützen Sie bei der Planung und Optimierung der Kühl- und Belüftungssysteme in Ihrer Fabrik, um eine maximale Energieeffizienz und einen verbesserten thermischen Komfort für Ihre Anlagen zu gewährleisten. Mit unserem CFD-Know-how analysieren wir die thermo-lufttechnische Dynamik für ein optimales Temperaturmanagement.
Mit Hilfe von numerischen Simulationen identifizieren wir kritische Luftströme und Bereiche, die zu unerwünschten Bypässen führen können. Durch die Integration dieser Analysen gewährleisten wir eine gleichmäßige Luftverteilung, reduzieren das Risiko einer Überhitzung in sensiblen Bereichen und verbessern dieBetriebseffizienz Ihrer Systeme.
Wir führen strenge Bewertungen durch, um die Effizienz Ihrer Kühlsysteme zu validieren und zu optimieren, selbst in den komplexesten Szenarien. Dieser Ansatz stellt sicher, dass Ihre Anlagen dauerhaft und leistungsfähig sind und Sie unter optimalen und nachhaltigen Bedingungen arbeiten können.
Videozusammenfassung der Studie
Zusammenfassung der Studie
Ziel der Studie ist die Verbesserung des thermischen Komforts und derEnergieeffizienz einer pharmazeutischen Fabrik, die renoviert werden soll. Mit Hilfe der dynamischen thermischen Simulation (STD) und der CFD-Simulation wird die Leistung des Gebäudes unter Einbeziehung der lokalen Klimadaten genau analysiert. Ein thermisches Audit und Rauchversuche ermöglichen die Identifizierung von Wärmeverlusten und Undichtigkeiten. Verschiedene Lüftungsszenarien wurden getestet, die zu technischen Empfehlungen führten, wie z.B. dieOptimierung der Isolierung, die Anpassung der Abluftventilatoren und die Änderung der Ausblastemperatur. Diese Lösungen sollen einen optimalen Komfort für die Mitarbeiter gewährleisten und gleichzeitig den Energieverbrauch senken.
Video-Zusammenfassung der Mission
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