Fabrik – Windkraftanlage
In wenigen Worten
Die Ingenieure von EOLIOS führten CFD-Studien für eine Produktionsanlage für Windturbinen durch, um sicherzustellen, dass das Klima unter extremen Bedingungen beherrschbar ist.
Fabrik - Windkraftanlage
Jahr
2022
Kunde
NC
Lokalisierung
Dänemark
Typologie
Klimatechnik - Industrie
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Beschreibung des Projekts
Design der Luftverteilung in einer Produktionshalle
Das Diffusionssystem stellt den sichtbaren Endteil einer Klimatechnikanlage dar. Die Diffusion der Luft bestimmt den Erfolg oder Misserfolg der Installation. Denn sie beeinflusst die Wahrnehmung des Bewohners, ob er sich wohlfühlt und ob er sich warm oder kalt fühlt.
Der Komfort des Bewohners spiegelt sich aber auch in der Qualität seiner Raumluft wider, und die Luftverteilung ist eng mit der Luftqualität verbunden. Sie ermöglicht bei richtiger Gestaltung den Abtransport von Schadstoffen und trägt zu einer gesunden Umgebung für den Bewohner bei. Andererseits ist das Diffusionssystem (Wärme- und Kälteerzeugung sowie das abschließende Ausblasen) eine der ersten Quellen für den Energieverbrauch. Schließlich werden auch die Luftdiffusion und der thermische Komfort in der ISO-Norm 7730 definiert. Diese Norm legt qualitative Kriterien fest, die ein gemäßigtes thermisches Umfeld messen und bewerten. Daher sollte man sich Gedanken über das System machen, mit dem die aufbereitete Luft in der Zentrale oder an einem Klimaanlagenendgerät verteilt wird. Im Allgemeinen sollten die Luftgeschwindigkeiten in Aufenthaltsbereichen auf Werte unter 0,2 m/s begrenzt werden.
Klimakontrolle in großen Industriebetrieben: Lufttechnik im Mittelpunkt
Um diese Anforderungen in Bezug auf Luftqualität, thermischen Komfort, Energieeffizienz und Kontrolle der Luftfeuchtigkeit zu erfüllen, ist es wichtig, die Mechanismen zu verstehen, die die Struktur der Luftströmung prägen und die verschiedenen physikalischen Phänomene zu beherrschen, die für die Wärme- und Feuchtigkeitsübertragung im Inneren des Gebäudes verantwortlich sind.
Wir schlagen einen Ansatz vor, der diese Anforderungen durch die Verwendung von CFD-Codes (Computational Fluid Dynamics) erfüllen kann, die eine numerische Lösung der Gleichungen beinhalten, die die Physik der Strömung regeln. CFD ist eine ausgefeilte Analysetechnik. Mit ihr kann man nicht nur das Strömungsverhalten von Flüssigkeiten, sondern auch den Wärme- und Feuchtigkeitstransfer untersuchen.
In diesem Zusammenhang geht es darum, durch numerische Berechnung das thermo-lufttechnische Verhalten der verschiedenen Phänomene zu simulieren, die in einem zukünftigen Zentrum für die Entwicklung von Windkraftanlagen auftreten. Die Vorgehensweise und die Ergebnisse der Studien werden in den folgenden Kapiteln dargestellt.
Komfortziel
Der Diffusionskomfort im Aufenthaltsbereich wird durch folgende Kriterien charakterisiert:
▪ Keine starke Temperaturschichtung im Aufenthaltsbereich.
▪ Eine gute Qualität der Raumluft.
▪ Keine Zugluft im Aufenthaltsbereich, hier ist das Ziel: <0,2 m/s unter 4m.
Erstellen eines digitalen Studienmodells
Submodellierung von Luftverteilungssystemen :
CFD-Simulation der klimatischen Bedingungen in der Produktionshalle
Modellierung der Verdunstung in CFD-Simulationen
Herausforderungen :
Die Aufrechterhaltung einer bestimmten relativen Luftfeuchtigkeit ist für den Herstellungsprozess von Windkraftanlagen unerlässlich.
Entwicklung einer spezifischen Methodik zur Integration in CFD-Studien
Wir übernehmen die Methodik und die entwickelten Merkmale der thermischen Berechnung (Einträge Verlust). Die in die CFD-Berechnung einbezogenen Werte sind die simulierten Werte des Projekts.
In einem digitalen Modell sind die Elemente so, wie sie beschrieben werden, und nur so, wie sie beschrieben werden. Bei der Gebäudehülle führt dies oft zu einer surrealen Perfektion: Die Materialien sind vollkommen homogen und perfekt verarbeitet. Die einzigen Wärmebrücken sind die, die beschrieben werden, und es ist bestenfalls sehr kompliziert, wenn nicht gar unmöglich, alle Wärmebrücken zu antizipieren (strukturelle Wärmebrücken und solche, die mit dem Befestigungssystem zusammenhängen, werden in der Regel berücksichtigt; Wärmebrücken aufgrund von Durchbrüchen oder Durchführungen von Netzwerken werden in der Regel nicht berücksichtigt).
Wir betrachten keine anderen Feuchtigkeitsquellen als die Systeme.
Der spezifische Feuchtigkeitsgradient ist null, da die Oberflächen undurchlässig sind (der Feuchtigkeitsfluss ist null). Zur Erinnerung: Die relative Luftfeuchtigkeit wird aus den folgenden Parametern berechnet: Temperatur, Druck und spezifische Luftfeuchtigkeit. Die Wände sind für die Dampfmigration völlig undurchsichtig. Denn die Menge an Wasser, die durch die Wände wandert, ist für die betrachtete Zeitskala gering.
Die Grenzfläche Dampf-Flüssigkeit wird im thermodynamischen Gleichgewicht angenommen, der Phasenwechsel findet unter Sättigungsbedingungen (100% relative Luftfeuchtigkeit) statt.
Klimastudie
CFD-Simulationen halfen bei der Optimierung des Designs einer Produktionsstätte für Rotorblätter von Windkraftanlagen, indem sie die klimatischen Bedingungen für verschiedene technische Szenarien vorhersagten.
So haben die Studienaider à die Gesamteffizienz verbessern der Prozessus von Produktion und à révonire die coûts. Elle à permis von visualiser die dynamique der fluides dJahre eine unterelier und von simuler der Prozessus tels als die Belüftung, die refroidissement und l‚évacuation der Schadstoffe.
Videozusammenfassung der Studie
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