Luftkühltürme (TAR) – ICPE
Thermische und lufttechnische Analyse eines Bürodachs
Die Studie befasst sich mit den Luftkühltürmen auf dem Dach eines Bürogebäudes.
Diese Kühlsysteme sind wichtig für die Klimatisierung der Menschen und der technischen Räume der Computerbereiche. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass sie optimal funktionieren. Im Rahmen dieser Studie wurde das Prinzip der Systemschleifen untersucht und es wurden Lösungen empfohlen, um dies zu beheben.
Studien von Luftkühltürmen im Rahmen eines ICPE-Projekts
Jahr
2024
Kunde
SETEC
Lokalisierung
Frankreich
Typologie
Luft & Wind
Weiter navigieren :
Unsere anderen Projekte :
Neueste Nachrichten :
Technisches Dossier :
Unsere Expertise :
Studie über Kühltürme in ICPE-Büros
Kühlung von Büros
Die von EOLIOS durchgeführte Studie befasst sich mit der Dimensionierung und Implementierung von Luftkühltürmen ( LTK ) auf Bürodächern.
Luftgekühlte Kühltürme sind eine effiziente Lösung für Gebäude, die eine hohe Wärmeabfuhr benötigen.
Sie nutzen die Außenluft zur Kühlung des Wassers und bieten so eine energieeffiziente Alternative zu herkömmlichen Klimaanlagen.
Durch den geringeren Energieverbrauch tragen sie zur Reduzierung der Umweltbelastung bei.
Luftkühltürme : Funktionsprinzip
Luftkühltürme sind Kühlsysteme, die dieUmgebungsluft nutzen,um Wärme abzuleiten. Ihre Funktionsweise beruht auf dem Prinzip der Wasserverdunstung. Ein TAR besteht in der Regel aus einer turmartigen Struktur, die mit Paneelen oder Polstern versehen ist. Heißes Wasser aus den Kühlsystemen wird zur Spitze des Turms gepumpt, wo es gleichmäßig über die Platten oder Polster verteilt wird.
Gleichzeitigwird Außenluft durch Ventilatoren in den Turm gesaugt.
Wenn die Luft mit dem Wasser in Kontakt kommt, das auf den Paneelen oder Polstern verteilt ist, verdunstet es teilweise, was zu einem Wärmeaustausch führt.
Diese Verdunstung des Wassers absorbiert die Wärme aus der Luft und kühlt somit das Wasser im Turm.
Die nun mit Feuchtigkeit angereicherte Luft entweicht durch die Ventilatoren an der Spitze des Turms. Das gekühlte Wasser wird in einem Tank am Boden des Turms gesammelt und dann wieder in das Kühlsystem gepumpt. Dieser Prozess läuft kontinuierlich ab und sorgt so für eine effiziente Kühlung und eine stabile Temperatur im Gebäudeinneren. Das Hauptziel ist die Sicherstellung einer effizienten Kühlung der Büros durch die Validierung der Dimensionierung und Anordnung der TAR-Systeme auf dem Dach.
Außerdem solldie Gesamtleistung und die Energieeffizienz der Kühlsysteme verbessert werden, um den Energieverbrauch zu minimieren.
DasZiel dieser Studie ist es, die Dimensionierung und Implementierung von VRT-Systemen auf dem Dach des Gebäudes zu validieren.
Hierzu werden drei Parameter verwendet: Temperatur, Geschwindigkeit und Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der TARs.
Numerische Simulation der Bedingungen in der Umgebung von TARs
Modellierung des ICPE-Gebäudes
Die Studie wurde mit Hilfe von CFD-Simulationen durchgeführt. Diese Methode ermöglicht die Modellierung und Analyse der Flüssigkeitsströme in und aus den TARs. Im Rahmen dieser Studie wurde ein 3D-Modell des betroffenen Gebäudes entwickelt. Dieses Modell stellt die Struktur des Gebäudes und seine Umgebung in einem Umkreis von 400 Metern detailliert dar. Es wurde auf der Grundlage von Schnittzeichnungen des Projekts und eines 3D-Modells erstellt, die zur Verfügung gestellt wurden.
Die Berücksichtigung der umliegenden Gebäude ermöglicht eine größere Genauigkeit der Windentwicklung am Standort. Da der Standort dicht mit Infrastrukturen bebaut ist, bilden diese eine große Anzahl von Luftmasken, die die Luftentwicklung stark beeinflussen. Das Studiengebäude wurde präzise modelliert. Die auf dem Dach vorhandenen VRTs wurden gemäß den vom Kunden zur Verfügung gestellten Datenblättern modelliert. Es gibt 6 TARs auf dem Dach.
CFD-Simulation: Ein präzises Werkzeug für die Analyse der Umweltbedingungen von TARs
Die CFD-Simulation liefert präzise und detaillierte Ergebnisse, wobei zahlreiche Faktoren wie die Geometrie des Gebäudes, die Umweltbedingungen und die Eigenschaften der verwendeten Materialien berücksichtigt werden. Mit Hilfe der CFD-Simulation können die Ingenieure vonEOLIOS technische Lösungen und Empfehlungen für dieses Projekt geben. Dies ermöglicht es den Kunden, fundierte Entscheidungen zu treffen und die Dimensionierung und Platzierung der RAA auf dem Dach des Gebäudes zu optimieren.
3D-Modell des TAR
Ergebnisse der thermo-lufttechnischen Studie
Einfluss des Windes auf das Gebäude
Der Wind ist ein äußerst veränderliches Phänomen, sowohl in Bezug auf die Richtung als auch auf die Geschwindigkeit. Während die maximalen Werte der Windgeschwindigkeit für Berechnungen der Stabilität von Strukturen wesentlich sind, sind die Durchschnittswerte von Geschwindigkeit und Richtung für thermo-lufttechnische Studien besser geeignet. In unserer Studie wird der Wind als konstant mit einer Richtung senkrecht zum Standort angenommen.
Die ersten Ergebnisse zeigen, dass der Wind die Luftströme um das Gebäude stark beeinflusst und drei Störungszonen schafft, vor dem Gebäude, hinter dem Gebäude und weiter hinten im Kielwasser des Gebäudes. Die Ableitungen der TARs sind nach oben gerichtet und folgen dem Wind. Eine stromaufwärts gelegene Wand begrenzt die Luftzufuhr zu den TARs und schafft Bereiche mit niedrigen Geschwindigkeiten stromaufwärts und stromabwärts.
Schleifenbildung in TARs: Eine Herausforderung für eine optimale Kühlung
Die Temperaturergebnisse zeigen Variationen bei den Lufteinlässen der TARs. Die beiden mittleren (A) und die beiden rechten (B und C) TARs, die Luft mit einer höheren Temperatur als die Umgebung aufnehmen, sowie die TARs an den Seiten (D und E) zeigen deutlich das Looping-Phänomen, das diese Geräte betrifft.
TARs in Position A treffen auf einen Bereich, in dem die Temperatur höher ist, da die Frischluftzufuhr aufgrund der Nähe zu den Ansaugstellen reduziert ist. Zwischen den TARs auf den Positionen B und E wurde ein ähnliches Phänomen bei einer etwas niedrigeren Temperatur beobachtet, was auf die größere Entfernung zwischen diesen Einheiten zurückzuführen ist. Insbesondere die TARs in Position B und vor allem C nehmen aufgrund ihrer Nähe zu den Wänden der Räume, in denen sich die Lufteinlässe befinden, Luft auf, die eine wesentlich höhere Temperatur als die Umgebungsluft hat. Diese TARs sind zwischen zwei Wänden eingeschlossen, wodurch die Frischluftzufuhr eingeschränkt wird. Diese Analyse unterstreicht, wie wichtig es ist, die Lufteinlässe der TARs optimal zu gestalten, um eine ausreichende Versorgung mit Frischluft zu gewährleisten und Überhitzungsprobleme zu vermeiden.
Der Plan zeigt die Feuchtigkeitsbedingungen an den Lufteinlässen der TARs. Es gibt ein Looping-Phänomen, bei dem mehrere TARs (A, B, C, D und E) Luft mit einer hohen Luftfeuchtigkeit ansaugen. Die TARs in der Mitte (A) und rechts (B und C) ziehen besonders feuchte Luft an, während die TARs an den Seiten (D und E) ebenfalls feuchte Luft einfangen, wenn auch in geringerem Maße. Dieses Muster der Schleifenbildung bei der Feuchtigkeit entspricht dem bei den Temperaturen und ist auf ähnliche Faktoren zurückzuführen. Höhere Luftfeuchtigkeitswerte wurden auch zwischen den TARs in A, B und E beobachtet.
Die Simulation zeigt, dass die TARs feuchte Luft ausstoßen, die dann wieder angesaugt wird, wodurch ein Kreislauf entsteht. Dieses Problem wird noch verschärft, wenn die Lufteinlässe eines TAR einem anderen TAR oder einem Hindernis wie einer Wand gegenüberliegen. Dies verhindert den Zugang zu frischer Luft mit Raumtemperatur und mäßiger Luftfeuchtigkeit. Infolgedessen neigen die TARs dazu, die Luft im oberen Bereich anzusaugen, die wärmer und feuchter ist.
DasAusmaß der Schleifenbildung und dieWirkung von Hindernissen auf den Feuchtigkeitstransport beeinträchtigen die Effizienz der Systeme. Die derzeitige Anordnung der Belüftungssysteme auf dem Dach scheint unangemessen zu sein. Diese Beobachtungen unterstreichen die Notwendigkeit, die Konzeption zu überdenken und Änderungen vorzunehmen, um die Leistung der TARs zu verbessern und eine optimale Effizienz zu gewährleisten.
Verbesserung der Effizienz von TARs: Empfehlungen von EOLIOS zur Begrenzung von Loopbacks
Aufgrund dieser Beobachtungenschlägt EOLIOSverschiedene Lösungen vor , um den Ringschluss der TARs zu reduzieren.
Einer der wichtigsten Vorschläge, der auf den Ergebnissen der Studie basiert, ist dieInstallation von Lüftungsschächten anstelle der Schallmauer um die TARs. Diese Maßnahme zielt darauf ab, den durch die Schallschutzwand verursachten Maskeneffekt abzuschwächen, der die Frischluftzufuhr einschränkt und Bereiche mit niedriger Luftgeschwindigkeit im unteren Bereich der TARs schafft. Die Lamellen ermöglichen einen besseren Luftstrom, was zu einer effizienteren Frischluftzufuhr führt und Probleme mit stagnierender Luft verringert.
Wenn die Installation von Lüftungsschächten nicht ausreicht und die Systeme weiterhin in sich geschlossen sind, empfehlen wir die Installation von horizontalen Abdeckungen an den Auslässen der Systeme, um den Abstieg der Schwaden in die Absaugung zu begrenzen.
Wenn die Installation einer vollständigen horizontalen Abdeckung zu kompliziert ist, besteht eine Möglichkeit darin,mehrere horizontale Abdeckungen auf der Ansaugseite der TARs zu installieren.
Die Installation von vertikalen Abdeckungen an den Auslässen der TARs würde auch die Entfernung zwischen der Ableitung und der Ansaugung der TARs vergrößern und so die Rückkopplungseffekte begrenzen. Diese Lösung ist jedoch weniger effektiv als eine horizontale Abdeckung.
Diese Studie zeigt, wiewichtig die CFD-Simulation für das Verständnis und die Optimierung der Leistung von ARTs ist. Mit dieser Methode konnten wir die Luftströme, die Temperaturen und die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der TARs detailliert analysieren und Störungszonen und Phänomene wie z.B. Looping der Luftströme aufdecken. Die CFD-Simulation bietet Vorteile wie genaue Ergebnisse, Kosten- und Zeiteinsparungen sowie ein besseres Verständnis der Faktoren, die den Betrieb von TARs beeinflussen. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurden Empfehlungen wie die Installation von Lamellen anstelle von Wänden formuliert, um eine bessere Frischluftzufuhr zu fördern und die Leistung der RLT-Geräte zu verbessern.
Mit CFD die Ausbreitung der Legionärskrankheit reduzieren
Die Untersuchung der Ausbreitung der Legionärskrankheit in Verdunstungskühlanlagen, wie z.B. TARs, ist von entscheidender Bedeutung, um die Übertragung dieser potenziell tödlichen Atemwegserkrankung zu verhindern. Das Bakterium Legionella, das die Legionärskrankheit verursacht, gedeiht in warmen Wasserumgebungen, wie z.B. in TARs.
Wenn bakteriell kontaminiertes Wasser durch die Ventilatoren der ARTs in die Luft gesprüht wird, entsteht eine feuchte Wolke, die infizierte Tröpfchen enthalten kann. Wenn diese Tröpfchen von Personen in der Nähe von TARs eingeatmet werden, können sie Atemwegsinfektionen, einschließlich Legionellose, verursachen.
CFD-Studien spielen eine entscheidende Rolle für das Verständnis und den Umgang mit der Ausbreitung der Legionärskrankheit. CFD-Studien visualisieren die Luftströmung und die Ausbreitung der von den TARs erzeugten feuchten Schwaden. Anhand der Ergebnisse der CFD-Simulationen ist es möglich, Risikobereiche zu identifizieren und Maßnahmen zu ergreifen, um die Ausbreitung von Legionellen zu verhindern. Diese Maßnahmen können die Anpassung des Designs der TARs, die Änderung des Betriebs der Ventilatoren, die Anpassung der Parameter für die Wasserzerstäubung oder die Einführung von effizienteren Überwachungs- und Wasseraufbereitungssystemen umfassen. Die CFD-Studien tragen somit zur Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Verdunstungskühlanlagen bei, indem sie das Risiko der Ausbreitung von Legionellen minimieren. Sie ermöglichen es, die Wirksamkeit der eingesetzten Präventivmaßnahmen zu bewerten und die Gestaltung und den Betrieb der ART zu optimieren, um die Risiken für die öffentliche Gesundheit zu reduzieren.
Videozusammenfassung der Studie
Zusammenfassung der Studie
Die von EOLIOS durchgeführte Studie befasst sich mit der Dimensionierung und Implementierung von Luftkühltürmen (ART) auf dem Dach von ICPE-Büros.
Kühltürme sind Kühlsysteme, die die Außenluft zur Wärmeableitung nutzen und somit eine energiesparende Alternative zu herkömmlichen Klimaanlagen darstellen.
Die Studie nutzt CFD-Simulationen zur Modellierung und Analyse der Flüssigkeitsströme in die und aus den RAAs.
Die Ergebnisse der Studie zeigen den Einfluss des Windes auf die Luftströme um das Gebäude und zeigen das Phänomen der Rückkopplung der RAAs, die die Temperatur und die Feuchtigkeit der angesaugten Luft beeinflusst.
Diese Ergebnisse ermöglichen eine Optimierung der Dimensionierung und Platzierung von Lufterhitzern, um eine effiziente Kühlung der Büros zu gewährleisten.
