In poche parole
Gli ingegneri di EOLIOS hanno effettuato studi CFD su un impianto di produzione di turbine eoliche per garantire il controllo del clima in condizioni estreme.
Fabbrica - Turbina eolica
Anno
2022
Cliente
NC
Posizione
Danimarca
Tipologia
Aria condizionata - Industria
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Descrizione del progetto
Progettazione della distribuzione dell'aria in un impianto di produzione
Il sistema di diffusione è la parte terminale e visibile di un impianto HVAC. La diffusione dell’aria condiziona il successo o meno dell’impianto. Questo perché influisce sulla percezione del comfort dell’occupante e sulla sensazione di caldo o freddo.
Ma il comfort degli occupanti si riflette anche sulla qualità dell’aria interna e la diffusione dell’aria è strettamente legata alla qualità dell’aria. Se progettato correttamente, rimuove gli inquinanti e contribuisce a creare un ambiente sano per gli occupanti. D’altra parte, il sistema di diffusione (generazione di calore, raffreddamento e soffiaggio finale) è una delle principali fonti di consumo energetico. Infine, anche la diffusione dell’aria e il comfort termico sono definiti dalla norma ISO 7730. Questo standard determina i criteri qualitativi che misurano e valutano gli ambienti termici moderati. È quindi importante considerare il sistema utilizzato per distribuire l’aria preparata a livello centrale o su un’unità di condizionamento terminale. In generale, le velocità dell’aria nelle aree occupate devono essere limitate a meno di 0,2 m/s.
Controllo climatico di grandi volumi industriali: il flusso d'aria al centro dei problemi
Per rispondere Per soddisfare questi requisiti di qualità dell’aria, comfort termico, efficienza energetica e controllo dell’umidità, è importante comprendere i meccanismi che modellano la struttura del flusso d’aria e padroneggiare i diversi fenomeni fisici che causano il flusso d’aria trasferimento di calore e umidità all’interno dell’edificio
Proponiamo un approccio in grado di soddisfare queste esigenze attraverso l ‘uso di codici CFD (Computational Fluid Dynamics) che prevedono la soluzione numerica delle equazioni che regolano la fisica del flusso. La CFD è una tecnica di analisi sofisticata che consente di studiare non solo il comportamento dei fluidi, ma anche il trasferimento di calore e umidità.
In questo contesto, il comportamento termo-aerodinamico dei vari fenomeni che si verificano nel futuro centro di progettazione di una turbina eolica viene simulato mediante calcolo numerico. L’approccio e i risultati degli studi sono presentati nei capitoli seguenti.
Obiettivo comfort
Il comfort di diffusione nella zona occupata è caratterizzato dai seguenti criteri:
Assenza di una forte stratificazione della temperatura nella zona occupata.
Buona qualità dell’aria interna.
▪ Assenza di correnti d’aria nella zona occupata, qui l’obiettivo è: <0,2 m/s sotto i 4 m.
Creazione di un modello di studio digitale
Sottomodellazione di sistemi di diffusione dell'aria :
Simulazione CFD delle condizioni climatiche nell'officina di produzione
Modellazione dell'evaporazione nella simulazione CFD
Problemi :
Il mantenimento di uno specifico livello di umidità relativa è essenziale per il processo di produzione delle turbine eoliche.
Sviluppo di una metodologia specifica per l'integrazione negli studi CFD
Riprendiamo la metodologia e le caratteristiche sviluppate per il calcolo termico (input/output). I valori inclusi nel calcolo CFD sono i valori simulati del progetto.
In un modello numerico, gli elementi sono quelli descritti, e solo quelli descritti. In termini di involucro, questo porta spesso a una perfezione surreale: i materiali sono perfettamente omogenei e perfettamente implementati. Gli unici ponti termici sono quelli descritti, e nella migliore delle ipotesi è molto complicato, se non impossibile, prevedere tutti i ponti termici (in genere si tiene conto dei ponti termici strutturali e di quelli legati al sistema di fissaggio; non si tiene conto dei ponti termici dovuti a fori o passaggi di rete).
Non consideriamo altre fonti di umidità oltre ai sistemi.
Il gradiente di umidità specifica è nullo, perché le superfici sono impermeabili (il flusso di umidità è nullo). Ricordiamo che l’umidità relativa si calcola a partire dai seguenti parametri: temperatura, pressione e umidità specifica. Le pareti sono completamente opache alla migrazione del vapore. In effetti, la quantità di acqua che migra nelle pareti è piccola per la scala temporale considerata.
Si presume che l’interfaccia vapore-liquido sia in equilibrio termodinamico e che il cambiamento di fase avvenga in condizioni di saturazione (100% di umidità relativa).
Studio sul clima
Le simulazioni CFD hanno contribuito a ottimizzare la progettazione di un impianto di produzione di pale eoliche, prevedendo le condizioni climatiche per diversi scenari ingegneristici.
Gli studi hanno quindi permesso diaider à migliorare l’efficienza complessiva di processonoi da produzione e à redaire il coûts. Elil permesso da visivoiser il Dinamoics di influenzaides danni a aelprimo e da simuler di processonoi tels che il ventilazione, il Rif.roideissement e l‘évacuazione di inquinanti.