Ontwerp van de natuurlijke ventilatie in een industriële context
In installaties met sterke warmtebronnen — glasfabrieken, staalindustrie — gebruikt de natuurlijke ventilatie de warmtewinsten van het proces zelf om een voldoende drijvende kracht op te wekken.
Ontwerpen
- Dimensionering van statische dakventilatoren
- Ontwerp van ventilatieschachten
- Energieoptimalisatie
Saneren
- Afvoer van de verontreinigingen
- Afvoer van waterdampnevels
- Afvoer van warme luchtmassa's
Verbeteren
- Thermisch comfort
- Luchtkwaliteit
- Filtersystemen
Principe van de natuurlijke ventilatie
De ventilatie van een fabriek met ovens op extreem hoge temperaturen — nodig voor de glasproductie — is een groot technisch vraagstuk. Zelfs de best geïsoleerde ovens geven grote hoeveelheden warmte af, met zeer hoge warmtewinsten in de binnenlucht tot gevolg. De natuurlijke ventilatie gebruikt die winsten als motor van de luchtcirculatie.
Risico van een slecht beheer van de ventilatie
Aan elk gebouw, en in het bijzonder aan glasfabrieken, wordt een kritieke temperatuur toegekend die, wanneer zij wordt overschreden, de constructie kan beschadigen — vooral het dak, waar de warmtewinsten het hoogst zijn — met vervormingen tot gevolg, of zelfs brand als er in de loop van de tijd vet is neergeslagen. Daarnaast moet het thermische comfort van de operatoren op de werkplekken op optimale drempels worden gehouden, of op aanvaardbare drempels voor zones met tijdelijke tussenkomst (boven de ovens bijvoorbeeld): de lucht moet in de atmosfeer worden vrijgelaten om de continue werking van de installatie te waarborgen.
Dimensionering van statische dakventilatoren
De juiste dimensionering van de statische dakventilatoren is essentieel voor de efficiëntie van de natuurlijke ventilatie: die voorzieningen beheren de in- en uitgaande lucht en zorgen voor een optimale circulatie. Een verkeerde dimensionering leidt tot overhitting, overmatige vochtigheid of een slechte luchtkwaliteit. Naargelang de configuratie van het gebouw, het gebruik en het plaatselijke klimaat is het cruciaal dakventilatoren te kiezen die passen in maat en plaatsing — een goede dimensionering maximaliseert ook de energiebesparingen.
Onderzoeken rond de systemen voor natuurlijke ventilatie
Karakterisering van de luchtdebieten
De berekening met CFD modelleert nauwkeurig het verseluchtdebiet, de luchtsnelheden bij de deuren en bij de statische dakventilatoren (type Robertson), en ook het afgevoerde luchtdebiet. Bijzondere aandacht gaat naar de luchtsnelheden bij de deuren en de dakventilatoren: een verkeerde dimensionering of een ongepaste plaatsing wekt thermisch discomfort of een slechte ventilatie op, en vergroot het risico op ongecontroleerde luchtinlaat die zones met overhitting of vochtigheid doet ontstaan.
Thermisch onderzoek van de warmteafvoer
De thermische onderzoeken kwantificeren de invloed van de processen op hoge temperatuur (ovens, ketels, motoren) op de luchtcirculatie. Een analyse simuleert de warmteverdeling in het gebouw, wijst de zones met overhitting aan en optimaliseert de dimensionering van de dakventilatoren en openingen om de warmteafvoer te maximaliseren en tegelijk luchtkwaliteit en comfort te waarborgen.
Tracering en afvoer van de verontreinigingen
De tracering en de afvoer van de verontreinigingen met CFD optimaliseren de natuurlijke ventilatie: de simulatie modelleert het gedrag van fijnstof, VOS en toxische gassen naargelang de bronnen en de omgevingsparameters, maakt hun baan zichtbaar, wijst de zones met hoge concentratie aan en bepaalt de beste strategieën voor de afvoer naar buiten.
Invloed van de weersomstandigheden
De buitentemperatuur, de windsnelheid en de vochtigheid hebben een rechtstreekse invloed op de natuurlijke ventilatie: warme dagen versterken het schoorsteeneffect en de afvoer van de verbruikte lucht; frisse of winderige dagen verbeteren de toevoer van verse lucht maar kunnen oncomfortabele luchtstromen doen ontstaan. De dimensionering van de openingen en kanalen houdt rekening met de plaatselijke klimaatvariaties, waarbij CFD de invloed van de buitenomstandigheden voorspelt.
Geautomatiseerde natuurlijke ventilatie
De geautomatiseerde natuurlijke ventilatie verbindt de natuurlijke principes met sensoren (temperatuur, vochtigheid, luchtkwaliteit) die in realtime het openen van de dakventilatoren en ramen regelen. Zij past zich aan de weersvariaties aan en voorkomt overdimensionering, waardoor met name de overmatige luchtsnelheden ter hoogte van de operatoren worden verminderd.
Verbetering van de arbeidsomstandigheden van de operatoren
Optimalisatie van het thermische en stromingscomfort
Door gebruik te maken van het schoorsteeneffect en van de ventilatie door convectie bevordert de natuurlijke ventilatie de circulatie van de warme lucht naar buiten en de toevoer van verse lucht, waardoor de temperatuurverschillen kleiner worden zonder energieverslindende airconditioning — vandaar energiebesparingen. Een nauwkeurige dimensionering van de openingen, dakventilatoren en roosters zorgt voor een stroming die op elke zone is afgestemd, en voorkomt overhitting en overmatige koude.
Verbetering van de luchtkwaliteit
De natuurlijke ventilatie zorgt voor een constante luchtverversing: door gebruik te maken van het schoorsteeneffect en de convectie verlaagt zij de concentratie van verontreinigingen (fijnstof, VOS, CO₂) en houdt zij tegelijk een comfortabele temperatuur aan. Een passende plaatsing van de openingen voert de verbruikte lucht af en brengt verse lucht binnen zonder energieverslindend systeem, wat overmatige vochtigheid en schimmel.
Naleving van de normen en de regelgeving
Energieoptimalisatie & decarbonisatie
De energieoptimalisatie en de decarbonisatie zijn grote uitdagingen: door gebruik te maken van het schoorsteeneffect en de convectie zorgt de natuurlijke ventilatie voor een doeltreffende luchtverversing zonder mechanische systemen met een hoge CO₂-uitstoot. Een nauwkeurige dimensionering van de dakventilatoren en openingen houdt het comfort het hele jaar aan en beperkt tegelijk de koolstofvoetafdruk van het gebouw.
Naleving van de grenswaarden voor beroepsmatige blootstelling (VLEP)
De naleving van de grenswaarden voor beroepsmatige blootstelling is essentieel in omgevingen waar verontreinigingen of gassen aanwezig zijn. Door een optimale luchtverversing te waarborgen houdt de natuurlijke ventilatie de concentratie van de verontreinigingen onder de toegelaten drempels. De onderzoeken naar de grenswaarden wijzen ook de persoonlijke beschermingsmiddelen aan die in de meest vervuilde zones nodig zijn, waardoor de natuurlijke ventilatie een troef is voor de gezondheid van de aanwezigen.
