Aanbevelingen voor een optimale ventilatie en een doeltreffende verspreiding van de verontreinigingen van een staalfabriek: dimensionering en plaatsing van een nieuwe statische dakventilator.
Het project dat de onderneming EOLIOS uitvoert voor de staalfabriek Aubert et Duval bestaat uit een onderzoek naar de dimensionering en de plaatsing van een nieuwe statische dakventilator (Robertson) op het dak. Het hoofddoel is een doeltreffende ventilatie van de staalfabriek te waarborgen door de optimale afmetingen van de statische dakventilator te bepalen.
De kern. EOLIOS heeft een nieuwe statische dakventilator (Robertson) gedimensioneerd en geplaatst op het dak van de staalfabriek Aubert et Duval. Opnames in de drie hallen, rookproeven, infraroodthermografie en twaalf maanden weergegevens hebben een CFD-model gevoed: de toevoeging van een nokventilator boven oven 8 doet de temperatuur onder het dak dalen en versnelt de afvoer van de rook, bij een nagenoeg constant afvoerdebiet.
De onderneming EOLIOS voert een project uit voor de staalfabriek Aubert et Duval, dat bestaat uit een onderzoek naar de dimensionering en de plaatsing van een nieuwe statische dakventilator op het dak. Het hoofddoel is een doeltreffende ventilatie van de staalfabriek te waarborgen door de optimale afmetingen van de dakventilator te bepalen. Zo kunnen de normen voor de uitstoot van verontreinigende stoffen worden nageleefd, het stromings- en thermische comfort worden geoptimaliseerd, en kan de luchtkwaliteit worden verbeterd.
Het onderzoek omvat ook een grondige analyse van de luchtbewegingen in de staalfabriek om de verdeling van het stof en de rook die de industriële activiteiten genereren beter te begrijpen. Die analyse maakt het mogelijk de invloed van de dakventilator op de verspreiding van die deeltjes te beoordelen en preventie- en beheersingsmaatregelen voor de verontreiniging voor te stellen.
De resultaten van dit onderzoek zijn essentieel om de afmetingen van de dakventilator en zijn optimale plaats op het dak nauwkeurig te bepalen. Bovendien maken zij het mogelijk aanbevelingen te formuleren om de verspreiding van het stof en de rook te beperken, wat zorgt voor een betere luchtkwaliteit en kleinere risico's op verontreiniging.
Een statische dakventilator (of lichtstraat, type Robertson) is een afvoervoorziening in het dak zonder motor: hij voert de warme lucht af door het schoorsteeneffect, waarbij het dichtheidsverschil tussen de warme binnenlucht en de buitenlucht de opwaartse beweging veroorzaakt.
Er zij opgemerkt dat het onderzoek meerdere verschillende scenario's omvat, met verschillende configuraties en luchtdebieten. De doelen van het onderzoek zijn dus de dakventilator passend bij elk scenario te dimensioneren, met naleving van de emissienormen en met een verbetering van de luchtkwaliteit.
In de loop van het onderzoek voor de staalfabriek Aubert et Duval zijn meerdere activiteiten uitgevoerd om de thermische en stromingsfenomenen van de site te begrijpen.
Een algemene ronde door de fabriek maakte het mogelijk de verschillende processen te visualiseren en de specifieke vraagstukken te begrijpen.
Er zijn opnames uitgevoerd om de plaats en de afmetingen van de lamellenroosters en de openingen in de drie hallen van de staalfabriek te bepalen.
Er zijn warmtebeelden gemaakt om de temperatuur van de wanden te meten, terwijl maatopnames zijn uitgevoerd om 3D-modelleringen van de ontbrekende delen op te stellen.
De rookproeven zijn een onmisbaar hulpmiddel geworden om de thermische en stromingsfenomenen op industriële sites te beoordelen. Die proeven maken het immers mogelijk de luchtstromen zichtbaar te maken en de eventuele stagnatiezones aan te wijzen, wat een nauwkeurige analyse van de luchtcirculatie in een gegeven omgeving oplevert.
De rookproef bestaat erin een niet-vervuilende traceerrook op basis van water en glycol vrij te laten om de luchtbanen zichtbaar te maken. Zij legt de stagnatiezones en de werkelijke circulaties bloot, die met het oog niet waarneembaar zijn.
Die rookproeven spelen een sleutelrol in de analyse van de thermische en stromingsfenomenen van de site. Zij maken het mogelijk de gevoelige punten aan te wijzen en passende oplossingen voor te stellen om de luchtcirculatie en de kwaliteit van het thermische binnenklimaat te verbeteren.
Die recent op de industriële site uitgevoerde proeven maakten het mogelijk de verschillende luchtbanen aan het licht te brengen, van de warmtebron tot de ventilatieopeningen, langs alle elementen van het gebouw. Dankzij die observaties hebben de ingenieurs de hotspots kunnen bepalen en ook de zones waar de lucht slecht werd geventileerd.
Om die proeven uit te voeren, is speciale rook gebruikt. Die werd gegenereerd uit een niet-vervuilende vloeistof op basis van water en glycol, wat de onschadelijkheid voor het milieu en de gezondheid van de aanwezigen op de site waarborgde.
De verkregen resultaten maakten het mogelijk zones op te sporen waar de lucht stilstond, wat de vorming van warme luchtstromen en onaangename microklimaten voor de werknemers bevorderde.
Dankzij die informatie zijn verbeteringen aan de ventilatie van de site aangebracht, waardoor een aangenamere en veiligere werkomgeving kon worden gecreëerd.
Vervolgens zijn warmtebeelden gebruikt om de belangrijkste bronnen van de thermische fenomenen en de zones met meer of minder warmte aan te wijzen.
De opgenomen temperaturen zijn vergeleken met de resultaten van de CFD-simulaties om hun samenhang te controleren. Er is rekening gehouden met de emissiviteit van de verschillende oppervlakken om de temperaturen te schatten.
Bij twee bezoeken op locatie, de buitenweersomstandigheden zijn opgenomen, wat als basis dient voor de basissimulaties. Vervolgens zijn de weergegevens van het weerstation dat het dichtst bij de site ligt over een periode van 12 maanden verzameld.
Die nauwkeurige informatie over de weeropnames maakt het ons mogelijk de passende klimaatomstandigheden te selecteren naargelang de doelen van het onderzoek. De omstandigheden die bij het tweede bezoek zijn opgenomen zijn gebruikt voor de eerste modellering om een goede implementatie van de omstandigheden in het model te bevestigen.
De verzamelde informatie omvat de windsnelheid en de windrichting, en ook de gemiddelde minimumtemperatuur in de winter en de gemiddelde maximumtemperatuur in de zomer. Daarnaast worden de meest extreme geregistreerde temperatuurpieken ook meegenomen.
Die gegevens spelen een cruciale rol bij de aanpassing van de ventilatiestrategieën om het optimale comfort van de operatoren van de fabriek te waarborgen gedurende het hele jaar.
De simulatie is uitgevoerd met de methode van de CFD (Computational Fluid Dynamics), waarmee de bewegingen van fluïda zoals lucht en gassen kunnen worden geanalyseerd en voorspeld. Die virtuele benadering maakt het mogelijk de thermische en stromingsfenomenen in de staalfabriek te simuleren, met inachtneming van de interacties tussen de verschillende oppervlakken, de warmtebronnen en de luchtstromen. Dankzij de CFD, is het mogelijk in detail de stromingen, de temperaturen en de gasconcentraties te visualiseren en te analyseren, wat bijdraagt aan een beter begrip van de processen en aan de optimalisatie van de prestaties en de veiligheid van de installaties.
De geometrische modellering is een sleutelstap in de CFD-simulaties. Zij maakt het mogelijk de geometrie van de onderzochte site of het onderzochte gebouw getrouw weer te geven en de randvoorwaarden zoals de wanden, de openingen naar buiten, en de interne warmtelasten. De geometrische modellering maakt het ook mogelijk het model te vereenvoudigen door de niet-relevante elementen weg te laten, wat de interpretatie van de resultaten.
De simulatie is uitgevoerd met de methode van de CFD (Computational Fluid Dynamics), waarmee de bewegingen van fluïda zoals lucht en gassen kunnen worden geanalyseerd en voorspeld. Die virtuele benadering maakt het mogelijk de thermische en stromingsfenomenen in de staalfabriek te simuleren, met inachtneming van de interacties tussen de verschillende oppervlakken, de warmtebronnen en de luchtstromen. Dankzij de CFD, is het mogelijk in detail de stromingen, de temperaturen en de gasconcentraties te visualiseren en te analyseren, wat bijdraagt aan een beter begrip van de processen en aan de optimalisatie van de prestaties en de veiligheid van de installaties.
In de context van gebouwen maakt de CFD het mogelijk de luchtsnelheden, de drukken en de temperaturen binnen en rond de bouwvolumes te onderzoeken. Zo kunnen de stromingscondities en thermische condities beter worden begrepen, met name voor het ontwerp van de ventilatiesystemen en koelsystemen. De CFD-simulaties zijn bijzonder nuttig om het binnencomfort te verbeteren door optimalisatie van de luchtstromen, wat bijdraagt aan een betere energie-efficiëntie en aan het welzijn van de gebruikers.
Bij dit onderzoek, zijn twee configuraties onderzocht om de efficiëntie van de stofafzuiging te beoordelen bij de oven met open deur. De eerste configuratie was de basisconfiguratie, terwijl de tweede configuratie het volgende omvatte: de toevoeging van statische dakventilatoren en het sluiten van het ongepaste lamellenrooster.
De resultaten toonden dat in de tweede situatie, een veel betere afzuiging van het stof werd vastgesteld ten opzichte van de basisconfiguratie, doordat een snellere afvoer, dichter bij de emissiebron mogelijk werd. Dat draagt bij aan een schonere en veiligere werkomgeving.
Een van de belangrijkste inzetten van dit onderzoek is te begrijpen hoe de warmte binnen de fabriek wordt verdeeld en hoe zij de verschillende werkzones beïnvloedt. Het is nodig de zones aan te wijzen waar de temperaturen buitensporig hoog kunnen zijn, en maatregelen te nemen om de invloed van de warmte op de werknemers te verzachten.
Het onderzoek van de oorspronkelijke configuratie van de fabriek toonde een zwakke luchtcirculatie in bepaalde zones, wat daar tot hoge temperaturen leidde. Dat kan te wijten zijn aan factoren zoals de plaats van de warmtebronnen, de opstelling van de apparatuur of de luchtcirculatie in de ruimte. De toevoeging van statische dakventilatoren in de tweede configuratie maakte het mogelijk dat probleem te verhelpen.
Die dakventilatoren droegen bij aan een grotere luchtcirculatie door de fabriek doordat zij de afvoer van de warme lucht vergemakkelijken en de toevoer van verse lucht bevorderen. Dat had twee gunstige effecten. Ten eerste heeft de gelijkmaking van de luchtsnelheden het mogelijk gemaakt de zones met zwakke circulatie te verkleinen, wat bijdroeg aan een betere verdeling van de warmte in de fabriek. Dat leidde tot een vermindering van de temperatuurverschillen tussen de verschillende werkzones, wat het thermische comfort van de werknemers verbetert. Daarnaast heeft de gelijkmaking van de temperaturen het mogelijk gemaakt de hoge temperaturen te verlagen, in het bijzonder in zomerse omstandigheden, waarin de buitentemperaturen hoger kunnen zijn.
Het onderzoek van de verdeling van het stof en de verontreinigingen in de fabriek bracht de efficiëntie van de afvoersystemen zoals de statische dakventilatoren en de afzuigkappen aan het licht. Die voorzieningen hebben als doel de aanwezigheid van stof en verontreinigingen in de lucht van de fabriek te verminderen. De eerste configuratie van de fabriek toonde hoge concentraties van stof en verontreinigingen, hoofdzakelijk dicht bij de ovens. In de rest van de fabriek waren de concentraties van stof en verontreinigingen echter betrekkelijk gelijkmatig.
De tweede configuratie maakte het op haar beurt mogelijk de verspreiding van de luchtbewegingen in het lage deel van de fabriek te verbeteren, waardoor de zones met hoge concentraties van stof en verontreinigingen kleiner worden. Dat wijst erop dat de optimalisatie van de afvoersystemen heeft bijgedragen aan een betere verdeling van de deeltjes en de verontreinigingen in de hele fabriek, wat een gemakkelijkere afvoer mogelijk maakt. Die resultaten onderstrepen het belang van een passend ontwerp van de afvoer- en ventilatiesystemen in fabrieken. Door de belangrijkste bronnen van stof en verontreinigingen aan te wijzen, is het mogelijk doeltreffende voorzieningen voor opvang en afvoer te installeren om hun verspreiding in de lucht van de fabriek te verminderen.
Het neutrale drukvlak is de hoogte in een natuurlijk geventileerde ruimte waar de binnendruk gelijk is aan de buitendruk. Daaronder komt lucht binnen; daarboven gaat zij naar buiten. Zijn positie bepaalt de plaatsing van de lucht in- en uitlaten.
De neutrale drukvlakken spelen een cruciale rol bij het ontwerp van de systemen voor natuurlijke ventilatie van de gebouwen. Zij worden gebruikt om de strategische plaatsen te bepalen waar de openingen voor de toevoer en de afvoer van lucht moeten komen om de luchtcirculatie te optimaliseren. Een neutraal drukvlak is een imaginair vlak binnen de geventileerde ruimte waar de statische druk in evenwicht is. Dat betekent dat de krachten die de binnenkomende en de uitgaande lucht in die zone uitoefenen gelijk zijn. In de meeste gevallen worden de openingen voor de luchttoevoer onderaan de geventileerde ruimte geplaatst, waar de druk hoger is.
De hogere druk is doorgaans te wijten aan temperatuurverschillen tussen binnen en buiten en aan de dichtheid van de lucht. Die toevoeropeningen laten verse lucht in de geventileerde ruimte binnenkomen. Anderzijds worden de openingen voor de luchtafvoer bovenaan geplaatst, waar de druk lager is. Dat is toe te schrijven aan het hoogteverschil tussen de toevoer- en de afvoeropeningen en aan de luchtstromen die externe factoren zoals de wind veroorzaken.
Door de afvoeropeningen bovenaan de geventileerde ruimte te plaatsen, wordt de verbruikte lucht doeltreffender afgevoerd, wat zorgt voor een betere binnenluchtkwaliteit. Door de neutrale drukvlakken in acht te nemen, kunnen de ontwerpers een doeltreffende natuurlijke ventilatie en een gelijkmatige verdeling van de verse lucht in de hele ruimte waarborgen.
Die stap hoort bij de dimensionering van de statische dakventilatoren met CFD. De uitgevoerde simulaties omvatten vervolgens de installatie van een nieuwe nokventilator boven oven 8. De resultaten van de simulaties toonden dat de nieuw toegevoegde nokventilator een aanzienlijke op de luchtstromingen. Er wordt een verdwijning van de gerichte stroming van oven 8 naar de kleine, reeds aanwezige nokventilatoren vastgesteld.
Wat de verdeling van de temperatuur betreft, wijzen de resultaten op een verdeling die vergelijkbaar is met die van de vorige scenario's, maar met een duidelijke daling van de temperatuur onder het dak dankzij de aanwezigheid van de nokventilator.
De temperatuur onder het dak daalt aanzienlijk dankzij de snelle afvoer van de warme lucht beladen met calorieën door de nokventilator. De resultaten onderstrepen ook dat het totale afvoerdebiet globaal constant blijft, met een lichte stijging ten opzichte van de bestaande configuratie. Die resultaten tonen de efficiëntie van de nokventilator die boven oven 8 is toegevoegd om de met calorieën beladen warme lucht snel af te voeren. Die wijziging draagt dus bij aan een verbetering van de luchtstromingen en de thermische condities in het gebouw.
De doel van het onderzoek was de nieuwe statische ventilatievoorziening op het dak van de staalfabriek te dimensioneren en te plaatsen. Het streefde er ook naar de luchtbewegingen te karteren en de temperatuurverdeling in de hele staalfabriek, en ook de verdeling van het stof en de rook ter hoogte van de dakventilator te analyseren.
De snelheidsvlakken op manshoogte toonden een betrekkelijk gelijkmatige verdeling, onafhankelijk van de buitenomstandigheden. De convectieve beweging die de warme elementen zoals de ovens, de tussenblokken, de slakbakken en de gietpannen veroorzaken, is de belangrijkste stromingsmotor van de staalfabriek.
Ter hoogte van de statische dakventilator (Robertson) toonden de snelheidspatronen een doeltreffende afvoer over de hele lengte, met een betrekkelijk gelijkmatige verdeling.
De verdeling van de verontreinigingen in de doorsnede van de statische dakventilator legde een zone met hoge concentratie bloot, licht verschoven naar de oven, terwijl de rest van de Robertson een gelijkmatige verdeling toonde, onafhankelijk van zijn geometrie.
Het onderzoek van EOLIOS leverde waardevolle aanbevelingen om de statische ventilatievoorziening van de staalfabriek te dimensioneren en te optimaliseren. Die aanbevelingen zullen een betere ventilatie waarborgen, een doeltreffende verspreiding van het stof en de rook en een algemene verbetering van het binnenklimaat in de lokalen. Dat draagt bij aan een beter comfort van de werknemers, aan het behoud van de installaties in optimale staat en aan de naleving van de geldende milieunormen.
Onthoud dit. De natuurlijke ventilatie van een staalfabriek steunt op de convectieve motor van de warme bronnen (ovens, gietpannen, slakbakken). Goed gedimensioneerd en goed geplaatst voert een statische dakventilator de warme lucht en de rook zo dicht mogelijk bij hun bron af, zonder ventilator en zonder energieverbruik.
Statische dakventilatoren, rookproeven en natuurlijke ventilatie van metallurgische hallen.
Ja, als zij correct is gedimensioneerd. De sterke warmteafgifte van de ovens wekt een krachtig schoorsteeneffect op dat, gekanaliseerd door goed geplaatste statische dakventilatoren, rook en warme lucht zonder ventilator afvoert. Een verwante aanpak is gevolgd in ons project natuurlijke ventilatie van een staalfabriek.
De rookproef maakt de werkelijke luchtbanen zichtbaar met een niet-vervuilende traceerrook op basis van water en glycol. Zij legt de stagnatiezones en de parasitaire circulaties bloot die puntmetingen van snelheid of temperatuur niet kunnen waarnemen.
Met CFD kunnen meerdere configuraties van dakventilatoren en meerdere seizoenen virtueel worden getest, zonder zware ingreep op een site in productie. Zij kwantificeert de luchtsnelheden, de temperaturen en de concentraties van verontreinigingen in het hele volume, daar waar metingen plaatselijk blijven.
De doorsnede van de dakventilator volgt uit het af te voeren debiet warme lucht, de beschikbare hoogte onder het dak en de positie van het neutrale drukvlak. CFD stelt die parameters bij om de calorieën zo dicht mogelijk bij de bron af te voeren, hier boven oven 8.
Het totale afvoerdebiet blijft globaal constant, met een lichte stijging ten opzichte van de bestaande configuratie. De belangrijkste winst is kwalitatief: de met calorieën beladen warme lucht wordt sneller en dichter bij de haard afgevoerd, wat de temperatuur onder het dak doet dalen.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
De onderneming EOLIOS voert een onderzoek uit naar de dimensionering en de plaatsing van een nieuwe statische dakventilator op het dak van de staalfabriek Aubert et Duval. Het doel is een doeltreffende ventilatie van de staalfabriek te waarborgen met naleving van de normen voor de uitstoot van verontreinigende stoffen en met een verbetering van de luchtkwaliteit. Het onderzoek omvat een grondige analyse van de luchtbewegingen in de staalfabriek om de verdeling van het stof en de rook die de industriële activiteiten genereren te begrijpen. Er worden rookproeven en warmtebeelden gebruikt om de luchtcirculatie te beoordelen en de gevoelige punten aan te wijzen. De resultaten van het onderzoek maken het mogelijk de optimale afmetingen van de dakventilator en zijn optimale plaats op het dak te bepalen, en ook aanbevelingen te formuleren om de verspreiding van het stof en de rook te beperken. Er worden ook CFD-simulaties uitgevoerd om de bewegingen van de fluïda te analyseren en de natuurlijke ventilatie te optimaliseren.
CFD-expertise, opgeleverde projecten en technische dossiers: het hele vakgebied industrie op één plek.
Het eenvoudigst is om er samen over te praten. Onze ingenieurs antwoorden met een eerste technische analyse.
