Thermiek van noodstroomaggregaten.

Waarvoor dient CFD bij aggregaatruimtes?

Een noodstroomaggregaat is alleen zoveel waard als zijn beschikbaarheid op de dag dat het net uitvalt. Juist onder die extreme omstandigheden wordt de ventilatie van de ruimte het zwaarst belast. EOLIOS beveiligt deze kritieke schakel met CFD-simulatie: vóór de inbedrijfstelling tonen wij aan dat de motorkoeling, de verbrandingslucht en de rookafvoer hun doelstellingen halen.

De koeling van de ruimte, daar wordt de betrouwbaarheid beslist

Of ze nu een schip voortstuwen of een kritieke locatie van stroom voorzien, diesel- en gasmotoren moeten het houden van arctische kou tot tropische hitte. In al die omgevingen vervult de ventilatie van de ruimte drie vitale taken:

• de motoren van verbrandingslucht voorzien;
• voor verse lucht zorgen om de ongewenste warmte af te voeren;
• de temperatuur in de ruimte binnen een bereik houden dat verenigbaar is met het werk van het personeel en met de componenten.

Te vaak wordt het luchtdebiet gedimensioneerd op een gemiddelde omgevingstemperatuur, die de pieken maskeert die in bedrijf werkelijk optreden. Onze meerwaarde: de meest ongunstige klimaatscenario's reproduceren en met cijfers aantonen dat de motor binnen zijn werkbereik blijft. Wij adviseren fabrikanten over het debiet aan verbrandings- en koellucht, en dekken de totale ventilatie, de effectstudie van de emissies en de berekening van het drukverlies van de akoestische systemen.

De stappen van een CFD-simulatie toegepast op de systemen

Waar de proefopstelling haar grenzen bereikt, levert CFD een volledige thermische analyse van de technische ruimtes. Onze methode is beproefd: eerst vereenvoudigen wij de geometrie van het gebouw (details die te veel mesh-elementen opleveren worden verwijderd), daarna stellen wij de thermische profielen op onder de meest extreme klimaten. Het doel blijft concreet: de lucht in- en uitlaten beheersen, de stroming rond de motor geleiden en het rendement van de efficiëntie (genset) verbeteren. Elke inrichtingsvariant wordt nauwkeurig vergeleken, met als uitkomst druk, maximale aanzuigtemperatuur, luchtverplaatsingen en verspreiding van verontreinigingen. Even zoveel hefbomen om snel en goed te beslissen.

Drukverlies & dimensionering van de ventilatoren

Wij voeren de drukverliesonderzoeken van de akoestische geluiddempers uit, evenals de dimensionering van de ventilatoren, post voor post. De verliezen nemen exponentieel toe met de luchtsnelheid: een verkeerd gekozen geluiddemper kan de ventilatie van de ruimte smoren. Wij brengen de werkelijke bijdragers in kaart, in de eerste plaats de lamellenroosters en akoestische geluiddempers bij de uitlaat en stroomopwaarts, onderscheiden van de kleine weerstanden zoals accubanken, brandstoftanks, inlaatleidingen en uitlaatschoorsteen. Resultaat: een ventilator die precies goed is gedimensioneerd, niet te groot en niet te klein.

De akoestische geluiddempers, de grootste bron van drukverlies

Opgelegd door de geluidseisen vormen de akoestische geluiddempers en de lamellenroosters paradoxaal genoeg de grootste belemmering voor de luchtdoorstroming. Op deze post richt zich onze analyse, want een slecht geïntegreerde akoestische behandeling kan op zichzelf het koeldebiet doen instorten en het aggregaat in thermische storing brengen. Ons CFD-onderzoek ontleedt hun bijdrage en weegt het compromis tussen akoestiek en luchtstroming af:

• kartering van het drukverlies post voor post: inlaatgeluiddemper, uitlaatgeluiddemper, lamellenroosters en roosters;
• invloed van de luchtsnelheid in de geluiddempers, waarvan het verlies exponentieel toeneemt met het debiet;
• afweging tussen geluidsdemping en doorstroomsectie, om de geluidsdoelstelling te halen zonder de ventilatie te smoren;
• keuze van het werkpunt van de ventilator op de systeemkarakteristiek, inclusief drukmarge.

Bij de inwendige stroming komt de windstroming rond het gebouw: de wind op de ruimte kan het drukverlies vergroten en vooral de oververhitte uitlaatgassen doen recirculeren naar de inlaat van de motor.

Emissies, vervuiling en besmetting van de HVAC-verseluchtsystemen

Een noodstroomaggregaat beveiligt de stroomvoorziening, maar de motor stoot verontreinigingen uit: koolstofdioxide, zwavel en stikstofoxiden (NOx). Op benzine, gas of diesel kan het aggregaat de luchtkwaliteit in de omgeving sterk verslechteren, vooral bij intensief gebruik. Onze analyses brengen de volledige verspreiding van de uitlaatgassen vanaf de uitstootpunten in kaart en toetsen of er geen directe recirculatie optreedt naar de hygiënische luchtinlaten (luchtbehandelingskasten) van naburige gebouwen. Wij kwantificeren de vervuiling rond de locatie en brengen de aanzuiging van schoorsteenemissies door de verseluchtbehandelingskasten in kaart die de verblijfszones voeden: het doel is schone lucht voor de gebruikers te waarborgen en elk risico op besmetting van de ruimtes door de rookgassen van het aggregaat uit te sluiten. Zo levert u een conforme locatie op, zonder onaangename verrassingen bij de oplevering.

Expertise: externe CFD-simulatie voor datacenters

Expertise: berekening van het drukverlies in leidingnetten

Temperatuurstijging in de schoorsteendoorvoeren

Uitlaatschoorstenen gaan vaak door betonnen vloeren en wanden via sparingen. De zeer hete gassen stralen dan naar het omliggende betonwerk: wij berekenen de temperatuurstijging van het beton onder invloed van de warmtestraling van de schoorsteen, om onder de toelaatbare grenzen van het materiaal te blijven en de nodige bescherming te dimensioneren.

• modellering van de straling van de schoorsteenwand naar het beton van de sparing, in stationair bedrijf en bij piekbelasting;
• berekening van de oppervlakte- en kerntemperatuur van het beton, vergeleken met de weerstandsgrenzen van het materiaal;
• dimensionering van de speling van de sparing, van het hitteschild of de isolatie, en van eventuele aanvullende ventilatie;
• controle op de afwezigheid van hotspots op de nabijgelegen constructies en installaties.

Vermogensverlies naargelang de inlaattemperatuur

Het vermogen dat een noodstroomaggregaat kan leveren neemt af naarmate de aanzuiglucht warmer wordt: boven de referentiecondities ondergaat de motor een vermogensterugval. Wij koppelen de luchttemperatuur aan de inlaat van de ruimte, berekend met CFD, aan het te verwachten verlies aan elektrisch vermogen, om te waarborgen dat het aggregaat zijn nominale vermogen ook onder ongunstige omstandigheden haalt.

• correlatie tussen de aanzuigtemperatuur uit de CFD en de terugvalcurve van de fabrikant;
• kwantificering van het vermogensverlies bij temperatuurpieken (zomer, zonbelasting, recirculatie);
• controle op het behoud van het vereiste nominale vermogen, of dimensionering van de aanvullende koeling.

Noodstroomaggregaten in containeruitvoering: ontwerp op maat

De container is het geval waarin onze expertise het meeste verschil maakt. Het volume is beperkt, elk rooster en elk keerschot telt, en het geheel moet even goed werken onder een brandende zon als bij strenge vorst. Wij ontwerpen en valideren deze packaged aggregaten met CFD-simulatie, vóór de fabricage, om dure aanpassingen op locatie te vermijden.

Alle weersomstandigheden beproeven, ook de meest extreme

Een container reist en wordt overal geplaatst. Wij beproeven elk ontwerp daarom in meerdere klimaatscenario's, van arctische kou tot tropische hitte, om de motorkoeling in de meest ongunstige omhullende te waarborgen:

• Extreme klimaten: hoge en lage omgevingstemperaturen, wind en oriëntatie van de container, gecombineerd met de piekbelasting van de motor.
• Zonbelasting: de straling verwarmt de wanden en het dak, wat de binnentemperatuur en de aanzuigtemperatuur doet stijgen; wij kwantificeren die warmtelast en het effect ervan op het nuttige debiet.
• Externe recirculatie: wij controleren of de wind de hete uitlaatgassen niet terugdrukt naar de inlaatroosters van de container.

Een omhullende die tot op de millimeter is ontworpen

Op basis van deze resultaten optimaliseren wij de plaatsing van de inlaat- en uitblaasroosters, de luchtgeleiding rond de motor en de generator, en de dimensionering van de ventilatoren tegenover het drukverlies van de akoestische geluiddempers. U krijgt een numeriek gevalideerde container, betrouwbaar onder alle bedrijfsomstandigheden en geleverd zonder dure fysieke testcampagne.

Een ingenieursteam dat thuis is in noodstroomaggregaten

Bij EOLIOS behoren noodstroomaggregaten tot onze dagelijkse praktijk. Onze ingenieurs kennen de randvoorwaarden van dimensionering, van de motorkoeling tot het drukverlies van de akoestische geluiddempers, en treden op als echte meedenkende partners: wij leveren niet alleen rekenresultaten, wij dragen concrete oplossingen aan om uw installatie betrouwbaarder te maken.

Gewend om samen te werken met fabrikanten, studiebureaus en exploitanten, spreken wij dezelfde technische taal als uw teams en onderbouwen wij uw keuzes, van het ontwerpdossier tot de inbedrijfstelling.