CFD-onderzoek naar de klimaatbeheersing onder extreme omstandigheden in een fabriek voor windturbines: comfort, luchtkwaliteit en beheersing van de luchtvochtigheid.
De ingenieurs van EOLIOS hebben de CFD-onderzoeken uitgevoerd voor een fabriek voor windturbines (productiehal voor bladen) in Denemarken, om de klimaatbeheersing onder extreme omstandigheden.
De luchtverdeelsysteem bepaalt of de installatie slaagt: het beïnvloedt de comfortbeleving (warm/koud) en de binnenluchtkwaliteit (afvoer van verontreinigingen). Het is ook een van de grootste energieverbruikers. Luchtverdeling en thermisch comfort worden geregeld door de norm ISO 7730.
Het doel: met numerieke berekening het thermisch-luchttechnische gedrag van het toekomstige ontwerpcentrum voor windturbines simuleren, met luchtsnelheden in de verblijfszones onder 0,2 m/s.
De kern. CFD-onderzoek naar de klimaatbeheersing van een fabriek voor windturbinebladen in Denemarken, onder extreme omstandigheden. EOLIOS simuleert het thermisch-luchttechnische gedrag van de hal om het verdeelcomfort volgens ISO 7730 te halen (luchtsnelheden onder 0,2 m/s onder 4 m) en ontwikkelt een eigen methodiek voor de verdamping en het handhaven van de relatieve vochtigheid die het proces vraagt.
Een windturbineblad is een composietonderdeel van zeer grote lengte, gevormd door harsinfusie op versterkingen van glas- of carbonvezel. De kwaliteit van de laagopbouw en de polymerisatie van de hars hangen sterk af van de temperatuur en de luchtvochtigheid in de hal: een afwijking van enkele graden of enkele procentpunten vochtigheid verandert de viscositeit van de hars, de geltijd en uiteindelijk de mechanische eigenschappen van het blad.
Bij die proceseisen komen randvoorwaarden van gezondheid (uitstoot van vluchtige organische stoffen bij de infusie, schuurstof), veiligheid en vooral afmeting: een bladenhal is doorgaans enkele tientallen meters lang en hoog. Door dat volume is het binnenklimaat erg gevoelig voor thermische gelaagdheid en luchtstromingen, die alleen met instrumenten als CFD nauwkeurig zijn te voorspellen.
Vacuümvormproces waarbij vloeibare hars een droge stapeling vezels doordrenkt. Het slagen ervan hangt af van een beheerste viscositeit en geltijd, dus van een stabiele temperatuur en luchtvochtigheid in de hal.
Chemische reactie die de hars uithardt en de mechanische eigenschappen van het onderdeel vastlegt. De snelheid ervan hangt af van de temperatuur: een onbeheerst binnenklimaat tast de gelijkmatigheid en de reproduceerbaarheid van de productie aan.
Onthoud dit. Het tijdvenster om een hars te verwerken is smal. De temperatuur en de vochtigheid in de hele hal op peil houden, ondanks de hoogte, bepaalt direct de kwaliteit van de geproduceerde bladen.
Om te voldoen aan de eisen op het vlak van luchtkwaliteit, het thermisch comfort, energie-efficiëntie en beheersing van de luchtvochtigheid, moeten de mechanismen die de stromingsstructuur bepalen worden begrepen en de fysische fenomenen achter de warmte- en vochtoverdracht worden beheerst.
De CFD levert een numerieke oplossing van de vergelijkingen die de stromingsfysica beschrijven, en onderzoekt het gedrag van de fluïda én de warmte- en vochtoverdracht. Het verdeelcomfort in de verblijfszone wordt gekenmerkt door: geen sterke temperatuurgelaagdheid, een goede binnenluchtkwaliteit en geen luchtstromingen (doel < 0,2 m/s onder 4 m). Het opstijgen van de warme lucht in zulke grote volumes valt onder het schoorsteeneffect.
Internationale norm voor het thermisch comfort in gematigde binnenruimten. Ze verbindt temperatuur, vochtigheid, luchtsnelheid en activiteit met de comfortindices (PMV/PPD) en legt de grenswaarden vast, waaronder de limiet voor luchtstroming in de verblijfszone.
De luchtverdeelsystemen (menventilatoren, inblaas) worden in CFD ‘gesubmodelleerd’ om ze getrouw in de hal op te nemen; daarna reproduceert de simulatie de klimaatomstandigheden in de productiehal.
Vereenvoudigde weergave van een toestel (menventilator, inblaasrooster) door zijn luchttechnische effecten in plaats van door zijn gedetailleerde geometrie. Ze neemt de luchtverdeling getrouw op in het globale model zonder de berekening te verzwaren.
Een hal van deze omvang modelleren vraagt een strikte methode: elke aanname (debieten, inblaastemperaturen, interne warmtelasten) wordt vastgelegd en gevalideerd voordat de resultaten worden gebruikt. De simulatie vervangt de terreinmeting niet, ze verlengt die door scenario's te verkennen die op ware grootte niet te testen zijn.
Opdeling van het luchtvolume in rekencellen. Een fijn net geeft de gradiënten nabij de verdeelmonden en de wanden beter weer, ten koste van een langere rekentijd; de kunst is het te verfijnen waar het nut heeft.
Waarden die aan de grenzen van het model worden opgelegd (debieten, temperaturen, drukken, warmtestromen). Ze geven de werkelijke werking van de systemen weer en bepalen direct de betrouwbaarheid van de resultaten.
Een bepaald niveau van relatieve vochtigheid handhaven is onmisbaar voor het productieproces van windturbines. EOLIOS heeft een eigen methodiek ontwikkeld die de thermische berekening (warmtelasten / warmteverliezen) combineert met de gesimuleerde waarden van het project.
Aannames: geen andere vochtbron dan de systemen; geen gradiënt in de specifieke vochtigheid (waterdichte oppervlakken); wanden ondoorlatend voor dampmigratie; damp-vloeistofgrensvlak in thermodynamisch evenwicht (faseovergang bij verzadiging, 100 % RV). De relatieve vochtigheid wordt berekend uit de temperatuur, de druk en de specifieke vochtigheid.
Verhouding tussen de waterdamp in de lucht en de maximale hoeveelheid die de lucht bij een gegeven temperatuur kan bevatten. Te laag schaadt ze het proces; te hoog bevordert ze condensatie. Ze op peil houden is een kerndoel van het onderzoek.
De CFD-simulaties hebben geholpen bij het het ontwerp optimaliseren van de productiehal voor bladen, door de klimaatomstandigheden te voorspellen voor verschillende ontwerpscenario's. Ze maakten het mogelijk de algemene efficiëntie van de processen te verbeteren en de kosten te verlagen, door de stromingsdynamiek in de hal te visualiseren en ventilatie, koeling en afvoer van verontreinigingen te simuleren.
Onthoud dit. In een groot industrieel volume vraagt het halen van een verdeelcomfort (< 0,2 m/s) én het beheersen van de relatieve vochtigheid van het proces om afwegingen. CFD test de verdeelscenario's vóór de werken om comfort, luchtkwaliteit en energie te verzoenen.
Een zeer groot volume verwarmen, bevochtigen en doormengen kost geld. De opgave is niet alleen de setpoints te halen, maar ze te halen met het strikt noodzakelijke debiet en de strikt noodzakelijke energie. CFD, gekoppeld aan de thermische berekening, maakt het mogelijk de maatregelen te vergelijken en zowel overventilatie als onderdimensionering te vermijden.
Het doorbreken van de thermische gelaagdheid in een groot volume om de warme lucht onder het dak weer naar beneden te brengen. Ze maakt de temperatuur gelijkmatig en verlaagt de verwarmingsbehoefte in de verblijfszone.
Koelen met buitenlucht wanneer die koeler is dan de binnenlucht, zonder koudeproductie. In een noordelijk klimaat dekt het een groot deel van het jaar en verlaagt het de energierekening sterk.
Onthoud dit. In een bladenhal worden verdeelcomfort, vochtbeheersing en energiezuinigheid samen beslist. De stromen met simulatie objectiveren maakt het mogelijk af te wegen zonder over te dimensioneren.
Verdeelcomfort, vochtigheid en energie-efficiëntie: de antwoorden op de vragen die industriëlen en opdrachtgevers zich vóór een CFD-onderzoek stellen.
In een hal van deze omvang laagt de lucht zich op en zijn luchtstromingen moeilijk te voorspellen. CFD simuleert snelheden, temperaturen en vochtigheid in elk punt om het comfort en de luchtkwaliteit te halen, zoals op ons project voor een magazijn met medisch materiaal.
Ze regelt het thermisch comfort in gematigde binnenruimten door temperatuur, vochtigheid, luchtsnelheid en activiteit te verbinden met de indices PMV/PPD. Ze legt onder meer de limiet voor luchtstroming in de verblijfszone vast, hier gemikt op minder dan 0,2 m/s onder 4 meter.
EOLIOS heeft een eigen methodiek ontwikkeld die de thermische berekening (warmtelasten en warmteverliezen) koppelt aan de gesimuleerde waarden, met een faseovergang bij verzadiging. De relatieve vochtigheid wordt afgeleid uit de temperatuur, de druk en de specifieke vochtigheid, om het niveau te halen dat het proces vraagt.
Het is een vereenvoudigde weergave van de menventilatoren en inblaasroosters door hun luchttechnische effecten in plaats van hun gedetailleerde geometrie. Ze neemt de luchtverdeling getrouw op in het globale model en houdt de berekening beheersbaar.
Kaarten van snelheden, temperaturen en vochtigheid voor verschillende ontwerpscenario's, waarmee het ontwerp van de hal kan worden geoptimaliseerd, de efficiëntie van de processen verbeterd en de kosten vóór de bouw verlaagd.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
CFD-onderzoek naar de klimaatbeheersing onder extreme omstandigheden in een fabriek voor windturbinebladen: modellering van de verdeelsystemen, methodiek voor verdamping en relatieve vochtigheid, en voorspelling van de klimaatomstandigheden voor verschillende scenario's — ten dienste van het comfort (ISO 7730), de luchtkwaliteit en de energie-efficiëntie.
ZwembadZwemcentrum — Hauts-de-Seine
DistributiecentrumKlimaattechniek — medisch distributiecentrum
HotelSharaan by Jean Nouvel
MuseumGalerij Paleontologie — MNHN
ZwembadZwembad — Montreuil
IndustrieFarmaceutische fabriek — HVAC
Natuurlijke ventilatiePrototype — ventilatieschoorsteen
KoelcelKoelcel — Leipzig
Sport / arenaBercy Arena — Parijs
KoelcelKoelcel — nakoeling
Atrium · 🔒Comfort onder een glasoverkapping — Atrium
CFD-expertise, opgeleverde projecten en technische dossiers: het hele vakgebied klimaattechniek op één plek.
Het eenvoudigst is om er samen over te praten. Onze ingenieurs antwoorden met een eerste technische analyse.