Design og validering af effektive ventilationssystemer vha. CFD

Ventilationssystemer designes med 2 primære formål i tankerne. For det første skal individer have adgang til ren og komfortabel frisk luft, så rummet er behageligt at opholde sig i. For det andet skal standarder og sikkerhedsregler være overholdt, hvilket kan variere fra case til case.

Er ventilation virkelig nødvendig?

Et detaljeret ventilationsstudie tidligt i processen kan hjælpe med at:

• forøge luftkvaliteten og skabe et komfortabelt miljø for brugerne
• undgå uønskede eller direkte farlige rumtemperaturer
• undgå uønsket træk
• undgå dårlig hygiejne og spredning af infektioner
• undgå helbredsproblemer som følge af inhalering af giftige gasser
• validere at et HVAC-system af korrekt størrelse bliver implementeret
• reducere energiforbrug af HVAC-systemer, undgå overforbrug af elektricitet/varme
• undgå skader på udstyr
• sikre bedre brandstyring, undgå spredning m.m.

I pharma- og fødevareindustrien er ventilation specielt relevant, da dårligt luftskifte kan lede til sundhedsrisici, hvilket ikke kun er et problem for medarbejderne, men også for forbrugerne.

I industrier, hvor farlige gasser er uundgåelige, er det vigtigt at være varsom omkring design og installation af ventilation. Derfor er det vigtigt at prioritere ventilationen allerede i design- og konstruktionsfasen, så der skabes sikre forhold forud for det endelige design.

Sådan opnås god ventilation

Lufttemperatur, -hastighed og i specifikke tilfælde gaskoncentrationer kan følges på nært hold. Dermed kan kvaliteten af ventilationssystemet vurderes. Det sikrer overholdelse af de standarder og reglementer, der skal følges i specifikke rum og bygninger.

For at leve op til bygningsreglementet installeres der ofte varme-, ventilations- og airconditionsystemer (HVAC), men i nogle tilfælde er naturlig ventilation nok til, at kravene er overholdt. Et ventilationsstudie kan kortlægge behovet og dimensioneringen af et HVAC-system.

Forøg effektiviteten af dit ventilationssystem gennem detaljerede vurderinger vha. CFD

Computational Fluid Dynamic (CFD) kan anvendes til at vurdere ventilationsforholdene og give en øget indsigt i luftens bevægelse omkring genstande i rummet.

Ved at lave fuldskala 3D CFD kan alle variabler måles i et hvilket som helst punkt, uanset hvor kompleks geometrien måtte være. Almindelige analytiske beregninger kan normalvis kun give gennemsnitsværdier. Disse gennemsnitsværdier er sjældent repræsentative for kritiske zoner, og det er derfor nemt at overse mangel på overholdelse af regler eller eventuelle sikkerhedsbrist.

CFD giver en dyb indsigt i og viden om ventilationen i et rum, hvilket i mange tilfælde kan mindske eller helt fjerne behovet for dyre og tidskrævende eksperimentelle tests. 

Modellering af reelle forhold

Vores 3D numeriske modeller inkluderer naturlig ventilation fra eksterne flows og tvungen ventilation fra mekaniske systemer. Områder med træk og lækager kan også kvantificeres.

Forskellige varmekilder kan også inkluderes (belysning, kropsvarme, tab til jord/omgivelser), og der tages højde for både kondens, konvektion og stråling.

Træk, hvirvler, lokale temperaturer og solindstråling er alle relevante fænomener, der påvirker ventilation, hvilket er svært at inkludere, hvis ikke man benytter sig af CFD eller dyre eksperimentelle test.

Tid og pris 

Ved at erstatte forsøg med numeriske simuleringer kan budgettet for designfasen af ventilationssystemer nedsættes. CFD kan også benyttes til at finde den optimale HVAC-løsning, hvilket kan give både økonomiske og driftsmæssige besparelser.

Det anbefales at få foretaget en CFD-analyse før installering af HVAC-systemer for at undgå dyre re-dimensioneringer og geninstallationer af systemer forårsaget af fejldimensionerede HVAC-systemer.

Nem start

For at gennemføre og finde optimale ventilationsløsninger gennem CFD, er behovet blot:

• 2D tegninger eller 3D modeller for rummet/bygningen der skal simuleres
• baseline system opstillinger, samt vigtige naturlige eller tvungne luftskift
• eventuelle HVAC-system data: flow rater, temperaturer, varmetilførsel.