Optymalizacja komfortu cieplnego operatorów i efektywności energetycznej zakładu Verallia Cognac w kontekście przejścia z pieca gazowego na piec elektryczny.
Głównym celem analizy jest wdrożenie rozwiązań optymalizujących komfort cieplny operatorów w otoczeniu ich stanowisk pracy, zarówno na zimnym, jak i na gorącym końcu zakładu. Obejmuje to również optymalizację zużycia energii związanego z gospodarką cieplną zakładu. Szczególną uwagę poświęcono zaprojektowaniu dedykowanych wlotów powietrza na potrzeby wymiany pieca gazowego na elektryczny.
Celem dodatkowym jest ograniczenie skutków przeciągów w strefach procesów wrażliwych, które mogą niekorzystnie wpływać na produkcję i powodować powtarzające się wady wyrobów.
Złożoność zjawisk cieplno-powietrznych w doborze wynika z wielu czynników, takich jak temperatury promieniowania przegród, ciąg termiczny, ciśnienie wiatru, wewnętrzny opór pionowego przepływu powietrza, cechy otworów w przegrodach budynku, ukształtowanie terenu czy osłona przed wiatrem. W tym środowisku, gdzie budynek nie jest regulowany cieplnie, nadzór nad warunkami wewnętrznymi opiera się głównie na doprowadzeniu powietrza świeżego ciągiem naturalnym do aeratorów statycznych na dachu oraz na wentylacji wymuszonej (wyciąg lub nawiew).
Najważniejsze. EOLIOS optymalizuje komfort cieplny operatorów i efektywność energetyczną huty szkła Verallia Cognac w kontekście przejścia z pieca gazowego na elektryczny. Audyt na obiekcie (próby dymowe, kamera termowizyjna) i model CFD 3D pokazały, że wyłączenie pieca gazowego odwraca pracę aeratora statycznego, zamieniając go we wlot powietrza. Regulacja żaluzji i przegrodzenie gorącego i zimnego końca przywracają komfort w zimie i obniżają rachunek za energię.
Aby ocenić ruch powietrza, wykonano próby dymowe, aby zobrazować tory powietrza i wskazać ewentualne strefy zastoju lub słabej wentylacji, mogące powodować złą jakości powietrza w tych strefach.
Próba dymowa wypuszcza niezanieczyszczający dym znacznikowy, aby uwidocznić rzeczywiste tory powietrza. Ujawnia strefy zastoju i obiegi pasożytnicze między poszczególnymi strefami zakładu, niedostrzegalne okiem.
Ponadto użyto kamer termowizyjnych, aby zobrazować temperatury przegród oraz wskazać strefy dużych zysków lub strat ciepła. Informacje te posłużyły do ujęcia liczbowego zjawisk cieplnych oraz strefy z punktami gorącymi i zimnymi.
Audyt przepływowy pozwolił uwidocznić strefy wymagające usprawnień w celu optymalizacji wentylacji, temperatury i jakości powietrza w zakładzie. Sformułowano zalecenia, aby zaradzić wykrytym problemom i poprawić w ten sposób warunki pracy operatorów i efektywność energetyczną instalacji.
Dane klimatologiczne stacji meteorologicznej Cognac-Châteaubernard służą do określenia zewnętrznych warunków klimatycznych niezbędnych do analizy wentylacji zakładu.
Odczytano prędkość i kierunek wiatru oraz średnią temperaturę minimalną w zimie i średnią temperaturę maksymalną w lecie, a także najbardziej skrajne osiągnięte szczyty temperatur.
Dane te są niezbędne, aby wyznaczyć rzeczywiste warunki klimatyczne i dostosować strategie wentylacji oraz klimatyzacji, aby zapewnić komfort operatorów w zakładzie przez cały rok.
Numeryczna mechanika płynów (CFD) obejmuje wszystkie metody numeryczne stosowane do analizy przepływów płynów w danym środowisku. Równania rządzące tymi przepływami nie dają się rozwiązać analitycznie, dlatego metoda elementów skończonych pozwala rozwiązać je numerycznie.
W dziedzinie budownictwa analiza CFD może dostarczyć projektantom dokładnych informacji o prędkościach powietrza, ciśnieniach i temperaturach, jakie wystąpią wewnątrz i wokół analizowanych instalacji. Analiza tego rodzaju jest szczególnie przydatna przy projektowaniu instalacji wentylację i klimatyzacji w dużych przestrzeniach. Pozwala optymalizować komfort wewnętrzny przez sprawdzenie, czy wloty i wyloty powietrza zapewniają odpowiednią wentylację kubatury, zapewniając tym samym optymalny komfort użytkowników. Symulacje te są niezbędne, aby zapewnić skuteczne rozwiązania projektowe, przyczyniając się do poprawy efektywności energetycznej i dobrego samopoczucia użytkowników.
W ramach analizy utworzono model 3D na podstawie dostarczonych rysunków i przekrojów, z ujęciem geometrii obiektu i jego otoczenia w promieniu 300 metrów. W tej analizie rodzaje przegród, powierzchnie otwarte na zewnątrz, punkty nawiewu, wyciągi oraz wszystkie instalacje oddające ciepło do przestrzeni rozpoznane w czasie audytu zostały zamodelowane i ujęte z dokładnością.
Aerator statyczny (świetlik wyciągowy na dachu) odprowadza gorące powietrze ciągiem termicznym, bez napędu. Kierunek jego pracy zależy od ciągu: przy wyłączonym piecu może się odwrócić i stać wlotem powietrza. Jego analiza należy do dobór aeratorów statycznych.
Po sprawdzeniu dokładności i skuteczności od modelu symulacyjnego użytego w analizie CFD, przez porównanie pierwszych wyników z pomiarami wykonanymi na miejscu w czasie audytu, przeprowadzono symulacje obecnego układu zakładu w warunkach zimowych. Okazuje się, że wyłączenie pieca gazowego zmniejsza ciąg termiczny, a aerator statyczny przechodzi wówczas w tryb wlotu powietrza i sprowadza chłodne powietrze oraz zanieczyszczeń, zakłócając dodatkowo przepływ powietrza w zakładzie.
Nasze analizy pokazały ponadto, że główne problemy z komfort cieplny operatorów wynikały przede wszystkim z braku regulacji na żaluzji, co w zimie powoduje niepożądany dopływ powietrza. Kolejną przyczyną tych problemów jest znaczne otwarcie między gorącym końcem oraz zimnym końcem, tworzące znaczny ruch powietrza między nimi, silnie zakłócający przepływ powietrza instalacji grzewczych zimnego końca i wywołujący strefy martwe, co skutkuje strefą dyskomfortu dla operatorów.
Wykonano nową symulację zimową obejmującą dodanie rozwiązań, które mają zablokować rozchodzenie się chłodnego powietrza wpływającego przez żaluzje, oraz przegrodzenie pozwalające skuteczniej oddzielić gorący koniec od zimnego. Symulacja ta wykazuje wyraźną poprawę skuteczności instalacji grzewczych w strefie pracy operatorów dzięki zaproponowanym rozwiązaniom technicznym.
W hucie szkła gorący koniec to piec i formowanie szkła w stanie stopionym; zimny koniec to odprężanie, kontrola i pakowanie. Zarządzanie wymianą powietrza między tymi dwiema strefami o przeciwnych potrzebach cieplnych jest jedną z kluczowych stawek analizy.
Kolejna symulacja pozwoliła ponadto pokazać, że przy uruchomieniu nowego pieca elektrycznego, ciąg termiczny wystarcza do prawidłowej pracy aeratora statycznego w trybie wyciągu, co usuwa pasożytniczy strumień powietrza powstający wcześniej w strefie pracy.
Dane klimatologiczne stacji meteorologicznej Dunkierka mają zasadnicze znaczenie dla określenia zewnętrznych warunków klimatycznych niezbędnych do analizy wentylacji zakładu. Zebrane informacje obejmują prędkość i kierunek wiatru oraz średnią temperaturę minimalną w zimie i średnią temperaturę maksymalną w lecie.
Ponadto uwzględniono również najbardziej skrajne zarejestrowane szczyty temperatur. Dane te odgrywają rolę rozstrzygającą w dostosowaniu strategii wentylacji i klimatyzacji, aby zapewnić optymalny komfort operatorów zakładu przez cały rok.
Analiza CFD cieplno-powietrzna budynku pozwala znacznie poprawić efektywność energetyczna, ograniczając straty energii i maksymalnie wykorzystując wytworzone ciepło, co poprawia całkowitą charakterystykę energetyczną procesu produkcyjnego. Optymalizacja energetyczna budynku typu huta szkła ma zatem wiele zalet. Pozwala przede wszystkim obniżyć koszty energii przez optymalizację instalacji, procesów ogrzewania i wymiany ciepła między gorącym i zimnym końcem, dając tym samym oszczędności na rachunku za energię związanym z ogrzewaniem zimnego końca.
Ponadto Optymalizacja energetyczna przyczynia się do zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych przez obniżenie zapotrzebowania na energię i ograniczenie emisji CO2 oraz innych zanieczyszczeń pochodzących ze spalania paliw kopalnych. Na koniec poprawa trwałości środowiskowej przedsiębiorstwa dzięki działaniom z zakresu Optymalizacja energetyczna pozwala odpowiedzieć na oczekiwania klientów i interesariuszy w zakresie praktyk zrównoważonych, wzmacniając tym samym wizerunek firmy. Optymalizacja energetyczna huty szkła daje więc znaczne korzyści zarówno gospodarcze, jak i środowiskowe.
Do zapamiętania. W hucie szkła wymiana pieca przestawia całą równowagę przepływów: to regulacja żaluzji i przegrodzenie gorącego i zimnego końca, a nie ogrzewanie dodatkowe, przywracają komfort operatorów przy jednoczesnym obniżeniu zużycia energii.
Wentylacja naturalna, przejście z pieca gazowego na elektryczny i komfort cieplny w hucie szkła.
Budynek nie jest regulowany cieplnie, dlatego wentylacja naturalna ciągiem do aeratorów dachowych zapewnia większość wymiany powietrza, uzupełniona wentylacją wymuszoną tam, gdzie sam ciąg nie wystarcza. Pokrewne postępowanie przeprowadziliśmy w projekcie wentylacja naturalna huty stali.
Piec gazowy wydziela dużo ciepła i podtrzymuje silny ciąg termiczny. Po wyłączeniu aerator statyczny odwraca się we wlot powietrza i sprowadza chłodne powietrze oraz zanieczyszczenia. Piec elektryczny przywraca ciąg wystarczający, aby aerator wrócił do pracy wyciągowej.
Gorący koniec obejmuje piec i formowanie szkła w stanie stopionym; zimny koniec — odprężanie, kontrolę i pakowanie. Zbyt szerokie otwarcie między nimi tworzy ruch powietrza zakłócający ogrzewanie zimnego końca.
Analiza zaleca regulację żaluzji, aby zablokować niepożądany dopływ powietrza w zimie, oraz przegrodzenie gorącego i zimnego końca, co wyraźnie poprawia skuteczność instalacji grzewczych w strefie pracy.
Ograniczając straty ciepła zimnego końca i wykorzystując ciepło już wytworzone, zoptymalizowana wentylacja zmniejsza potrzebę ogrzewania dodatkowego, a więc zużycie energii i związane z nim emisje CO2.
Poznaj nasze specjalizacje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
Analiza ma na celu poprawę komfortu cieplnego operatorów przy jednoczesnym wzmocnieniu efektywność energetyczna. Przejście z pieca gazowego na elektryczny zaplanowano tak, aby zoptymalizować warunki cieplne. Dbałość o ograniczenie przepływy powietrza w strefach wrażliwych jest celem dodatkowym, aby uniknąć zakłóceń produkcji. Analizowana jest cała złożoność zjawisk cieplno-powietrznych, z uwzględnieniem takich elementów jak temperatury przegród, ciąg termiczny oraz ciśnienie wiatru. W tym środowisku nieregulowanym cieplnie doprowadzenie powietrza świeżego przez aeratory dachowe oraz wentylacja wymuszona to kluczowe strategie regulacji warunków wewnętrznych.
Specjalizacje CFD, wykonane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina Przemysł w jednym miejscu.
Najprościej jest po prostu porozmawiać. Nasi inżynierowie odpowiadają pierwszą analizą techniczną.
