Computational Fluid Dynamics (CFD) simulaties spelen een belangrijke rol bij het begrijpen en optimaliseren van de prestaties van de verwarmings-, ventilatie- en airconditioningssystemen (HVAC) binnen diverse gebouwde omgevingen.
CFD-simulaties maken aan de hand van computerberekeningen het gedrag van stromingen, warmteoverdrachten en andere klimaatgerelateerde verschijnselen inzichtelijk.
CFD-simulaties die toegepast worden op HVAC-systemen, bieden verschillende voordelen voor de betrokkenen bij een project:
- Zekerheid dat het ontwerp met een hoge mate van vertrouwen zal functioneren zoals gepland
- Minimaliseer de operationele kosten van de installatie en verbeter tegelijkertijd het comfort
- Optimaliseer je systemen zonder hoge laboratorium en/of prototype kosten
- Analyseer ruimtes met complexe structuren waar testen niet mogelijk zijn
- Ontvang volledig op maat gemaakte ondersteuning en advies van een toegewijd team van CFD-experts
- Bevorder ontwerpbeslissingen in een vroege fase
- Verkrijg kennis over complexe luchtstromen in een ruimte
CFD-simulaties hebben talrijke toepassingen bij gebruik in HVAC-systemen. Hieronder nemen we je graag mee in een aantal situaties waar CFD-simulaties waardevolle inzichten bieden.
Comfort
CFD-simulaties kunnen het comfort van de personen in de ruimte analyseren. In de simulatie wordt een uitgebreide analyse gemaakt van de variabelen zoals snelheid, temperatuur en of vochtigheid. Dit proces bevat een gericht onderzoek van de verschillende ventilatietechnieken. Uit dit onderzoek wordt duidelijk op welke manier en op welk moment er geventileerd wordt. Dit is een essentieel onderdeel in het vergelijken en begrijpen van de verschillende uitkomsten. Dit inzicht stelt de betrokkenen in staat om het systeemontwerp effectief te optimaliseren, waardoor het algehele comfort verbetert.
In dit project werd het thermisch comfort in een restaurant geanalyseerd. De temperaturen van de zitplaatsen van de mensen werd inzichtelijk.
Luchtkwaliteit
CFD maakt het onderzoeken van de luchtkwaliteit in gebouwen mogelijk. In dit onderzoek worden gebieden met onvoldoende luchtverversing inzichtelijk, en kan de ventilatie efficiëntie berekend worden. CFD-simulaties kunnen ook gebruikt worden om de verspreiding van verontreinigende stoffen, ziekteverwekkers en CO2 te analyseren.
Voor dit project werd de waarschijnlijkheid van een COVID-infectie in een kantoor onderzocht met behulp van verdringingsventilatie. De afbeelding laat zien dat het besmettingsrisico hoger is boven de besmette persoon.
Thermische belasting
In gebouwen met veel glas kan zoninstraling de temperatuurverdeling beïnvloeden, waardoor het thermisch comfort van de bewoners wordt beïnvloed. CFD-simulaties maken de belasting van deze elementen inzichtelijk. Aan de hand van deze gegevens kunnen deze elementen beïnvloed worden door bijvoorbeeld glasafdekking, gordijnen etc. Door deze gegevens kunnen HVAC-systemen geoptimaliseerd worden.
Voor dit onderzoek werd het effect van de zoninstraling in een winkel onderzocht. Door het glas in de gevel van de begane grond van het winkelcentrum kon de zon de verblijfszone verwarmen, waardoor de temperatuur steeg.
Optimalisatie
CFD-simulaties kunnen niet alleen worden gebruikt om een momentopname te maken van de omstandigheden, maar kunnen ook scenario’s over een periode van tijd schetsen. Dit maakt een analyse van veranderende variabelen over tijd mogelijk waarbij een CFD-simulatie een waardevol hulpmiddel wordt om zo de besturing van gebouwbeheersystemen af te stellen. Zo kan bijvoorbeeld de benodigde tijd berekend worden om een gewenste temperatuur te bereiken.
Voor deze hotelkamer is een simulatie uitgevoerd. Het doel was om de benodigde tijd te identificeren om de comforttemperatuur te bereiken.
Problemen oplossen
Een CFD-analyse kan de basis zijn voor het inzichtelijk krijgen van een niet naar wens functionerend HVAC-systeem. Als een systeem zorgt voor discomfort of andere problemen dan kan hier mogelijk snel een oplossing voorgesteld worden. Dit is met name waardevol voor het verbeteren van de prestaties van eerder geïnstalleerde systemen.
In deze museumzaal werden twee luchttoevoersystemen met elkaar vergeleken. De snelheden nabij de schilderijen moesten zo laag mogelijk zijn. Door de CFD-analyse kon de beste optie gekozen worden.
