Kumaş havalandırma kanalı için özel olarak tasarlanmış CFD analizi, havalandırma tasarımlarını doğrulayabilir

Havalandırma Tasarımında Gelişmişlik Artışı

Birçok dış kaynaklı CFD hizmeti olsa da üreticiler son zamanlarda uygun bir zamanda gelen kendi kumaş kanal odaklı yazılım programlarını tanıttılar. On yıl önce mühendisler akış modelleriyle ilgilenmiyordu ve havalandırma boyutları ve konumlandırması için geriye dönük çok az talep vardı. Mühendislik tasarım endüstrisinin hava dağıtım eğitimi ve teknik bilgisi o zamandan bu yana önemli ölçüde arttı. Artık mühendisler, yaşam mahalindeki hız veya altı derecelik bir delta T’nin alan içindeki hava karışımı ve sıcaklık gradyanları üzerindeki etkileri gibi bir dizi öğe hakkında onay istiyor. Bu zorluk, bina sahiplerinin daha iyi iç hava kalitesi, hava konforu ve enerji verimliliği talep etmelerinin bir sonucudur.

Bir başka faktör de günümüzde depolar veya montaj tesisleri gibi iklimlendirilen benzeri görülmemiş bina türleridir. Bu yeni binalar, yüksek tavanlar, daha fazla dış hava sızıntısı, endüstriyel işlemlerin ısı yükleri ve daha önce sadece ofisler, hastaneler veya diğer yaygın iklimlendirme uygulamaları ile havalandırma tasarımı deneyimi olan mühendisleri zorlayan diğer faktörler gibi benzeri görülmemiş zorluklar sunmaktadır.

Bir CFD analizi, ölü bölge gibi herhangi bir havalandırma sorununu çözeceğini kanıtlayabilir. Ya da yüksek tavanlı geniş bir alanda, CFD analizi, doğru mühendisliğe sahip kumaş kanalın yaşam mahaline havayı eşit olarak dağıtacağını kanıtlayabilir.  CFD analizi sadece hava hızları veya yaşam mahalindeki hava dağılımı için yapılmaz.

CFD analizi ayrıca indüksiyon, sızıntı, hava karışımı ve sıcaklık gradyanlarını da tespit edebilir. Örneğin, bir deponun kamyonu ile açık yükleme alanı arasındaki boşluklarda sızıntı tespit edilebilir. Ayrıca bu bilgiler, hava perdesi tipi bir işlevde tüm yükleme açıklıkları boyunca uzanan ek bir doğrusal kanalın kullanışlılığını belirlemede yardımcı olabilir.

Yetersiz bir tasarımı ortaya koyan bir CFD analizi, kumaş kanalın yeniden konumlandırılması veya diğer küçük ayarlamalar gibi değişikliklere yol açacaktır. Hava kapsama sorunu daha ciddi olduğunda ve çözülemediğinde, son çare kumaş kanalın akış modelini değiştirmektir ve bu da oda alanı için baştan başlamak demektir. Daha sonra ikinci bir CFD analizi çalıştırılabilir.

Metal kanal sistemi tasarımları daha az kritiktir, çünkü mühendisin hava akış yönü, hızı bazen yerinde saha ayarlamalarıyla düzeltilebilir. Genellikle, menfezlerin altında hava akımı ve menfezler arasında ölü bölgeler vardır. Öte yandan, kumaş kanal mühendisler tarafından tasarlanır ve daha sonra özel olarak üretilir. Üretim, havalandırma deliklerinin, kumaşın geçirgenliği yoluyla hava akışının ve metal kanala özgü diğer özelliklerin uygulanabilir olmasını sağlamak için mühendisleri tarafından denetlenir. Kumaş kanal, özellikle eşit hava dağılımı için kanalın uzunluğuna yayılan çeşitli havalandırma delikleri nedeniyle, yaşam mahaline homojen hava dağılımı sağlamasıyla bilinir. (Bkz. Çizim 2).

Yeni Nesil Kumaş Kanal CFD Analizi

CFD analizi yeni değildir, ancak kumaş kanal ile havalandırma tasarımları için özel olarak tasarlanmış yazılımlar yeni bir gelişmedir. Peki neden kumaş kanal odaklı CFD analizi kullanılıyor? İyi bir benzetme oto tamiridir. Bir araç sahibi, aracını muhtemelen daha iyi bir fiyata bağımsız bir servis şirketine veya araç üreticisi tarafından yetkilendirilmiş ve genellikle daha pahalı olan bir bayiye götürme seçeneğine sahiptir. Çoğu araç sahibi bayinin daha yetkin bir hizmet sunduğunu düşünür, çünkü bayinin sorun giderme ekipmanı, eğitimi ve aletleri o marka ve model için özel olarak tasarlanmıştır.

Aynı durum kumaş kanalı CFD analizi için de geçerlidir. Açıkçası, bazı mühendislik firmalarının kendi CFD analiz programları vardır ancak kumaş kanalın genel hava dağıtımından kendine özgü farklılıklarını tespit edemeyebilir.

Örneğin, dünyanın en büyük web deposu projelerinden biri, seçilen kumaş kanal tedarikçisinden tasarım aşamaları sırasında haftalık CFD analizi alıyor. Web deposunun danışman mühendislik firması şirket içi CFD analiz yeteneklerine sahiptir, ancak satıcının kumaş kanala yönelik yazılımının doğruluğuna ve rahatlığına güvenmektedir.

CFD Analizinin En İyi Uygulama Alanları

Ofis Binaları: Genellikle birçok pencereye, ısı üreten ofis ekipmanlarına ve önemli bir ısı yükü oluşturan çalışanlara sahip. Hava konforu ofislerde özellikle kritiktir.

Spor Tesisleri ve Depolar: Doğal olarak büyük hacimli alanlara ve yüksek tavanlara sahiptirler, bu da hava dağıtım tasarımını zorlaştırır.

Su Tesisleri: Sabit basınçtaki nemli havanın termodinamik parametresi olan psikrometri nedeniyle benzersizdir. Tipik olarak, oldukça yüksek tavanlara da sahiptirler. Günümüzün tasarım trendleri, besleme havasıyla uygun şekilde yıkanmadığı takdirde yoğuşmaya neden olabilecek daha fazla pencere içermektedir. Ayrıca, su tesislerinin havuz yüzeyindeki zararlı gaz kloraminler nedeniyle yüzücülerde potansiyel olarak solunum semptomlarına neden olduğu bilinmektedir. Bu nedenle CFD analizi, kloraminleri dönüş havası girişlerine doğru hareket ettirmek için havuz yüzeyinin üzerinde yeterli hava hızı tasarlamak için çok değerli olabilir ancak havuz buharlaşma oranını artıracak kadar aşırı olmamalıdır. Kapalı yüzme havuzları, CFD analizinin çözmeye yardımcı olabileceği karmaşık çevresel dengelerin bir karışımıdır.

Gerçek 3D CFD Analizi Nedir?

Tüm kumaş kanal üreticileri, belki de CFD olarak yanlış etiketlenen ücretsiz teorik analiz sayfaları sunar. Ancak bunlar gerçek 3D CFD modellemesi olarak kabul edilmez. Bu yöntem, havanın nereye dağılacağı ve hangi hızda olacağı hakkında hızlı ve basit bir teorik temsil sunar. Bunlar genellikle elektronik tablo tabanlı, difüzyon modelleri, oda havası karışımı ve hareketi gibi kritik ayrıntılar olmaksızın kanaldan çıkan hava akımı merkez hatlarına sahip iki boyutlu X/Y ekseni grafikleridir.

Birkaç üretici, her projeye göre özelleştirilmiş ve analiz tablolarından %90 daha doğru olan gerçek bir CFD modellemesi sunmaktadır. Bunların karmaşıklığı ve kapsamlılığı CFD danışmanları tarafından sunulan CFD hizmetleriyle karşılaştırılabilir. Projenin karmaşıklığına bağlı olarak tipik olarak çeşitli seviyelerde sunulurlar. En basit gerçek 3D CFD analiz seviyeleri, sistem en fazla iki akış modeli içerdiğinde hava girişinin geri dönüş havasıyla paralel olduğu projeler için idealdir. En sofistike seviyeler, bir mühendisin aklına gelebilecek neredeyse her şeyi kapsamlı bir şekilde analiz edebilir. Örneğin, birden fazla akış modelini, raporlarla belirli konumlardaki mekân sakinlerinin konforunu veya odanın karmaşıklığına bakılmaksızın tüm boyutlarda görülen bir hava hareketi genel bakışını gösterebilirler. Bu paketler tipik olarak tam animasyon, belirli bir noktanın hava hızı ve sıcaklığını sağlayan problar ve ayrıca makine ısı kaynakları, rüzgâr ve kar yükleri, hareketli parçalar ve pencere panelleri gibi harici unsurlar için analizler içerir.

CFD analizi, mühendisin tasarımını doğrulamak için vazgeçilmez bir araç olmalıdır. Bir mühendisin tasarımını doğrulamak için paha biçilmezdir.

Michael G. Mortensen, Kuzey Amerika ofisleri Lawrenceville, Ga’da bulunan Danimarka merkezli kumaş kanal ve aksesuar üreticisi FabricAir’de mühendislik müdürü olarak görev yapmaktadır. Mortensen, Danmarks Tekniske Universitet/DTU’dan makine mühendisliği derecesine sahiptir. Yakın zamanda FabricAir’in HVAC endüstrisinin ilk ve bugüne kadarki en sofistike CFD Hizmetini geliştirmesini denetledi.