SimTec a efectuat simulări CFD pentru „INSTA Consultants Engineers” pentru a calcula câmpurile de curgere și de temperatură în interiorul și în jurul „Piraeus Tower” , a doua cea mai înaltă clădire din Grecia după „Tower of Athens”. Înălțimea clădirii este de 88 m, are 24 de etaje (inclusiv două subsoluri) și o suprafață totală construită de 34 600 m2. Condițiile atmosferice din timpul simulărilor au corespuns unei zile călduroase de vară, cu o temperatură ambiantă de 38 oC.
Toate echipamentele mecanice pentru fiecare etaj sunt găzduite într-o singură sală de mașini, situată în fața nordică a clădirii. Scopul studiului a fost de a verifica dacă aerul cald respins de pompele de căldură (HP) de la fiecare etaj (la 55 oC) nu este aspirat de prizele de aer proaspăt de la etajele superioare și dacă aerul de intrare al pompelor de căldură are o temperatură suficient de scăzută.
Forma arhitecturală complexă a fațadei, formată din aripioare decorative orizontale și perpendiculare, rame cu lamele și panouri cu plasă, precum și configurația geometrică complicată a echipamentelor (dispozitive HVAC și conducte) din sălile motoarelor, au făcut necesară simularea pentru estimarea fluxului de aer flotant cauzat de gradienți termici mari și interacțiunea dintre presurizarea vântului și efectul de subpresiune la gurile de aspirație a aerului proaspăt și la grilele de respirație ale pompelor de căldură.
Pentru descrierea grilelor de respirație a pompelor de căldură și a panourilor decorative din plasă, s-a utilizat modelul „porous jump”, în timp ce pentru cadrele cu lamele s-a folosit modelul „medium model”
. Aceste instrumente sunt disponibile în Ansys Fluent și pot fi utilizate pentru determinarea precisă a căderii de presiune și a direcției de curgere fără a fi necesară discretizarea formei geometrice reale, ceea ce ar necesita un număr mare de celule de calcul.
Problemele gândite de inginerii INSTA au fost confirmate după ce a fost simulată configurația de proiectare inițială, care a returnat temperaturi de intrare a pompelor de căldură semnificativ mai mari decât cele menționate în specificațiile pentru o funcționare eficientă. Inspecția rezultatelor CFD și interacțiunea directă dintre SimTec și experții INSTA au condus la o serie de etape de proiectare a următorilor parametri: (a) numărul și puterea pompelor de căldură, (b) poziționarea acestora, a prizelor de aer proaspăt și a conductelor aferente în interiorul sălilor motoarelor, (c) etanșarea internă a unei porțiuni de cadre cu lamele, cu scopul de a ghida aerul cald respins departe de orificiile de admisie ale aceluiași etaj, precum și de cele adiacente (în principal deasupra). Fiecare modificare a fost urmată de o nouă simulare CFD, până când câmpul de temperatură la intrările de aer proaspăt și la grilele de respirație a pompelor de căldură a satisfăcut cerințele pentru diferite scenarii de absență sau de condiții de vânt slab.
Ansys Fluent a permis analiștilor experimentați de la SimTec să ajute în mod decisiv inginerii INSTA în rezolvarea unui puzzle tehnic dificil și multiparametric într-o clădire complexă. Cel mai important beneficiu al proiectului CFD a fost faptul că a fost oferită o soluție atunci când există multă flexibilitate; în faza de proiectare și nu după construcție, când marja pentru modificări este limitată, iar costurile sunt cu câteva ordine de mărime mai mari.
Instrumentele ANSYS: ANSYS FLUENT
