Καταπολεμώντας τη ζέστη χωρίς να υπερθερμανθεί ο πλανήτης: Πώς η προσομοίωση οδηγεί σε πιο οικολογικά και πιο αποτελεσματικά συστήματα ψύξης

Τα τελευταία χρόνια, μία από τις κορυφαίες προτεραιότητες για τους κατασκευαστές είναι η μείωση των εκπομπών CO2 για τη διασφάλιση μιας οικολογικής λειτουργίας. Η βιωσιμότητα οδηγεί σε νέες και καινοτόμες επιχειρηματικές πρακτικές σε όλο τον κόσμο, καθώς οι εταιρείες βρίσκουν τρόπους να εναρμονίσουν τη μείωση των εκπομπών CO2 με τους οικονομικούς στόχους και τις τεχνολογικές προκλήσεις που τη συνοδεύουν.

Η εύρεση της ισορροπίας μεταξύ μιας οικολογικής και ταυτόχρονα οικονομικής μεθόδου παραγωγής δεν είναι εύκολη υπόθεση, καθώς οι εταιρείες προσπαθούν να εντοπίσουν τρόπους για να βελτιώσουν την αποδοτικότητα λαμβάνοντας υπόψιν το κόστος παραγωγής και τα χρονοδιαγράμματα ανάπτυξης. Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την παραγωγή μονάδων κλιματισμού (AC) και δεδομένου ότι το 40% του παγκόσμιου πληθυσμού κατοικεί σε θερμές τροπικές περιοχές, πολλοί άνθρωποι εκτίθενται σε δυνητικά απειλητικές για τη ζωή θερμοκρασίες για τουλάχιστον 20 ημέρες το χρόνο. Προκύπτει έτσι η ανάγκη για ολοένα και περισσότερες μονάδες κλιματισμού (AC).

Ωστόσο, μια από τις μεγάλες αιτίες της κλιματικής αλλαγής είναι τα υψηλά επίπεδα αερίων του θερμοκηπίου που εκπέμπονται από τις μονάδες κλιματισμού, που εκτιμάται ότι θα αυξήσουν την παγκόσμια θερμοκρασία έως και 0,5 βαθμούς Κελσίου, σύμφωνα με υπολογισμούς του Παγκόσμιου Οικονομικού Φόρουμ. Προβλέπεται ότι έως το 2050, ο αριθμός των μονάδων εναλλασσόμενου ρεύματος θα τετραπλασιαστεί σε 4,5 δισεκατομμύρια, καθιστώντας το ίδιο πανταχού παρόν με τα smartphones σήμερα.

Υπάρχουν ακόμη και διαγωνισμοί όπως το Παγκόσμιο Βραβείο Ψύξης, που ξεκίνησε για την ανάπτυξη μιας οικολογικής λύσης ψύξης κατοικιών που μπορεί να παρέχει πρόσβαση στην ψύξη χωρίς να έχει επιπτώσεις στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

Για μια εφαρμογή τόσο περίπλοκη όσο μια μονάδα κλιματισμού (AC), η ανάγκη για μια ολοκληρωμένη λύση μοντελοποίησης πλήρους συστήματος είναι εμφανής. Η κατανόηση της πολυπλοκότητας οποιουδήποτε μηχανήματος απαιτεί βαθιά γνώση σε σχέση με το πώς λειτουργεί το μηχάνημα, ποιοι εξωτερικοί παράγοντες επηρεάζουν την αποτελεσματικότητά του και ποια θα είναι η πιο αξιόπιστη μέθοδος πρόβλεψης της απόδοσης για να διασφαλιστεί ότι ένα νέο σχεδιασμένο προϊόν συμπεριφέρεται όπως προβλέπεται.

Για να αναλύσουμε περαιτέρω αυτή την πολυπλοκότητα, ας εξετάσουμε τους παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση ενός συστήματος κλιματισμού αερισμού θέρμανσης (HVAC) στην καμπίνα ενός οχήματος. Αυτά τα μηχανήματα πρέπει να παρέχουν άνεση στους επιβάτες αυξάνοντας ή μειώνοντας τη θερμοκρασία της καμπίνας μέσω της ροής αέρα μέσω των αεραγωγών. Επομένως, πρέπει να ληφθούν υπόψη διάφορες δυναμικές υγρών και εξωτερικοί παράγοντες, όπως η θερμοκρασία του αέρα, η ακτινοβολία θερμότητας από τον ήλιο, ο προσανατολισμός των παραθύρων της καμπίνας, ο μεταβολικός ρυθμός των επιβατών και η ανακλώμενη ακτινοβολία από τις κοντινές επιφάνειες.

Η άνεση του επιβάτη καθορίζεται επίσης έντονα από τη σωστή διαχείριση της υγρασίας και της υγρασίας στον αέρα. Η σωστή ανάλυση αυτού του στοιχείου είναι σημαντική για να διασφαλιστεί η ακριβής εκτίμηση της κατανάλωσης ενέργειας. Σε αυτό το πεδίο, είναι σύνηθες για τους μηχανικούς σχεδιασμού κλιματιστικών να σχεδιάζουν και να αναλύουν διάφορες διαδικασίες χρησιμοποιώντας ένα ψυχρομετρικό διάγραμμα, το οποίο χρησιμεύει ως βοήθημα για την επίλυση πολλών προβλημάτων.

Λόγω των πολλαπλών μεταβλητών που σχετίζονται με μια τέτοια εφαρμογή, ένα εργαλείο μοντελοποίησης συστήματος όπως το Altair® Activate® μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κατανοήσει τις διάφορες φυσικές που εμπλέκονται και το πώς αλληλεπιδρούν ολιστικά στο σύστημα και τα στοιχεία του.

Το Activate είναι μια ανοιχτή και ευέλικτη πλατφόρμα προσομοίωσης συστημάτων. Βασισμένο σε ένα περιβάλλον μοντελοποίησης υβριδικού μπλοκ διαγράμματος, για αντικειμενοστρεφή φυσικά εξαρτήματα και για ηλεκτρικά-ηλεκτρονικά συστήματα, το Activate επιτρέπει στους χρήστες να αποκτήσουν μια ολιστική άποψη του σχεδιασμού. Συνδυάζοντας λογισμικό που βασίζεται σε φυσικό, σήμα και σενάριο, οι χρήστες μπορούν να λύσουν μερικές από τις πιο δύσκολες προκλήσεις μελετών.

Για ένα απλουστευμένο παράδειγμα αυτής της εφαρμογής, το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πώς θα μπορούσε να μοιάζει μια αναπαράσταση συστήματος συστήματος χρησιμοποιώντας το Altair Activate. Η μοντελοποίηση φορτίων υδρατμών, θερμοκρασίας περιβάλλοντος καμπίνας, ανθρώπινων θερμικών φορτίων, ηλιακής ακτινοβολίας και άλλων παραγόντων είναι δυνατή χρησιμοποιώντας τις λύσεις προσομοίωσης της Altair.

Η συμπεριφορά της δυναμικής των ρευστών σε αυτήν την εφαρμογή είναι επίσης απίστευτα σημαντική για ανάλυση. Το Altair® CFD® καθιστά δυνατή την υλοποίηση ενός σχεδίου προσομοιώνοντας με ακρίβεια τη ροή αέρα των θαλάμων επιβατών, συμπεριλαμβανομένων όλων των σχετικών θερμικών επιδράσεων όπως μεταφορά θερμότητας, αγωγιμότητα και μεταφορά θερμότητας ακτινοβολίας στην καμπίνα.

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με το Altair CFD και τις μεθοδολογίες που παρέχουν λύσεις σε πολύπλοκα προβλήματα, παρακολουθήστε αυτό το βίντεο.

Η κατανόηση εφαρμογών που αποτελούνται από πολλαπλά συστήματα, το καθένα με τις δικές του μοναδικές συμπεριφορές, απαιτεί πρόσβαση σε ένα ολοκληρωμένο σύνολο λύσεων. Το επαναστατικό, ευέλικτο μοντέλο αδειοδότησης της Altair δίνει τη δυνατότητα στους πελάτες να έχουν πλήρη πρόσβαση σε όλο το λογισμικό μας άμεσα, καθώς και να έχουν τη δυνατότητα να εκτελούν απρόσκοπτα αυτές τις εφαρμογές κατ' απαίτηση τοπικά ή στο cloud. Ως ένα ολοκληρωμένο σύνολο εφαρμογών για όλες τις ανάγκες σχεδιασμού και μηχανικής, η δομή μας βασίζεται σε units, είναι επεκτάσιμη, εύχρηστη και πιο οικονομική από την απόκτηση μεμονωμένων αδειών για κάθε εφαρμογή.

Επιπλέον, το Altair One™ καθιστά δυνατή τη γρήγορη εύρεση και λήψη λογισμικού Altair αλλά και συνεργατών ώστε να λύσετε και τις πιο δύσκολες προκλήσεις σας.