EOLIOS a dimensionné les ouvrants de ventilation naturelle et les systèmes mécaniques de distribution d'air, et optimisé l'aéraulique générale des process d'une verrerie dans les Hauts-de-France grâce à la simulation CFD.
La thermo-aéraulique des verreries est très particulière, car elle résulte de phénomènes interagissant ensemble. Dans ce cadre, EOLIOS Ingénierie a dimensionné par simulation CFD la ventilation naturelle d'une verrerie située dans les Hauts-de-France. Un audit du site existant a permis de calibrer le process de fabrication des éléments verriers. Les différentes étapes de fabrication — four, feeder, goutte, étirage, rebrûlage… — ont pu être modélisées afin d'obtenir une distribution réaliste des calories dans le hall de production. Les différents systèmes de ventilation, d'extraction de fumées et de brûleurs gaz ont été intégrés de manière à simuler précisément la thermo-aéraulique de l'ensemble de l'usine.
La modélisation précise des process et systèmes, puis la simulation numérique CFD de l'usine et de son environnement proche (autres bâtiments du site), ont permis d'obtenir des cartographies précises de plusieurs variables étudiées (vitesse d'air, température, niveau de pollution, pression…) dans l'usine.
Le confort thermique des opérateurs en industrie est un facteur important pour leur sécurité et leur productivité. Les opérateurs doivent être en mesure de travailler dans des conditions confortables pour assurer une productivité et une sécurité optimales.
Pour produire des tubes en verre, on utilise généralement un procédé appelé fabrication au soufflage. Un four chauffe des morceaux de verre à des températures très élevées ; une fois le verre suffisamment chaud, il est soufflé à l'aide d'un soufflet — une canne en verre qui permet de lui donner la forme souhaitée. Le verre est ensuite refroidi et placé dans un moule où il refroidit et durcit. Une fois produit, le tube est poli et biseauté pour obtenir sa forme et ses finitions finales.
La production de verre peut avoir un impact significatif sur la température de l'usine. Les fours utilisés pour chauffer le verre atteignent des températures très élevées, ce qui entraîne une hausse générale de la température ambiante. Le procédé de soufflage y contribue également, les températures du soufflet devant être suffisamment élevées. Enfin, le refroidissement du verre influe aussi sur l'ambiance thermique du hall.
La qualité de l'air peut être dégradée dans une verrerie en raison des émissions des fours et des procédés de soufflage. Les émissions des fours peuvent contenir des éléments chimiques et des particules nocifs pour la santé humaine et l'environnement ; les procédés de soufflage peuvent par ailleurs accroître les émissions de poussières et de fumées. Il est donc important de maintenir des niveaux de qualité d'air adéquats à l'intérieur de l'usine pour minimiser les risques sanitaires et environnementaux.
La prise en compte des phénomènes radiatifs, indispensable pour ce type de projet, a permis de connaître les niveaux de confort des opérateurs. Les études ont été menées en intégrant le vent dominant du site de manière réelle (impact de la topographie) et selon différents scénarios météorologiques (hiver, été…).
Le dimensionnement des aérateurs statiques de toiture, modélisés précisément, a permis d'obtenir leur débit réaliste selon le vent, la configuration de l'usine et les débits d'air d'entrée associés. Les simulations CFD réalisées par les ingénieurs d'EOLIOS sont issues de nombreuses années de recherche et d'expertise permettant de calibrer les modèles par rapport aux fonctionnements réels des usines. Les études ont fourni au client un haut niveau d'expertise et un outil d'aide à la décision, ayant permis de réaliser des arbitrages d'investissement, le choix de différentes technologies et la mesure de l'impact du dimensionnement des entrées d'air selon leur positionnement.
La simulation CFD est un outil puissant pour améliorer le confort thermique et réduire les consommations énergétiques dans les verreries. La simulation aéraulique permet d'étudier le comportement des fluides et de l'air dans l'usine et d'aider à déterminer comment la ventilation, le chauffage et le refroidissement naturels peuvent être optimisés pour créer un environnement plus confortable. Plus largement, elle aide à déterminer le meilleur emplacement des sources de chaleur et de froid et à évaluer l'efficacité de la ventilation naturelle et du chauffage.
Ici, la simulation aéraulique a pu être utilisée pour évaluer l'impact des modifications de configuration de l'usine et de ses équipements sur le confort thermique.
Savoir-faire : jumeaux numériques industriels — verrerie, aciérie, aluminerieLa simulation CFD d'une verrerie permet d'étudier les flux d'air dans l'usine ainsi que la distribution de température selon les différentes zones. Cela permet d'identifier les points chauds et les points froids et de déterminer si la ventilation est suffisante. La modélisation CFD aide en outre à comprendre comment les différents systèmes de l'usine sont intégrés et interagissent les uns avec les autres — une clé pour trouver des solutions visant à améliorer l'efficacité.
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