در این پروژه، عملکرد حرارتی و تهویه یک «خانه باتری» در شهر Regensburg آلمان با استفاده از شبیهسازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در شرایط اوج سرمای زمستان و اوج گرمای تابستان مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی، ارزیابی توزیع دما و الگوی جریان هوا در میان قفسههای باتری و اطمینان از عدم افزایش دما از حدود مجاز تجهیزات، حفظ یکنواختی دمایی، و جلوگیری از ایجاد نقاط داغ (Hot Spot) است.
مدلسازی سهبعدی، چینش واقعی رکهای باتری، شرایط مرزی هوای تازه و خروجی، و تولید حرارت باتریها را در نظر گرفته و بر اساس آن پیشنهادهایی برای بهینهسازی موقعیت ورودی و خروجی هوا، دبی هوادهی و اصلاح آرایش قفسهها ارائه شده است. نتایج CFD نشان میدهد که با طراحی صحیح مسیرهای رفت و برگشت هوا، میتوان اختلاف دما بین قفسهها را محدود کرده و شرایطی پایدار و ایمن برای بهرهبرداری طولانیمدت از باتریها فراهم نمود.
خانه باتری به عنوان بخشی از زیرساخت ذخیرهسازی انرژی، شامل چندین رک باتری درون یک فضای بسته است. این فضا به دلیل:
نیازمند طراحی دقیق سیستم تهویه و سرمایش است. در این پروژه، ساختمان موسوم به Battery House – Regensburg/Oberhub تحت تحلیل CFD قرار گرفته تا رفتار دمایی و جریان هوا در آن در شرایط بحرانی سال بررسی و برای بهینهسازی سیستم تهویه از نتایج آن استفاده شود.
اهداف اصلی (H3)
روش مدلسازی (H3)
نتایج اصلی تابستانی (H۳)
شبیهسازی نشان میدهد که دما در لایههای بالایی رکها نسبت به لایههای پایینی تمایل به افزایش دارد. این موضوع ناشی از حرکت طبیعی هوای گرم به سمت بالا و تشکیل لایههای داغ زیر سقف است. با این حال، در صورتی که مسیرهای برگشت هوا به درستی در بالای فضا تعبیه شوند، میتوان از تجمع هوای گرم کاست.
۲ . نقاط داغ احتمالی (Hot Spots)
در نواحیای که سرعت جریان هوا کاهش یافته (مثلاً پشت قفسهها یا در گوشههای دورتر از مسیر مستقیم جریان)، احتمال شکلگیری نقاط داغ وجود دارد. CFD با نمایش کانتورهای دما و بردارهای سرعت، این نواحی را مشخص کرده و امکان اصلاح آرایش رکها یا افزایش موضعی دبی هوا را فراهم میکند.
۳ . کارآیی سیستم تهویه مکانیکی
نتایج نشان میدهد که در صورت توزیع مناسب ورودیها در طول راهروهای بین رکها و قرارگیری خروجیها در نقاط مکشیِ بالادست، اختلاف دما بین گرمترین و خنکترین رکها به محدوده قابل قبولی محدود میشود. در غیر این صورت، نیاز به افزایش دبی هوای تازه، استفاده از کانالکشی هدفمند یا تغییر موقعیت دهانهها وجود خواهد داشت.
۴ . پیشنهادهای طراحی برای تابستان
در تحلیل زمستانی، شرایط محیطی سردتر است و نگرانی اصلی، افت بیش از حد دما و ایجاد گرادیانهای شدید بین بخشهای مختلف رکها است.
ترکیب نتایج تحلیلهای تابستانی و زمستانی نشان میدهد که طراحی صحیح مسیرهای جریان هوا، موقعیت ورودیها و خروجیها و آرایش رکها میتواند:
این مطالعه CFD با تمرکز بر بهینهسازی عملکرد حرارتی و تهویه خانه باتری در Regensburg/Oberhub، مبنایی برای تصمیمگیری در مراحل طراحی، اجرا و بهینهسازی بهرهبرداری فراهم کرده است.
در صورت داشتن هرگونه سوال، با ما در تماس باشید …
