Matematisk modellering av industriell luftridå
En jämförelse av effektivitet och elprisets påverkan av driftskostnader
Det svenska elpriset har de senaste åren stigit kraftigt och förutspås öka ytterliggare under kommande år. Huvudorsaken är avregleringen av den europeiska elmarknaden som påbörjats. Detta har medfört att svenska företag börjat intressera sig för att minska sin elanvändning och på så sätt bevara sin konkurrenskraft gentemot företag på kontinenten. Ett vanligt sätt för att spara energi är att installera en luftridå vid en dörr eller port mot angränsande lokal eller omgivning med annan temperatur. Genom att rikta plana luft¬strömmar med hög hastighet vid porten reduceras möjligheten för de olika luftvolymerna att blandas. Luftridån skyddar därmed mot drag och bevarar lokalens ursprungliga temperatur vilket förbättrar den termiska komforten. En väl fungerande luftridå fyller därmed dubbla funktioner.Den här rapporten är ett examensarbete utförts för Boxholm Stål i samarbete med avdelningen Energisystem, IKP, Linköpings tekniska högskola. Uppgiften är att undersöka flödet och effektiviteten hos en luftridå på en industriell port vid Boxholm Stål. Genom att konstruera en simuleringsmodell baserad på luftridån och validera den ska effektiviteten beräknas. Vidare kommer modellen modifieras för att skapa alternativa konfigurationer vilkas effektivitet kan jämföras med den ursprungliga modellen. Arbetet ska även ge kunskap om hur ett framtida elpris kommer att påverka energikostnaden för driften av luftridån.För att utföra dessa beräkningar användes ett verktyg för matematisk modellering av strömning, CFD. Programvarorna Gambit och Fluent har använts för att skapa modellerna samt utföra och presentera de numeriska beräkningarna.Resultaten visar att en väl konfigurerad luftridå kan både förbättra arbetsklimatet och minska driftkostnader för uppvärmning av lokalen. Jämförelser mellan modellerna visar på stor skillnad i effektivitet beroende på luftridåns placering i förhållande till porten samt den vinkel som luften blåses från inloppet. Enbart genom att modifiera vinkeln för det befintliga inloppet kan driftkostnaderna reduceras med över 60 % jämfört med en oskyddad port utan luftridå.Elprisets påverkan av driftskostnaderna är mycket stor då en dåligt konfigurerad luftridå drar ut stora mängder luft ur lokalen som måste ersättas med uppvärmd luft. En modifierad vinkel på luftridån kan minska driftkostnaderna trots ett framtida ökat elpris.För en luftridå placerad ovanför porten är inloppets vinkel av större betydelse än lufthastigheten. Den optimala vinkeln för inloppet ligger mellan 20 och 30 grader oberoende av en lufthastighet.