Ganz gleich, ob es um das Mischen, Trennen, Abfüllen, Trocknen, um den Flüssigkeitstransport oder die Wärmeübertragung geht: Die Prozess-Sicherheit, die Produktqualität sowie die Energieeffizienz von Pharma- und Chemietechnologien hängen maßgeblich von den Strömungsverhältnissen im Systeminnern ab.

"Die Integration der CFD-Strömungssimulation als digitales Planungstool führt zu kürzeren Entwicklungszyklen, effizienten Verfahrensprozessen, weniger Energie- und Rohstoffbedarf und zu marktfähigen Innovationen", sagt Teodora Vatahska-Koehler, Geschäftsführerin der HTCO GmbH. Bereits eine minimale Optimierung der Strömungsführung bewirkt erhebliche Erhöhung der Anlagenleistung oder Verbesserungen der Prozessqualität.

Was für Maschinen und Anlagen gilt, wirkt auch im Großen. Bei spezialisierten Labor-, Produktions- und Lagerräumen, bei denen kein Prototypenbau möglich ist, lässt sich Funktionalität und Energieeffizienz von anspruchsvoller Lüftungs- und Kühltechnik bereits in der Planungsphase virtuell mit realen Dimensionen überprüfen.

Bei dem Neubau eines Kühlraumes für pharmazeutische Produkte wurden die Strömungs- und Kühlprozesse mittels CFD-Simulation bereits zu Beginn der Planung optimiert. Wie sich das Einströmen von wärmerer Luft beim Öffnen des Kühlraumes auf die Kühlraumtemperatur und die eingelagerten Produkte auswirkt, und wie schnell der Ausgangszustand wiederhergestellt werden kann, berechnet die Strömungssimulation im Voraus und reduziert die Anzahl der aufwändigen Testläufe während der Zulassung. Anlagenbauer, Gebäudeplaner und Betreiber haben damit einen zuverlässigen Leistungsnachweis für Genehmigungs- und Zulassungsverfahren in der Hand.

Ob Pharmaindustrie, Chemietechnik, Biotechnologie oder Energietechnik, für die Entwicklung von Anlagen und Verfahren gilt jedoch: Je früher Strömungssimulation in den Entwicklungsprozess eingebunden wird, desto sicherer sind marktfähige Innovationen und desto geringer sind Entwicklungszeit und Kosten.

Hier empfiehlt es sich bereits in der Konzeptionsphase einen Strömungsspezialisten hinzuzuziehen. Denn Dienstleister, die sich auf Strömungssimulation spezialisiert haben, wissen durch ihr fundiertes physikalisches Strömungswissen genau, wo hingeschaut werden muss, um strömungsspezifischen Schwachstellen und Potenziale zu erkennen. Außerdem sind sie erfahren im Umgang mit den neusten Tools der vielseitigen CFD-Software und können daher auch höchst komplexe Fragestellungen sehr effizient lösen.

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K‍ostenlose Webinar-Reihe:
TGA-Planung & Klimadesign mit Strömungssimulation

23. März 2021 I 13 Uhr
Gesunde Luft und Infektionsschutz:
‍Wie lässt sich die Belastung mit CO2, Aerosolen und anderen gesundheitsrelevanten Stoffen in Büros, Schulen, Krankenhäusern, Veranstaltungsräumen oder Sporthallen besser kontrollieren und die Wirksamkeit der Lüftungstechnik im Vorfeld optimieren?

Dauer: 30 Minuten

Kompakt und praxistauglich bringen Sie unsere Strömungsexperten auf den neusten Stand rund um Luft- und Klimasimulation in Gebäuden (CFD). Gerade in Zeiten von Infektionssicherheit, Klimaschutz und Digitalisierung, helfen die neuen Planungsmethoden Gebäude und Technik effizienter, smarter und sicherer zu planen.  

Weitere Termine in der Webinar-Reihe

9. März 2021 I 13 Uhr
Früherkennung von Problemzonen & Komfort:
Wie vermeiden Sie Zugluft, stickige Luft, Überhitzung oder Feuchtigkeit und verbessen das Raumklima in anspruchsvollen Räumen z.B. mehrgeschossig, multifunktional, großflächig verglast u.v.m.?

Thema am 16. März 2021 I 13 Uhr
Nachweise für Behörden und Bauherren:
Wie können Sie bereits in der Planungsphase die Wirksamkeit von neuartigen TGA-Konzepten in anspruchsvollen Gebäuden wie z.B. Produktions- und Lagerstätten belegen und die Einhaltung von Anforderungen und Richtlinien sicherstellen?

Eventdatum: Dienstag, 23. März 2021 13:00 – 13:30

Eventort: Online

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TGA-Planung & Klimadesign mit Strömungssimulation

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Thema am 16. März 2021 I 13 Uhr
Nachweise für Behörden und Bauherren:
Wie können Sie bereits in der Planungsphase die Wirksamkeit von neuartigen TGA-Konzepten in anspruchsvollen Gebäuden wie z.B. Produktions- und Lagerstätten belegen und die Einhaltung von Anforderungen und Richtlinien sicherstellen?

Dauer: 30 Minuten

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9. März 2021 I 13 Uhr
Früherkennung von Problemzonen & Komfort:
Wie vermeiden Sie Zugluft, stickige Luft, Überhitzung oder Feuchtigkeit und verbessen das Raumklima in anspruchsvollen Räumen z.B. mehrgeschossig, multifunktional, großflächig verglast u.v.m.?

23. März 2021 I 13 Uhr
Gesunde Luft und Infektionsschutz:
‍Wie lässt sich die Belastung mit CO2, Aerosolen und anderen gesundheitsrelevanten Stoffen in Büros, Schulen, Krankenhäusern, Veranstaltungsräumen oder Sporthallen besser kontrollieren und die Wirksamkeit der Lüftungstechnik im Vorfeld optimieren?

Eventdatum: Dienstag, 16. März 2021 13:00 – 13:30

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TGA-Planung & Klimadesign mit Strömungssimulation

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Thema am 09.03.
Früherkennung von Problemzonen & Komfort:
Wie vermeiden Sie Zugluft, stickige Luft, Überhitzung oder Feuchtigkeit und verbessen das Raumklima in anspruchsvollen Räumen z.B. mehrgeschossig, multifunktional, großflächig verglast u.v.m.?
‍
Dauer: 30 Minuten

  
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16. März 2021 I 13 Uhr
Nachweise für Behörden und Bauherren:
Wie können Sie bereits in der Planungsphase die Wirksamkeit von neuartigen TGA-Konzepten in anspruchsvollen Gebäuden wie z.B. Produktions- und Lagerstätten belegen und die Einhaltung von Anforderungen und Richtlinien sicherstellen?
 
23. März 2021 I 13 Uhr
Gesunde Luft und Infektionsschutz:
‍Wie lässt sich die Belastung mit CO2, Aerosolen und anderen gesundheitsrelevanten Stoffen in Büros, Schulen, Krankenhäusern, Veranstaltungsräumen oder Sporthallen besser kontrollieren und die Wirksamkeit der Lüftungstechnik im Vorfeld optimieren?

Eventdatum: Dienstag, 09. März 2021 13:00 – 13:30

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Wir laden herzlich ein zum digitalen Lunch!
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Jeden Dienstag im März bieten wir mit unserer Webinar-Reihe Wissenshappen für die Mittagspause. 

‍Kompakt und praxistauglich bringen Sie unsere Strömungsexperten auf den neusten Stand rund um Luft- und Klimasimulation in Gebäuden (CFD). Denn gerade in Zeiten von Infektionssicherheit, Klimaschutz und Digitalisierung, helfen die neuen Planungsmethoden Gebäude und Technik effizienter, smarter und sicherer zu planen.   

9. März 2021 I 13 Uhr
Früherkennung von Problemzonen & Komfort:
Wie vermeiden Sie Zugluft, stickige Luft, Überhitzung oder Feuchtigkeit und verbessen das Raumklima in anspruchsvollen Räumen z.B. mehrgeschossig, multifunktional, großflächig verglast u.v.m.?

16. März 2021 I 13 Uhr
Nachweise für Behörden und Bauherren:
Wie können Sie bereits in der Planungsphase die Wirksamkeit von neuartigen TGA-Konzepten in anspruchsvollen Gebäuden wie z.B. Produktions- und Lagerstätten belegen und die Einhaltung von Anforderungen und Richtlinien sicherstellen?
 
23. März 2021 I 13 Uhr
Gesunde Luft und Infektionsschutz:
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Dauer: jeweils 30 Minuten

Eventdatum: 09.03.21 – 23.03.21

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Feinstaub trübt die Gesundheit.

Laut Definition des Umweltbundesamtes versteht man unter Feinstaub in der Atmosphäre befindliche einatembare Partikel ab einem Durchmesser kleiner als 10 Mikrometer. Je nach Konzentration kann Feinstaub die Gefahr von Atemwegs- und Herzkreislauferkrankungen nach sich ziehen, wie Untersuchungen der Weltgesundheitsorganisation (WHO) belegen. Auch das aktuell veröffentlichte Forschungsergebnis eines internationalen Teams von Wissenschaftlern im British Medical Journal zeigt, dass bereits eine Erhöhung des Feinstaubanteils um 10 Mikrogramm pro Kubikmeter Luft die Wahrscheinlichkeit von Herzproblemen um 13 Prozent steigere. Angesichts solcher Risiken sollte es für Unternehmen im wahrsten Sinne des Wortes auch „Herzensangelegenheit“ sein, für gute Luft am Arbeitsplatz zu sorgen. Dass dies noch nicht die Regel ist, zeigt die Untersuchung eines europaweit führenden Herstellers von Innenraum-Luftreinigungs-Systemen, bei der deutschlandweit 100 Lagerhallen und Logistikzentren im Hinblick auf deren Feinstaubwerte unter die Lupe genommen wurden – mit äußerst betrübenden Ergebnissen.

Jede Menge schlechte Luft auf Lager

So zeigte diese Untersuchung, dass die Feinstaubwerte von 82 % dieser Lagerhallen über 50 Mikrogramm lagen, also dem Wert, der in den Straßen deutscher Städte bereits als oberer Grenzwert gilt. Wenn man nun noch bedenkt, dass die meisten Arbeitnehmer täglich etwa acht Stunden an ihrem Arbeitsplatz derart „dicke Luft“ atmen, wiegt dieses Gesundheitsrisiko schwer und macht dringenden Handlungsbedarf erforderlich. Umso erschreckender mag es anmuten, dass diese Werte laut gesetzlichen Vorschriften durchaus noch im Rahmen sind. Tatsächlich ist der legale Wert für die Feinstaubbelastung im beruflichen Umfeld derzeit noch 200mal so hoch angesetzt wie die 50 Mikrogramm, die in der Außenluft erlaubt sind. Solange hier kein sinnvoll angepasster EU-Grenzwert vorgeschrieben wird, bleibt nur zu hoffen, dass immer mehr Arbeitgeber ihre Verantwortung ernst nehmen und aus eigenem Antrieb mit innovativen Lösungen zur Feinstaubreduzierung in die Gesundheit ihrer Angestellten investieren.

Die Metallverwertungsgesellschaft mbH in Gottenheim ist mit gutem Beispiel vorangegangen. Beim Bau einer neuen Lagerhalle mit Gefahrgutbereichen und LKW-Betrieb wollten die Betreiber sicher gehen, dass durch die Lüftungsanlage eine perfekte Absaugung von Feinstaub und anderen gefährlichen Stäuben, die durch Umschütten des Lagerguts entstehen, in allen Hallenbereiche auch tatsächlich gewährleistet ist. Daher sollte das geplante Lüftungskonzept vor der baulichen Umsetzung mittels computergestützter Simulation auf Herz und Nieren geprüft werden.

Das Optimum abgestaubt!

Für die Untersuchungen wurden die Strömungsexperten der HTCO GmbH hinzugezogen. „Unsere Simulationen zeigten schnell, dass mit der vorliegenden Lüftungsplanung zwar alle Hallenbereiche belüftet werden konnten. Aber die angedachte hohe Ventilatorleistung hätte zu starken Luftströmungen geführt, mit denen die kritischen Stäube in der ganzen Halle verteilt worden wären. Die Absaugung der Staubpartikel wäre dadurch extrem erschwert gewesen.“ erinnert sich HTCO-Geschäftsführer Dr. Axel Müller. „Am besten ist es, dafür zu sorgen, dass Stäube und andere Schadstoffe kontrolliert in die Filtersysteme geleitet werden.“ Dies sei aber gar nicht so einfach. „Strömungen verhalten sich nie so, wie man denkt. Es entstehen immer Wirbel oder Totzonen, die man mit den herkömmlichen Methoden in der Planungsphase nicht vorhersagen kann,“ weiß der Strömungsfachmann aus langjähriger Erfahrung. „Oft denkt man, mit viel Technik erreiche man viel Leistung. Wenn aber die Schadstoffpartikel durch falsche Positionierung der Absaugvorrichtungen unzureichend erfasst werden oder durch die Raumströmung gar daran vorbeigeleitet werden, dann ist selbst die leistungsstärkste und teuerste Technik für die Katz.“

Durch Strömungssimulation kann das Partikelverhalten unter Berücksichtigung der örtlichen Luftströmungen und aller zusätzlichen Bedingungen, die sie sich beispielsweise durch Wärmestrahlung von Maschinen, offene Tore oder andere Belüftungskomponenten ergeben, berechnet und visualisiert werden. Wie im Falle der Lagerhalle der Metallverwertungsgesellschaft lässt sich dadurch genau ermitteln, wo idealerweise Absaugelemente angebracht werden müssen, um den bei einer LKW- Entladung entstehenden Staub direkt absaugen zu können. Zudem konnte gezeigt werden, welche Auswirkung diese Absaugelemente im Hinblick auf die gesamte Hallenbelüftung haben und mit welchen Maßnahmen das Gesamtkonzept so effizient wie möglich und mit so wenig Technik wie nötig ausgelegt werden kann.

Allgemeines Aufatmen garantiert.

Auf Basis der Simulations-Erkenntnisse berechneten die Strömungsexperten die optimale Positionierung der Absaugungsvorrichtungen und erzielten damit eine perfekte Absaugung der schädlichen Stäube mit einem wesentlich geringeren Bedarf an Ventilatorenleistung. Das Ergebnis: Ein innovatives Lüftungskonzept für gesunde Arbeitsluft mit lediglich 30 % der ursprünglich geplanten Luftmenge und damit deutlich reduzierten Anschaffungs- und Betriebskosten.

Und damit noch nicht genug. Mit weiteren Simulationen ließen die Betreiber die Funktion des Lüftungskonzepts auch bei LKW-Verkehr in der Halle überprüfen und konnten so sicherstellen, dass für ihre Mitarbeiter Feinstaub am Arbeitsplatz kein Thema wird. Einen fundierten Immissionsnachweis für die Behörden im Baugenehmigungsverfahren hatten sie gleich auch in der Tasche. Wenn das kein schöner Grund für allgemeines Aufatmen ist!

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