Progettare magazzini farmaceutici con la CFD

Da oltre un decennio, Techniconsult integra la simulazione fluidodinamica (CFD) nelle proprie attività di ingegneria a servizio del settore Life Science. Grazie all’ausilio di software avanzati, la CFD permette di simulare il comportamento termo-fluidodinamico di qualsiasi tipo di sistema ventilato. In questo modo, è possibile guidare l’attività di design ed anticiparne l’esito, riducendo drasticamente il rischio di errori. Di fatto, questa capability sta diventando sempre più importante, dato che la crescente complessità dei progetti, richiede di coniugare un elevato grado di qualità con le sempre più attuali tematiche di energy saving. Non a caso, i magazzini farmaceutici, dedicati cioè allo stoccaggio e alla distribuzione di farmaci e correlati, rientrano pienamente in questo contesto.

Per questo motivo, Techniconsult utilizza la simulazione CFD  nella progettazione, revisione e ottimizzazione di diverse tipologie di magazzino.
Considerando che  questa tipologia di ambienti deve garantire un notevole volume interno e, in generale, lo sviluppo verticale che caratterizza gran parte di essi, il problema più sfidante da risolvere, sia in fase di progettazione di un nuovo edificio, sia in fase di intervento di correzione su un edificio esistente, è quello di garantire un’adeguata distribuzione del flusso d’aria e quindi, una buona uniformità della temperatura all’interno dello stesso.

Progettazione di nuovi edifici

La simulazione CFD è in grado di anticipare in modo preciso, già in fase di progettazione, le mappature termiche e, di conseguenza, i risultati delle Performance Qualification di un nuovo magazzino.
Infatti è possibile simulare le prestazioni del sistema HVAC in diverse condizioni ambientali esterne, valutando differenti layout distributivi, portate e caratteristiche termo-igrometriche dell’aria, in funzione dell’obiettivo finale del Cliente.

Ad esempio, possiamo monitorare il mantenimento di una determinata temperatura media all’interno dell’edificio; la riduzione dei consumi, evitando inutili sovradimensionamenti; il rispetto di specifiche condizioni termo-igrometriche necessarie a prevenire il degrado del prodotto stoccato; oppure, il rispetto di determinati requisiti previsti dalle norme GMP.

Infine, i software CFD offrono numerosi strumenti per l’analisi dei risultati e varie modalità di visualizzazione, utili a seconda del tipo di parametro, globale o locale, di maggiore interesse.

Analisi iterativa e interattiva del sistema HVAC in fase di progettazione.

Simulazioni CFD eseguite nelle condizioni di progetto estive e invernali: mappe di temperatura.

Layout 1 – Inverno

Layout 2 – Inverno

Valutazione delle prestazioni termofluidodinamiche integrata al processo di design, finalizzata all’ottimizzazione del layout e alla definizione delle portate d’aria.

Layout 1 – Estate

Layout 2 – Estate

Interventi di correzione o revamping di un edificio esistente

Nel caso di interventi di correzione o revamping di un edificio esistente, i vantaggi principali della CFD, in aggiunta a quelli elencati per la fase di progettazione, riguardano la possibilità di simulare e quindi studiare nel dettaglio il funzionamento dello stato attuale dell’edificio in tutte le configurazioni di carico interno e per tutti i regimi di funzionamento dell’impianto HVAC dedicato.

Ciò consente di indagare in profondità le criticità per le quali il Cliente richiede un intervento correttivo (che può essere di natura impiantistica o strutturale) e di proporre soluzioni mirate a eliminare o ridurre tali criticità. Successivamente, la simulazione CFD permetterà di verificare in anticipo la bontà delle soluzioni proposte e, qualora l’assetto edificio-impianto (o se anche il Cliente stesso) lo richieda, consente di suddividere le soluzioni per area d’intervento e pianificarne l’attuazione in fasi successive.

Richiesta di revamping HVAC a seguito del rilevamento di frequenti fuori range di temperatura dei sensori installati.

La simulazione CFD ha evidenziato un grave problema di stratificazione termica nello sviluppo verticale del magazzino.

Desining pharmaceutical warehouses with CFD

Layout 1 – Prima della modifica

Layout 2 – Prima della modifica

La soluzione progettuale adottata ha portato a una significativa riduzione del gradiente termico e a un miglioramento dell’uniformità della distribuzione dell’aria.

Layout 1 – Dopo la modifica

Layout 2 – Dopo la modifica