CFD-modelling of insulation debris transport phenomena in water flow

The investigation of insulation debris generation, transport and sedimentation becomes important with regard to reactor safety research for PWR and BWR, when considering the long-term behavior of emergency core cooling systems during all types of loss of coolant accidents (LOCA). The insulation debris released near the break during a LOCA incident consists of a mixture of disparate particle population that varies with size, shape, consistency and other properties. Some fractions of the released insulation debris can be transported into the reactor sump, where it may perturb/impinge on the emergency core cooling systems. Open questions of generic interest are the sedimentation of the insulation debris in a water pool, its possible re-suspension and transport in the sump water flow and the particle load on strainers and corresponding pressure drop. A joint research project on such questions is being performed in cooperation between the University of Applied Sciences Zittau/Görlitz and the Forschungszentrum Dresden-Rossendorf. The project deals with the experimental investigation of particle transport phenomena in coolant flow and the development of CFD models for its description. While the experiments are performed at the University at Zittau/Görlitz, the theoretical modeling efforts are concentrated at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf. Whereas the paper Alt et al. is focused on the experiments in the present paper the basic concepts for CFD modeling are described and feasibility studies including the conceptual design of the experiments are presented.

Solar pond powered liquid desiccant evaporative cooling

Liquid desiccant cooling systems (LDCS) are energy efficient means of providing cooling, especially when powered by low-grade thermal sources. In this paper, the underlying principles of operation of desiccant cooling systems are examined, and the main components (dehumidifier, evaporative cooler and regenerator) of the LDCS are reviewed. The evaporative cooler can take the form of direct, indirect or semi-indirect. Relative to the direct type, the indirect type is generally less effective. Nonetheless, a certain variant of the indirect type - namely dew-point evaporative cooler - is found to be the most effective amongst all. The dehumidifier and the regenerator can be of the same type of equipment: packed tower and falling film are popular choices, especially when fitted with an internal heat exchanger. The energy requirement of the regenerator can be supplied from solar thermal collectors, of which a solar pond is an interesting option especially when a large scale or storage capability is desired.

Optimization of Cooling Protocols for Hearts Destined for Transplantation

Design and analysis of conceptually different cooling systems for the human heart preservation are numerically investigated. A heart cooling container with required connections was designed for a normal size human heart. A three-dimensional, high resolution human heart geometric model obtained from CT-angio data was used for simulations. Nine different cooling designs are introduced in this research. The first cooling design (Case 1) used a cooling gelatin only outside of the heart. In the second cooling design (Case 2), the internal parts of the heart were cooled via pumping a cooling liquid inside both the heart’s pulmonary and systemic circulation systems. An unsteady conjugate heat transfer analysis is performed to simulate the temperature field variations within the heart during the cooling process. Case 3 simulated the currently used cooling method in which the coolant is stagnant. Case 4 was a combination of Case 1 and Case 2. A linear thermoelasticity analysis was performed to assess the stresses applied on the heart during the cooling process. In Cases 5 through 9, the coolant solution was used for both internal and external cooling. For external circulation in Case 5 and Case 6, two inlets and two outlets were designed on the walls of the cooling container. Case 5 used laminar flows for coolant circulations inside and outside of the heart. Effects of turbulent flow on cooling of the heart were studied in Case 6. In Case 7, an additional inlet was designed on the cooling container wall to create a jet impinging the hot region of the heart’s wall. Unsteady periodic inlet velocities were applied in Case 8 and Case 9. The average temperature of the heart in Case 5 was +5.0oC after 1500 s of cooling. Multi-objective constrained optimization was performed for Case 5. Inlet velocities for two internal and one external coolant circulations were the three design variables for optimization. Minimizing the average temperature of the heart, wall shear stress and total volumetric flow rates were the three objectives. The only constraint was to keep von Mises stress below the ultimate tensile stress of the heart’s tissue.

Monitoring and Prediction of Thermal Emergencies in High Performance Computing Systems

Modern scientific discoveries are driven by an unsatisfiable demand for computational resources. High-Performance Computing (HPC) systems are an aggregation of computing power to deliver considerably higher performance than one typical desktop computer can provide, to solve large problems in science, engineering, or business. An HPC room in the datacenter is a complex controlled environment that hosts thousands of computing nodes that consume electrical power in the range of megawatts, which gets completely transformed into heat. Although a datacenter contains sophisticated cooling systems, our studies indicate quantitative evidence of thermal bottlenecks in real-life production workload, showing the presence of significant spatial and temporal thermal and power heterogeneity. Therefore minor thermal issues/anomalies can potentially start a chain of events that leads to an unbalance between the amount of heat generated by the computing nodes and the heat removed by the cooling system originating thermal hazards. Although thermal anomalies are rare events, anomaly detection/prediction in time is vital to avoid IT and facility equipment damage and outage of the datacenter, with severe societal and business losses. For this reason, automated approaches to detect thermal anomalies in datacenters have considerable potential. This thesis analyzed and characterized the power and thermal characteristics of a Tier0 datacenter (CINECA) during production and under abnormal thermal conditions. Then, a Deep Learning (DL)-powered thermal hazard prediction framework is proposed. The proposed models are validated against real thermal hazard events reported for the studied HPC cluster while in production. This thesis is the first empirical study of thermal anomaly detection and prediction techniques of a real large-scale HPC system to the best of my knowledge. For this thesis, I used a large-scale dataset, monitoring data of tens of thousands of sensors for around 24 months with a data collection rate of around 20 seconds.

Modeling, control and experimental validation of a novel actuator based on shape memory alloys

The paper presents the development of a mechanical actuator using a shape memory alloy with a cooling system based on the thermoelectric effect (Seebeck-Peltier effect). Such a method has the advantage of reduced weight and requires a simpler control strategy as compared to other forced cooling systems. A complete mathematical model of the actuator was derived, and an experimental prototype was implemented. Several experiments are used to validate the model and to identify all parameters. A robust and nonlinear controller, based on sliding-mode theory, was derived and implemented. Experiments were used to evaluate the actuator closed-loop performance, stability, and robustness properties. The results showed that the proposed cooling system and controller are able to improve the dynamic response of the actuator. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Estudo de uma instalação de climatização adiabática

Esta dissertação teve como objetivo o estudo de uma central de climatização adiabática, que tem como finalidade controlar a temperatura e a humidade de um salão com equipamentos de torcedura e de bobinagem, pertencente à Continental - ITA. Foi realizado um levantamento de dados relativamente à temperatura e humidade interior e exterior do referido salão. Verificou-se que estes parâmetros não estavam dentro dos valores ótimos desejados, 26 ± 1˚C e 50 ± 5%, e por isso foi necessário estimar as necessidades nominais de arrefecimento. Este valor foi determinado a partir do Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), obtendo-se o valor de 79 kWh/m2.˚C. No sentido de avaliar se as centrais de climatização instaladas no salão em estudo satisfaziam estas necessidades, calcularam-se as suas capacidades de arrefecimento obtendo-se um valor máximo de 64 kWh/m2.˚C. Paralelamente a este estudo, foi calculada a eficiência de humidificação para cada central nos meses de março e setembro. Os valores obtidos foram oscilantes obtendo-se um valor máximo de 100% em setembro. Este fato deve-se à temperatura exterior neste mês ser mais alta e, por consequência, a eficiência de humidificação da central é maior, pois a quantidade de água que o ar pode conter na sua composição é também mais elevada. Com o objetivo de colmatar a diferença entre as necessidades nominais de arrefecimento e a capacidade de arrefecimento das centrais, foram analisadas algumas soluções que, a serem implementadas, poderiam ajudar na poupança energética. Uma dessas soluções era a substituição do sistema atual de humidificação por um sistema mais eficiente de alta pressão. Com o estudo económico deste investimento obteve-se um período de retorno de dois anos. Foram ainda apresentados mais dois investimentos onde foi alterado o sistema de controlo automático existente, obtendo-se para um, dois anos de período de retorno e para o outro três anos e meio.

Estudo comparativo entre o sistema convencional de arrefecimento e o arrefecedor evaporativo para os edifícios industriais portugueses

Em Portugal existem muitos espaços comerciais e industriais em que as necessidades térmicas de arrefecimento são muito superiores às necessidades de aquecimento devido aos ganhos internos que advêm da existência de equipamentos e da iluminação dos edifícios, assim como, da presença das pessoas. A instalação de sistemas convencionais de ar condicionado para espaços comerciais e industriais de grande dimensão está geralmente associada ao transporte de grandes caudais de ar, e consequentemente, a elevados consumos de energia primária, e também, elevados custos de investimento, de manutenção e de operação. O arrefecedor evaporativo é uma solução de climatização com elevada eficiência energética, cujo princípio de funcionamento promove a redução do consumo de energia primária nos edifícios. A metodologia utilizada baseou-se na criação de uma ferramenta informática de simulação do funcionamento de um protótipo de um arrefecedor evaporativo. Foi efetuada a modelação matemática das variáveis dinâmicas envolvidas, dos processos de transferência de calor e de massa, assim como dos balanços de energia que ocorrem no arrefecedor evaporativo. A ferramenta informática desenvolvida permite o dimensionamento do protótipo do arrefecedor evaporativo, sendo determinadas as caraterísticas técnicas (potência térmica, caudal, eficiência energética, consumo energético e consumo e água) de acordo com o tipo de edifício e com as condições climatéricas do ar exterior. Foram selecionados três dimensionamentos de arrefecedores evaporativos, representativos de condições reais de uma gama baixa, média e elevada de caudais de ar. Os resultados obtidos nas simulações mostram que a potência de arrefecimento (5,6 kW, 16,0 kW e 32,8 kW) e o consumo de água (8 l/h, 23,9 l/h e 48,96 l/h) aumentam com o caudal de ar do arrefecedor, 5.000 m3/h, 15.000 m3/h e 30.000 m3/h, respetivamente. A eficácia de permuta destes arrefecedores evaporativos, foi de 69%, 66% e 67%, respetivamente. Verificou-se que a alteração de zona climática de V1 para V2 implicou um aumento de 39% na potência de arrefecimento e de 20% no consumo de água, e que, a alteração de zona climática de V2 para V3 implicou um aumento de 39% na potência de arrefecimento e de 39% no consumo de água. O arrefecedor evaporativo apresenta valores de consumo de energia elétrica entre 40% a 80% inferiores aos dos sistemas de arrefecimento convencionais, sendo este efeito mais intenso quando a zona climática de verão se torna mais severa.

Avaliação das melhores técnicas disponíveis relativas à refrigeração industrial e às emissões resultantes da armazenagem

Esta dissertação foi realizada em colaboração com o grupo empresarial Monteiro, Ribas e teve como principais objetivos efetuar uma avaliação das melhores técnicas disponíveis relativas à refrigeração industrial e às emissões resultantes da armazenagem. O primeiro objetivo teve como alvo todas as instalações da Monteiro, Ribas enquanto que o segundo objetivo se debruçou sobre Monteiro, Ribas, Embalagens Flexíveis, S.A.. Para cumprir estes objetivos, inicialmente efetuou-se um levantamento das melhores técnicas disponíveis apresentadas nos respetivos documentos de referência. Em seguida selecionaram-se as técnicas que se adequavam às condições e às instalações em estudo e procedeu-se a uma avaliação de forma a verificar o grau de implementação das medidas sugeridas no BREF (Best Available Techniques Reference Document). Relativamente aos sistemas de refrigeração industrial verificou-se que estão implementadas quase todas as medidas referenciadas no respetivo documento de referência. Isto prende-se com o facto dos sistemas de refrigeração existentes no complexo industrial Monteiro, Ribas serem relativamente recentes. Foram implementados no ano de 2012, e são caracterizados por apresentarem uma conceção moderna com elevada eficiência. No que diz respeito à armazenagem de produtos químicos perigosos, a instalação em estudo, apresenta algumas inconformidades, uma vez que a maioria das técnicas mencionadas no BREF não se encontram implementadas, pelo que foi necessário efetuar uma avaliação de riscos ambientais, com recurso à metodologia proposta pela Norma Espanhola UNE 150008:2008 – Análise e Avaliação do Risco Ambiental. Para isso procedeu-se então à formulação de vários cenários de riscos e à quantificação de riscos para à Monteiro, Ribas Embalagens Flexíveis S.A., tendo-se apurado que os riscos estavam avaliados como moderados a altos. Por fim foram sugeridas algumas medidas de prevenção e de minimização do risco que a instalação deve aplicar, como por exemplo, o parque de resíduos perigosos deve ser equipado com kits de contenção de derrames (material absorvente), procedimentos a realizar em caso de emergência, fichas de dados de segurança e o extintor deve ser colocado num local de fácil visualização. No transporte de resíduos perigosos, para o respetivo parque, é aconselhável utilizar bacias de contenção de derrames portáteis e kits de contenção de derrames. Relativamente ao armazém de produtos químicos perigosos é recomendado que se proceda a sua reformulação tendo em conta as MTD apresentadas no subcapítulo 5.2.3 desta dissertação.

Legionella em meio hospitalar : qual a eficácia dos programas de prevenção nos hospitais da Região de Lisboa e Vale do Tejo : manutenção, limpeza e desinfeção de sistemas e

RESUMO - A legionella em meio hospitalar tem sido alvo de preocupação e de várias discussões, sendo esta uma bactéria patogénica que coloniza vários tipos de ambientes aquáticos (naturais e artificiais). Estas bactérias têm a particularidade de se desenvolver em meio aquático mas a infeção apenas é transmitida através de aerossóis de água contaminada, ou seja, por via aérea. Não se transmitindo de pessoa para pessoa. Pelas suas características os sistemas de arrefecimento de ar, nomeadamente as torres de arrefecimento, condensadores evaporativos, humidificadores e sistemas de ar condicionado, são fontes importantes de disseminação da legionella. Assim surge a necessidade da existência de programas de prevenção, que deverão ter em conta uma adequada manutenção, limpeza e desinfeção. Dada a quantidade de frequentadores assim como da especificidade dos mesmos, em meio hospitalar é particularmente importante a eficácia destes sistemas. Ou seja, os sistemas de arrefecimento em hospitais devem, para além de garantir o conforto térmico, ser responsáveis por manter a qualidade do ar e reduzir os riscos existentes a ele associados. O presente estudo pretende conhecer a verdadeira eficácia dos programas de manutenção e vigilância da Legionella, apenas nos sistemas de arrefecimento. Trata-se então de um estudo exploratório, descritivo recolha desta informação in-loco dos sistemas em estudo, de X hospitais da cidade de Lisboa. Na metodologia serão utilizadas grelhas de observação e resultados de colheita de água dos locais de maior risco. A realização deste estudo visa obter um retrato do panorama existente e contribuir para o início de novos estudos epidemiológicos.

Different module placements in a modular façade system for natural ventilation

Nowadays natural ventilation has gained prominence because its correct use can reduce energy consumption for cooling systems and improve thermal comfort among users. In this paper, we report on the modelling initiative, based on the wind tunnel tests that were carried out for the determination of the influence of natural ventilation in buildings. Indeed, the renewal of air in a closed environment without using an air conditioning system with mechanical elements can lead to energy savings and, in addition, provide air quality.The wind tunnel tests were carried out by varying the positioning of six ventilation modules in the façade system configuration. The modules were positioned below the window-sill (ventilated window-sill) as well as separately above and below the façade. The wind speed measurements were taken inside and outside the model for the different façades configurations to evaluate the best performance in relation to natural ventilation. The results supported the positioning of the six ventilation modules below the window-sill, forming a â ventilated window-sillâ as the most effective natural ventilation solution.

A influência das práticas de gestão de recursos humanos na criação de inovação: estudo de caso

Dissertação de mestrado em Gestão de Recursos Humanos

Non-conventional water resources in coastal areas: a review of the use of reclaimed water

In an era of increasing concern for limited water resources a wise joint management of conventional and nonconventional water resources must be considered. Water scarcity aggravates in coastal zones which are often characterised by high population density, intense economic activity and tourism; meaning heavy seasonal water demands. The relationships between sea and land-water can also compromise the quality of available freshwater. In this context, the use of non-conventional water increases the availability of water supplies. Non-conventional water resources of low quality could be directed to meet several needs (like watering lawns, washing cars, flushing toilets and cooling systems, among others). Therefore, significantly more potable water would be available to meet human demand for safe water.

Jäähdytysjärjestelmän vaikutus kiinteistön elinkaaren aikaisiin tuottoihin

Ilmastoinnin jäähdytys yleistyy toimisto- ja hotellikiinteistöissä jatkuvasti. Perinteinen tapa tuottaa jäähdytysenergia on kiinteistökohtainen vedenjäähdytysjärjestelmä. Helsingissä on ollut vuodesta 2000 lähtien mahdollista liittyä Helsingin energian kaukojäähdytysverkostoon. Jäähdytysjärjestelmien ominaisuudet poikkeavat toisistaan ja niistä aiheutuu kiinteistönomistajalle erilaisia kustannuksia. Kiinteistöstä saataviin tuottoihin vaikuttaa kustannusten lisäksi vuokralaisen tyytyväisyys. Tämän vuoksi työssä selvitettiin vuokralaisen tarpeet jäähdytysjärjestelmälle haastattelemalla vuokralaisen edustajia. Tässä diplomityössä vertaillaan kaukojäähdytyksen ja kiinteistökohtaisen jäähdytysjärjestelmän kustannuksia, sekä vaikutuksia kiinteistön elinkaarituottoihin kiinteistönomistajan näkökulmasta. Kerättyjen kustannusten perusteella suoritetaan elinkaarikustannuslaskenta GaBi-ohjelmalla. Vuokralaisen tarpeista jäähdytysjärjestelmälle tunnistetaan olennaisiksi toimintavarmuus, ympäristöystävällisyys sekä hiljainen äänitaso. Nämä ovat lisäarvotekijöitä, joille työssä määritetään painoarvo ja jotka huomioidaan laskennassa. Diplomityö osoitti kaukojäähdytyksen kannattavaksi vaihtoehdoksi kiinteistökohtaiselle järjestelmälle, kun huomioidaan hankinta- ja käyttökustannusten lisäksi asennustöiden, käyttöönoton, huollon ja kunnossapidon sekä loppusijoituksen kustannukset. Myös valikoituneet lisäarvotekijät puoltavat kaukojäähdytystä ja niiden kompensointi lisää kiinteistökohtaisen järjestelmän kustannuksia.

Consensus recommendations on training and competing in the heat.

Exercising in the heat induces thermoregulatory and other physiological strain that can lead to impairments in endurance exercise capacity. The purpose of this consensus statement is to provide up-to-date recommendations to optimize performance during sporting activities undertaken in hot ambient conditions. The most important intervention one can adopt to reduce physiological strain and optimize performance is to heat acclimatize. Heat acclimatization should comprise repeated exercise-heat exposures over 1-2 weeks. In addition, athletes should initiate competition and training in a euhydrated state and minimize dehydration during exercise. Following the development of commercial cooling systems (e.g., cooling vest), athletes can implement cooling strategies to facilitate heat loss or increase heat storage capacity before training or competing in the heat. Moreover, event organizers should plan for large shaded areas, along with cooling and rehydration facilities, and schedule events in accordance with minimizing the health risks of athletes, especially in mass participation events and during the first hot days of the year. Following the recent examples of the 2008 Olympics and the 2014 FIFA World Cup, sport governing bodies should consider allowing additional (or longer) recovery periods between and during events for hydration and body cooling opportunities when competitions are held in the heat.

Kaukokylmä talotekniikassa

Tässä työssä on tarkasteltu rakennusten jäähdytysratkaisuja kaukokylmää käyttäen. Erilaisten kytkentäkaavioiden ja niihin liittyvien mitoitusarvojen perusteella on selvitetty taloteknisten järjestelmien kylmänjakelutapoja. Malliratkaisujen avulla on selvitetty myös järjestelmien investointikustannuksia ja mahdollisia riskejä. Työssä on keskitytty vesikiertoisiin järjestelmiin.