Toegepaste Ingenieurs­wetenschappen

Doctoraatsverdediging Sandy Jorens

Sandy Jorens is doctor in de toegepaste ingenieurswetenschappen

De Faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen heeft er sinds 20 februari een doctor bij! Sandy Jorens verdedigde haar thesis getiteld ‘Design optimization of air distribution systems in nonresidential buildings’, met professor Ivan Verhaert en professor Kenneth Sörensen als promotors.

Verwarmings-, ventilatie-, en luchtbehandelingssystemen (HVAC) moeten de laatste jaren steeds aan strengere eisen voldoen. Ontwerpingenieurs worden uitgedaagd om kwalitatieve systemen te ontwerpen die optimaal presteren, een hoog comfort bieden en energie-efficiënt zijn. Dit alles dient te gebeuren binnen een beperkte tijd en budget.

Meer dan ooit is er nood aan een gebruiksvriendelijke ontwerpmethode die de ontwerper ondersteunt in het bereiken van de genoemde doelstellingen. Zeker als we kijken naar het ontwerp van luchtdistributiesystemen. Momenteel wordt er nog te veel gesteund op vuistregels en de ervaringen van de ontwerpingenieur.

Doel van de thesis

Doctor Sandy Jorens gaat in haar thesis dieper in op deze noden door de basis te leggen voor een holistische ontwerpmethode voor centrale luchtdistributiesystemen in niet-residentiële gebouwen.

Centrale luchtdistributiesystemen in niet-residentiële gebouwen worden gekenmerkt door een uitgebreid netwerk aan luchtkanalen. Zowel de lay-out van de kanalen, als het aantal ventilatoren en hun locatie in het gebouw, hebben een aanzienlijke impact op de totale kostprijs en de prestatie van de installatie. Bestaande ontwerpmethoden houden echter geen rekening met lay-out voor optimalisatie of evaluatie.

Oplossing van de tekortkomingen

In dit onderzoek pakte Sandy deze tekortkoming aan door eerst een nieuw optimalisatieprobleem te introduceren. In dit optimalisatieprobleem worden zowel de lay-out van de kanalen als de afmetingen van de kanalen en ventilator(en) berekend, waarbij de totale kost van de installatie geminimaliseerd wordt.

Sandy ontwikkelde voor dit onderzoek een heuristisch algoritme dat dit nieuwe optimalisatieprobleem efficiënt tracht op te lossen, opgebouwd uit een constructive en local search fase. Ze berekende ook verschillende lay-outs waarbij de kanalen en ventilatoren een eerste keer gedimensioneerd worden.

Het resultaat

Dankzij Sandy’s onderzoek kunnen er configuraties gegenereerd worden met een of meerdere ventilatoren, waarbij het kanalennetwerk is opgebouwd uit zowel ronde als rechthoekige kanalen. Een toepassing van het algoritme op een praktische test case bewijst de toegevoegde waarde van de methode voor de praktijk. In vergelijking met traditionele oplossingen, kunnen er aanzienlijke kostenbesparingen (tot 51.5%) bekomen worden.