Design and analysis of the air-conditioning system for the new operational center at the guyanese space center

The sizing and analysis of the air conditioning system for the new operational center located at the European spaceport in French Guiana is the focus of this thesis. The new operational center is intended to replace the current and outdated operational facilities scattered throughout the space center, consolidating them into a single building with the goal of optimizing and accelerating launch-related operations. The cooling system under analysis serves a wide range of environments, each with specific requirements in terms of power demand, intended use, and safety constraints (including, for example, the need for redundancy or the absence of water piping in certain sections of the upper walls). As a result, the system design requires particular attention: it must ensure not only high reliability and ease of maintenance, but also optimal energy efficiency and a reduced environmental impact compared to current solutions, all while meeting the specific requirements set by the client. A key element is the presence, within the space center, of hot and cold water distribution networks (whose operation and future development are discussed in the final chapter). These networks supply the building’s heating and cooling systems through heat exchangers, which have been carefully analyzed and sized, as they represent the starting point of the entire system and must ensure the most uniform thermal conditions possible on both sides, under all load conditions. Another critical aspect is the local climate, characterized by high and nearly constant temperatures and humidity levels throughout the year. Therefore, the system was sized based on design conditions corresponding to a particularly unfavorable day, in order to ensure adequate performance even under the most demanding scenarios.

Il dimensionamento e l’analisi del sistema di climatizzazione del nuovo centro operazionale situato presso la base spaziale europea in Guyana Francese costituiscono l’oggetto di questa tesi. Il nuovo centro delle operazioni è destinato a sostituire le attuali basi operazionali, ormai antiquate, dislocate all’interno del centro spaziale, riunendole in un unico edificio con l’obiettivo di ottimizzare e velocizzare le operazioni legate alle sequenze di lancio. Il progetto di raffrescamento analizzato coinvolge una vasta gamma di ambienti, ciascuno con esigenze specifiche in termini di potenza, destinazione d’uso e requisiti di sicurezza (tra questi ultimi si annoverano, ad esempio, la necessità di ridondanze o l’assenza di tubazioni idriche in determinate pareti superiori). Di conseguenza, il dimensionamento dell’impianto richiede particolare attenzione: esso dovrà garantire non solo un’elevata affidabilità e facilità di manutenzione, ma anche un’efficienza energetica ottimale e un impatto ambientale ridotto rispetto alle soluzioni attualmente in uso, il tutto nel rispetto delle specifiche richieste del committente. Un elemento di rilievo è rappresentato dalla presenza, all’interno del centro spaziale, di reti di distribuzione di acqua calda e fredda (il cui funzionamento e sviluppo futuro sono trattati nell’ultimo capitolo). Queste reti alimentano il sistema di climatizzazione e riscaldamento dell’edificio tramite scambiatori di calore, i quali sono stati oggetto di un’attenta analisi e dimensionamento, in quanto costituiscono il punto di partenza dell’intero sistema e devono garantire condizioni termiche il più possibile uniformi su entrambi i lati, in tutte le condizioni di carico. Un ulteriore aspetto critico è rappresentato dalle condizioni climatiche locali, caratterizzate da temperature e livelli di umidità elevati e pressoché costanti durante tutto l’anno. Il dimensionamento dell’impianto è stato quindi effettuato considerando condizioni di progetto corrispondenti a una giornata particolarmente sfavorevole, al fine di garantire prestazioni adeguate anche nei casi più critici.