Project Description
Etude de faisabilité Palais Omnisports de Paris-Bercy
Dans le cadre de l’étude de faisabilité pour l’optimisation des systèmes de climatisation EOLIOS et SPHERE ingénierie ont réalisé une série d’études permettant de définir le dimensionnement des systèmes.
Client : Ville de Paris
Pays : France
Année : 2021
Typologie : Dimensionnement
Partenaire : Sphère Ingénierie
Description de la mission CFD
L’Accord Hôtel Arena dispose pour sa grande salle d’installations techniques qui devront assurer pour les JO de 2024 des conditions climatiques intérieures estivales extrêmement contraignantes.
Les installations existantes ne sont pas en mesure de répondre aux conditions climatiques à venir. Pour cela, d’importantes modifications doivent être entreprises afin d’augmenter la puissance froide pour la grande salle.
Dans le cadre de l’étude de faisabilité pour l’optimisation des systèmes de climatisation EOLIOS et SPHERE ingénierie ont réalisé une série d’études permettant de définir le dimensionnement des systèmes.
Il s’agit pour cela (entre autres) de simuler par le calcul numérique le comportement dynamique, thermique et aéraulique des différents phénomènes qui ont lieu dans l’aréna.
Les études permettront de présenter les conditions de température, de vitesse d’air, de renouvellement d’air et le brassage dans les volumes étudiés
Modélisation de la salle
Etude des vitesses d’air
Les principaux objectifs sont le dimensionnement des locaux techniques et l’étude des vitesses d’air, du confort thermique, de la stratification thermique et l’étude (soufflage et d’extraction) des systèmes de nouveaux systèmes de ventilation mécanique dans le cadre des JO.
Les hypothèses relatives aux apports sensibles et latents liés à l’occupation, ainsi qu’aux effectifs ont été réalisées en fonction de la configuration de la Grande Salle en configuration sport.
Le système de diffusion représente la partie terminale et visible d’une installation de génie climatique. La diffusion d’air conditionne la réussite ou non de l’installation. En effet, elle influence la perception de l’occupant sur son confort et sa sensation de chaud ou de froid.
De manière simplifiée, les différences de pression sont les forces motrices des courants d’air. En d’autres termes, l’air s’écoule d’un espace de forte pression vers un espace de faible pression, lorsque ces forces sont supérieures aux pertes de charge (frottement).
En génie climatique, la circulation de l’air est induite par deux forces motrices :
– Le tirage thermique a lieu lorsqu’une différence de température engendre une différence de densité entre deux masses d’air. Cet effet est accentué par une plus grande hauteur dans le volume. « L’air chaud a tendance à monter ».
– La répartition des pressions et dépressions induites par les systèmes CVC dans le volume.
Avec une importance moindre, l’hygrométrie ambiante cause aussi un mouvement d’air, étant donné que l’air humide est plus léger que l’air sec. Par conséquent, l’air humide monte en raison de sa densité plus faible (exemple du cycle hydrologique), même si sa température est identique à celle de l’air sec.
Le phénomène de stratification est la conséquence du phénomène physique suivant : la masse volumique de l’air dépend de sa température. Plus précisément, lorsque la température d’un fluide augmente, sa masse volumique diminue et le fluide s’élève.
Illustration du brassage
Cette propriété permet à l’air chaud et froid de se répartir selon la hauteur, cela de manière plus prononcée dans les volumes de grande hauteur et de rester séparées en couches distinctes (strates : d’où est issu le terme de « stratification »). Les couches sont séparées par les plus froides en bas allant progressivement jusqu’aux strates d’air les plus chaudes au-dessus. Généralement, l’objectif étant de maintenir les strates chaudes au niveau des extractions afin, de ne pas surchauffer les zones d’occupation par les apports scéniques est réussie.
Cette organisation en couches de différentes températures est vraie pour un volume dont l’air intérieur est stable, c’est-à-dire peu brassé et comportant peu de recirculation. Dans notre cas, il existe d’importants mouvements de recirculation et d’induction compte tenu de la mise en place d’un système de soufflage par buse longue portée entraînant une homogénéisation des températures.
Illustration des vitesses d’air en isosurface
Illustration CFD de la répartition des températures dans l’aréna
En effet, les phénomènes d’induction et de recirculation viennent perturber les strates chaudes des parties hautes. La ventilation à haute vitesse par le soufflage longue portée entraîne un brassage important de l’air déjà présent dans le volume, de façon à ce que la température ambiante se retrouve presque uniforme dans l’ensemble de volume. L’air du volume est fortement brassé, animé par le frottement, les effets des dépressions et turbulences induits par les basses longues portées qui mettent en mouvement les masses d’air.
En finalité les études conjointe avec Sphère Ingénierie ont permis de réaliser un bilan technique complet et le détail prévisionnel des travaux à réaliser.
