Centre Aquatique – Haut de Seine
Simulation CFD d'un centre aquatique
Cette étude porte sur l’analyse des conditions thermiques et aérodynamiques au sein d’un centre aquatique, dans le but de garantir le confort des utilisateurs et l’efficacité énergétique de l’infrastructure. L’objectif est de vérifier les vitesses d’air à l’intérieur de l’espace afin de s’assurer qu’elles ne dépassent pas les seuils pouvant engendrer une sensation d’inconfort pour les usagers. En parallèle, l’étude vise à analyser la répartition des températures au sein du hall pour confirmer l’atteinte des températures cibles, ainsi que la capacité des parois à offrir une isolation thermique adéquate. Cependant, l’enjeu majeur reste l’évaluation du risque de condensation sur les surfaces, notamment au niveau des parois, qui pourrait entraîner des problèmes d’humidité importants et affecter la durabilité de la structure.
Cet espace est caractérisé par un environnement chaud et humide (de l’ordre de 27°C-28°C et 60-65%HR), avec l’évaporation de l’eau et les phénomènes de condensation qui influence le transfert de chaleur et le confort des occupants.
Centre Aquatique - Haut de Seine
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Modélisation numérique du centre aquatique
Géométrie et modélisation du centre aquatique
Pour garantir des simulations précises, la modélisation en 3D de la géométrie précise de chaque élément dans l’enceinte a été effectuée de manière méticuleuse. Cette démarche a permis de lancer des simulations reflétant fidèlement la réalité, en tenant compte de la position de chaque poutre et de chaque matériau présent dans le modèle. Cela a permis de visualiser et d’analyser les zones de condensation dans l’enceinte des bassins.
Parois et matériaux du modèle
Les parois opaques et vitrées jouent un rôle crucial dans les échanges thermiques entre l’intérieur de la piscine et l’environnement extérieur. Les matériaux opaques (comme les murs en béton, brique ou isolation) et les surfaces vitrées (fenêtres ou verrières) ont des propriétés thermiques très différentes (conductivité thermique, capacité isolante), ce qui affecte la manière dont la chaleur est retenue ou dissipée. Une bonne définition permet de simuler avec précision la distribution de la température dans le bâtiment.
Dans notre étude, les parois, qu’elles soient opaques ou vitrées, sont prises en compte et simulées avec des coefficients d’échange thermique précis. Cela permet de modéliser fidèlement les échanges thermiques, de vérifier l’efficacité de l’isolation, et d’anticiper les risques de condensation, garantissant ainsi le confort des usagers et une gestion énergétique optimisée.
Principes de soufflage et reprise dans le hall bassin
Dans un centre aquatique, la ventilation est primordiale pour maintenir un climat intérieur confortable, gérer l’humidité, et éviter la condensation. Elle repose généralement sur un système de soufflage et de reprise d’air conçu pour garantir une bonne circulation de l’air tout en contrôlant les températures et les niveaux d’humidité. Le système de soufflage distribue de l’air neuf dans l’espace du hall. Il est souvent effectué par des diffuseurs ou des grilles situés au plafond ou près des zones sensibles, comme les surfaces vitrées, pour minimiser les courants d’air froid. Le système de reprise aspire l’air vicié et humide vers un système de traitement pour être renouvelé. Les grilles de reprise sont généralement placées près du sol ou dans des zones stratégiques où l’humidité a tendance à s’accumuler, comme à proximité des bassins.
Les systèmes de ventilation dans les piscines sont conçus pour diriger l’air dans des circuits fluides qui assurent une bonne répartition sans générer de turbulences gênantes. Les études CFD permettent alors d’optimiser l’emplacement des grilles de soufflage et de reprise pour garantir un flux d’air efficace et confortable.
Etude CFD pour la conception d'un centre aquatique
Réaliser une étude CFD (Computational Fluid Dynamics) pour un centre aquatique ou une piscine est essentiel pour maximiser le confort des usagers et l’efficacité énergétique de l’installation. Cette analyse permet de modéliser la répartition des températures et des flux d’air, garantissant ainsi une atmosphère agréable sans courants d’air désagréables. En identifiant les risques de condensation dans un environnement très humide, l’étude contribue à optimiser la ventilation et à prévenir des problèmes d’humidité. De plus, elle aide à évaluer l’efficacité des systèmes de chauffage, ventilation et climatisation (CVC), permettant de réduire la consommation d’énergie et d’assurer un confort constant. En respectant les normes strictes en matière de qualité de l’air et d’humidité, l’étude CFD facilite également la conformité réglementaire.
En résumé, une étude CFD pour un centre aquatique est un outil puissant pour garantir à la fois confort,
sécurité, économie d’énergie et durabilité en optimisant la conception et les systèmes thermiques et de
ventilation.
Résultats des études CFD du centre aquatique
Distribution des vitesses d'air
Les vitesses d’air dans les zones fréquentées par les usagers, notamment autour du bassin et des gradins, doivent être faibles afin d’éviter tout inconfort thermique lié aux courants d’air. Il est également important de vérifier la répartition homogène des vitesses d’air dans le hall, car une bonne ventilation doit assurer une circulation fluide sans créer de zones de stagnation. Dans cette étude, certaines vitesses d’air semblent un peu trop élevées par endroit, notamment au niveau des reprises d’air et pourraient constituer des risques d’inconfort.
De plus, l’air soufflé près des surfaces vitrées et des parois doit être suffisant pour éviter la condensation tout en maintenant un niveau de confort optimal. Ici, les dispositifs de soufflage au sol soufflent directement sur les parois vitrées du hall, c’est donc optimal. Les parois plus en hauteur sont en revanche moins balayées et pourraient constituer des zones à risque de condensation.
Distribution des températures
Le confort des usagers dans une piscine dépend en grande partie de la température de l’air ambiant. Une température optimale, généralement située entre 28 et 30 degrés Celsius, permet de créer une atmosphère agréable qui favorise une expérience de baignade plaisante. Un air trop froid peut engendrer un choc thermique lors de la sortie de l’eau, rendant les nageurs mal à l’aise, tandis qu’une température trop élevée peut provoquer une sensation de suffocation et de fatigue. En maintenant une température ambiante adéquate, les établissements de baignade garantissent non seulement le bien-être des usagers, mais également leur sécurité, en minimisant les risques liés aux variations de température. Une ventilation adéquate et des zones de repos bien climatisées complètent cette approche, contribuant à une expérience de baignade relaxante et agréable.
Il est crucial de vérifier que la température dans les zones occupées par les usagers, notamment autour du bassin et des gradins, est homogène et respecte les températures cibles recommandées. Une bonne répartition doit éviter les zones trop chaudes ou trop froides, qui pourraient entraîner de l’inconfort. Dans cette étude, la température dans l’ensemble du hall est homogène et atteint la température cible. La température de l’air près des points de soufflage et de reprise est cohérente avec les objectifs de régulation thermique.
Etude des températures au paroi - risques de condensation
Évaluer le risque de condensation dans une piscine est crucial pour plusieurs raisons interconnectées. Tout d’abord, cela permet de prévenir des dégâts structurels potentiels, car la condensation sur les parois, plafonds et autres surfaces peut entraîner une accumulation d’humidité, endommageant ainsi les matériaux de construction et compromettant la durabilité de l’infrastructure. Ensuite, une bonne gestion de l’humidité est essentielle pour maintenir l’hygiène et la qualité de l’air ; l’humidité excessive favorise la prolifération de moisissures et de champignons, ce qui peut nuire à la santé des utilisateurs.
En outre, un environnement trop humide peut provoquer des sensations d‘inconfort pour les baigneurs, notamment en rendant les surfaces glissantes et en diminuant la visibilité à travers les surfaces vitrées. Parallèlement, une mauvaise gestion de la condensation peut entraîner une inefficacité énergétique, nécessitant une consommation accrue de chauffage et de ventilation pour maintenir des conditions confortables, augmentant ainsi les coûts d’exploitation.
En somme, une analyse approfondie du risque de condensation est indispensable pour garantir non seulement la pérennité de l’infrastructure, mais aussi le bien-être et la sécurité des utilisateurs, tout en optimisant les coûts associés.
Dans cette étude, les principes de soufflage et reprise permettent un balayage homogène de la quasi-totalité du hall bassin. Toutefois, la température sur certaines parois est trop froide, ce qui pose plusieurs risques importants. Des surfaces trop froides peuvent entraîner des problèmes de condensation, favorisant l’accumulation d’humidité, ce qui peut provoquer des dommages structurels et la prolifération de moisissures, affectant ainsi la qualité de l’air intérieur et la santé des utilisateurs. De plus, ces zones froides peuvent créer des courants d’air désagréables qui nuisent au confort des usagers, rendant l’expérience moins agréable.
L’étude CFD est particulièrement pertinente dans ce cas, car elle permet de modéliser et d’analyser la distribution thermique avec précision. Grâce à cette approche, il est possible d’identifier les zones problématiques, de simuler différents scénarios de ventilation et d’optimiser la conception des systèmes de chauffage et de ventilation pour atteindre un équilibre thermique adéquat. En prévenant les risques liés à des parois trop froides, l’étude CFD contribue à garantir un environnement sain et confortable pour tous les usagers du centre aquatique.
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Synthèse vidéo de l'étude
Synthèse vidéo de l'étude
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