EOLIOS Ingénierie a apporté son expertise technique dans la compréhension et la modélisation des échanges thermiques et aérauliques extérieurs d'un bâtiment de bureau au Luxembourg.
L'objectif d'un tel projet est la maîtrise des phénomènes aérauliques particuliers induits par la présence de nombreuses poutres, zones de recirculations, ainsi que l'évaluation des différents critères d'optimisation afin d'avoir le plus haut potentiel à l'intérieur du bâtiment.
Les études CFD ont permis de visualiser les différents phénomènes aérauliques pour différentes orientations de vents, ce qui a permis l'optimisation de la géométrie afin d'avoir le meilleur rendement possible des systèmes.
L'essentiel. Étude CFD externe d'un bâtiment de bureaux au Luxembourg équipé d'aéroréfrigérants, en conditions de canicule. La simulation des panaches thermiques met en évidence un bouclage : faute d'air neuf près des systèmes fermés par des coursives, trois ventilateurs réaspirent leur propre rejet chaud. En zone B, l'échauffement reste limité à +3 °C (38 °C) grâce à un alignement différent des machines. Masques aérauliques (brise-vents, panneaux solaires) et déflecteurs ont été modélisés pour optimiser la géométrie.
Un aérorefroidisseur est un appareil qui refroidit l'air en le passant à travers un système de refroidissement qui comprend des évaporateurs, des condenseurs et des ventilateurs. L'air froid est ensuite diffusé dans l'espace à l'aide de conduits. Les aérorefroidisseurs sont généralement utilisés pour refroidir de grands espaces intérieurs, tels que des usines, des magasins ou des hôtels ; dans notre cas, il s'agit d'un grand centre de bureaux.
Échangeur qui dissipe la chaleur d'un fluide caloporteur dans l'air ambiant à l'aide de ventilateurs, sans consommation d'eau. Ses performances chutent si l'air qu'il aspire est déjà réchauffé par un rejet voisin.
Un brise-vent à ventelle métallique est un dispositif conçu pour réduire le bruit et les vibrations générés par le vent. Il est généralement conçu pour être installé à l'extérieur des murs ou des fenêtres et comprend un cadre métallique creux avec un voile métallique enroulé autour. Le masque aéraulique créé par les ventelles a été modélisé afin de prendre en compte leurs impacts sur la trajectoire de l'air.
Zone d'ombre aéraulique créée par un obstacle (ventelles de brise-vent, panneaux solaires) qui dévie ou freine l'écoulement d'air et modifie la trajectoire des flux autour des systèmes.
Les panneaux de cloisonnement sont installés afin d'éviter les effets de bouclage pouvant avoir lieu entre aérorefroidisseurs. Ces panneaux sont positionnés en partie haute des systèmes afin de ne pas obstruer les échangeurs thermiques présents de chaque côté des systèmes.
Ces panneaux sont présents sur toute la longueur, ne donnant pas lieu à un passage d'air vertical entre la sortie des systèmes et leurs entrées.
Les différents masques aérauliques créés par les panneaux solaires ont été modélisés afin de prendre en compte leurs impacts sur la trajectoire de l'air.
L'étude des panaches thermiques permet d'étudier les risques de perturbations de certains systèmes par les rejets calorifiques d'autres systèmes.
Les ingénieurs EOLIOS ont pu identifier le bouclage précédent, qui est principalement dû au manque d'arrivée d'air neuf à proximité des systèmes. En effet, la présence des coursives totalement fermées ne permet pas un renouvellement d'air suffisant. L'air aspiré par les systèmes doit donc être pris en partie haute, correspondant à la zone de dégagement de calories. Cette aspiration d'air provenant du rejet des ventilateurs entraîne une montée des températures de l'air aspiré par les 3 ventilateurs du côté du bouclage.
De plus, les résultats illustrent une montée plus faible des températures en zone B, de l'ordre de 38 °C soit +3 °C par rapport à la température extérieure. Cette montée en température est moins significative du fait de l'alignement différent des machines en zone process.
Réaspiration, par un aérorefroidisseur, d'une partie de l'air chaud qu'il vient de rejeter. Il élève la température d'aspiration et dégrade le rendement ; sa maîtrise conditionne la tenue des systèmes en canicule.
À retenir. Le bouclage vient d'un déficit d'air neuf : des coursives fermées forcent les ventilateurs à réaspirer leur air chaud. Élargir les arrivées d'air neuf et rompre ce circuit court est la clé pour préserver le rendement en canicule.
Bouclage, masques aérauliques et surchauffe : les réponses aux questions des exploitants et équipes de conception.
Modéliser les échanges thermo-aérauliques extérieurs d'un bâtiment de bureaux au Luxembourg équipé d'aéroréfrigérants, pour évaluer le risque de surchauffe en canicule et optimiser la géométrie, comme sur notre projet DC25 & DC26.
Un échangeur qui refroidit un fluide caloporteur en le mettant en contact avec l'air ambiant via des ventilateurs. Ici, il équipe un grand centre de bureaux.
Parce que les coursives fermées limitent l'arrivée d'air neuf : les ventilateurs aspirent en partie haute l'air déjà réchauffé par leur propre rejet, ce qui élève la température d'aspiration côté bouclage.
L'alignement différent des machines en zone process y limite la recirculation : l'échauffement n'y atteint que +3 °C environ (38 °C), contre une montée plus forte côté bouclage.
Les masques aérauliques des brise-vents à ventelles et des panneaux solaires, ainsi que les panneaux de cloisonnement et déflecteurs, pour reproduire fidèlement les trajectoires d'air et optimiser le rendement.
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