Étude de faisabilité thermo-aéraulique de l'Accor Arena pour les Jeux Olympiques 2024 : augmenter la capacité de froid et garantir le confort de la grande salle.
La grande salle de l'Accor Hotel Arena (Palais Omnisports de Paris-Bercy) doit garantir des conditions climatiques estivales très exigeantes pour les Jeux Olympiques 2024. Les installations existantes ne pouvant répondre aux conditions futures, d'importantes modifications sont nécessaires pour augmenter la capacité de froid de la grande salle.
Dans le cadre de l'étude de faisabilité d'optimisation des systèmes de climatisation, EOLIOS et Sphère Ingénierie ont mené une série d'études pour définir le dimensionnement des systèmes.
Cela inclut la simulation numérique du comportement dynamique, thermique et aéraulique des phénomènes de l'aréna : température, vitesse d'air, renouvellement et brassage dans les volumes étudiés.
L'essentiel. Étude de faisabilité thermo-aéraulique de l'Accor Arena (Palais Omnisports de Paris-Bercy) pour les JO 2024, menée avec Sphère Ingénierie. La CFD simule température, vitesses d'air, renouvellement et brassage de la grande salle pour dimensionner la production de froid. L'analyse montre que les buses de soufflage longue portée cassent la stratification et homogénéisent les températures dans le volume.
Les objectifs principaux : le dimensionnement des locaux techniques et l'étude des vitesses d'air, du confort thermique et de la stratification, ainsi que l'étude (soufflage et extraction) des nouveaux systèmes de ventilation mécanique dans le cadre des JO. Les hypothèses d'apports sensibles et latents (occupation, effectifs) ont été établies selon la configuration de la grande salle en mode sportif.
Le système de diffusion est la partie terminale et visible d'une installation CVC : il détermine la réussite de l'installation, car il influence directement la perception du confort (sensation de chaud ou de froid) par les occupants. Les différences de pression sont les forces motrices des courants d'air. La simulation CFD restitue ces champs de vitesse et de température dans tout le volume de la salle.
Chaleur dégagée dans la salle par les occupants, l'éclairage et les équipements : la part sensible élève la température de l'air, la part latente ajoute de l'humidité. Leur estimation, selon l'effectif et le mode d'usage, fixe la charge que la climatisation doit compenser.
En génie climatique, la circulation de l'air est induite par deux forces motrices : le tirage thermique (une différence de température crée une différence de densité entre deux masses d'air, accentuée par la hauteur — « l'air chaud monte »), et la distribution des pressions et dépressions induites par les systèmes CVC. De moindre importance, l'humidité ambiante génère aussi des mouvements (l'air humide, plus léger, s'élève).
La stratification découle du fait que la densité de l'air dépend de sa température : l'air chaud, moins dense, s'élève. Dans les grands volumes, l'air se répartit en strates (les plus froides en bas, les plus chaudes en haut). L'objectif est généralement de maintenir les strates chaudes au niveau des extractions, afin de ne pas surchauffer les zones d'occupation par les apports scéniques.
Répartition de l'air en couches superposées de températures croissantes vers le haut, l'air chaud étant moins dense. Dans une aréna, elle peut concentrer la chaleur sous la toiture, au niveau des extractions, ou au contraire déborder sur les gradins si elle n'est pas maîtrisée.
Cette organisation en strates vaut pour un volume où l'air intérieur est stable (peu brassé). Ici, l'installation de buses de soufflage longue portée génère d'importants mouvements de recirculation et d'induction, aboutissant à une homogénéisation des températures. La ventilation à haute vitesse perturbe les strates chaudes des parties hautes : l'air du volume est vigoureusement brassé (friction, dépressions et turbulences induites), rendant la température ambiante quasi uniforme.
Au final, les études conjointes avec Sphère Ingénierie ont permis de réaliser un bilan technique complet et de détailler les travaux prévisionnels à mener.
Diffuseur à jet concentré capable de projeter l'air soufflé sur une grande distance. Dans un grand volume, il crée des recirculations et une forte induction qui brassent l'air et cassent la stratification, au prix d'une vitesse d'air plus élevée à surveiller en zone d'occupation.
À retenir. Le soufflage longue portée homogénéise la température de la grande salle mais augmente les vitesses d'air. La CFD arbitre entre homogénéité thermique et confort local avant d'engager les travaux de climatisation.
Stratification, capacité de froid et confort des grands volumes : les réponses aux questions que se posent exploitants et maîtres d'ouvrage avant une étude CFD.
Dans un volume de la taille d'une aréna, l'air ne se comporte pas comme dans une pièce classique : stratification, recirculations et effets de brassage y sont déterminants. La CFD simule température, vitesses d'air et renouvellement en tout point pour dimensionner la production de froid et la diffusion, comme sur d'autres projets de microclimat d'installations sportives.
C'est la répartition de l'air en couches de températures croissantes vers le haut, l'air chaud étant plus léger. Bien maîtrisée, elle concentre la chaleur au niveau des extractions ; mal gérée, elle surchauffe les gradins. La simulation permet de vérifier où se logent les strates chaudes selon la diffusion retenue.
Elles projettent l'air soufflé sur une grande distance et créent d'importantes recirculations. Elles cassent la stratification et homogénéisent les températures dans le volume, au prix de vitesses d'air plus élevées qu'il faut surveiller en zone d'occupation.
Les apports sensibles et latents (occupants, éclairage, équipements scéniques) sont établis selon l'effectif et le mode d'usage de la salle. Ils fixent la charge thermique que la climatisation doit compenser et constituent une hypothèse clé du modèle.
Un bilan technique complet : dimensionnement des locaux techniques et de la production de froid, cartographies de température et de vitesses, analyse du confort et de la stratification, et détail des travaux prévisionnels à mener, réalisé ici conjointement avec Sphère Ingénierie.
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Étude de faisabilité thermo-aéraulique de l'Accor Arena (Paris-Bercy) pour les JO 2024, avec Sphère Ingénierie : simulation du comportement dynamique, thermique et aéraulique de la grande salle (température, vitesses, renouvellement, brassage), analyse de la stratification et de l'effet des buses longue portée pour homogénéiser les températures — afin de dimensionner la production de froid et la distribution d'air.
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