Évaluation des pertes de charge dans le plénum de diffusion d'air situé sous le CNIT à Paris, pour garantir son bon fonctionnement en cas de besoin de désenfumage.
L'objectif de cette mission est d'évaluer les pertes de charge dans le plénum de diffusion d'air situé sous le CNIT à Paris, afin de garantir son bon fonctionnement en cas de besoin de désenfumage. La modélisation 3D du plénum a été réalisée afin d'évaluer les pressions et les zones à problème.
L'essentiel. Sous le CNIT à Paris, le plénum qui alimente le désenfumage est encombré de gaines qui réduisent la section de passage. EOLIOS a modélisé finement le plénum en 3D, localisé en CFD les zones de forte perte de charge dans le scénario le plus défavorable, puis proposé des optimisations (déplacement de gaines, déflecteurs, capotages) qui divisent la perte de charge par deux.
L'objectif de cette mission est d'évaluer la répartition des pressions au sein du plénum de diffusion d'air situé sous le CNIT à Paris, afin de s'assurer que les pertes de charge ne dépassent pas les limites des systèmes et garantir ainsi son bon fonctionnement en cas de besoin de désenfumage. Cette évaluation est réalisée dans un contexte où le plénum est encombré, avec un grand nombre de gaines qui réduisent la section de passage de l'air.
Une fois les pertes de charge évaluées dans un scénario standard, l'objectif est de proposer des optimisations pour réduire les pertes de charge causées par les gaines.
La perte de charge est la chute de pression que subit l'air en circulant : chaque coude, rétrécissement ou obstacle en dissipe une part. Trop élevée, elle empêche le ventilateur d'atteindre le débit requis. Voir le dossier perte de charge et résistance hydraulique.
Dans ce projet, il est crucial de valider par le biais de simulations de mécanique des fluides numériques (CFD) la perte de charge induite par l'emplacement des gaines, et éventuellement d'envisager l'installation de déflecteurs.
Un plénum est un grand volume tampon placé en amont des points de diffusion, qui égalise la pression avant de répartir l'air. En désenfumage, il doit délivrer un débit élevé sans que sa géométrie interne ne crée de perte de charge rédhibitoire.
L'enjeu est de trouver des solutions qui permettent de minimiser les pertes de charge et d'optimiser le fonctionnement du système de diffusion d'air pour assurer une efficacité et une sécurité maximale en cas de besoin de désenfumage.
Dans le cadre de cette étude, la volumétrie globale du plénum a été modélisée de manière précise, en prenant en compte l'agencement de tous les réseaux pour se rapprocher au maximum des conditions réelles de fonctionnement. En se basant sur les relevés réalisés sur site lors d'un audit, toutes les ouvertures, poutres, gaines, maçonneries et autres géométries du plénum ont été modélisées avec précision.
Les maçonneries en entrée du plénum ont également été prises en compte, permettant ainsi d'évaluer avec précision l'impact de ces éléments sur l'arrivée d'air neuf. Ainsi, l'intégralité des principaux masques aérauliques a été remodélisée afin d'être intégrée aux études.
Afin d'évaluer la perte de charge maximum au sein du plénum et de vérifier le dimensionnement des installations, il est nécessaire de se baser sur le scénario le plus défavorable. Pour ce faire, il est essentiel de considérer le cas où le maximum d'air est aspiré depuis le plénum.
En prenant en compte ce scénario extrême, il est possible d'assurer que les installations sont dimensionnées de manière adéquate pour faire face aux conditions les plus contraignantes.
La mécanique des fluides numériques ou Computational Fluid Dynamics (CFD), regroupe l'ensemble des méthodes numériques utilisées pour étudier l'écoulement d'un fluide dans un environnement donné. Ces écoulements sont régis par des équations aux dérivées partielles qui ne peuvent pas être résolues analytiquement. La méthode des éléments finis permet de résoudre numériquement ces équations, ce qui permet d'obtenir une solution approchée d'un problème physique.
Lorsqu'elle est appliquée aux bâtiments, une étude CFD peut fournir au concepteur des informations précieuses sur les vitesses d'air, les pressions et les températures probables à l'intérieur et aux alentours des espaces de construction.
Une étude CFD est donc réalisée sur le modèle du plénum reproduisant fidèlement la réalité, et permet de déterminer les zones à fortes pertes de charge dans les conditions actuelles qui doivent être modifiées afin d'atteindre les objectifs de pertes de charge nécessaires au bon fonctionnement du système de désenfumage.
De nombreuses solutions techniques ont été proposées afin de fluidifier la circulation de l'air dans le plénum pour optimiser l'évacuation de la fumée, telles que des modifications de l'emplacement des gaines, un réarrangement des maçonneries problématiques, une optimisation aérodynamique des volumes présents ou encore l'installation de capotages de façon à mieux guider le flux d'air vers la sortie. Ces optimisations rejoignent notre ingénierie du désenfumage.
Un déflecteur est une pièce profilée ajoutée dans l'écoulement pour réorienter l'air en douceur et lui éviter un obstacle ou un angle vif. Bien placé, il supprime des zones de décollement et fait chuter la perte de charge locale.
Les différentes optimisations réalisées ont permis de réduire considérablement la perte de charge par rapport à la conception de base. Le dernier scénario étudié, qui intègre toutes les améliorations possibles en fonction des contraintes du projet, présente une perte de charge divisée par deux par rapport à la situation actuelle.
De plus, pour le cas le plus défavorable, la pression en bout de plénum est de l'ordre de l'objectif fixé pour le cas général, ce qui était loin d'être le cas dans la configuration initiale.
Les études réalisées avaient pour objectif de vérifier la conception des systèmes pour répondre à un scénario de désenfumage. Cela signifie que l'accent a été mis sur l'évaluation des performances des installations dans des conditions où il est nécessaire de procéder à une évacuation rapide de fumée et de chaleur en cas d'incendie. Cela permet ainsi de s'assurer que les systèmes répondent aux exigences réglementaires en matière de sécurité incendie et qu'ils peuvent protéger les occupants du bâtiment en cas d'urgence.
À retenir. Sur un plénum déjà construit, on ne gagne pas de la place mais de l'aérodynamique : déplacer quelques gaines et guider le flux suffit à diviser la perte de charge par deux et à ramener la pression en bout de plénum dans l'objectif, sans gros travaux.
Plénum de diffusion, pertes de charge et enjeu de désenfumage sous le CNIT.
C'est un grand volume placé sous le bâtiment qui répartit l'air vers les points de diffusion. En désenfumage, il doit laisser passer un débit élevé avec une perte de charge maîtrisée pour évacuer rapidement fumée et chaleur. Un enjeu voisin a été traité sur notre projet plénum de désenfumage AF1.
Les gaines, poutres et maçonneries réduisent la section de passage et forcent l'air à contourner des obstacles. Chaque changement de section ou de direction dissipe de l'énergie, ce qui augmente la perte de charge totale et la pression que doit vaincre le système.
En jouant sur la géométrie : repositionner certaines gaines, arrondir ou capoter les arêtes vives, ajouter des déflecteurs pour guider le flux. Ces mesures locales ont suffi ici à diviser la perte de charge par deux.
Le dimensionnement doit tenir dans le pire cas, celui où le débit aspiré depuis le plénum est maximal. Si la pression reste dans les limites des ventilateurs dans ce cas, elle est acquise pour tous les autres.
Elle vérifie que le réseau de désenfumage évacue le débit requis dans les conditions réglementaires, donc que la fumée et la chaleur sont extraites assez vite pour protéger les occupants et les intervenants.
Explorez nos expertises, projets et dossiers techniques pour aller plus loin que la FAQ.
La mission consiste à évaluer les pertes de charge dans le plénum de diffusion d'air situé sous le CNIT à Paris, afin de garantir son bon fonctionnement en cas de besoin de désenfumage. Le plénum est encombré par un grand nombre de gaines, ce qui réduit la section de passage de l'air. Des simulations CFD sont réalisées pour évaluer les pertes de charge et proposer des optimisations pour les réduire. Une modélisation 3D précise du plénum est réalisée, ainsi que des études CFD pour déterminer les zones à fortes pertes de charge. Différentes solutions techniques sont proposées (modification de l'emplacement des gaines, installation de capotages) pour fluidifier la circulation de l'air. Les optimisations réalisées ont permis de réduire considérablement les pertes de charge par rapport à la conception initiale.
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