Pertes de charges – CNIT
Réduction des pertes de charge dans le plénum de diffusion d'air pour garantir le désenfumage efficace du CNIT
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.
Réduction des pertes de charge dans le plénum de diffusion d'air pour garantir le désenfumage efficace du CNIT
Année
2024
Client
Unibai Rodamco
Localisation
France
Typologie
Désenfumage
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Réduction des pertes de charge dans le plénum de diffusion d'air pour garantir le désenfumage efficace du CNIT
Évaluer l'adéquation du système d'aération pour accompagner l'expansion de la production à l'usine d'Aluminium Dunkerque
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.
Présentation du modèle 3D d'étude de la trémie du CNIT
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.
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.
Simulation sur la configuration existante
Modélisation 3D du plénum
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 aéraulique a été remodélisée et 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 à des conditions les plus contraignantes.
Détermination des zones problématiques grâce à la CFD
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.
Etude des pertes de charges [Echelle masquée]
Une étude CFD est donc réalisée sur le modèle du plénum proposé reproduisant fidèlement la réalité, et permet donc de déterminer les zones à fortes pertes de charges dans les conditions actuelles qui doivent être modifiées afin d’atteindre les objectifs de pertes de charges nécessaires au bon fonctionnement du système de désenfumage.
Proposition d’améliorations pour réduire les pertes de charges
Solutions et réarrangements proposés
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.
Evaluation de l'efficacité de la nouvelle configuration
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.
Etude des pertes de charges état initial [Echelle masquée]
Etude des pertes de charges après optimisation [Echelle masquée]
Sécurité Incendie : Analyse des Installations de Désenfumage dans les Bâtiments
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.
> En savoir plus :
Synthèse vidéo de l'étude
Résumé de l'étude
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 de mécanique des fluides numériques (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 charges.
Différentes solutions techniques sont proposées, telles que la modification de l’emplacement des gaines et l’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. Les études visent à vérifier que les installations répondent aux exigences de sécurité incendie pour une évacuation rapide de fumée et de chaleur en cas d’incendie.
