Estudo CFD do impacto de um futuro edifício no conforto ao vento num bairro de La Défense, em Courbevoie.
A EOLIOS Engenharia realizou um estudo aeráulico em torno de um edifício em projeto em Courbevoie, junto ao bairro de La Défense, no âmbito da implementação de um sistema eólico para a produção elétrica do edifício.
O objetivo: estudar desde a conceção o impacto aeráulico de um novo edifício sobre o seu ambiente e sobre o conforto dos cidadãos, a fim de o otimizar e limitar o seu impacto.
A morfologia dos edifícios tem um impacto direto nas características do escoamento, logo no conforto ao vento dos peões. Como a zona de estudo apresenta uma forte concentração de edifícios por m², é essencial tê-los em conta para compreender os fenómenos induzidos.
O essencial. Estudo CFD conduzido desde a conceção de um edifício em Courbevoie, à beira de La Défense: modelação 3D do bairro num raio de 400 m, ventos dominantes de noroeste e de sudoeste a 5 m/s, e otimização da arquitetura (terraços em escada) para manter as velocidades de ar abaixo de 2 m/s ao pé do edifício e garantir o conforto dos peões e dos terraços.
O conforto ao vento refere-se à sensação de bem-estar das pessoas expostas a condições ventosas. Trata-se de encontrar um justo equilíbrio entre uma ventilação natural eficaz e velocidades de vento controladas, para um ambiente exterior agradável e seguro. O estudo consiste em analisar a velocidade, a direção do vento e a influência dos edifícios envolventes sobre o fluxo de ar, a fim de conceber espaços exteriores e interiores realmente adaptados aos utilizadores.
Esta análise é crucial nas zonas urbanas densas como La Défense em Courbevoie, onde as estruturas construídas têm um impacto direto sobre o fluxo de ar. Graças às simulações CFD, analisamos o comportamento do vento no futuro local para otimizar os espaços e garantir o bem-estar dos utilizadores.
Apreciação do incómodo sentido pelos peões consoante a velocidade e a frequência do vento à altura do homem. Um espaço é considerado confortável quando as sobrevelocidades permanecem raras e moderadas; para além de certos limiares, a marcha, a permanência em pé ou o uso de um terraço tornam-se desagradáveis, ou mesmo perigosos.
Nos estudos numéricos de conforto ao vento, é crucial definir com precisão as condições de fronteira. A modelação 3D deve imperativamente ter em conta os edifícios envolventes, que criam zonas de turbulência, de proteção ou de aceleração. A integração dos verdadeiros dados meteorológicos locais (variações sazonais, regimes dominantes) é essencial para obter resultados fiáveis.
O perfil de velocidade próximo do solo descreve-se pela camada limite atmosférica, dividida em três subcamadas: a camada externa (~1 km, vento geostrófico), a camada limite de superfície (10 a 100 m, forte gradiente), e a subcamada rugosa (alguns metros, afetada pelos obstáculos). Entre elas, a velocidade varia segundo um perfil logarítmico, o corte vertical do vento.
Camada de ar próxima do solo onde a velocidade do vento é travada pela rugosidade do terreno e pelos obstáculos. Decompõe-se em subcamadas e segue um perfil de velocidade logarítmico com a altitude, um parâmetro determinante para impor condições de fronteira realistas em simulação CFD.
Nas zonas fortemente urbanizadas, o efeito de Venturi desempenha um papel importante: a presença de edifícios reduz a secção de passagem do vento, o que acelera o seu escoamento. Estas zonas de velocidades mais elevadas devem ser tidas em conta para o conforto e a segurança dos utilizadores: ao identificar as zonas expostas a velocidades elevadas, implementam-se as medidas apropriadas para proteger as pessoas e os bens. Integrada desde a conceção, a análise dos ventos permite também conceber estruturas resistentes às cargas eólicas e estabelecer normas de construção adaptadas ao local, garantia de durabilidade e de resiliência das instalações.
Quando edifícios próximos reduzem a secção de passagem do vento, o ar acelera para conservar o seu débito. Em meio urbano denso, este estreitamento cria zonas de sobrevelocidade ao nível dos peões, determinantes tanto para o conforto como para a segurança.
Para qualquer simulação CFD aplicada a um projeto arquitetónico, é crucial compreender o clima do local. Aqui, o estudo meteorológico revelou ventos dominantes de noroeste e de sudoeste, a uma velocidade constante estimada em 5 m/s (≈ 18 km/h), um dado com implicações maiores no comportamento do vento em torno dos edifícios.
Compreender o clima do local permite integrar as condições ambientais reais, que pesam diretamente sobre a conceção, o conforto dos utilizadores e a eficiência energética do edifício.
A EOLIOS modelou os escoamentos de vento nas imediações do projeto com o apoio de um modelo numérico CFD, resolvendo as equações da dinâmica dos fluidos. A representação fiel da geometria 3D do bairro (edifícios existentes + projeto, num raio de 400 m) permitiu obter resultados detalhados. A EOLIOS trabalhou sobre várias versões do edifício a fim de determinar a arquitetura menos impactante sobre a dinâmica do vento, maioritariamente de origem sudoeste.
Ao longo de toda a conceção, a equipa concentrou-se em métodos para atenuar os efeitos do vento e tornar os espaços mais confortáveis. Em estreita colaboração com os arquitetos, a reflexão incidiu sobre a arquitetura pura dos edifícios e sobre a adição de elementos arquitetónicos: passadiços, palas, varandas, jardins de vegetação persistente.
Ao pé do edifício, todas as velocidades de ar são inferiores a 2 m/s; a meia altura, apenas alguns terraços ultrapassam os 2 m/s. Controlar as velocidades nos terraços é crucial para o conforto (evitar frio intenso, ruído, dificuldade em segurar objetos), através de formas arquitetónicas adaptadas, palas, barreiras de vento e vegetação.
O edifício mais imponente à entrada do pátio, a este, aumenta o efeito de máscara, rebatendo o vento em direção ao solo. Sendo o vento dominante de sudoeste, a resposta arquitetónica foi tornar o edifício o mais aerodinâmico possível: a nova forma, com terraços em escada, melhora o aerodinamismo, diminui as velocidades de ar e melhora o conforto dos peões.
Ao participar no processo de conceção iterativo, os engenheiros da EOLIOS puderam prever um grande número de cenários e controlar os imprevistos ligados a uma má conceção, combinando dados meteorológicos estatísticos, informações aerodinâmicas e critérios de conforto e de segurança ao vento.
A reter. Ao tornar o edifício mais aerodinâmico (terraços em escada), o estudo mantém as velocidades de ar abaixo de 2 m/s ao pé e limita as sobrevelocidades nos terraços, sem recorrer a dispositivos corretivos pesados.
Conforto ao vento, efeito de Venturi e simulação CFD do vento em meio urbano denso.
O conforto ao vento traduz o bem-estar dos peões expostos às correntes de ar à altura do homem. Estudá-lo desde a conceção permite antecipar as sobrevelocidades, ajustar a forma do edifício e evitar correções dispendiosas depois de a obra estar construída. Ver o nosso dossiê critério e cartografia do conforto dos peões.
A morfologia urbana governa o escoamento: os edifícios vizinhos criam zonas de proteção, de turbulência ou de aceleração. Integrá-los num amplo raio, aqui 400 m, é indispensável para reproduzir fielmente o vento real em torno do projeto e fiabilizar os resultados.
Quando edifícios próximos reduzem a secção de passagem do vento, o ar acelera para conservar o seu débito. Num bairro denso como La Défense, este efeito cria zonas de sobrevelocidade ao nível dos peões, determinantes para o conforto e a segurança.
Tornando o edifício mais aerodinâmico face ao vento dominante de sudoeste: a forma escolhida, com terraços em escada, diminui as velocidades de ar. Palas, varandas, passadiços e vegetação persistente completam o dispositivo, para velocidades inferiores a 2 m/s ao pé do edifício.
A CFD oferece uma alternativa flexível: testa numerosas variantes arquitetónicas e cartografa o vento em qualquer ponto do local, sem maqueta física, e reduz os prazos e os custos de estudo.
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Simulação CFD do impacto do vento no conforto dos peões em La Défense: modelação 3D do bairro em 400 m, ventos dominantes NO/SO a 5 m/s, planos de velocidade por nível, e otimização da arquitetura (terraços em escada) para reduzir as sobrevelocidades ao solo e nos terraços.
Conforto peõesConforto dos peões — La Défense
Energia solarImpacto do vento — central solar
CoberturaCobertura de um palácio — Casablanca
SolarControlo da erosão eólica — central solar
Conforto peõesConforto aeráulico — Colégio
CoberturaConforto ao vento — Cobertura
IGHImpacto do vento — Torre IGH — Caen
Qualidade do arQualidade do ar — Estação RER Issy
SegurançaSegurança de local comercial — Risco de vento
IGHImpactos do vento — Torres Olympiades — Paris
DesportoConforto ao vento — Centro de treino PSG
Potencial eólicoEstudo do vento — La Défense
Qualidade do arCaptação de partículas finas — Metro
Potencial eólicoBalenciaga — Potencial eólico
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