Estudo dos fenómenos aeráulicos e de condensação das zonas de tanque de uma piscina em reabilitação: difusão de ar, mistura e controlo da condensação nas paredes.
Este estudo incide sobre as zonas de tanque de uma piscina em reabilitação em Montreuil. O modelo CFD retoma os volumes de ar do átrio de tanque e as paredes em contacto com o exterior.
A condensação produz-se quando o ar húmido e quente entra em contacto com uma superfície fria: muros, paredes e envidraçados, mais frios do que o ar ambiente, arrefecem o ar húmido e provocam a condensação.
O essencial. Estudo CFD das zonas de tanque de uma piscina em reabilitação em Montreuil, em ambiente quente e húmido (27 a 28 °C, 60 a 65 % HR). Após uma auditoria por câmara térmica, a EOLIOS modelou o átrio de tanque e a sua difusão (grelhas de solo ao longo das fachadas, bicos direcionais, condutas difusoras), estudou a idade média do ar e cartografou a condensação superficial. O sistema revela-se dimensionado para manter uma faixa à altura de uma pessoa sem condensação até −7 °C exteriores, ficando algumas zonas de cobertura a vigiar em caso de grande frio.
Um átrio de tanque acumula três restrições raramente reunidas noutros lugares: uma temperatura elevada, uma humidade importante e um vasto plano de água que se evapora permanentemente. Esta evaporação injeta vapor no ar de forma contínua; a ventilação deve evacuá-lo para manter a humidade relativa de consigna e proteger o edifício. É o que faz da piscina um dos ambientes mais exigentes da engenharia climática.
O pilotamento assenta num equilíbrio estreito. A temperatura do ar é mantida ligeiramente acima da da água para limitar a evaporação, enquanto a humidade relativa é mantida em torno de 60 a 65 %. Demasiado baixa, acelera a evaporação e o arrefecimento dos banhistas; demasiado alta, favorece a condensação e a degradação do edifício.
Temperatura à qual o ar, ao arrefecer, atinge a saturação e começa a depositar água. Assim que uma parede desce abaixo do ponto de orvalho do ar ambiente, o vapor condensa-se nela. Todo o desafio é manter as superfícies acima desta temperatura.
Quantidade de vapor de água aportada ao ar pela evaporação do tanque e das superfícies molhadas. Depende da temperatura da água, da agitação de superfície e da velocidade do ar; é ela que a central de tratamento de ar deve compensar.
Com base na sua experiência, os engenheiros EOLIOS realizaram previamente uma auditoria no local, a fim de evidenciar as diferentes problemáticas do edifício antes de conduzir o estudo CFD sobre o conjunto do volume. A termografia infravermelha revela as zonas de insuflação e os seus efeitos até sob a cobertura, bem como as diferenças de desempenho entre o antigo e as partes reabilitadas. Esta leitura térmica orienta em seguida a escolha dos pontos de medição e as hipóteses do modelo numérico.
O controlo da temperatura do ar é assegurado pelo sistema AVAC (aquecimento, ventilação, climatização). A repartição dos caudais segue o DOE AVAC, identificando unitariamente cada ponto de insuflação e o seu caudal. Os bicos de insuflação são considerados equilibrados, sendo o caudal fixado unitariamente a partir de cada bico. A simulação CFD restitui em seguida os campos de velocidade e de temperatura em todo o volume.
A maior parte do ar é insuflada através de grelhas de solo ao longo das fachadas-cortina; o conjunto dos pontos de insuflação existentes é mantido e integrado no modelo CFD. A representação em tubo de corrente permite compreender os deslocamentos de ar e os efeitos de mistura do volume, a partir das grelhas de difusão das fachadas. Verifica-se assim que o ar atinge bem os envidraçados a tratar e que nenhuma veia curto-circuita diretamente para os retornos.
Os engenheiros compuseram diferentes cenários para responder às necessidades do cliente, por exemplo um complemento de difusão de 20 000 m³/h (duas condutas difusoras sob a cobertura) com adição de bicos direcionais. A idade média do ar caracteriza o tempo médio passado pelo ar no volume entre a sua insuflação e o seu retorno, um indicador-chave da qualidade da renovação.
Tempo médio que uma partícula de ar passa no volume entre o instante em que é insuflada e aquele em que é retirada. Quanto mais baixo, melhor a renovação de ar; uma idade elevada assinala uma zona estagnante.
Por cima do plano de água, o conforto depende antes de mais do controlo da velocidade de ar. Sobre uma pele molhada, a mínima corrente de ar acentua a sensação de frio e acelera a evaporação: procuram-se, portanto, velocidades baixas na zona de banho, sem no entanto criar bolsas de ar estagnante.
A qualidade do ar joga-se no mesmo local. Os subprodutos de desinfeção do cloro, entre os quais a tricloramina, são voláteis e concentram-se logo acima da água, onde os nadadores respiram. Uma varredura bem orientada capta estes poluentes e dirige-os para os retornos, em vez de os deixar acumular-se.
Composto volátil resultante da reação do cloro com as matérias orgânicas aportadas pelos banhistas. Concentrada rente à água, provoca irritações oculares e respiratórias; a ventilação deve evacuá-la o mais perto possível da sua fonte.
As trocas convectivas das paredes estão ligadas à velocidade de ar de superfície: uma parede bem varrida permanece próxima da temperatura interior, enquanto uma parede pouco varrida em zona morta tende para a temperatura exterior (risco de condensação). Para as duas fachadas, um manto de ar aquece a superfície envidraçada através da difusão por bancos.
O sistema de difusão surge dimensionado para lutar contra as paredes frias e o aparecimento de condensação nas fachadas: garante, para −7 °C exteriores, que uma faixa à altura de uma pessoa se mantém sempre tratada eficazmente. Em condições invernais severas (< 5 °C), podem contudo aparecer vestígios de condensação em zona de cobertura, atrás das máscaras aeráulicas (vigas, pilares, montantes).
Região pouco varrida pela difusão, onde o ar estagna. A parede aí troca pouco com o ar quente do átrio e a sua temperatura tende para o exterior, o que a torna propícia à condensação. O comportamento do ar quente que sobe decorre do efeito de tiragem térmica.
A reter. Mesmo com um sistema dimensionado para −7 °C, podem persistir vestígios de condensação na cobertura atrás das máscaras aeráulicas. A CFD localiza precisamente estas zonas mortas para orientar as correções antes das obras.
Tratar a humidade de um átrio de tanque tem um custo. A desumidificação, assegurada por uma central de duplo fluxo e frequentemente uma bomba de calor, mobiliza uma parte importante da despesa energética, ao lado do aquecimento da água e do ar novo. Recuperar o calor no ar extraído antes de o rejeitar é uma alavanca essencial de economia.
A simulação ajuda a dimensionar no ponto certo. Ao comparar os cenários de difusão e de caudal, evita a sobreventilação, que desperdiça energia e seca inutilmente o ar, como o subdimensionamento, que deixa aparecer condensação e desconforto. O objetivo é manter a consigna com o caudal estritamente necessário.
A reter. Numa piscina, conforto, conservação do edifício e fatura energética decidem-se em conjunto. Objetivar os fluxos de ar pela simulação permite arbitrar sem sobredimensionar e inscrever a reabilitação na durabilidade.
Condensação, auditoria térmica e difusão de ar: as respostas às perguntas que operadores e donos de obra fazem antes de um estudo CFD.
O átrio de tanque é quente e muito húmido (27 a 28 °C, 60 a 65 % HR). No contacto com as paredes frias (envidraçados, muros pouco isolados), o ar húmido arrefece abaixo do seu ponto de orvalho e deposita-se água, degradando materiais e estrutura. A CFD localiza estas superfícies de risco e verifica que a difusão as mantém quentes, como no nosso projeto de centro aquático nos Hauts-de-Seine.
A termografia infravermelha revela no local as zonas de insuflação, os seus efeitos até sob a cobertura e as diferenças de desempenho entre partes antigas e reabilitadas. Estes levantamentos fornecem um estado inicial fiável que serve para calibrar o modelo numérico sobre o comportamento real do edifício.
É o tempo médio que o ar passa no volume entre a sua insuflação e o seu retorno. Uma idade baixa traduz uma boa renovação; uma idade elevada assinala uma zona estagnante, frequentemente correlacionada com os riscos de condensação e de desconforto. A simulação cartografa-a para comparar os cenários de difusão.
Criando um manto de ar quente ao longo dos envidraçados, através de bancos ou de grelhas de solo que tratam diretamente a fachada. A CFD verifica que esta varredura se mantém até às condições exteriores mais frias e identifica as zonas mortas onde é necessário um complemento de difusão.
Sim. Partindo do existente, a simulação testa complementos específicos (condutas difusoras, bicos direcionais, reorientação) e quantifica o seu efeito antes das obras. Corrigem-se assim os pontos fracos ao justo custo, sem sobredimensionar nem perturbar a exploração.
Explore as nossas especialidades, projetos e dossiês técnicos para ir mais longe do que a FAQ.
Simulação CFD de uma piscina em reabilitação em Montreuil: difusão de ar no átrio de tanque, mistura ao longo das fachadas envidraçadas e cartografia das zonas de risco de condensação. O vídeo restitui os deslocamentos de ar e as temperaturas de superfície que orientam o dimensionamento da difusão.
PiscinaCentro Aquático — Hauts-de-Seine
ArmazémArmazém de material médico
HotelSharaan by Jean Nouvel
MuseuGaleria de Paleontologia — MNHN
IndústriaFábrica farmacêutica — AVAC
Ventilação naturalProtótipo — Chaminé de ventilação natural
Câmara frigoríficaCâmara Frigorífica — Leipzig
Desporto / ArenaPalais Omnisports de Paris-Bercy
IndústriaFábrica — Turbina eólica
Câmara frigoríficaCâmara frigorífica — Oreamento
Átrio · 🔒Conforto sob claraboia — Átrio
Especialidades CFD, projetos entregues e dossiês técnicos: todo o domínio AVAC, reunido num único ponto de acesso.
O mais simples é conversarmos. Os nossos engenheiros respondem-lhe com uma primeira leitura técnica.