Thermo-aeraulische Machbarkeitsstudie der Accor Arena für die Olympischen Spiele 2024: die Kälteleistung erhöhen und den Komfort der großen Halle gewährleisten.
Die große Halle der Accor Hotel Arena (Omnisportpalast Paris-Bercy) muss für die Olympischen Spiele 2024 sehr anspruchsvolle sommerliche klimatische Bedingungen gewährleisten. Da die bestehenden Anlagen den künftigen Bedingungen nicht gerecht werden können, sind umfangreiche Umbauten erforderlich, um die Kälteleistung der großen Halle zu erhöhen.
Im Rahmen der Machbarkeitsstudie zur Optimierung der Klimatisierungssysteme führten EOLIOS und Sphère Ingénierie eine Reihe von Studien durch, um die Auslegung der Systeme zu bestimmen.
Dazu gehört die numerische Simulation des dynamischen, thermischen und aeraulischen Verhaltens der Phänomene der Arena: Temperatur, Luftgeschwindigkeit, Luftwechsel und Durchmischung in den untersuchten Volumen.
Das Wesentliche. Thermo-aeraulische Machbarkeitsstudie der Accor Arena (Omnisportpalast Paris-Bercy) für die Olympischen Spiele 2024, durchgeführt mit Sphère Ingénierie. Die CFD simuliert Temperatur, Luftgeschwindigkeiten, Luftwechsel und Durchmischung der großen Halle, um die Kälteerzeugung auszulegen. Die Analyse zeigt, dass Zuluftdüsen mit großer Reichweite die Schichtung aufbrechen und die Temperaturen im Volumen homogenisieren.
Die Hauptziele: die Auslegung der Technikräume und die Untersuchung der Luftgeschwindigkeiten, des thermischen Komforts und der Schichtung, ebenso wie die Untersuchung (Zuluft und Abluft) der neuen mechanischen Lüftungssysteme im Rahmen der Olympischen Spiele. Die Annahmen zu sensiblen und latenten Wärmelasten (Belegung, Besucherzahl) wurden entsprechend der Konfiguration der großen Halle im Sportmodus festgelegt.
Das Luftverteilsystem ist der endständige und sichtbare Teil einer HLK-Anlage: Es entscheidet über den Erfolg der Anlage, denn es beeinflusst unmittelbar die Komfortwahrnehmung (Wärme- oder Kälteempfinden) der Nutzer. Die Druckunterschiede sind die Antriebskräfte der Luftströmungen. Die CFD-Simulation stellt diese Geschwindigkeits- und Temperaturfelder im gesamten Hallenvolumen dar.
Von Nutzern, Beleuchtung und Ausrüstung in die Halle abgegebene Wärme: Der sensible Anteil erhöht die Lufttemperatur, der latente Anteil fügt Feuchte hinzu. Ihre Abschätzung nach Besucherzahl und Nutzungsart bestimmt die Last, die die Klimatisierung ausgleichen muss.
In der Klimatechnik wird die Luftzirkulation durch zwei Antriebskräfte hervorgerufen: den thermischen Auftrieb (ein Temperaturunterschied erzeugt einen Dichteunterschied zwischen zwei Luftmassen, durch die Höhe verstärkt — „warme Luft steigt auf“) und die Verteilung der Über- und Unterdrücke, die von den HLK-Systemen induziert werden. Von geringerer Bedeutung erzeugt auch die Umgebungsfeuchte Bewegungen (feuchte, leichtere Luft steigt auf).
Die Schichtung ergibt sich daraus, dass die Dichte der Luft von ihrer Temperatur abhängt: Warme, weniger dichte Luft steigt auf. In großen Volumen verteilt sich die Luft in Schichten (die kältesten unten, die wärmsten oben). Das Ziel besteht in der Regel darin, die warmen Schichten auf Höhe der Abluftöffnungen zu halten, um die Aufenthaltszonen nicht durch die Bühnenlasten zu überhitzen.
Verteilung der Luft in übereinanderliegenden Schichten mit nach oben steigender Temperatur, da warme Luft weniger dicht ist. In einer Arena kann sie die Wärme unter dem Dach auf Höhe der Abluft konzentrieren oder, unkontrolliert, auf die Ränge überschwappen.
Diese Schichtung gilt für ein Volumen, in dem die Innenluft stabil ist (wenig durchmischt). Hier erzeugt der Einbau von Zuluftdüsen mit großer Reichweite bedeutende Rezirkulations- und Induktionsbewegungen, die zu einer Homogenisierung der Temperaturen führen. Die Hochgeschwindigkeitslüftung stört die warmen Schichten der oberen Bereiche: Die Luft des Volumens wird kräftig durchmischt (Reibung, induzierte Unterdrücke und Turbulenzen), wodurch die Raumtemperatur nahezu gleichmäßig wird.
Letztlich ermöglichten die gemeinsamen Studien mit Sphère Ingénierie eine vollständige technische Bilanz und die detaillierte Beschreibung der vorgesehenen Arbeiten.
Diffusor mit konzentriertem Strahl, der die Zuluft über große Distanz projiziert. In einem großen Volumen erzeugt er Rezirkulationen und starke Induktion, die die Luft durchmischen und die Schichtung aufbrechen, um den Preis einer höheren, in der Aufenthaltszone zu überwachenden Luftgeschwindigkeit.
Zu merken. Die Zuluft mit großer Reichweite homogenisiert die Temperatur der großen Halle, erhöht aber die Luftgeschwindigkeiten. Die CFD wägt zwischen thermischer Gleichmäßigkeit und lokalem Komfort ab, bevor die Klimatisierungsarbeiten begonnen werden.
Schichtung, Kälteleistung und Komfort großer Volumen: die Antworten auf die Fragen, die sich Betreiber und Bauherren vor einer CFD-Studie stellen.
In einem Volumen von der Größe einer Arena verhält sich die Luft nicht wie in einem gewöhnlichen Raum: Schichtung, Rezirkulationen und Durchmischungseffekte sind entscheidend. Die CFD simuliert Temperatur, Luftgeschwindigkeiten und Luftwechsel an jedem Punkt, um Kälteerzeugung und Verteilung auszulegen, wie bei weiteren Projekten zum Mikroklima von Sportstätten.
Es ist die Verteilung der Luft in Schichten mit nach oben steigender Temperatur, da warme Luft leichter ist. Gut beherrscht, konzentriert sie die Wärme auf Höhe der Abluft; schlecht gesteuert, überhitzt sie die Ränge. Die Simulation prüft, wo die warmen Schichten je nach gewählter Verteilung liegen.
Sie projizieren die Zuluft über große Distanz und erzeugen bedeutende Rezirkulationen. Sie brechen die Schichtung auf und homogenisieren die Temperaturen im Volumen, um den Preis höherer Luftgeschwindigkeiten, die in der Aufenthaltszone zu überwachen sind.
Sensible und latente Lasten (Nutzer, Beleuchtung, Bühnenausrüstung) werden nach Besucherzahl und Nutzungsart der Halle festgelegt. Sie bestimmen die thermische Last, die die Klimatisierung ausgleichen muss, und sind eine Schlüsselannahme des Modells.
Eine vollständige technische Bilanz: Auslegung der Technikräume und der Kälteerzeugung, Temperatur- und Geschwindigkeitskarten, Komfort- und Schichtungsanalyse sowie die Beschreibung der vorgesehenen Arbeiten, hier gemeinsam mit Sphère Ingénierie erstellt.
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Thermo-aeraulische Machbarkeitsstudie der Accor Arena (Paris-Bercy) für die Olympischen Spiele 2024, mit Sphère Ingénierie: Simulation des dynamischen, thermischen und aeraulischen Verhaltens der großen Halle (Temperatur, Geschwindigkeiten, Luftwechsel, Durchmischung), Analyse der Schichtung und der Wirkung der Düsen mit großer Reichweite zur Homogenisierung der Temperaturen — um die Kälteerzeugung und die Luftverteilung auszulegen.
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