CFD-Studie zur Kontrolle der Luftqualität – Baustelle des unterirdischen RER-Bahnhofs in Issy
CFD-Studie zur Kontrolle der Luftqualität - Baustelle des unterirdischen RER-Bahnhofs in Issy
Jahr
2024
Kunde
Lokalisierung
Paris
Typologie
Luft & Wind
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Der Auftrag von EOLIOS Engineering: Expertise in CFD- und Luftströmungssimulation
Die Ingenieure von EOLIOS, Experten für Lufttechnik in unterirdischen Umgebungen
Die Ingenieure von EOLIOS sind Experten in der Analyse und Beherrschung von Luftströmungsphänomenen in geschlossenen und unterirdischen Räumen, insbesondere im Rahmen komplexer Baustellen.
Dieses Fachwissen wird in den Dienst der Luftqualität und der Sicherheit der Beteiligten gestellt, indem es sich auf eine rigorose Methodik stützt, die Standortaudits und hochgenaue numerische Simulationen kombiniert. Die Analyse ermöglicht es, lokale Phänomene der Stagnation oder Ausbreitung von Schadstoffen zu antizipieren, die die Arbeitsbedingungen beeinträchtigen können, wobei gleichzeitig die technischen und betrieblichen Einschränkungen der Baustelle berücksichtigt werden.
EOLIOS ist ein führender Anbieter von lufttechnischen und thermischen CFD-Simulationen. Unsere Studien basieren auf dem Erfahrungsschatz von Messkampagnen unter realen Bedingungen und von über 100 simulierten Standorten weltweit.
Aeraulische Studie und Luftqualität auf der Baustelle des RER-Bahnhofs in Issy
Antizipation und Beherrschung von lufttechnischen Risiken in einer unterirdischen Umgebung während der Bauphase
Die Bauphase einer unterirdischen Eisenbahninfrastruktur stellt eine große Herausforderung für die Luftqualität dar. Da es keine endgültigen Belüftungssysteme gibt, sind geschlossene Räume komplexen Luftströmungsphänomenen ausgesetzt, die stark von der Konfiguration der Baustelle, temporären Öffnungen und den Wetterbedingungen abhängen.
In diesem Zusammenhang wurde EOLIOS Ingénierie auf der Baustelle des RER-Bahnhofs in Issy eingesetzt, um die Luftbewegungen zu analysieren, Risikobereiche zu identifizieren und geeignete Lösungen vorzuschlagen, um eine gesündere und sicherere Arbeitsumgebung zu gewährleisten.
Natürliche Belüftung ist eingeschränkt und begrenzt
Baustellenarbeiten (Schneiden, Schweißen, …) erzeugen Feinstaub und Schadstoffe, die sich in schlecht belüfteten Bereichen ansammeln können. Ohne Kontrolle der Luftströme können sich diese Schadstoffe auf andere Ebenen des Bahnhofs ausbreiten und die Luftqualität für die Arbeiter verschlechtern.
Das EOLIOS Team führte ein lufttechnisches Audit vor Ort durch, einschließlich Rauchversuchen, um die Luftein- und -auslässe sowie die Hauptströmungsmuster zwischen den verschiedenen Ebenen des Bahnhofs zu visualisieren.
Identifizierung von Verschmutzungsquellen und kritischen Bereichen durch eine Prüfung
Baustellenarbeiten (Schneiden, Schweißen, …) erzeugen Feinstaub und Schadstoffe, die sich in schlecht belüfteten Bereichen ansammeln können. Ohne Kontrolle der Luftströme können sich diese Schadstoffe auf andere Ebenen des Bahnhofs ausbreiten und die Luftqualität für die Arbeiter verschlechtern.
Das EOLIOS Team führte ein lufttechnisches Audit vor Ort durch, einschließlich Rauchversuchen, um die Luftein- und -auslässe sowie die Hauptströmungsmuster zwischen den verschiedenen Ebenen des Bahnhofs zu visualisieren.
Modellierung und CFD-Studie des RER-Bahnhofs von Issy
CFD-Modellierung für die Bauphase
Baustellenarbeiten (Schneiden, Schweißen, …) erzeugen Feinstaub und Schadstoffe, die sich in schlecht belüfteten Bereichen ansammeln können. Ohne Kontrolle der Luftströme können sich diese Schadstoffe auf andere Ebenen des Bahnhofs ausbreiten und die Luftqualität für die Arbeiter verschlechtern.
Das EOLIOS Team führte ein lufttechnisches Audit vor Ort durch, einschließlich Rauchversuchen, um die Luftein- und -auslässe sowie die Hauptströmungsmuster zwischen den verschiedenen Ebenen des Bahnhofs zu visualisieren.
Dieser Ansatz ermöglicht es, die starken geometrischen Einschränkungen und den sich ändernden Charakter des Bauwerks zu berücksichtigen und gleichzeitig eine globale und kohärente Sicht der Luftströmungen zu bewahren.
Untersuchung verschiedener Optimierungen der Belüftung auf der Baustelle
Um den Einfluss der technischen Entscheidungen und der provisorischen Einrichtung zu bewerten, wurden mehrere Betriebskonfigurationen simuliert: die bestehende Konfiguration, die Konfiguration mit Trennwänden und dann eine optimierte Konfiguration mit Zuluftkanälen.
Diese Konfigurationen repräsentieren verschiedene Arten der Belüftung auf der Baustelle, von einer Situation, die von natürlicher Belüftung dominiert wird, bis hin zu Szenarien, in denen Zuluftkanäle integriert sind.
Der Vergleich dieser Szenarien ermöglicht es , die günstigsten Konfigurationen für die Lufterneuerung zu identifizieren und diejenigen, die zu einem Ungleichgewicht in der Luft führen, mit zu geringen, schlecht verteilten oder unzureichenden Luftströmen in die Bereiche, die von den Arbeitnehmern bewohnt werden.
Analyse der Geschwindigkeitsfelder und der Luftumwälzung im Bahnhof in Abhängigkeit von den Optimierungen
Vergleichende Szenarioanalyse - eine strukturierte Methode zur Optimierung von Lösungen
Die CFD-Simulationen ermöglichten es, die Verteilung der Luftgeschwindigkeiten in allen Räumen zu analysieren. In einigen Bereichen sind die Luftgeschwindigkeiten niedrig und wenig strukturiert, was auf eine begrenzte Durchmischung und eine verminderte Fähigkeit, die durch die Baustellenaktivitäten erzeugten Schadstoffe abzutransportieren, hindeutet.
Im Gegensatz dazu begünstigen andere Konfigurationen eine kontinuierlichere und besser verteilte Zirkulation mit homogeneren Luftströmen zwischen den Ebenen, wodurch die Bildung von Stagnationszonen begrenzt und die Verteilung der Frischluft in sensiblen Bereichen verbessert wird.
Die lufttechnische Studie wurde in drei Schritten durchgeführt, beginnend mit dem Anfangszustand der Baustelle, um die Auswirkungen von zwei alternativen Konfigurationen nacheinander zu bewerten.
DerAnfangszustand mit natürlicher Belüftung ist das Referenzszenario. Die Analysen zeigen, dass die Luftbewegungen insgesamt schwach und wenig strukturiert sind: Während die oberflächennahen Ebenen eine relative Erneuerung erfahren, verschlechtert sich die Situation in der Tiefe deutlich. Die unteren Ebenen weisen sehr niedrige Geschwindigkeiten und ein hohes Luftalter auf, was zu ausgeprägten Stagnationszonen, insbesondere unter den Bahnsteigen, führt. Diese Konfiguration ist nicht geeignet, um eine zufriedenstellende Luftqualität während der Bauphase zu gewährleisten.
Eine erste Optimierung, die darin bestand, provisorische Trennwände an den Bahnsteigen und den vertikalen Zirkulationswegen einzuführen, erwies sich als kontraproduktiv. Diese Trennwände verbesserten die Situation nicht, sondern schränkten den Austausch zwischen den Räumen ein, behinderten die vertikale Luftzirkulation und verstärkten die Enge in den unteren Etagen. Die Simulationen zeigen einen Anstieg des Durchschnittsalters der Luft in mehreren Bereichen, auch in zuvor besser belüfteten Räumen, mit größeren und ausgeprägteren Stagnationszonen als in der ursprünglichen Konfiguration.
Die zweite Konfiguration, bei der die Frischluftzufuhr über eine Zwangsbelüftung erfolgt, führt zu deutlich besseren Ergebnissen. Die Durchmischung in den Zielbereichen wird verbessert, Stagnation wird reduziert und der Luftaustausch inder Tiefe wird effizienter. Wenn die Luftzufuhr so nah wie möglich an den kritischen Bereichen positioniert wird, wird die Verbesserung signifikant und erstreckt sich auf ein größeres Volumen. Diese Konfiguration wird als die geeignetste angesehen, um die Arbeitsbedingungen während der Bauphase zu sichern.
Das Durchschnittsalter der Luft als Schlüsselindikator für die Qualität der Belüftung
Neben den Geschwindigkeiten stützt sich die Studie auf die Analyse desdurchschnittlichen Alters der Luft, ein Indikator, der besonders in der Bauphase relevant ist. Dieser Indikator ermöglicht es, die Frische der Luft in jeder Zone zu bewerten.
Die Ergebnisse zeigen starke Kontraste zwischen Bereichen mit niedrigem Luftalter, die von einem guten Luftaustausch profitieren, und Bereichen mit hohem Luftalter, die auf eine unzureichende Belüftung und ein erhöhtes Risiko der Ansammlung von Schadstoffen hindeuten. Diese Bereiche befinden sich hauptsächlich unter den Bahnsteigen und in einigen Teilen der unteren Ebenen.
Eine klare Lesart der Handlungsprioritäten für die Baustelle
Empfehlungen für jedes Projekt
Die lufttechnische Untersuchung der Baustelle des S-Bahnhofs Issy ermöglichte es, die Mechanismen der Luftzirkulation genau zu identifizieren und die Grenzen der natürlichen Belüftung während der Bauphase aufzuzeigen.
Die Ergebnisse der Studie veranschaulichen :
- Natürliche Belüftung allein ist während der Bauphase nicht ausreichend,
- Bestimmte Konfigurationen verschärfen die Einschlussphänomene,
- Gezielte Luftzufuhr kann die Situation lokal verbessern,
- Eine geeignete Strategie für kritische Gebiete ist für die Gewährleistung einer zufriedenstellenden Luftqualität von entscheidender Bedeutung.
Die CFD ermöglichte es, die Probleme zu priorisieren, die effektivsten Verbesserungsmöglichkeiten zu identifizieren und Empfehlungen zu formulieren, die auf die betrieblichen Einschränkungen der Baustelle zugeschnitten sind.
Weitere Informationen zu diesem Thema :
Videozusammenfassung der Studie
Zusammenfassung der Studie
Im Rahmen der Baustelle des RER-Bahnhofs in Issy führte EOLIOS Ingénierie eine umfassende lufttechnische Studie durch, um die Luftqualität zu bewerten und die Arbeitsbedingungen während der Bauphase zu sichern. Da es keine endgültigen Belüftungssysteme gibt und die unterirdischen Ebenen sehr tief sind, kombinierten die Ingenieure ein Audit vor Ort mit Rauchversuchen und numerischen CFD-Simulationen mit hoher Wiedergabetreue. Drei Konfigurationen wurden analysiert und verglichen: natürliche Belüftung allein, provisorische Abtrennung der Bahnsteige undZufuhr von Frischluft durch Zwangsbelüftung. Die Ergebnisse zeigten, dass die natürliche Belüftung während der Bauphase unzureichend ist und dass die Abtrennung die Einschlussphänomene in den unteren Ebenen verschärft. Nur durchgezielte Luftzufuhr können Stagnationszonen reduziert und der Luftaustausch deutlich verbessert werden. Diese Studie ermöglichte es, die Risiken zu priorisieren und konkrete operative Empfehlungen zu formulieren, die an die sich ändernden Einschränkungen der Baustelle angepasst sind.
Video-Zusammenfassung der Mission
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