Untersuchung des lufttechnischen Komforts – College
Untersuchung des lufttechnischen Komforts - College
Jahr
2025
Kunde
NC
Lokalisierung
Frankreich
Typologie
Luft & Wind
Benötigen Sie ein Gutachten?
Der Auftrag von EOLIOS Ingénierie: Expertise in CFD-Simulation und Luftkomfort
Die Ingenieure von EOLIOS sind Experten für städtischen Luftkomfort.
Dieses Fachwissen wurde im Bereich des städtischen Luftkomforts eingesetzt, wobei eine strenge Methodik und hochgenaue numerische Modelle verwendet wurden.
Die Analyse ermöglichte es, lokale Phänomene zu antizipieren, die sich auf das Empfinden der Nutzer auswirken können, während gleichzeitig die architektonische Kohärenz des Standorts erhalten bleibt.
Anhand der Simulationen konnte EOLIOS gezielte Planungsempfehlungen zur Reduzierung der lokalen Windbeschleunigung und zur Verbesserung der Qualität der Außenbereiche vorschlagen.
Unser Ansatz gewährleistet ein genaues Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Wind und Gebäuden, die für die Gestaltung komfortabler, widerstandsfähiger und nachhaltiger Umgebungen von entscheidender Bedeutung sind.
EOLIOS ist ein führender Anbieter von externen CFD-Simulationen für Rechenzentren. Unsere Studien basieren auf der Erfahrung von Messkampagnen unter realen Bedingungen und über 100 simulierten Standorten rund um die Welt.
Auswirkungen von Wind auf den Komfort von Fußgängern: CFD-Studie an einer Schule in der Region Île-de-France
Im Rahmen eines Renovierungsprojekts wurde EOLIOS gebeten, die Auswirkungen des Windes auf den Fußgängerkomfort in einer Schule in der Region Paris zu analysieren.
Das Hauptziel des Auftrags bestand darin, die Auswirkungen des Windes zu charakterisieren, um sicherzustellen, dass die Änderungen, die während der Renovierung vorgenommen wurden, den Fußgängerkomfort der Nutzer nicht beeinträchtigen, und zwar zu jeder Jahreszeit. Zu diesem Zweck wurden zwei Konfigurationen nach einer Untersuchung der Wetterbedingungen berücksichtigt. Zwei Windrichtungen wurden nach ihrer Häufigkeit im Jahr ausgewählt.
Die CFD-Simulation ermöglichte es, die Verteilung der Geschwindigkeiten um die Gebäude für diese beiden Windrichtungen zu bewerten.
Die Analyse konzentrierte sich auf zwei kritische Punkte:
- Identifizierung von Überspannungszonen, die sich auf den Fußgängerkomfort auswirken und durch die Anordnung der verschiedenen Gebäude verursacht werden;
- Bewertung der Auswirkungen der Verwendung unterschiedlicher Materialien für den Bau von Gebäuden ;
Den Standort vor der CFD-Studie verstehen: ein College mit einer aufgelockerten und verbundenen Struktur
Geometrie und architektonische Organisation der Schule
Das College besteht aus zwei verschiedenen Teilen. Die spiralförmige Galerie stellt die Verbindung zwischen allen Gebäuden auf dem Gelände her. Obwohl sie die Nutzer vor Regen schützt, bleibt sie offen für den Wind von außen. Die Gebäude sind mit der Galerie verbunden und erfüllen verschiedene Funktionen, darunter Klassenzimmer, Pausenräume und Essbereiche. Die Schule besteht aus zwei Stockwerken, von denen einige über nach außen offene Gänge verfügen.
Architektonische Entscheidungen im Mittelpunkt der lufttechnischen Untersuchung
Die Charakterisierung der Materialien und Strukturen, die in einer CFD-Simulation verwendet werden, ist von entscheidender Bedeutung. Die Oberflächeneigenschaften (Rauheit, Porosität oder Permeabilität) können Phänomene wie den Druckverlust direkt beeinflussen. Darüber hinaus spielt die Geometrie des Materials eine entscheidende Rolle bei der Interaktion der Flüssigkeit mit der Oberfläche, sei es eine feste Wand, ein Gitter oder eine andere Konfiguration. Dieser Schritt der Charakterisierung ist daher ein zentrales Element unserer Studien.
Hier wurden drei Materialien in der Simulation verwendet. Der Großteil des Gebäudes besteht aus Beton, der durch ein luftundurchlässiges Material modelliert wird.
Die Balkone werden durch Mascharabieh-Strukturen geschützt, d.h. Wände mit einer bestimmten Luftdurchlässigkeit, die mit der Form der Trennwände zusammenhängt. Die Verwendung solcher Materialien erfordert die Implementierung einer bestimmten Luftdurchlassrate in der Simulation.
Metallmaschen werden auch in einigen Korridoren und Fußgängerbrücken verwendet. Diese Maschen werden als Trennwände verwendet, um die verschiedenen Räume voneinander zu trennen. In ähnlicher Weise bedeutet die Verwendung von nicht luftundurchlässigen Materialien, dass in den Simulationen eine bestimmte Luftdurchlässigkeitsrate verwendet werden muss.
Es ist wichtig, alle Aspekte der Struktur genau zu berücksichtigen, da diese Eigenschaften einen direkten Einfluss auf die Verteilung der Luftgeschwindigkeiten und das Niveau des Komforts haben, das die Nutzer empfinden.
Meteorologische Untersuchung des Standorts: Windrose und Charakterisierung des Komforts
Windpfad um ein Gebäude herum
Wenn der Wind auf ein Gebäude trifft, entstehen in der Regel drei Hauptstörungszonen. Auf der Vorderseite entsteht ein turbulenter Wirbel, der durch dieAbwärtsströmung auf der Windseite verursacht wird. Hinter dem Gebäude erstreckt sich eine Turbulenzzone in der Niederdruckkavität, die durch die Trennung der Strömungen an den Gebäudekanten entsteht. Weiter hinten ist der Nachlauf des Gebäudes durch hohe Turbulenzen und niedrigere horizontale Geschwindigkeiten gekennzeichnet, die denen derungestörten Strömung entgegengesetzt sind.
Diese Phänomene beeinflussen den Komfort der Nutzer der Schule, sowohl durch die lokale Erhöhung der Windgeschwindigkeit als auch durch die damit verbundeneUnvorhersehbarkeit (Turbulenzen und Fluktuationen). Diese Phänomene finden sich in der gesamten Studie wieder.
Venturi-Effekt: Wenn die Architektur den Wind beschleunigt
Die Architektur des Collège Saint-Exupéry, die aus mehreren Gebäuden besteht, die durch offene Korridore und Galerien miteinander verbunden sind, schafft günstige Bedingungen für den sogenannten Venturi-Effekt.
Dieses Phänomen tritt auf, wenn der Wind in einem engen Durchgang – wie einem Korridor oder einem Raum zwischen zwei Fassaden – kanalisiert wird, was zu einer lokalen Beschleunigung des Luftstroms führt.
Im Fall der Schule wirken einige Korridore, die parallel zur vorherrschenden Windrichtung verlaufen oder verschiedene Bereiche des Geländes miteinander verbinden, wie natürliche Kanäle. Der Wind gewinnt hier an Geschwindigkeit, wenn die Passage kleiner wird, was für Fußgänger manchmal ein Gefühl von Zugluft erzeugt.
Diese Effekte sind zwar lokal begrenzt, haben aber einen direkten Einfluss auf den Komfort der Nutzer in den äußeren Verkehrszonen. Die von EOLIOS durchgeführten CFD-Simulationen ermöglichen es,diese Beschleunigungszonen genau zu identifizieren, so dass sie bei zukünftigen Entwicklungen berücksichtigt werden können.
Im Folgenden werden konkrete Beispiele für diese Phänomene vorgestellt, die veranschaulichen, wie die Geometrie und die Anordnung von Gebäuden die Winddynamik auf lokaler Ebene verändern können.
Untersuchung der vorherrschenden Winde und lokaler meteorologischer Daten
Die meteorologischen Daten wurden von einer anerkannten Wetterstation gesammelt. In dieser Studie wurden nur die Winddaten erfasst.
Die meteorologischen Daten zeigen, dass der Wind am Standort aus Südwest kommt. Dieser Wind ist zu jeder Jahreszeit vorherrschend. Es gibt auch einen Nordostwind am Standort, der jedoch vor allem im Frühling und Sommer eine untergeordnete Rolle spielt. Die Daten zeigen Windgeschwindigkeiten zwischen 3,3 und 5,5 m/s in südwestlicher und nordöstlicher Richtung.
Für dieStudie ist es relevant, zwei verschiedene Fälle zu betrachten: einen mit Südwestwind und einen zweiten mit Nordostwind.
Diagramme der verschiedenen Turbulenzzonen rund um ein Gebäude
Untersuchung der Komfortniveaus
Beobachtungen und Experimente in der Praxis und im Labor zeigen, dass das Geschwindigkeitsniveau und die Turbulenz für den Komfort von entscheidender Bedeutung sind. Windkräfte können zu einem unangenehmen Gefühl führen und das Vorankommen des Fußgängers behindern. DieBeaufort-Skala zeigt beispielsweise die mechanischen Man ifestationen verschiedener Windgeschwindigkeiten und die damit verbundenen Empfindungen. Die Luftbewegungen um eine Person herum verändern durch ihre konvektiven Effekte den Austausch zwischen Körper und Umgebung.
Alle diese Begriffe werden jedoch durch densubjektiven Zustand des Einzelnen gewichtet, und das Empfinden von Komfort oderUnbehagen hängt sehr stark von Faktoren ab, die mit der Aktivität(Stoffwechselniveau), dem Klima oder der Jahreszeit(thermischer Zustand der Umgebung) zusammenhängen. Trotz der Subjektivität des Empfindens bietet dieBeaufortskala eine nützliche qualitative Charakterisierung des Komforts und der wahrnehmbaren Auswirkungen des Windes auf die Nutzer.
Untersuchung der Windeffekte: lokale Beschleunigungen und Rezirkulationen
Windbedingte Unbehaglichkeitszonen in Gebäuden
Für diese Studie wurde besonderes Augenmerk auf dieUnbehaglichkeit in den folgenden Gebieten gelegt:
- Die Korridore
- Die Balkone und Laubengänge
- Die Kurse
Im Erdgeschoss und im ersten Stock des Gebäudes trägt die Konfiguration der Schule dazu bei, die Geschwindigkeit der Luftströme zu dämpfen und somit günstige Bedingungen für den Komfort der Bewohner zu schaffen.
Spezielle Phänomene in den Korridoren
Die Ergebnisse der Simulationen zeigen einige besondere Phänomene. Im Erdgeschoss zum Beispiel führen Korridore, die parallel zum Wind ausgerichtet sind, zu Überwindungszonen. Dieses Phänomen ist auf die Verringerung des Luftdurchlasses zurückzuführen, die zu einer Beschleunigung des Luftstroms führt: der Venturi-Effekt. In diesen Bereichen kann das Unbehagen größer sein.
Auswirkungen der Unterteilung auf den Komfort der Nutzer
In ähnlicher Weise wie oben beschrieben, verringern die Moucharabieh-Trennwände auf den Balkonen (blau markiert) in ihrer Position den Querschnitt der Luft, die auf den Balkon strömt, was wiederum zu einer Beschleunigung der Luftströmung und somit zu Unbehagen in diesen Bereichen führt.
Darüber hinaus tragen die Trennwände auch zur lokalen Reduzierung der Luftgeschwindigkeit bei. In diesem Fall reduziert die Trennwand die Geschwindigkeit des Luftstroms am Ende des Balkons leicht. Dies führt jedoch nicht zu einer signifikanten Verringerung der Unbehaglichkeitszone auf der Galerie.
Rezirkulationseffekte in den Kursen
Das Erdgeschoss des großen Hofes bietet insgesamt einen guten Komfort, obwohl bestimmte Strömungen den Komfort lokal beeinflussen können.
In diesem Hof sind jedoch zwei Phänomene zu beobachten. Das erste ist die Luft, die von den Korridoren durch die Galerie strömt und unter der Galerie in den großen Hof austritt.
Der zweite Grund ist die Höhe des zentralen Gebäudes, das als Hindernis wirkt und den Wind teilweise abhält. Die Luft, die auf das Gebäude trifft, wird in Richtung Boden abgelenkt, wo sie auf den Luftstrom trifft, der aus dem oben beschriebenen Phänomen resultiert. DieInteraktion zwischen diesen beiden Strömungen führt dazu, dass sie gemeinsam aufsteigen und eine Zone mäßigen lokalen Unbehagens an diesem Ort schaffen.
Im kleinen Hof wurden Rezirkulationsphänomene festgestellt. Diese Phänomene können dazu beitragen,
Analyse und Verbesserungsvorschläge
Die Bedürfnisse der Nutzer im Mittelpunkt der Überlegungen
Die CFD-Analyse identifizierte mehrere lokale Bereiche, in denen Unbehagen herrscht, vor allem in den Fluren im nordöstlichen Teil des Gebäudes. Diese Bereiche stehen in direktem Zusammenhang mit der Ausrichtung der Flure in Bezug auf den vorherrschenden Wind, was zu lokalen Beschleunigungen des Luftstroms führt. Die Auswirkungen dieser Winde sind auch in der Galerie spürbar, insbesondere an den Kreuzungen, wo die Nutzer bei ungünstigen Wetterbedingungen – typischerweise im Frühjahr, wenn die Nordostwinde stärker sind – eine erhöhte Belästigung empfinden können.
Die Außenbereiche wie die Innenhöfe und der größte Teil der Galerie weisen jedoch einen zufriedenstellenden Komfort mit insgesamt moderaten und stabilen Luftgeschwindigkeiten auf.
Auf der Grundlage dieser Beobachtungen hat EOLIOS mehrere Verbesserungsvorschläge gemacht, um den Nutzungskomfort des Gebäudes zu erhöhen, ohne die architektonische Qualität der Anlage zu beeinträchtigen:
- Neupositionierung oder Neugestaltung der Moucharabiehs in den am stärksten exponierten Korridoren, um den Venturi-Effekt und die lokalen Windbeschleunigungen zu reduzieren;
- Optimieren Sie die Durchlässigkeit der durchbrochenen Trennwände, indem Sie den Leerraumanteil anpassen, um den Luftstrom zwischen den Räumen besser auszugleichen;
- Prüfung zusätzlicher Windschutzelemente oder lokaler Schutzmaßnahmen in bestimmten sensiblen Passagebereichen.
Diese Anpassungen ermöglichen es,den Komfort der Nutzer im Alltag zu verbessern, während gleichzeitig eine gute natürliche Belüftung und die architektonische Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Projekt erhalten bleiben.
EOLIOS begleitet Sie - Antizipieren Sie die Windlasten für alle Ihre Projekte
DieCFD-Studie, die an dieser Schule durchgeführt wurde, ergab lokale Bereiche, in denen Unbehagen herrscht, insbesondere in den Fluren und auf einigen Balkonen, wo der Venturi-Effekt zu einer lokalen Erhöhung der Luftgeschwindigkeiten und damit zuUnbehagen führt. Die Außenhöfe sind im Allgemeinen gut geschützt, obwohl es lokale Bereiche gibt, in denen die Luft schnellerströmt. Diese Phänomene bleiben jedoch sehr lokal und wirken sich nicht auf andere Bereiche aus. Im Allgemeinen trägt die Präsenz des Colleges dazu bei, die Luftgeschwindigkeiten auf dem gesamten Gelände zu reduzieren, was insgesamt den Komfort der Bewohner fördert.
Diese Studie zeigt, wie wichtig die Luftmodellierung in der Planungs- und Sanierungsphase ist, da sie ein genaues Verständnis der Interaktion zwischen Wind undGebäudeumgebung liefert.
Sie arbeiten an einem Projekt, bei dem die Berücksichtigung des Windes entscheidend für den Komfort der Nutzer ist? Nutzen Sie unsere CFD-Expertise, um Ihre Entscheidungen abzusichern und Ihre Maßnahmen bereits in derPlanungsphase zu optimieren.
Weitere Informationen zu diesem Thema :
Videozusammenfassung der Studie
Zusammenfassung der Studie
Die CFD-Simulationen ermöglichten eine genaue Identifizierung der unangenehmen Bereiche, die mit der Konfiguration des Standorts verbunden sind. In einigen engen Passagen und offenen Galerien wurden lokale Beschleunigungsphänomene beobachtet. Die Hauptaußenbereiche weisen insgesamt günstige Bedingungen mit mäßigen Luftgeschwindigkeiten auf. Durchbrochene Strukturen und poröse Materialien haben einen erheblichen Einfluss auf die Verteilung der Strömungen. Es wurden mögliche Verbesserungen vorgeschlagen, um den Venturi-Effekt und die Überwindungszonen zu reduzieren. Die Ergebnisse bestätigen die Relevanz der CFD-Modellierung für die Bewertung des Komforts von Fußgängern. Der Ansatz ermöglichte eine objektive Quantifizierung der Komfortniveaus in Abhängigkeit von den vorherrschenden Windrichtungen. Die Studie zeigt, wie wichtig es ist, die Lufttechnik bereits bei der architektonischen Gestaltung zu berücksichtigen. Die Schlussfolgerungen tragen zu einer besseren klimatischen Integration der Gebäude in ihre städtische Umgebung bei. EOLIOS bekräftigt sein Engagement, Bauherren bei der Planung von komfortablen und effizienten Projekten zu unterstützen.
Video-Zusammenfassung der Mission
Entdecken Sie andere Rechenzentrumsprojekte
Technik der Entrauchung in einem Datenzentrum
Externe & interne CFD – Data Center Hyperscale
CFD-Optimierung – Data Center
Rechenzentrum – DC28 – Intern
Druckverluststudie – Generator – Datenzentrum
Rechenzentrum – PA 22 – Extern
Technische Räume – Data Center
Optimierung der Kühlung – Datenzentrum
Rechenzentren – DC15.1 & DC15.2 – Extern
Rechenzentrum – Paris
Rechenzentrum – GAZ NOVEC
Rechenzentrum – DC25 – Intern
Rechenzentrum – DC17 – Intern
Rechenzentrum – DC25 & DC26 – Extern
Rechenzentrum – D14 – Extern
Rechenzentrum – DC10 – Intern
DC23 – Extern
Rechenzentrum – DC17 – Extern
