Tour Liberté – La Défense
Studio CFD dell'impatto di un futuro edificio sul comfort del vento in un quartiere di La Défense
Eolios Ingénierie ha realizzato uno studio dei flussi d’aria intorno a un edificio in progetto a Courbevoie, vicino al quartiere La Défense.
Il progetto è stato realizzato nell’ambito dell’implementazione di un sistema di energia eolica per la generazione di elettricità per l’edificio.
L’obiettivo di questo progetto è studiare, fin dalla fase di progettazione, l’impatto aeraulico di un nuovo edificio sull’ambiente e sul comfort dei suoi occupanti, al fine di ottimizzarlo e limitarne l’impatto aeraulico.
La morfologia degli edifici ha un impatto diretto sulle caratteristiche del flusso e quindi sul comfort del vento dei pedoni.
Poiché l’area di studio presenta un’elevata concentrazione di edifici per m², è essenziale tenerne conto in questo studio per comprendere i fenomeni aeraulici indotti dalla particolare geometria dell’edificio.
Tour Liberté - La Défense
Anno
2024
Cliente
NC
Posizione
Francia
Tipologia
Aria e vento
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Scheda tecnica :
La nostra esperienza:
Il comfort del vento: un problema importante negli ambienti urbani
Studio CDF del comfort del vento in un ambiente urbano
Il comfort del vento si riferisce al senso di benessere delle persone esposte al vento.
Si tratta di trovare il giusto equilibrio tra una ventilazione naturale efficace e una velocità del vento controllata, creando un ambiente esterno piacevole e sicuro.
Gli studi sul comfort del vento sono quindi essenziali per analizzare la velocità e la direzione del vento e l’influenza degli edifici circostanti sul flusso d’aria.
Questi elementi ci aiutano a progettare spazi esterni (o interni) adatti alle esigenze degli occupanti.
Questa analisi è fondamentale nelle aree urbane dense, come La Défense a Courbevoie.
In questi ambienti, le strutture costruite hanno un impatto diretto sul flusso d’aria e quindi sul comfort delle persone che le attraversano.
Per questo motivo effettuiamo uno studio approfondito sul comfort del vento per ogni progetto.
Utilizzando simulazioni CFD (fluidodinamica computazionale), analizziamo il comportamento del vento sul sito futuro perottimizzare gli spazi e garantire il benessere degli utenti.
L'effetto della rugosità e dell'effetto Venturi nello studio del comfort del vento in un progetto CFD
Nel contesto degli studi numerici sul comfort del vento, è fondamentale definire con precisione le condizioni al contorno, integrando numerosi elementi.
La modellazione 3D deve tenere conto degli edifici circostanti, poiché questi hanno un impatto diretto sulla dinamica del vento.
Infatti, la presenza e la disposizione delle strutture urbane influenzano i flussi d’aria, creando aree di turbolenza, protezione oaccelerazione del vento.
Ignorare questi elementi può portare a simulazioni imprecise e lontane dalle condizioni reali. Inoltre, l’integrazione di dati meteorologici locali reali, come le variazioni stagionali e i modelli di vento prevalenti, è essenziale per ottenere risultati affidabili e rappresentativi.
Questa precisione nella definizione dei parametri permette di riprodurre fedelmente le complesse interazioni tra il vento e l’ambiente urbano, garantendo studi sul comfort del vento più realistici e rilevanti.
Per realizzare un progetto di studio del vento in modo corretto e quindi applicare le giuste condizioni al contorno, è necessario conoscere il profilo della velocità del vento vicino al suolo. Il vento può essere descritto con la nozione di strato limite atmosferico, che si divide in tre sotto-strati. Lo strato esterno, o sottostrato inerziale, ha uno spessore di circa un chilometro. Al di sotto di questo strato c’è lo strato limite superficiale, spesso da 10 a 100 metri, dove c’è un gradiente significativo nella velocità del vento e nella temperatura. Infine, il sottofondo ruvido, che ha uno spessore di alcuni metri, è influenzato dagli ostacoli superficiali.
A terra, il vento è rallentato dalle asperità del terreno e dagli ostacoli. Al di sopra di questo strato grezzo, negli strati d’aria indisturbati del vento geostrofico, il vento non è più influenzato dallostato della superficie terrestre.
Tra questi due strati, la velocità del vento cambia con l’altitudine dal suolo secondo un profilo logaritmico, noto come wind shear verticale.
A terra, il vento è rallentato dalle asperità del terreno e dagli ostacoli. Al di sopra di questo strato grezzo, negli strati d’aria indisturbati del vento geostrofico, il vento non è più influenzato dallostato della superficie terrestre.
Tra questi due strati, la velocità del vento cambia con l’altitudine dal suolo secondo un profilo logaritmico, noto come wind shear verticale.
Inoltre, nelle aree altamente urbanizzate con un’alta concentrazione di edifici, l’effetto Venturi può giocare un ruolo importante. Si verifica quando la presenza di edifici riduce la sezione trasversale attraverso cui il vento può passare, accelerandone il flusso. Queste zone a velocità più elevata devono quindi essere prese in considerazione per valutare il comfort e la sicurezza degli utenti.
Gli studi sul vento svolgono un ruolo fondamentale per la sicurezza di impianti e strutture. Comprendere le caratteristiche del vento, come la sua velocità, la direzione e l’impatto sugli ostacoli circostanti, aiuta a valutare i potenziali rischi associati alle condizioni di vento. Identificando le aree esposte a velocità elevate del vento, è possibile mettere in atto le misure di sicurezza adeguate per proteggere le persone e i beni.
Inoltre, glistudi sul vento possono essere utilizzati per progettare strutture resistenti ai carichi del vento, riducendo così il rischio di danni o cedimenti. Incorporare un’analisi approfondita del vento nella fase di progettazione garantisce la sicurezza degli occupanti e stabilisce standard di costruzione adeguati alle specifiche condizioni ambientali, fornendo una solida base per la durata e la resistenza delle strutture.
Simulazione CFD del vento intorno a un progetto edilizio a La Défense
Studio sul clima
Per qualsiasi simulazione di fluidodinamica computazionale(CFD) applicata a un progetto architettonico o disviluppo, è fondamentale studiare e comprendere il clima del sito.
Uno studio meteorologico di questo tipo permette di tenere conto delle condizioni ambientali reali, che avranno un’influenza importante sulla progettazione e sulle prestazioni degli edifici, soprattutto in termini di comfort degli utenti e diefficienza energetica.
In questo particolare esempio, uno studio meteorologico ha rivelato l’esistenza di venti prevalenti da nord-ovest e sud-ovest con una velocità costante stimata di 5 m/s (cioè circa 18 km/h).
Questa informazione non è semplicemente un dato tecnico: ha importanti implicazioni per il comportamento del vento intorno agli edifici e per il modo in cui la CFD verrà utilizzata per simulare questi flussi d’aria.
Modello 3D
Eolios Ingénierie ha modellato i flussi di vento in prossimità del progetto utilizzando un modello di fluidodinamica computazionale (CFD). Questo modello è stato utilizzato per risolvere le equazioni di base della fluidodinamica e per ottenere una simulazione accurata dei flussi d’aria, consentendo di studiare il comfort del vento.
Risultati della simulazione
Durante il processo di progettazione, in base ai vincoli del terreno, il team si è concentrato sui metodi per mitigare gli effetti del vento sugli spazi, rendendoli più confortevoli per gli occupanti e i pedoni.
Lavorando a stretto contatto con gli architetti, il progetto è stato concepito tenendo conto sia dellapura architettura degli edifici sia della possibilità di aggiungere elementi architettonici come passerelle, tettoie, balconi e giardini con vegetazione sempreverde.
Ai piedi dell’edificio, tutte le velocità dell’aria sono inferiori a 2 m/s, mentre a metà altezza solo alcune terrazze raggiungono velocità superiori a 2 m/s.
Evitare velocità dell’aria troppo elevate sulle terrazze è fondamentale per garantire un comfort ottimale.
L’alta velocità del vento può rendere gli spazi esterni sgradevoli e addirittura scomodi per gli occupanti.
Sulle terrazze, dove le persone passano il tempo a rilassarsi o a socializzare, il vento forte può causare una sensazione di freddo intenso, rumore e difficoltà a tenere gli oggetti in posizione.
Ridurre al minimo la velocità del vento su queste superfici migliora non solo il comfort termico degli utenti, ma anche la loro esperienza complessiva dello spazio esterno.
Per questo motivo, è necessario prestare particolare attenzione alla progettazione degli edifici per ridurre la velocità del vento sulle terrazze, utilizzando forme architettoniche appropriate ed elementi di design come tende da sole e barriere antivento o vegetazione, per garantire un ambiente esterno piacevole e funzionale.
Inoltre, l’edificio più imponente all’ingresso orientale del cortile aumenta l’effetto di mascheramento generato, che tende ad attirare il vento verso il suolo.
Poiché il vento prevalente è quello di sud-ovest, la risposta architettonica è stata quella di rendere l’edificio il più aerodinamico possibile per non generaredisagio o pericolo.
La nuova forma dell’edificio, con le sue terrazze a gradoni, migliora l’aerodinamica dell ‘edificio, riducendo la velocità dell’aria e migliorando il comfort dei pedoni.
Eolios Ingénierie ha proposto soluzioni specifiche per migliorare il comfort del vento per gli utenti nell’ambito del progetto dei nuovi edifici.
Partecipando al processo di progettazione iterativa, gli ingegneri di Eolios sono stati in grado di anticipare un gran numero di scenari e, di conseguenza, di controllare eventuali problemi imprevisti associati a una cattiva progettazione.
Quando si creano, si ristrutturano o si arredano nuovi edifici, la modellazione multifisica permette di prendere in considerazione tutti i fenomeni che causano i flussi di calore e di aria, e quindi di comprendere il comportamento del vento fin dalle prime fasi.
L’obiettivo è quello di combinare dati meteorologici statistici, informazioni aerodinamiche e criteri di comfort e sicurezza del vento peranticipare eventuali problemi fin dall’inizio del processo di progettazione.
Video riassuntivo dello studio
Sintesi dello studio
Lo studio si è concentrato sul posizionamento ottimale delle bocchette per migliorare il comfort termico dello stabilimento Aluminium Dunkerque, che utilizza un sistema di raffreddamento a ventilazione naturale. L’obiettivo è determinare se l’attuale sistema di aerazione è sufficiente per l’aggiunta di un ottavo forno e, in caso affermativo, proporre soluzioni.
Sono state effettuate diverse misurazioni preliminari, come prove di fumo per osservare i movimenti dell’aria, misure di temperatura e immagini termiche per identificare le fonti di calore. Questi dati sono stati utilizzati per creare un modello 3D dell’impianto sul quale sono state effettuate simulazioni numeriche CFD.
Le simulazioni CFD sono utilizzate per studiare i flussi di fluidi e simulare le condizioni aerauliche e termiche dell‘impianto. I risultati hanno dimostrato che l’aggiunta di alcuni aeratori consentirebbe di evacuare l’aria calda in modo più rapido e mirato, migliorando così il funzionamento aeraulico del sito.
In conclusione, questo studio ha permesso di determinare il posizionamento ottimale delle bocchette per migliorare il comfort termico dell’impianto Aluminium Dunkerque in vista dell’aggiunta di un ottavo forno. I risultati delle simulazioni CFD hanno fornito raccomandazioni precise per ottimizzare l’efficienza energetica e il benessere degli operatori dell’impianto.
