Studio dei fenomeni aeraulici e di condensa delle zone vasche di una piscina in ristrutturazione : diffusione dell'aria, rimescolamento e controllo della condensa sulle pareti.
Questo studio riguarda le zone vasche di una piscina in ristrutturazione a Montreuil. Il modello CFD riprende i volumi d'aria dell'hall vasca e le pareti a contatto con l'esterno.
La condensa si produce quando l'aria umida e calda entra in contatto con una superficie fredda: muri, pareti e vetrate, più freddi dell'aria ambiente, raffreddano l'aria umida e provocano la condensa.
L'essenziale. Studio CFD delle zone vasche di una piscina in ristrutturazione a Montreuil, in ambiente caldo e umido (da 27 a 28 °C, dal 60 al 65 % UR). Dopo un audit con termocamera, EOLIOS ha modellato l'hall vasca e la sua diffusione (griglie a pavimento lungo le facciate, ugelli direzionali, canali diffondenti), studiato l'età media dell'aria e mappato la condensa superficiale. Il sistema risulta dimensionato per mantenere una fascia ad altezza d'uomo senza condensa fino a −7 °C esterni, mentre alcune zone di copertura restano da sorvegliare con il grande freddo.
Un hall vasca somma tre vincoli raramente riuniti altrove: una temperatura elevata, un'umidità importante e una vasta superficie d'acqua che evapora di continuo. Questa evaporazione immette vapore nell'aria senza sosta; la ventilazione deve evacuarlo per mantenere l'umidità relativa di consegna e proteggere l'edificio. È ciò che rende la piscina uno degli ambienti più esigenti dell'ingegneria HVAC.
Il controllo poggia su un equilibrio stretto. La temperatura dell'aria è mantenuta leggermente sopra quella dell'acqua per limitare l'evaporazione, mentre l'umidità relativa è tenuta intorno al 60-65 %. Troppo bassa, accelera l'evaporazione e il raffreddamento dei bagnanti; troppo alta, favorisce la condensa e il degrado dell'edificio.
Temperatura alla quale l'aria, raffreddandosi, raggiunge la saturazione e comincia a depositare acqua. Non appena una parete scende sotto il punto di rugiada dell'aria ambiente, il vapore vi condensa. Tutta la sfida è mantenere le superfici sopra questa temperatura.
Quantità di vapore acqueo apportata all'aria dall'evaporazione della vasca e delle superfici bagnate. Dipende dalla temperatura dell'acqua, dall'agitazione della superficie e dalla velocità dell'aria; è ciò che la centrale di trattamento aria deve compensare.
Forti della loro esperienza, gli ingegneri EOLIOS hanno realizzato preliminarmente un audit in sito, per mettere in evidenza le diverse problematiche dell'edificio prima di condurre lo studio CFD sull'intero volume. La termografia a infrarossi rivela le zone di immissione e i loro effetti fin sotto la copertura, così come le differenze di prestazione tra le parti vecchie e quelle ristrutturate. Questa lettura termica orienta poi la scelta dei punti di misura e le ipotesi del modello numerico.
Il controllo della temperatura dell'aria è assicurato dal sistema HVAC (riscaldamento, ventilazione, climatizzazione). La ripartizione delle portate segue la documentazione as-built HVAC, individuando singolarmente ogni punto di immissione e la sua portata. Gli ugelli di immissione sono considerati bilanciati, con la portata fissata singolarmente da ciascun ugello. La simulazione CFD restituisce poi i campi di velocità e di temperatura in tutto il volume.
La maggior parte dell'aria è immessa tramite griglie a pavimento lungo le facciate continue; tutti i punti di immissione esistenti sono mantenuti e integrati nel modello CFD. La rappresentazione a tubo di flusso permette di comprendere gli spostamenti d'aria e gli effetti di miscelazione del volume, a partire dalle griglie di diffusione delle facciate. Si verifica così che l'aria raggiunga effettivamente le vetrate da trattare e che nessuna vena cortocircuiti direttamente verso le riprese.
Gli ingegneri hanno composto diversi scenari per rispondere alle esigenze del cliente, per esempio un complemento di diffusione di 20 000 m³/h (due canali diffondenti sotto copertura) con l'aggiunta di ugelli direzionali. L'età media dell'aria caratterizza il tempo medio trascorso dall'aria nel volume tra la sua immissione e la sua ripresa, un indicatore chiave della qualità del ricambio.
Tempo medio che una particella d'aria trascorre nel volume tra l'istante in cui è immessa e quello in cui è ripresa. Più è bassa, migliore è il ricambio dell'aria; un'età elevata segnala una zona stagnante.
Sopra lo specchio d'acqua, il comfort dipende anzitutto dal controllo della velocità dell'aria. Sulla pelle bagnata, la minima corrente d'aria accentua la sensazione di freddo e accelera l'evaporazione: si cercano quindi velocità basse nella zona di balneazione, senza però creare sacche d'aria stagnante.
La qualità dell'aria si gioca nello stesso punto. I sottoprodotti di disinfezione del cloro, tra cui la tricloramina, sono volatili e si concentrano appena sopra l'acqua, dove i nuotatori respirano. Uno spazzamento ben orientato cattura questi inquinanti e li dirige verso le riprese, invece di lasciarli accumulare.
Composto volatile prodotto dalla reazione del cloro con le materie organiche apportate dai bagnanti. Concentrata a filo d'acqua, provoca irritazioni oculari e respiratorie; la ventilazione deve evacuarla il più vicino possibile alla sua sorgente.
Gli scambi convettivi delle pareti sono legati alla velocità dell'aria di superficie: una parete ben spazzata resta vicina alla temperatura interna, mentre una parete poco spazzata in zona morta tende verso la temperatura esterna (rischio di condensa). Per le due facciate, un mantello d'aria riscalda la superficie vetrata tramite la diffusione da panche.
Il sistema di diffusione appare dimensionato per contrastare le pareti fredde e la comparsa di condensa sulle facciate: garantisce, per −7 °C esterni, che una fascia ad altezza d'uomo resti sempre trattata efficacemente. In condizioni invernali severe (< 5 °C), tracce di condensa possono comunque comparire nella zona di copertura, dietro gli ostacoli aeraulici (travi, pilastri, montanti).
Regione poco spazzata dalla diffusione, dove l'aria stagna. La parete vi scambia poco con l'aria calda dell'hall e la sua temperatura tende verso l'esterno, il che la rende soggetta alla condensa. Il comportamento dell'aria calda che sale rientra nell'effetto stack termico.
Da ricordare. Anche con un sistema dimensionato per −7 °C, tracce di condensa possono persistere in copertura dietro gli ostacoli aeraulici. La CFD localizza con precisione queste zone morte per mirare le correzioni prima dei lavori.
Trattare l'umidità di un hall vasca ha un costo. La deumidificazione, assicurata da una centrale a doppio flusso e spesso da una pompa di calore, impegna una parte importante della spesa energetica, accanto al riscaldamento dell'acqua e dell'aria nuova. Recuperare il calore sull'aria estratta prima di espellerla è una leva essenziale di risparmio.
La simulazione aiuta a dimensionare nel modo più giusto. Confrontando gli scenari di diffusione e di portata, evita la sovraventilazione, che spreca energia e secca inutilmente l'aria, così come il sottodimensionamento, che lascia comparire condensa e disagio. L'obiettivo è mantenere la consegna con la portata strettamente necessaria.
Da ricordare. In piscina, comfort, conservazione dell'edificio e bolletta energetica si decidono insieme. Oggettivare i flussi d'aria tramite la simulazione permette di arbitrare senza sovradimensionare e di iscrivere la ristrutturazione nella durata.
Condensa, audit termico e diffusione dell'aria: le risposte alle domande che si pongono gestori e committenti prima di uno studio CFD.
L'hall vasca è caldo e molto umido (da 27 a 28 °C, dal 60 al 65 % UR). A contatto con le pareti fredde (vetrate, muri poco isolati), l'aria umida si raffredda sotto il suo punto di rugiada e l'acqua si deposita, degradando materiali e struttura. La CFD localizza queste superfici a rischio e verifica che la diffusione le mantenga calde, come nel nostro progetto di centro acquatico negli Hauts-de-Seine.
La termografia a infrarossi rivela in sito le zone di immissione, i loro effetti fin sotto la copertura e gli scarti di prestazione tra parti vecchie e ristrutturate. Questi rilievi forniscono uno stato iniziale affidabile che serve a calibrare il modello numerico sul comportamento reale dell'edificio.
È il tempo medio che l'aria trascorre nel volume tra la sua immissione e la sua ripresa. Un'età bassa traduce un buon ricambio; un'età elevata segnala una zona stagnante, spesso correlata ai rischi di condensa e disagio. La simulazione la mappa per confrontare gli scenari di diffusione.
Creando un mantello d'aria calda lungo le vetrate, tramite panche o griglie a pavimento che trattano direttamente la facciata. La CFD verifica che questo spazzamento tenga fino alle condizioni esterne più fredde e identifica le zone morte dove è necessario un complemento di diffusione.
Sì. Partendo dall'esistente, la simulazione testa complementi mirati (canali diffondenti, ugelli direzionali, riorientamento) e ne quantifica l'effetto prima dei lavori. Si correggono così i punti deboli al giusto costo, senza sovradimensionare né perturbare l'esercizio.
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Simulazione CFD di una piscina in ristrutturazione a Montreuil: diffusione dell'aria nell'hall vasca, miscelazione lungo le facciate vetrate e mappatura delle zone a rischio di condensa. Il video restituisce gli spostamenti d'aria e le temperature di superficie che guidano il dimensionamento della diffusione.
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