Thermische en luchttechnische optimalisatie van de Galerij voor Paleontologie van het Muséum national d'Histoire naturelle: comfort van de bezoekers, conservering van de collecties en eerbied voor het erfgoed.
De expertise van EOLIOS in CFD-simulatie (Computational Fluid Dynamics) en in de optimalisatie van binnenklimaten speelde een sleutelrol in de analyse en de verbetering van het luchttechnisch comfort in de Galerij voor Paleontologie van het Muséum national d'Histoire naturelle. Onze vakkennis maakte het mogelijk het thermische en luchttechnische gedrag van dit uitzonderlijke erfgoedvolume nauwkeurig te karakteriseren en concrete optimalisatieoplossingen voor te stellen die comfort van de aanwezigen, conservering van de collecties en eerbied voor de architecturale randvoorwaarden verzoenen.
De kern. De Galerij voor Paleontologie van het MNHN is een uitzonderlijk erfgoedvolume: grote hoogten, glasoverkappingen en open verdiepingen van de tuinverdieping tot het dak. EOLIOS bouwde een 3D-CFD-model van bijna 50 miljoen elementen, gekalibreerd op een audit ter plaatse (metingen in situ, rookproeven) tot een residucriterium < 10⁻⁴. Twee scenario's, zomer en winter, leggen de thermische gelaagdheid bloot en de zones waar de snelheid boven 0,4 m/s komt of de temperatuur buiten 18-25 °C valt. Het resultaat: concrete maatregelen — tussenliggende luchtverdeling, instelbare nozzles, gecontroleerde doorstroming van de bovenzones, regeling op bezoekersaantallen — ten dienste van het comfort, de conservering van de collecties en de beschermde gevels.
EOLIOS is een referentie in CFD-simulatie voor erfgoedgebouwen en grote culturele voorzieningen. Onze onderzoeken berusten op ervaring uit meetcampagnes in reële omstandigheden en op erkende expertise in het modelleren van complexe volumes met hoge thermische eisen.
Gebouwen met een culturele en erfgoedfunctie vormen een bijzondere uitdaging op het vlak van luchttechnisch comfort. De Galerij voor Paleontologie illustreert dat perfect met haar grote plafondhoogten, haar open volumes over meerdere verdiepingen en haar omvangrijke beglaasde oppervlakken.
Die kenmerken versterken bepaalde fenomenen tegenover gewone gebouwen, met name een uitgesproken thermische gelaagdheid waarbij de warme lucht zich bovenin verzamelt en verschillen van meerdere graden over de hoogte ontstaan. Dat mechanisme valt onder het schoorsteeneffect. Daar komen sterke erfgoedrestricties bij, want de beschermde gevels beperken de ingrepen op de gebouwomhulling, en er is een tweeledige en variabele bezetting van wisselend publiek en vast personeel met verschillende eisen.
De eisen van conservering van de collecties komen ten slotte bij het menselijk comfort en vragen een stabiel binnenklimaat. Die eigenheden maken van luchttechnisch comfort in dit type gebouw een complex ingenieursvraagstuk, waarbij empirische benaderingen snel hun grenzen tonen.
Gelaagdheid is het ontstaan van luchtlagen met verschillende temperaturen naar hoogte: de warme, minder dichte lucht stijgt op en verzamelt zich bovenin, terwijl de koelere lucht op vloerniveau blijft. In een groot volume als de Galerij kan het verschil tussen de verblijfszone en het gewelf meerdere graden bedragen.
Een kwestie van conservering. Naast het menselijk comfort vragen de collecties een stabiel binnenklimaat. Schommelingen in temperatuur en vochtigheid, versterkt door de gelaagdheid en door de zonnewinsten via de glasoverkappingen, belasten gevoelige materialen: de luchtstroming beheersen betekent ook het tentoongestelde erfgoed beschermen.
Tegenover die complexiteit is het gebruik van CFD het meest geschikte instrument, om meerdere aanvullende redenen. In tegenstelling tot vereenvoudigde methoden die globale debieten berekenen zonder de plaatselijke fysische werkelijkheid weer te geven, biedt CFD een volledig driedimensionaal beeld waarmee het traject van de luchtstralen, de recirculatiezones en de temperatuurgradiënten nauwkeurig zichtbaar wordt en de kritieke punten van discomfort worden aangewezen die aan globale benaderingen ontsnappen.
CFD, of numerieke stromingsleer, lost de vergelijkingen van de luchtstroming (snelheid, druk, temperatuur) op over een 3D-rekennet van het onderzochte volume. Ze geeft in elk punt de snelheids- en temperatuurvelden, waar globale methoden enkel gemiddelden leveren.
Naast dat driedimensionale beeld verenigt CFD drie beslissende sterktes:
Zonder risico talrijke scenario's testen — bestaand/ontworpen, geometrie, regelparameters — zonder materiaalkosten of verstoring van de exploitatie, en ontwerpfouten vermijden die achteraf duur zijn om te herstellen.
De thermische koppelingen van nature meenemen tussen zonnestraling, geleiding en convectie, onmisbaar om het thermisch comfort te beoordelen zoals de aanwezigen het werkelijk ervaren.
Communiceren en beslissen met kleurenbeelden, een gedeelde basis voor alle partijen in het project. In de bestekfase (DCE) wordt CFD een onmisbare voorwaarde voor elke ingreep op de ventilatie.
CFD-simulatie beperkt zich niet tot de analyse van de bestaande luchtstromen: ze is vooral een instrument om het comfort te optimaliseren. Door de omstandigheden die de aanwezigen ervaren nauwkeurig te modelleren (luchtsnelheid, ruimtetemperatuur, thermische gelaagdheid) maakt ze het mogelijk de zones met discomfort aan te wijzen en van corrigerende oplossingen te testen nog voor er werken worden aangevat. In publiek toegankelijke ruimten als de Galerij voor Paleontologie, waar occasionele bezoekers en vast personeel samenkomen, is dat vermogen om het binnenklimaat te voorspellen en bij te stellen een beslissende troef om de ontwerpkeuzes naar oplossingen te leiden die zowel performant als duurzaam.
Meer weten: CFD-simulatie in comfortanalyseHet CFD-onderzoek dat EOLIOS in de Galerij voor Paleontologie uitvoerde, draait om drie aanvullende doelstellingen.
De thermische en luchttechnische fenomenen begrijpen, zowel in de bestaande als in de ontworpen configuratie: snelheids- en temperatuurvelden, dominante overdrachtsmechanismen en interacties tussen de verdiepingen van het gebouw.
De doeltreffendheid van het ventilatiesysteem analyseren: evenwicht tussen inblaas en afzuiging, geen kortsluiting, werkelijke luchtwisselingsgraden en energie-efficiëntie van de gesimuleerde configuraties.
De risico's op discomfort aanwijzen: de zones in kaart brengen waar de snelheid boven 0,4 m/s komt of de temperatuur buiten 18-25 °C komt, en de prioriteiten voor ingrepen ordenen naar impact en haalbaarheid.
Die drie assen structureren alle werkzaamheden in deze samenvatting en vertalen de wil om de opdrachtgever een helder, onderbouwd en werkbaar beeld van de luchttechnische opgaven van de Galerij te geven.
Een grondige audit is rechtstreeks in de Galerij voor Paleontologie uitgevoerd om de thermische en luchttechnische fenomenen nauwkeurig te karakteriseren in reële exploitatieomstandigheden. Er zijn meetcampagnes uitgevoerd op alle verdiepingen om de luchtsnelheden, de temperaturen en de debieten aan de aansluitingen van de ventilatiesystemen te becijferen, zodat een betrouwbare en representatieve beginsituatie van de werking van de installatie beschikbaar was. Er zijn ook kwalitatieve visualisaties van de luchttrajecten uitgevoerd om de recirculatiezones, de parasitaire stromingen en de storingen van de bestaande verdeelinrichtingen aan te wijzen.
Naast het inzamelen van gegevens is die audit op locatie een sleutelstap om het werkelijke gedrag van het gebouw in zijn erfgoedomgeving te begrijpen, die vaak complex en beperkt is. Ze maakt het mogelijk de bestaande theoretische schema's en de HVAC-plannen te toetsen aan de werkelijkheid op het terrein en de gevolgen van exploitatiepraktijken, architecturale randvoorwaarden, weersomstandigheden en van de werkelijk gebruik van de ruimten mee te nemen — elementen die in technische dossiers zelden volledig zijn gedocumenteerd.
Die fijne kennis van de locatie is onmisbaar om modelaannames te vermijden die te vereenvoudigend zijn of ver van de werkelijke werking staan.
De terreinobservaties uit de audit vormden zo een essentiële basis om het numerieke CFD-model te voeden, te kalibreren en te valideren. Ze waarborgen de overeenstemming tussen simulatie en werkelijk gedrag van het systeem, en versterken de betrouwbaarheid van de resultaten en de relevantie van de voorgestelde oplossingen. De audit is dus een onmisbare voorwaarde voor elke duurzame analyse en optimalisatie van de vraagstukken rond luchttechnisch comfort in dit uitzonderlijke erfgoed.
De 3D-CFD-modellering van EOLIOS berust op een strikte geometrische basis, opgebouwd uit de bestaande uitvoeringsplannen aangevuld met de opmetingen en observaties uit de audit op locatie. Die stap is bepalend: de kwaliteit en de representativiteit van het model bepalen direct de relevantie van de resultaten.
Op basis van de ingezamelde gegevens ontwikkelde EOLIOS een gedetailleerd model met de volledige geometrie van de Galerij voor Paleontologie over al haar verdiepingen (van de tuinverdieping tot het dak) en met alle apparatuur die de luchtstroming op de locatie beïnvloedt: luchtbehandelingskasten en hun distributienet, inblaas- en afzuigroosters, interne en zonnewarmtebronnen, maar ook alle architecturale elementen die de stromingen sturen, zoals de expositievitrines, de scheidingswanden en de borstweringen van de loopbruggen.
De geometrische detailleringsgraad is zorgvuldig gekozen om de elementen met een merkbare invloed op de snelheids- en temperatuurvelden getrouw weer te geven, en de secundaire details te rationaliseren. Met een rekennet van ongeveer 50 miljoen vloeistofelementen waarborgt dat evenwicht tussen nauwkeurigheid en vereenvoudiging de numerieke robuustheid van de simulaties en resultaten die direct bruikbaar zijn voor analyse en besluitvorming.
In de praktijk verloopt de CFD-aanpak volgens een iteratief proces met opeenvolgende stappen:
Opbouwen van het geometrische model uit de uitvoeringsplannen en de opmetingen van de audit.
Vastleggen van de randvoorwaarden en de thermofysische eigenschappen.
Oplossen van het rekenmodel, daarna gedetailleerde analyse van de stromings- en temperatuurvelden.
Kalibreren op de terreinmetingen vóór de verbeteringsiteraties.
Een CFD-model kalibreren betekent de randvoorwaarden (debieten, oppervlaktetemperaturen, zonnewinsten, interne bronnen) bijstellen tot de op de locatie gemeten grootheden worden teruggevonden. Een gekalibreerd model wordt een betrouwbaar voorspellend instrument om configuraties te testen die nog niet bestaan.
De kalibratiefase is een sleutelstap in de CFD-aanpak: ze waarborgt de overeenstemming tussen de simulatieresultaten en het werkelijke gedrag van het systeem. Concreet gaat het om het bijstellen van de randvoorwaarden en de modelaannames (inblaas- en afzuigdebieten, oppervlaktetemperaturen van de wanden en vitrines, weersomstandigheden, zonnewinsten, interne warmtebronnen door bezetting en apparatuur) om een bevredigende overeenkomst te bereiken tussen de berekende grootheden en de in situ opgemeten waarden tijdens de audit.
Zodra het model gekalibreerd en gevalideerd is, met een convergentie van de berekeningen aangetoond door een residucriterium onder 10⁻⁴, wordt het een betrouwbaar voorspellend instrument om de invloed van verschillende wijzigingen te onderzoeken (wijziging van de debieten, geometrie van de verdeelmonden, configuratie van de ventilatiesystemen) en de nieuwe stromings- en warmteverdelingsdynamiek te analyseren ter ondersteuning van de technische besluitvorming.
De numerieke CFD-simulatie maakt het mogelijk het gedrag van de lucht in de Galerij voor Paleontologie virtueel te reproduceren onder realistische omstandigheden, zonder de betrokken seizoenen te moeten afwachten of dure en tijdrovende metingen in situ uit te voeren. Door representatieve randvoorwaarden vast te leggen op basis van de weergegevens van het nabijgelegen weerstation (buitentemperaturen, zonnestraling, werking van de ventilatiesystemen) kan het gedrag van het gebouw worden verkend in situaties zo verschillend als een zomerse hittegolf of strenge winterkou.
Twee kritieke scenario's zijn onderzocht om het werkelijke werkingsgebied van de galerij af te bakenen:
De winterscenario, dat overeenkomt met de koudste buitenomstandigheden, laat nagaan of het verwarmingssysteem via ventilatie een comfortabel binnenklimaat voor bezoekers en personeel weet te handhaven, en tegelijk de energieverspilling beperkt die volgt uit een overmatige gelaagdheid van de warme lucht bovenin.
De zomerscenario, representatief voor periodes van grote hitte, beoordeelt het vermogen van het koelsysteem om om te gaan met de aanzienlijke zonnewinsten die binnenkomen via de glasoverkappingen en ramen, en om draaglijke omstandigheden te waarborgen ondanks de hoge warmtelast.
Die tweeledige aanpak geeft de opdrachtgever een volledig beeld van de prestaties die van de installatie worden verwacht, en licht niet alleen het gemiddelde gedrag uit, maar ook de mogelijk ongunstige situaties die met prioriteit moeten worden aangepakt.
De simulaties leveren driedimensionale kaarten van de onderzochte fysische grootheden (luchtsnelheid, temperatuur) waarmee de conforme zones en de zones met risico op discomfort visueel worden gelokaliseerd. Die weergaven, in de vorm van gekleurde isovlakken of doorsneden, zijn een direct communicatiemiddel tussen ingenieurs en beslissers.
De analyse van de snelheidsvelden legt een ongelijkmatigheid van de stromingen bloot naargelang de verdieping en de zone. Globaal zijn de snelheden laag in de grote volumes van de galerij, wat rust en een stabiel binnenklimaat bevordert, maar op enkele bijzondere plaatsen zorgt de versnelling van de lucht voor een risico op merkbare luchtstromingen.
In zomerperiode treedt een bijzondere dynamiek op: de koude lucht die op vloerniveau wordt ingeblazen neigt zich als een laag te spreiden voordat ze langs de wanden opstijgt, wat opwaartse stromingen veroorzaakt die soms hinderlijk zijn vlak bij de inblaasroosters. Dat fenomeen, typisch voor gekoelde volumes met lage inblaas, staat in contrast met het wintergedrag, waarbij de warme lucht op natuurlijke en gelijkmatiger wijze opstijgt.
Onthoud dit. Inblaas van onderaf, in de winter eerder gunstig, keert zich in de zomer om: de scherende koude lucht stijgt langs de wanden op en wekt opwaartse stromingen nabij de roosters. Precies het soort plaatselijk fenomeen dat de simulatie vóór de werken kan lokaliseren — en corrigeren.
In winter, thermische gelaagdheid werkt eerder in het voordeel van het comfort: de warme lucht verzamelt zich bovenin (onder het gewelf en het dak), terwijl de verblijfszone in een gematigd klimaat blijft. De ontworpen configuratie verkleint dat verticale verschil tegenover de bestaande toestand en verbetert de energie-efficiëntie en de gelijkmatigheid van het comfort.
De vergelijking van beide scenario's leidt tot een globaal positieve balans van de configuratie: het wintergedrag blijkt bevredigend, met goed beheerste comfortomstandigheden op alle verdiepingen, terwijl het zomerscenario bepaalde grenzen blootlegt die samenhangen met de thermische massa van het gebouw en de omvang van zijn beglaasde oppervlakken. Die vaststellingen, objectief aangetoond door de simulatie, verantwoorden de voorstellen voor aanvullende optimalisaties in het volgende deel.
De simulaties brachten meerdere concrete optimalisatiemaatregelen aan het licht om het thermisch en luchttechnisch comfort in de Galerij voor Paleontologie te verbeteren.
Het plaatsen van tussenliggende verdeelelementen zorgt voor een gelijkmatiger verdeling van de luchtstromen voordat ze de bezette ruimten bereiken, wat de zones met ongemak door te hoge luchtsnelheden.
Het vervangen van de bestaande verdeeltoestellen door instelbare modellen geeft een seizoensgebonden flexibiliteit en laat de luchtverdeling fijn afstemmen op de buitenomstandigheden.
De plafondhoogte en de open verbinding tussen de verdiepingen van de galerij leidden tot het advies van een gecontroleerde doorstroming van de bovenzones van de volumes. Dat principe, dat de vermenging van de luchtlagen bevordert zonder de verblijfszone te storen, is bijzonder doeltreffend in het tussenseizoen, waar geassisteerde natuurlijke ventilatie kan volstaan om bevredigende comfortomstandigheden.
te handhaven. Ten slotte laat een regeling van de ventilatiedebieten op basis van de werkelijke bezoekersaantallen van het museum de verhouding optimaliseren tussen ervaren comfort en energieverbruik, en vermijdt zowel onderdimensionering als overventilatie die parasitaire luchtstromingen veroorzaakt. Het vervangen van de bestaande verdeeltoestellen door instelbare modellen zou bovendien flexibiliteit in gebruik per seizoen bieden.
Onzichtbare fenomenen objectiveren maakt renoveren zonder aantasten mogelijk: de simulatie verheldert de afwegingen tussen prestatie, erfgoed en investering.EOLIOS · thermisch en luchttechnisch comfort
Die CFD-onderzoek van EOLIOS in de Galerij voor Paleontologie van het MNHN maakte het mogelijk, dankzij numerieke simulatie, de thermische en luchttechnische gedrag van een complex erfgoedvolume te objectiveren. Door een grondige audit ter plaatse en modellering met hoge getrouwheid te combineren, bracht de analyse de kenmerkende dynamiek van de luchtstromen en de warmteverdelingen van dit gebouw aan het licht, zowel in winterconfiguratie als in zomerconfiguratie.
De resultaten voeden het denkwerk van de opdrachtgever door de zones die bijzondere aandacht verdienen aan te wijzen en mogelijke verbeterrichtingen voor te stellen. Ze tonen de waarde van de simulatie als hulpmiddel bij de besluitvorming: ze geeft een vooruitblik op de werking van de ontworpen installatie en helpt zo de ontwerpkeuzes te verzekeren en de afwegingen te verhelderen tussen prestatie, erfgoed en investering.
Met zijn expertise in numerieke simulatie toegepast op grote erfgoedvolumes stelde EOLIOS meerdere concrete en geordende optimalisatieoplossingen voor om het thermisch en luchttechnisch comfort in de Galerij te verbeteren. Er zijn direct toepasbare maatregelen aangewezen, aangevuld met seizoensmaatregelen voor de tussenseizoenen.
De gekozen oplossingen zijn streng gesimuleerd en geëvalueerd, zodat hun invloed op het comfort van bezoekers en personeel en op de energieverbruik van de installatie nauwkeurig kon worden becijferd. Die iteratieve aanpak, die audit ter plaatse en modellering met hoge getrouwheid combineert, waarborgt adviezen die in de werkelijkheid van het gebouw geworteld zijn en direct bruikbaar voor de bestekfase (DCE).
Met dit onderzoek maakte EOLIOS de luchttechnische opgaven van de Galerij meetbaar en verhelderde het de afwegingen tussen prestatie, erfgoed en investering. Die aanpak draagt bij tot de ontwerpkeuzes te verzekeren en geeft de opdrachtgever een vooruitziend en betrouwbaar beeld van de werking van de ontworpen installatie, ten dienste van een uitzonderlijk erfgoed dat voor iedereen openstaat.
Expertise: optimalisatie van het thermisch en luchttechnisch comfortThermische gelaagdheid, de bijdrage van CFD en de methode van EOLIOS in een erfgoedvolume.
In een groot, open en beglaasd volume verzamelt de warme lucht zich onder het gewelf terwijl de verblijfszone koeler blijft, met verschillen van meerdere graden over de hoogte. Die gelaagdheid tast het ervaren comfort aan, bemoeilijkt de conservering van de collecties en verhoogt het energieverbruik als de verwarming de verliezen bovenin moet compenseren.
Een klassieke berekening denkt in globale debieten en ziet de plaatselijke fenomenen niet: recirculaties, luchtstromingen nabij de roosters, zones met gelaagdheid. CFD lost het snelheids- en temperatuurveld in elk punt van het volume op en laat scenario's testen (zomer, winter, varianten van luchtverdeling) vóór elke ingreep, op basis van een model dat op terreinmetingen is gekalibreerd.
De audit levert een betrouwbare beginsituatie: werkelijke snelheden, temperaturen en debieten aan de aansluitingen van de systemen, en een visualisatie van de luchttrajecten via rookproeven. Die gegevens dienen om het rekenmodel te kalibreren en te valideren, zodat de simulatie het werkelijke gedrag van het gebouw weergeeft en niet theoretische aannames.
Het rekennet deelt het luchtvolume op in bijna 50 miljoen cellen waarin de stromingsvergelijkingen worden opgelost: hoe fijner het net, hoe getrouwer de plaatselijke gradiënten worden weergegeven. Het residucriterium onder 10⁻⁴ toont aan dat de berekening is geconvergeerd, dat de oplossing dus numeriek stabiel en bruikbaar is voor de besluitvorming.
CFD maakt de compromissen meetbaar: ze lokaliseert de zones met discomfort (snelheden boven 0,4 m/s, temperaturen buiten 18-25 °C) en test niet-ingrijpende maatregelen die met de erfgoedrestricties verenigbaar zijn — tussenliggende luchtverdeling, instelbare nozzles, gecontroleerde doorstroming van de bovenzones en regeling van de debieten op de bezoekersaantallen — zonder zware ingreep op de beschermde gevels.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
Het onderzoek van EOLIOS ingénierie richt zich op de thermische en luchttechnische optimalisatie van de Galerij voor Paleontologie van het Muséum national d'Histoire naturelle, met behulp van CFD-simulaties. Die aanpak maakt het mogelijk de luchtverdeling en de temperatuurvelden in dit uitzonderlijke erfgoedvolume, verdeeld over meerdere verdiepingen van de tuinverdieping tot het dak, zichtbaar te maken en te analyseren. De video biedt een onderdompeling in het 3D-model met hoge getrouwheid van de galerij, waarin de isovlakken van de temperatuur worden gepresenteerd die kenmerkend zijn voor de gesimuleerde scenario's (winter en zomer), met de dynamiek van de thermische gelaagdheid en de vastgestelde zones met discomfort. EOLIOS combineerde een grondige audit ter plaatse, met meetcampagnes in situ en rookproeven, met een gekalibreerd rekenmodel van bijna 50 miljoen vloeistofelementen, wat een getrouwe weergave van de werkelijke fenomenen waarborgt. Zo zijn meerdere concrete optimalisatiemaatregelen aangewezen (tussenliggende verdeelelementen, instelbare toestellen, regeling op bezoekersaantallen) ten dienste van het comfort van bezoekers en personeel, met eerbied voor de erfgoedrestricties van dit beschermde gebouw. Dit onderzoek toont de beslissende bijdrage van CFD-simulatie als hulpmiddel bij de besluitvorming voor de renovatie en optimalisatie van grote culturele erfgoedvoorzieningen.
ZwembadZwemcentrum — Hauts-de-Seine
DistributiecentrumKlimaattechniek — medisch distributiecentrum
HotelSharaan by Jean Nouvel
ZwembadZwembad — Montreuil
IndustrieFarmaceutische fabriek — HVAC
Natuurlijke ventilatiePrototype — ventilatieschoorsteen
KoelcelKoelcel — Leipzig
Sport / arenaBercy Arena — Parijs
IndustrieFabriek — windturbines
KoelcelKoelcel — nakoeling
Atrium · 🔒Comfort onder een glasoverkapping — Atrium
CFD-expertise, opgeleverde projecten en technische dossiers: het hele vakgebied klimaattechniek op één plek.
Het eenvoudigst is om er samen over te praten. Onze ingenieurs antwoorden met een eerste technische analyse.