Conception de la ventilation et de l'évacuation des fumées pour le parking souterrain des bus à énergies nouvelles de la route Xietu, à Shanghai.

01 Contexte et objectifs de la conception

Le Centre international d'innovation en sciences et technologies médicales de Shanghai, qui abrite le dépôt de bus électriques de la route Xietu, représente une initiative pionnière en matière d'infrastructures urbaines : un parking à étages ultramoderne pour bus électriques, niché au cœur de la ville. Ce projet répond non seulement au besoin urgent de solutions de transport public efficaces, mais intègre également des considérations essentielles de sécurité et de protection de l'environnement.

Lors de la conception des systèmes d'évacuation des fumées et de désenfumage, ainsi que des mécanismes d'admission et de distribution d'air frais, nous avons pris en compte l'impératif d'optimiser la capacité du garage pour accueillir une flotte croissante de bus électriques. Afin de maximiser l'espace, la conception évite de subdiviser la structure en unités de protection incendie distinctes. Le système de ventilation est doté de commandes manuelles et automatiques temporisées, tandis que le système d'évacuation des fumées peut être activé automatiquement ou manuellement. Compte tenu de l'emplacement central du garage en milieu urbain, les stratégies de réduction du bruit sont primordiales. C'est pourquoi nous avons opté pour des systèmes de ventilation silencieux et économes en énergie, permettant l'automatisation des opérations afin d'accroître encore les économies d'énergie. Examinons maintenant les considérations essentielles qui ont guidé ce projet.

02 Principes et considérations de conception

Ventilation : Évacuation de la chaleur résiduelle et des gaz d'échappement

L'objectif principal du système de ventilation du parking pour bus électriques est d'évacuer efficacement la chaleur résiduelle et les gaz d'échappement nocifs produits par les bornes de recharge, les batteries et les câbles de recharge en fonctionnement. Conformément aux normes en vigueur, nous avons établi que la température ambiante de fonctionnement des équipements électriques ne doit pas dépasser 40 °C. Afin de garantir la sécurité et des performances optimales, notre conception intègre un système de ventilation assurant un renouvellement d'air minimal de six fois par heure, permettant ainsi une gestion efficace de la charge thermique et le maintien d'un environnement sain.

Échappement des fumées : se protéger contre les émissions toxiques

En cas d'incendie, notamment lors de la recharge d'un véhicule électrique, la combustion des composants et câbles électriques peut générer des fumées toxiques, compliquant les opérations de secours. Les extincteurs à poudre classiques sont souvent insuffisants pour ce type d'incendie, soulignant la nécessité de mesures préventives efficaces. Notre conception intègre non seulement un système d'alarme incendie automatique et un éclairage de secours, mais aussi un système d'évacuation des fumées qui se déclenche en même temps que les détecteurs d'incendie. Ceci garantit une évacuation rapide et minimise les risques d'exposition aux fumées toxiques.

Éviter les divisions d'unités ignifugées

Diviser le parking en petites unités coupe-feu (généralement de 1 000 m² maximum) peut entraver les protocoles de sécurité et réduire la capacité de stationnement, tout en augmentant les coûts du fait des systèmes d’évacuation des fumées supplémentaires. Notre stratégie consiste plutôt à respecter la réglementation incendie en vigueur pour les garages, autorisant des cloisons coupe-fumée jusqu’à 2 000 m². Cette approche simplifie la conception, renforce la sécurité et optimise l’espace pour l’exploitation des bus électriques.

Systèmes de ventilation et de contrôle des fumées

Afin de préserver la qualité de l'air et de limiter les risques d'incendie, le système de ventilation du garage est conçu pour évacuer en continu la chaleur résiduelle et les gaz d'échappement. Des mécanismes de contrôle assurent un fonctionnement optimal : les extracteurs d'air sont activés manuellement ou automatiquement par minuterie et sont reliés aux ventilateurs d'admission d'air. En cas d'incendie, les désenfumeurs peuvent être activés manuellement ou automatiquement par le système d'alarme incendie, garantissant ainsi une intervention coordonnée privilégiant la sécurité.

Protection de l'environnement et efficacité énergétique

Compte tenu de l'emplacement urbain du dépôt de bus électriques, le bruit de fonctionnement, bien qu'inférieur à celui des véhicules thermiques traditionnels, demeure une préoccupation pour les riverains. C'est pourquoi nous avons privilégié le choix de ventilateurs silencieux tout en maintenant une ventilation adéquate. Afin de minimiser davantage les nuisances sonores, la conception intègre des mesures d'isolation des vibrations et d'insonorisation, ainsi que des traitements acoustiques pour les locaux techniques des ventilateurs. Par ailleurs, nos stratégies d'économie d'énergie se traduisent notamment par la mise en place d'un système de ventilation automatique programmé, favorisant ainsi le développement durable tout en garantissant le respect des normes environnementales locales.

03 Présentation du projet et configuration du système

Portée du projet et paramètres clés

Situé au sein du Centre international d'innovation en sciences et technologies médicales de Shanghai, le parking pour bus de Xietu Road est un ambitieux complexe de grande hauteur conçu pour répondre à la demande croissante de la ville en infrastructures de transport à énergies nouvelles. Implanté dans le district de Xuhui, à proximité de l'hôpital Zhongshan et de zones résidentielles, ce bâtiment est soumis à des normes strictes en matière de bruit et d'environnement. Il s'élève sur 26 étages hors sol et compte trois niveaux souterrains, pour une hauteur totale de 120 mètres. Couvrant une superficie totale prévue de 25 109,8 m², le projet présente une surface construite impressionnante de 174 240 m².

Le parking occupe une superficie considérable de 85 340 m², répartie entre 58 100 m² en surface et 27 240 m² en sous-sol. Cet ouvrage est spécifiquement conçu pour accueillir à la fois des voitures classiques et des bus à énergies nouvelles. Les niveaux souterrains offrent 794 places de stationnement pour voitures, tandis que les niveaux de surface sont réservés à 260 bus à énergies nouvelles équipés d'une infrastructure de recharge avancée. Cette stratégie de stationnement innovante, baptisée « construire quatre places et garer cinq véhicules », optimise l'espace sur quatre niveaux, chacun étant équipé pour la recharge des véhicules électriques.

Systèmes de ventilation et d'évacuation des fumées : une approche stratégique

Configuration du système du premier étage

Le parking du premier étage, conçu pour les bus à énergies nouvelles, a une hauteur sous plafond de 5.65 m et une hauteur libre de 5.45 m. Ce niveau est divisé en trois zones coupe-feu principales : les zones 1F-3 et 1F-4 sont réservées au stationnement des bus, tandis que la zone 1F-5 abrite un atelier de maintenance et les bureaux administratifs. Chaque zone est équipée d’un système de ventilation mécanique et d’extraction des fumées adapté aux exigences spécifiques de sécurité incendie du secteur.

Configuration du système du deuxième et du troisième étage

Aux deuxième et troisième étages, les bus à énergies nouvelles sont abrités dans des espaces à la structure similaire, d'une hauteur sous plafond de 5.65 m et d'une hauteur libre de 5.25 m. Ces niveaux sont divisés en plusieurs zones coupe-feu afin d'optimiser la sécurité. Chaque zone est équipée de son propre système de ventilation mécanique et d'extraction des fumées. Le deuxième étage comprend également un bureau de gestion et un centre de répartition, tandis que le troisième étage est divisé en deux zones coupe-feu pour garantir des mesures de sécurité complètes.

Configuration du quatrième étage et du toit

Le quatrième étage reprend le même principe avec deux zones coupe-feu et, comme les niveaux inférieurs, il est équipé de systèmes de ventilation mécanique et d'extraction de fumée. Le toit-terrasse sert de parking à bus en plein air, avec des bornes de recharge. Cet aménagement assure une circulation d'air optimale, notamment pour les véhicules électriques.

Capacité de ventilation et d'évacuation des fumées et sélection du ventilateur

Calcul du volume de ventilation et d'évacuation des fumées

Afin de garantir une circulation d'air optimale, les systèmes de ventilation et d'évacuation des fumées ont été conçus avec précision. Pour les étages 1 à 4, la ventilation est calculée sur la base d'une hauteur sous plafond de 3 mètres et d'une fréquence de six renouvellements d'air par heure. Le débit d'air nominal du ventilateur intègre un coefficient de fuite de 1.1, tandis que l'apport d'air frais est calculé à 85 % du volume d'extraction. Le volume d'évacuation des fumées est déterminé conformément aux normes de protection incendie des parkings, chaque unité coupe-feu faisant office de cloison pare-fumée. Les ventilateurs d'évacuation des fumées sont équipés d'un coefficient de fuite supplémentaire de 1.2 par mesure de sécurité, et le débit d'air est réglé à 50 % du volume d'évacuation des fumées calculé.

Sélection des ventilateurs et intégration du système

Le choix des ventilateurs, tant pour la ventilation que pour l'évacuation des fumées, était crucial. Chaque unité coupe-feu des quatre premiers étages est équipée d'un ventilateur centrifuge monobloc silencieux à double fonction. Les moteurs des ventilateurs d'extraction/désenduit sont externes, tandis que ceux des ventilateurs d'arrivée d'air frais sont intégrés. Pour une sécurité accrue, les ventilateurs sont alimentés par un système double, utilisant à la fois l'alimentation électrique ordinaire et l'alimentation de protection incendie. Les modèles de ventilateurs sont sélectionnés en fonction des exigences de conception pour l'arrivée d'air frais, l'extraction, l'alimentation en air et l'évacuation des fumées, garantissant ainsi des performances optimales dans toutes les unités coupe-feu.

Contrôle et automatisation : améliorer l'efficacité et la sécurité

Le système de ventilation du garage pour bus électriques est conçu pour un fonctionnement quotidien et pour les situations d'urgence. En conditions normales, les ventilateurs d'extraction et d'admission sont commandés soit par des mécanismes automatiques temporisés, soit par des commandes manuelles. En cas d'incendie, les ventilateurs d'extraction de fumée et d'alimentation en air sont activés par une combinaison de systèmes manuels et automatiques : soit manuellement sur place, soit automatiquement par le système d'alarme incendie. Chaque unité de protection incendie est équipée de systèmes de ventilation et d'extraction de fumée indépendants, partagés par l'ensemble du bâtiment. Des ventilateurs à deux vitesses assurent la ventilation normale et passent en mode haute vitesse pour l'extraction de fumée en cas d'incendie.

04 Normes d'économie d'énergie et d'équipement pour les nouveaux garages de stationnement pour autobus à énergie positive

Systèmes de ventilation pour la santé et l'hygiène

Pour garantir la sécurité et le confort, le système de ventilation du parking pour bus électriques est conçu pour évacuer la chaleur résiduelle et les gaz d'échappement nocifs issus de la recharge. Ce système assure un renouvellement d'air d'au moins six fois par heure, maintenant ainsi la température ambiante en dessous de 40 °C pour les conducteurs et les équipements électriques. Des systèmes d'admission d'air frais sont également installés pour compenser au moins 80 % du volume d'air extrait, garantissant une qualité d'air intérieur optimale. L'apport d'air naturel est privilégié autant que possible ; dans les zones où il n'est pas possible, des systèmes d'admission d'air mécaniques sont mis en œuvre afin de respecter les normes de santé et de sécurité.

Mesures de réduction du bruit et d'isolation des vibrations

Compte tenu de l'emplacement du parking à bus dans le quartier densément peuplé de Xietu Road, la réduction du bruit est essentielle. La conception limite le bruit à 45 dB(A) maximum le jour et à 35 dB(A) la nuit. Le bâtiment partageant ses locaux avec le Centre international d'innovation en sciences et technologies médicales, ces limites sont encore plus strictes dans certaines zones : 35 dB(A) le jour et 30 dB(A) la nuit. Pour respecter ces normes rigoureuses, le projet utilise des caissons de ventilateurs centrifuges silencieux, des socles anti-vibrations et des suspensions à ressorts afin de minimiser le bruit et les vibrations des équipements. Des silencieux sont également installés aux entrées et sorties des ventilateurs, et des mesures d'insonorisation sont mises en œuvre dans les locaux de ventilation pour garantir la conformité aux normes.

Efficacité énergétique : Optimisation du système de ventilation

Conformément aux normes chinoises d'économie d'énergie, les ventilateurs sélectionnés répondent aux exigences de débit et de pression d'air tout en minimisant la consommation électrique. Malgré les importants besoins de ventilation du garage pour bus électriques (plus de 10 000 m³/h), la consommation électrique des ventilateurs (Ws) est maintenue en dessous de 0.27 W/(m³/h), respectant ainsi des critères d'efficacité rigoureux. La conception actuelle permet d'atteindre des valeurs de consommation électrique comprises entre 0.245 et 0.250 W/(m³/h), garantissant un fonctionnement écoénergétique. Des systèmes de contrôle automatisés permettent aux ventilateurs de fonctionner en synchronisation avec l'arrivée d'air frais, réduisant davantage la consommation d'énergie et assurant des performances optimales.

En conclusion, la conception du système de ventilation et d'évacuation des fumées du parking pour bus électriques de Xietu Road témoigne d'une approche novatrice des infrastructures urbaines, conciliant sécurité, durabilité environnementale et efficacité opérationnelle. Grâce à l'intégration de systèmes de ventilation performants, de mesures de réduction du bruit et de technologies d'économie d'énergie, l'installation garantit non seulement la sécurité et le confort de ses usagers, mais répond également aux exigences élevées liées à l'exploitation des bus électriques en milieu urbain dense. Ce projet illustre comment l'ingénierie moderne peut répondre efficacement aux besoins des transports à énergies nouvelles, tout en respectant des réglementations strictes en matière de sécurité et d'environnement.