CONCEPTION PAR LE CLIMAT
CONSULTANT & DESIGNER EN


Analyse bioclimatique d'un plan masse pour Avignon-Confluences


2023

avec l'agence ChartierDalix
Urbanisme/Concours


L'agence ChartierDalix a réalisé un plan masse pour l'aménagement du site d'Avignon-Confluences, à proximité de la gare d'Avignon TGV, dans le cadre d'un concours. Le but de cette analyse bioclimatique est d'étudier l'exposition des futures constructions au mistral, l'ensoleillement des façades et de proposer des préconisations pour l’amélioration du confort thermique intérieur et extérieur. Les dispositifs préconisés dans cette étude visent à maximiser le recours à des systèmes passifs pour le chauffage, le rafraîchissement, la protection solaire et l’éclairage naturel.

ChartierDalix a fait le choix d’une morphologie en quinconce, qui permet de favoriser la ventilation naturelle des différents bâtiments. Ce choix permet également d’homogénéiser la température près du sol et de limiter le phénomène d’îlot de chaleur urbain qui est accentué dans les « rues canyons ». Ici la large ventilation entre les bâtiments et l’importante portion de ciel visible (Sky View Factor) favorise le refroidissement nocturne et donc améliore le confort thermique en période de fortes chaleurs. Cependant, l'étude a montré que cette morphologie éclatée et la situation du site en dehors d’une agglomération (Classe II) aggrave l’exposition des espaces extérieurs au mistral, d'où la nécessité d'implanter de nombreux brise-vent.

Pour cette étude, l'ensemble du futur quartier a été modélisé. Des simulations de l'ensoleillement pour différentes périodes à l'aide d'un héliodon et une soufflerie virtuelle ont été réalisées.

Site du projet d'Avignon-Confluences Site du projet d'Avignon-Confluences

Modélisation du quartier sur Blender Modélisation des futures constructions et des haies existantes

Afin de connaître les masques solaires existants dans le futur aménagement, différentes simulations ont été réalisées grâce à un héliodon. Il montre l'effet des constructions de grande hauteur sur l'ombrage des rues et des bâtiments alentour. En l'état, les façades des constructions bénéficient peu des masques créés en été, car la morphologie n'est pas assez dense. Une morphologie plus dense aurait permis de protéger mutuellement les façades, comme dans le cas de l'urbanisme traditionnel des climats chauds et secs.

Héliodon pour le solstice d'hiver Masques créés par les constructions au solstice d'hiver (21 décembre)

Héliodon pour les équinoxes Masques créés par les constructions aux équinoxes (21 mars et 21 septembre)

Héliodon pour le solstice d'été Masques créés par les constructions au solstice d'été (21 juin)

L’orientation ouest est la plus défavorable pour les pièces de repos, et notamment pour les chambres. En effet, les apports par les ponts thermiques et surtout par les ouvertures à l’ouest à partir de 14 h viennent aggraver l’inconfort thermique intérieur qui est déjà dégradé par la température élevée du début d’après-midi.

Les simulations montrent que les façades ouest sont très exposées durant la période estivale. Les ouvertures à l’ouest non protégées par des protections extérieures (brise-soleil, claustra, persienne, etc.) risquent de générer des apports solaires très défavorables.

Héliodon pour les façades ouest le 21 juin Mise en évidence de l'exposition importante des façades ouest au solstice d'été (21 juin)


Afin de mieux comprendre l’action du mistral sur et entre les constructions, la maquette a été testée dans une soufflerie virtuelle avec un vent de direction nord avec une légère composante nord- nord-ouest. Cette soufflerie permet de comprendre les zones de pression et de dépression mais reste une modélisation grossière qui ne se substitue pas à une simulation de mécanique des fluides CFD (Computational Fluid Dynamics).


Soufflerie virtuelle dans Blender Test de l'accélération du flux d'air entre les différents bâtiments et identification des zones de surpression

Analyse de l'effet Venturi entre deux bâtiments Analyse de l'effet Venturi entre deux bâtiments (le bleu ciel traduit une légère accélération du flux d'air)

Simulation numérique de l'écoulement du vent en soufflerie virtuelle Analyse en soufflerie virtuelle des effets du mistral : la couleur traduit l'accélération du flux d'air

L'étude bioclimatique de ce plan masse a mis en évidence la nécessité d'installer de nombreux brise-vent afin de préserver le confort thermique extérieur des piétons des effets du mistral.

Les meilleurs brise-vent ne sont pas nécessairement opaques : ils doivent avoir une porosité géométrique de 0,2 (Φ = 0,2, soit 20 % de vide). L’idée est de créer des turbulences dans le flux du vent, c’est pourquoi une certaine porosité améliore la performance d’un brise-vent.

Les filets agricoles, les haies denses en série et les talus plantés fonctionnent remarquablement. L’intérêt d’un brise-vent poreux est qu’il atténue les violentes rafales de mistral, mais reste relativement perméable pour de faibles vitesses : il permet donc de favoriser la ventilation naturelle en été.

Brise-vent en maçonnerie de la plaine de Crau Exemple de brise-vent maçonné de la plaine de Crau (source : Alain Guyot & Jacques Gandemer)

Haies brise-vent agricoles en série Principe des haies brise-vent en série (source : Alain Guyot)