URBANISTE & DESIGNER
CONCEPTION PAR LE CLIMAT EN


Étude d'un système de rafraîchissement par effet de cheminée


2020-2021

Génie climatique/Architecture


Ce projet a été développé dans le cadre d’un avant-projet de rénovation d’anciens locaux de stockage sur deux niveaux. J’ai imaginé un système de rafraîchissement passif qui permettrait de bénéficier de la différence de température entre les deux niveaux afin de rafraîchir le niveau supérieur.

Le sous-sol étant à proximité d’une nappe phréatique et doté d’une importante inertie thermique, la température s’y maintient à environ 15 °C toute l’année. à partir de mes recherches sur les techniques solaires passives, j’ai proposé d’amener cet air frais au rez-de-chaussée grâce à l’emploi d’une cheminée solaire. En réchauffant l’air en partie haute dans un capteur solaire à air, ce système crée un « effet de cheminée » et permet d’élever l’air frais qui a tendance à stagner au sous-sol par gravité. En plus de fonctionner uniquement grâce au rayonnement solaire, ce système est naturellement régulé : plus l’ensoleillement est fort en été et plus le rafraîchissement sera important.

Thermal Chimney Sketch by Clément Gaillard Recherches sur l'intégration de la cheminée et des capteurs solaires à air

Thermal Chimney Site Project by Clément Gaillard Organisation des différents flux climatiques sur le site

La formule de Dreyfus (Le Confort dans l'habitat en pays tropical, 1960) pour le calcul de l’effet de cheminée montre que le débit d’air est principalement fonction de la différence de température entre le point froid (ici, le sous-sol) et le point chaud (ici, les capteurs solaires sur le pan sud-est de la toiture). Ce débit est également fonction de la surface des ouvertures d'entrée et de sortie.

Plus la température des capteurs est élevée, plus la ventilation et le rafraîchissement de l’air à l’intérieur de la gare sera efficace. Afin de maximiser l’effet de cheminée, les capteurs à air sont composés d’une large surface de tôle noircie placée derrière un vitrage qui crée un effet de serre.

Dreyfus equation Méthode de calcul empirique du débit ventilé par effet de cheminée proposée par Dreyfus dans Le Confort dans l'habitat en pays tropical

Thermal Chimney Project by Clément Gaillard Schéma du système de rafraîchissement par effet de cheminée qui exploite la différence de température entre le sous-sol et les capteurs solaires à air en toiture

Solar Air Collector by Clément Gaillard Détail d'un capteur solaire à air simplifié en tôle noircie