CONCEPTION PAR LE CLIMAT
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Évaluation du potentiel de ventilation naturelle d'un immeuble de bureau à Orléans


2022

Architecture/Génie climatique


L’amélioration du confort d’été intérieur des constructions est un problème critique qui va s’accentuer dans le futur sous l’action des changements climatiques en cours. Le recours à des alternatives aux systèmes conventionnels de climatisation constitue un impératif pour réduire les émissions directes et indirectes de gaz à effet de serre des climatiseurs à compression, mais aussi pour diminuer les pics de consommation énergétique produits par le démarrage de ces machines durant la période estivale.

Le recours à la ventilation naturelle constitue une alternative simple pour améliorer le confort thermique des occupants durant la période estivale. On estime que le confort thermique d’occupants avec une faible activité peut être maintenu grâce à la ventilation naturelle jusqu’à la limite de 32 °C (ou 30 °C si l’humidité relative dépasse 50%).

Pour cette étude, les fichiers météorologiques proviennent de la station d’Orléans-Bricy pour la période 2007- 2021 et sont analysées au format EnergyPlus. Le but est de déterminer les périodes d’inconfort estival, ainsi que l’orientation et la vitesse des vents dominants pendant ces périodes

Graphique d'inconfort thermique à Orléans Mise en évidence des périodes estivales d'inconfort thermique à Orléans (en rouge)

Rose des vents du mois de juin pour Orléans Rose des vents pour les périodes estivales d'inconfort thermique pour le mois de juin

Rose des vents du mois de juillet pour Orléans Rose des vents pour les périodes estivales d'inconfort thermique pour le mois de juillet

Rose des vents du mois d'août pour Orléans Rose des vents pour les périodes estivales d'inconfort thermique pour le mois d'août

Une fois que les directions des vents dominants pour les périodes d’inconfort estival sont connues, il faut examiner l’environnement immédiat de la construction afin de déterminer le potentiel de ventilation naturelle et l’effet de masques éventuels. L’environnement modifie la couche limite et affecte la circulation des vents près du sol.

Analyse masque par Clément Gaillard Analyse des masques produits par l'environnement immédiat

Analyse de la ventilation par Clément Gaillard Effets des masques sur la ventilation des différents étages

Le recours à la ventilation transversale ne peut se faire que dans l’hypothèse où il existe des ouvrants entre les bureaux et le couloir : l’installation d’impostes au-dessus des portes entre le couloir et les bureaux est donc absolument nécessaire.

Le recours à la ventilation transversale peut être particulièrement contraignant du point du plan intérieur et suppose d’étudier soigneusement les ouvertures entre les différentes pièces. Une alternative intéressante consiste à générer des pressions et des dépressions sur la façade face au vent afin de réaliser une ventilation mono-orientée : ce type de ventilation est tout à fait adaptée aux vents obliques d’orientation sud-ouest et nord-ouest que nous avons identifiés.

Simulation en soufflerie d'une ventilation transversale Analyse en soufflerie de la circulation de l'air avec des impostes d'après les travaux de la Texas Engineering Experiment Station et de Victor Olgyay dans Design with Climate (1963)

Schéma de ventilation mono-orientée Principe de ventilation pour des locaux mono-orientés présenté par Subrato Chandra dans J. Cook (dir.), Passive Cooling (1989)