Axe A1 > Opération 3.2 : Interactions environnements urbains

Cette opération s’articule sur 2 projets complémentaires :

  • Projet 1 : Interaction microclimat urbain et bâtiment
  • Projet 2 : Traitement des surfaces urbaines et réduction des îlots de chaleur urbains

La population urbaine est définie internationalement par un groupement d’habitations compactes (conférence de Prague, 1966) d’au moins 10 000 habitants. Celle-ci est supérieure à 50% de la population mondiale depuis 2007, et elle est de 72% en Europe et 77% en France (source INSEE).

La prise en compte de l’environnement urbain est donc primordiale dans les études liées à la performance énergétique des bâtiments. En effet l’environnement urbain interagit de façon complexe avec les bâtiments, ce qui participe aux modifications locales des conditions climatiques qui se traduisent parfois par la formation d’îlots de chaleur urbains.

Ainsi, les données d’entrée pour la conception des bâtiments ne sont plus figées, mais couplées de façon dynamique aux différentes échelles de la canopée urbaine (échelle microclimatique), à la rue et à l’enveloppe du bâtiment. L’étude des bâtiments est donc étendue ici à l’échelle du quartier qui englobe un ensemble de bâtiments en interaction avec l’échelle de la canopée urbaine.

de l’échelle météorologique, à la canopée urbaine, et l’environnement proche du bâti

L’étude et le développement des connaissances à l’échelle supérieure de la ville se fait notamment en collaboration avec l’Institut de la Ville (FR CNRS 2488) et le projet de recherche fédératif sur le microclimat urbain et la demande énergétique du bâtiment.

La morphologie urbaine, liée notamment à l’architecture, est un des paramètres principaux dans notre étude des phénomènes de transfert de masse et de chaleur entre la rue pour lesquels des modèles déterministes sont en développement, principalement sur les effets de couplage entre vents dominants et piégeages radiatifs. Ces études font l’objet de développements de modèles théoriques et de l’utilisation ou de conception de codes de simulation adaptés (Solene, codes CFD, modèles zonaux, modèles de rayonnement, …).

Par ailleurs, le banc expérimental CLIMABAT reproduisant à l’échelle 1/10 des rues type canyon (caractéristiques des centres urbains en Europe) développé au laboratoire sert de support aux expérimentations pour les travaux à l’échelle du bâtiment et de la rue.

Le traitement de l’îlot de chaleur urbain et l’amélioration de la performance énergétique du bâtiment sont étudiés selon l’ensemble des paramètres thermophysiques et des solutions font l’objet d’études spécifiques :
La modification des propriétés radiatives des surfaces, enveloppe bâtie (toitures et façades) et chaussée. Notre participation dans le développement de cette technique, l’évaluation théorique et expérimentale des performances, se concrétise par notre participation au conseil européen des cool roofs (ECRC) qui regroupe laboratoires, industriels et institution et soutenu par l’UE.

Banc expérimental CLIMABAT
Plateforme ClimaBat - expérimentations enveloppes végétales

La végétalisation des enveloppes bâties (façades et toitures) pour lequel le développement de modèles prenant en compte les transferts hydriques couplés au bâti et à l’environnement de la rue sont étudiés expérimentalement (plateforme CLIMABAT) et numériquement (développement de modèles).

La demande énergétique et le confort d’été dans les locaux à l’échelle d’un quartier dépendent des enveloppes bâties et de la densification urbaine qui est un des paramètres pour la conception d’éco-quartier (Grenelles de l’environnement). Le développement d’outils permettant l’étude de la performance énergétique d’une maquette virtuelle de quartier fait l’objet de conception et d’assemblage de codes liés aux phénomènes microclimatiques et à la simulation thermique dynamique des bâtiments.

Simulation énergétique à l’échelle du quartier

Ces travaux de recherche ont pour objet à la fois de développer des outils et des connaissances en collaboration avec des laboratoires de compétences complémentaires sur le microclimat urbain et d’étendre notre connaissance du bâtiment à l’échelle quartier. Ils font aussi l’objet de collaborations industrielles concrètes utiles à terme pour les urbanistes et les méthodes de conception d’écoquartiers.

publie le mardi 11 décembre 2012