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DPEA Post Carbone – ENSAVT 2 Paramétriser la thermique Le bioclimatisme Et si o

DPEA Post Carbone – ENSAVT 2 Paramétriser la thermique Le bioclimatisme Et si on finissait Master IPE – Université Paris Diderot 3 Bioclimatisme & Architecture Metropol Parasol Jürgen Mayer-Hermann Master IPE – Université Paris Diderot 4 Bioclimatisme & Architecture Master IPE – Université Paris Diderot 5 Bioclimatisme & Architecture https://alliages.wordpress.com Master IPE – Université Paris Diderot 6 Bioclimatisme & Architecture DJU Les DJU signifient littéralement Degrés Jours Unifiés. Ils permettent d’estimer en première approche, une consommation de chaud ou de froid selon une température de consigne donnée. Pour le bâtiment en France, les DJU base 18 (i.e. température de consigne de 18°C) font en général référence pour estimer en première approche les besoins de chauffage d’un logement. Master IPE – Université Paris Diderot 7 Bioclimatisme & Architecture Weingut Gantenbein Gramazio & Kohler Master IPE – Université Paris Diderot 8 Bioclimatisme & Architecture Pavillon de McGill School of Architecture Master IPE – Université Paris Diderot 9 Bioclimatisme & Architecture ICD/ITKE | research pavilion | 2011 Master IPE – Université Paris Diderot 10 Bioclimatisme & Architecture Espace culturel AAVP Architecture Master IPE – Université Paris Diderot 11 Bioclimatisme & Architecture Chartier Dalix Groupe scolaire et gymnase Master IPE – Université Paris Diderot 12 Bioclimatisme & Architecture Shigeru Ban | Pompidou Metz Master IPE – Université Paris Diderot 13 Bioclimatisme & Architecture Zaha Hadid | Galaxy Soho Beijing Master IPE – Université Paris Diderot 14 Bioclimatisme & Architecture Renzo Piano | Fondation Pathe Master IPE – Université Paris Diderot 15 Bioclimatisme & Architecture Tadao Ando Master IPE – Université Paris Diderot 16 Bioclimatisme & Architecture OMA (Rem Koolhaas) | london bridge Master IPE – Université Paris Diderot 17 Bioclimatisme & Architecture Rem Koolhas | Casa da Musica Master IPE – Université Paris Diderot 18 Bioclimatisme & Architecture Rudy Riccioti | MUCEM Marseille Master IPE – Université Paris Diderot 19 Bioclimatisme & Architecture Manuelle Gautrand | Citroen Master IPE – Université Paris Diderot 20 Bioclimatisme & Architecture Nicolas Michelin (ANMA) DPEA Post Carbone – ENSAVT 21 Paramétriser la thermique la réduction des consommations de ventilation Master IPE – Université Paris Diderot 22 Bioclimatisme & Architecture Les techniques de ventilation selon les saisons Pourquoi ventiler ? Renouveler l’air (éviter le développement de moisissures, évacuation des polluants…) Débit d’air neuf hygiénique à respecter : Bureaux : 25 m3/h/pers Enseignement : 18 m3/h/pers Logements : selon la taille Rafraichir les locaux : entre 4 et 8 VOL/h Bactéries Virus Moisissures COV Humidité Master IPE – Université Paris Diderot 23 Bioclimatisme & Architecture Les techniques de ventilation selon les saisons Nécessité d’adapter le type de ventilation selon la saison : Hiver : ventilation double flux avec récupération de chaleur sur l’air extrait Été et mi- saison chaude : ventilation naturelle Provoquée par une différence de température ou de pression entre les façades d’un bâtiment Permet d’évacuer des locaux les apports internes et solaires Ventilation traversante Ventilation verticale Master IPE – Université Paris Diderot 24 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : les moteurs • (1) Le vent (hauteur, voisinage, pression) • (2) La convection naturelle • La détermination de la quantité d’air pénétrant dans le local est incertaine et nécessite des calculs complémentaires • Cette conception va impacter l’enveloppe du bâtiment • Sa prise en compte peut modifier totalement l’aspect architectural du bâtiment 1 1 1 Master IPE – Université Paris Diderot 25 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : les moteurs Le vent : hauteur, voisinage, pression Master IPE – Université Paris Diderot 26 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : les moteurs La convection naturelle 2 2 • (2) La convection naturelle (Stratification, quantité de chaleur, taille des ouvrants, hauteur de cheminée) • La détermination de la quantité d’air pénétrant dans le local est incertaine et nécessite des calculs complémentaires • Cette conception va impacter l’enveloppe du bâtiment • Sa prise en compte peut modifier totalement l’aspect architectural du bâtiment Master IPE – Université Paris Diderot 27 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : les techniques 3 techniques : ventilation unilatérale, traversante (sous la pression du vent), par effet cheminée Master IPE – Université Paris Diderot 28 Bioclimatisme & Architecture Ventilation unilatérale Principe « Effet cheminée » dans le local Fenêtres ou grilles de ventilation Avantages : traitement local par local Inconvénients : multiplicité des systèmes, petits débits car petits delta_t La ventilation naturelle : les techniques Master IPE – Université Paris Diderot 29 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : les techniques Ventilation traversante (sous la pression du vent) Principe Différences de pression dues au vent Portes ouvertes Fenêtres ou grilles de ventilation Avantages : ne nécessite pas d’avoir un ouvrant à chaque trame Inconvénients : nécessite portes ouvertes (si cloison) Master IPE – Université Paris Diderot 30 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : les techniques Ventilation traversante (sous la pression du vent) • La quantité d’air qui va pénétrer dans un local va provoquer des vitesses d’air dites résiduelles • Ces vitesses d’air doivent être contrôlées pour ne pas provoquer de gènes • Ces vitesses d’air sont fonction du rapport d’ouverture entre l’entrée et la sortie • En l’absence de vent, la ventilation transversale s’opère naturellement de la façade à l’ombre vers la façade ensoleillée S1 S2 Master IPE – Université Paris Diderot 31 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : les techniques Ventilation par effet cheminée Principe Effet cheminée dans atrium Fenêtres ou grilles de ventilation en façade Ouverture sur atrium Avantages : lumière naturelle, fonctionne avec les deux moteurs (thermique, vent) Inconvénients : nécessite des ouvertures vers l’atrium Master IPE – Université Paris Diderot 32 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : exemple de projets Ventilation traversante GSW Headquarter, Sauerbruch & Hutton, berlin, 1999 22 étages, 11 m de profondeur Master IPE – Université Paris Diderot 33 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : exemple de projets Ventilation effet cheminée + traversante Lycée de Fréjus, Foster Ventilation naturelle + cheminée d’extraction centrale Master IPE – Université Paris Diderot 34 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : exemple de projets Ventilation effet cheminée BRE Headquarter, Fielden Clegg, UK, 1997 Bâtiment de faible hauteur de bureau, avec une ventilation traversante et effet cheminée (période caniculaire) Master IPE – Université Paris Diderot 35 Bioclimatisme & Architecture La ventilation naturelle : exemple de projets Ventilation effet cheminée + récupération de chaleur sur air extrait BedZED, Bill Dunster, UK Cheminée de ventilation naturelle avec récupération d’énergie DPEA Post Carbone – ENSAVT 36 Paramétriser la thermique Des truc en plus Master IPE – Université Paris Diderot 37 Bioclimatisme & Architecture Morphologie d’un bâtiment - Exercice Le rapport à la ville / densité bâtie  Trois formes urbaines différentes pour une même densité bâtie…  …mais différence dans la manière d’occuper l’espace  Une opération environnementale doit limiter son empreinte au sol Master IPE – Université Paris Diderot 38 Bioclimatisme & Architecture Morphologie d’un bâtiment - Exercice Le rapport à la ville / compacité  Même densité bâtie mais différence de compacité  Une opération environnementale doit limiter son empreinte au sol  La barre est ici plus compacte que la tour qui est plus élancée  Quel compromis entre densité et compacité? 30% + compacte Master IPE – Université Paris Diderot 39 Bioclimatisme & Architecture Morphologie d’un bâtiment - Exercice Compacité et lumière naturelle  Les formes plus compactes vont nécessairement moins capter les apports de chaleur et de lumière  Nécessité donc de connaître les besoins du bâtiment Master IPE – Université Paris Diderot 40 Bioclimatisme & Architecture Morphologie d’un bâtiment - Exercice Nuisances et gestion des surfaces  Intégrer les nuisances acoustiques, olfactives, pollutions de l’air, de l’eau, du sol  Des gabarits différents pour des performances différentes (acoustique, pollution)  La bonne orientation bâtie joue aussi un rôle Master IPE – Université Paris Diderot 41 Bioclimatisme & Architecture Morphologie d’un bâtiment - Exercice Nuisances et gestion des surfaces  Surfaces minérales VS surfaces végétales  Pour une même densité, limiter les surfaces imperméables implique de bâtir haut…  …A moins de vouloir récupérer l’eau Master IPE – Université Paris Diderot 42 Bioclimatisme & Architecture Morphologie d’un bâtiment - Synthèse Empreinte au sol Densité / compacité Lumière naturelle Bruit Infiltration d’eau Récupération d’eau Master IPE – Université Paris Diderot 43 Bioclimatisme & Architecture Espaces tampons Master IPE – Université Paris Diderot 44 Bioclimatisme & Architecture Morphologie d’un bâtiment – Espaces tampons Principe : Améliorer la compacité d’un bâtiment (espace inter-climatique) Captage solaire en orientation sud (conduction, convection) Réduction des déperditions en façade nord (protection aux vents…) Orientations Est / Ouest non conseillées (surchauffe été)  Exemple d’espaces tampons : hall, atrium, patio, véranda, double peau… hiver Effet de serre été Respiration Master IPE – Université Paris Diderot 45 Bioclimatisme & Architecture hiver Morphologie d’un bâtiment – Espaces tampons Espaces tampons - hiver : Plusieurs fonctions : protection contre les vents, réduction de l’amplitude thermique int/ext, apports solaires, confort et pièce de vie agréable Espaces rarement chauffés, prise d’air dans le volume préchauffé La performance dépend : du rayonnement incident, de la surface de captage, du uploads/Geographie/ bioclimatisme-architecture-c3.pdf