DISPOSITIFS EOLIENS INTEGRES AUX FACADES DES BATIMENTS Modélisation et étude performative de dispositifs éoliens innovants intégrés aux façades des bâtiments pour la production d'énergie et la ventilation.

par David Serero

Projet de thèse en Architecture

Sous la direction de Robert Leroy et de Jean-Denis Parisse.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de VTT - Ville, Transports et Territoires , en partenariat avec GSA - Géométrie, Structure et Architecture (laboratoire) depuis le 16-10-2016 .


  • Résumé

    Les architectes doivent mettreen œuvre, dans leurs bâtiments, des dispositifs de production d'énergie de manière à pouvoir compenser l'énergie résiduelle consommée par les bâtiments de nouvelle génération et approcher une architecture à énergie-zéro. Cette recherche vise à établir une méthode de conception des bâtiments, simple et facile d'utilisation, par les architectes, pour intégrer dans le développement de leurs projets des dispositifs de production d'énergie éoliens. Notre méthode considère l'échelle des bâtiments, leur orientation et les conditions contextuelles et la vitesse du vent sur le site pour optimiser la performance et l'efficacité énergétique de chaque solution ainsi que leur cout d'investissement. Nos simulations dynamiques (computational Fluid Dynamic – CFD) de l'effet du vent sur les bâtiments, montre qu'il existe une très grande marge d'amélioration des dispositifs et de leur implantation sur la structure et la surface des bâtiments. L'enveloppe des bâtiments, leur façade et toiture, offre un potentiel inexploité pour la « greffe » de dispositifs intégrés aux bâtiments (nous les appellerons DIB) telles que panneaux photovoltaïques et micro-turbines pour produire de l'énergie propre. Notre analyse précise des systèmes existants, montre qu'il est possible d'implanter les dispositifs pour limiter l'instabilité de leur performance causée par les turbulences, et d'exploiter plus précisément l'effet d'amplification de la vitesse du vent causée par la simple présence du bâtiment. Combinant analyse computationnelle de type CFD (computational fluid dynamic) et des mesures en soufflerie, nous simulerons les réactions entre le vent et plusieurs types de bâtiment afin de prévoir le potentiel de l'énergie extraite en mesurant l'accélération de la vitesse du vent. (L'énergie extraite dépend du cube de la vitesse du vent). La géométrie et l'orientation du bâtiment contribue donc bien à une amélioration de la vitesse du vent.

  • Titre traduit

    WIND DEVICES INTEGRATED TO BUILDING'S SKINS Performative study and design of wind devices integrated to building façade for energy harvesting and building ventilation.


  • Résumé

    Architects and designers are encouraged to use energy harvesting devices as a strategy to balance energy consumptions of buildings, aiming to minimize the maintenance cost of buildings and meet the criteria of net-zero energy. This research aims to provide simple and straightforward design methodology to architects to integrate wind harvesting energy devices to their project. The proposed design method considers orientation and scale of buildings, contextual conditions, as well as on-site wind speed data to optimize building-integrated devices (BID) performance and financial efficiency of the energy produced. It will achieve a more efficient resource utilization by better integration of devices to buildings and by repartition of cluster of devices over large surfaces. Building envelopes are becoming smarter; Building's façade or rooftops are available for new function of building-integrated device (BID), such as photovoltaic panels and wind turbines to produce clean energy.