Impact des microclimats urbains sur la demande énergétique des bâtiments : cas de la rue Canyon

Urban microclimates impact on the building energy demand : street Canyon case

• Auteur / Autrice : Emmanuel Bozonnet
• Direction : Francis Allard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : La Rochelle

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets du vent

Effets du rayonnement solaire

Habitations

Climatisation -- Régulation

Constructions

Habitations -- Consommation d'énergie

Résumé

Les systèmes de conditionnement des ambiances intérieures participent pour une part importante à la demande énergétique des bâtiments, notamment en été. L'objectif de cette étude est de définir par des simulations thermoaérauliques l'interaction du microclimat urbain avec le bâti et sa demande énergétique de climatisation dans le cas d'une rue canyon. Le modèle choisi, de type zonal, nous permet de décrire les paramètres de température et de vitesse d'air dans la rue, avec un degré de précision intermédiaire entre la modélisation CFD fine et les approches nodales simplifiées. L'ensoleillement et les inter-réflexions dans la rue sont ensuite modélisés par une méthode simplifiée, développée et appliquée à l'étude de la convection naturelle dans une rue. Les écoulements dominants dus au vent sont par ailleurs étudiés à partir de données expérimentales, sur la base desquelles un modèle simplifié est proposé, en conditions isothermes. Le couplage des effets du vent et de la convection naturelle a été étudié dans le cas d'une rue canyon sur 28 jours. Nous concluons sur l'importance de la modélisation thermoaéraulique pour la détermination de l'effet d'îlot de chaleur urbain, ainsi que la demande énergétique des bâtiments.

The building energy demand is greatly affected by air conditioning systems, mainly during summer. The objective of this study is to define the interactions between urban microclimate, buildings and its air conditioning energy demand, by simulation of heat and mass transfer in the typical case of an urban street canyon. A zonal model is chosen for heat and mass transfer modeling. This approach, midway between accurate fluid dynamics codes and simple nodal models, allows us to describe, accurately enough for building energy study, thermal and wind speed parameters in the street. Then, the solar radiation and wall interchange are modeled for a street. The advantage of the simplified model proposed here is highlighted with a natural convection study of the street. Besides, air flows due to the wind are studied from experimental data, and an empirical approach of the isothermal flow is proposed. A coupled study of wind and natural convection in a street canyon is completed on a 28 days period and compared with experimental data. The consequences of heat and mass transfer in the canyon on the heat island evolution are discussed, as on the building energy demand.