l`eau au cœur des stratégies de ventilation et de

L’EAU AU CŒUR DES STRATÉGIES
DE VENTILATION ET DE RAFRAICHISSEMENT
DU BÂTIMENT
Forum des bonnes pratiques environnementales
Aéroport de Paris, Jeudi 5 Avril 2012
AirDesignLab
Semaine du
développement
durable 2012
Sommaire
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
Introduction
Le climat au centre de la problématique de ventilation
ƒ
ƒ
Exemple de Lille, France
Exemple de Lille
France
Exemple de Louxor, Egypte
L f ti d l til ti t ll
Les 4 fonctions de la ventilation naturelle
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Renouvellement d’air pour la santé
Rafraichissement estival de confort
Rafraichissement du volume d’air
Rafraichissement de la structure
Conclusion
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Introduction
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
Nous sommes un jeune laboratoire intégrant les informations climatiques pour le dessin du bâtiment
bâtiment. Nous donnons des
conseils à ZARA pour le choix de programme de leur nouveau magasin Eco-efficient avec une certification LEED Gold.
Nous leur permettons des économies jusque 70% de leur consommation dans leur projet de rénovations de magasins.
Test pour Euralille, Soufflerie Eiffel,
AirDesignLab, Unibail‐ Rodamco
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LILLE Temperatures
Température moyenne août: 18, température moyenne Janvier 3,4 °C
Écart de température jour / nuit: 10 °C
Le jour le plus chaud le 21 Juillet, la température ne dépasse
ppas 30°C et descend a 18 °C avec une forte humidité la nuit
Le jjour le pplus froid le 12 jjanvier,, la température
p
descend en dessous de 0°c, l’humidité est au maximum.
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LILLE Vent moyen
Il y a toujours du vent sur le site au cours des saisons. La vitesse de vent moyen est de 17 km/h (4,7m/s). Les vents sont
constants durant toute l’année. Il n’y a pas de phénomène diurne. Orientation dominante : Vent du sud-ouest.
Lille, Rose des vent l’après midi sur l’année,
Ci-dessous la nuit
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LILLE Couverture nuageuse
Entre 80% et 60% de couverture nuageuse
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LILLE Humidité relative
La moyenne de l’humidité relative à Lille est de 83% à Lille. La nuit l’humidité relative est au dessus de
80% et par contre le jour elle est autour de 60% en période chaude.
Lille, pluies sur l’année
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LILLE Humidité relative
Zone 1 : à éviter vis-à-vis des problèmes de sécheresse
Zone 2 et 3 : à éviter vis-à-vis du développement des bactéries et microchampignons
Zone 3 : à éviter vis-à vis du développement des acariens
Zone 4 : polygone (ou zone) de confort hygrothermique
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation
Test 1
LILLE Condition de confort
Peu de besoin de rafraichissement dans ce climat froid et humide!
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LILLE Stratégie de rafraichissement
La ventilation naturelle double la zone de confort et couvre les besoins de rafraichissement.
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LOUXOR Température
On constate un même cycle journalier annuel, il y baisse des températures entre 2h et 8h et augmentation nette dès le
levé du soleil. Il y a une grande disparité diurnal, avec 16°C.
Le jour le plus chaud le 16 août, la température
ne descend pas en dessous de 29°C. à 6h.
Le jour le plus froid le 19 janvier, la température
ne descend pas en dessous de 3°c à 8h.
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LOUXOR Vent
Le vent souffle la nuit à une vitesse moyenne de 7km/h (1,94m/s). L’intensité du vent est proportionnel à la courbe du
soleil, le vent souffle à 13km/h (3,6m/s) en moyenne vers 15h de l’après midi.
Louxor, rose des vent l’après
midi sur l’année
Louxor, rose des vent la
nuit sur l’année
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LOUXOR
OU O Nuages
uages
Très peu de couverture nuageuse et de brume durant la saison. Aucun nuage entre 23 semaines et 35 semaines,
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LOUXOR Humidité
Baisse de l’humidité cyclique l’après midi en plein soleil, valeur minimal a cette horaire à environ 25% d’humidité.
La nuit en période froide l’humidité ne dépasse pas 70%,
Louxor, pluies sur l’année
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LOUXOR : Zone de confort
L conditions
Les
diti
de
d confort
f t de
d l’air
l’ i extérieur
té i sontt lilimitées
ité dans
d
le
l cas de
d LLouxor.
Le rafraichissement est nécessaire de mi-novembre a mi-février
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LOUXOR : Stratégie de rafraichissement
L’évaporation indirect d’eau par un bassin par exemple permet d’étendre la zone de confort durant les
périodes les plus chaudes.
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Le climat
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LOUXOR : Rafraichissement par ventilation de nuit
La grande disparité entre les températures de journée et de nuits permet d’envisager des stratégie de purge de nuit. Cette
C
stratégie doit obligatoirement être associé à un mode constructif massif, avec forte inertie thermique. L’humidité nocturne
rafraichit l’intérieur
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Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RENOUVELLEMENT D’AIR POUR LA SANTE: Les pollutions de l’air intérieur
Les habitants des grandes villes passent 90% de leur temps à l’intérieur. Or les matériaux utilisés dans la construction
des bâtiments (pesticides, aérosols, peintures et colles) s’avèrent dangereux pour la santé en raison d’une faible
ventilation et de l’installation d’isolants thermiques.
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Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RENOUVELLEMENT
OU
D’AIR POUR
OU LA SANTE:
S
Laa vapeur
apeu dd’eau
eau
La vapeur d'eau n'est pas un polluant au sens où on l'entend habituellement. Cependant, l'humidité est la principale cause
d'insalubrité. Elle favorise le développement des blattes, des allergènes, des acariens et la présence de moisissures. Elle
a un impact
p direct sur la dégradation
g
du bâti. Sans ventilation, les matériaux s’imprègnent
p g
ppar condensation de l’humidité
contenue dans l’air stagnant.
En une nuit, un individu peut perdre de 300 à 400 g d’eau, qui se retrouvent sous forme de vapeur dans le local qu'il
occupe. Dans le même temps, il peut dégager de 150 à 200 litres de gaz carbonique (dioxyde de carbone).
Les conditions de conforts d’une personne
Dégradations des murs par humidité
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Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RENOUVELLEMENT D’AIR POUR LA SANTE: Les pollutions de l’air extérieur
Exemple de la place de l’Opéra avec 50000 à 60000 voitures passent par jour
Dioxyde d'azote moyenne : 82 microg/m3 (norm max: 40)
Dioxyde d'azote maximum: 240 microg/m3 (25-03-11)
P ti l PM10 moyenne: 36 microg/m
Particules
i
/ 3 (norm
(
max: 30)
Particules PM10 maximum: 142 microg/m3 (02-03-11)
Magasin Zara, place de l’opéra
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Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RENOUVELLEMENT D’AIR POUR LA SANTE: Besoins par personnes
Besoin en oxygène: 1,69m3/h/personne
Évacuation des odeurs et de l’humidité: 25,44m3/h/personne
Apport d’air frais 10l/sec/ personne = 36m3/h/personne*
La NF EN 13779 pour une meilleure qualité de l’air
l air préconise 72 m3/h /personne
Ratio d’humidité relative: 40 - 60%*
*ZARA
Magasin Zara, place de l’opéra
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Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RAFFRAICHISSEMENT ESTIVAL DE CONFORT: LL’air
air
Pour qu’il y ait rafraichissement des usagers la vitesse de circulation de l’air doit être au moins de 0,3 m/s sans dépasser
toutefois 1,5 m/s. Le mouvement de l’air accroit la perte de chaleur de la peau par convection.
L moteur
Le
t
du
d rafraichissement
f i hi
t estival
ti l c’est
’ t la
l ventilation
til ti ttraversante.
t
Ilot E, St Denis, ICADE – GREENAFFAIR ‐ AIRDESIGNLAB
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Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RAFFRAICHISSEMENT ESTIVAL DE CONFORT: LL’eau
eau
Idéalement l’air qui circule doit être frais avec une humidité relative plus importante. C’est pour quoi des bassins ou
fontaines peuvent servir à rafraichir l’air chaud avant qu’il ne rentre au contact de la peau.
Des plantations peuvent aussi servir à humidifier et donc rafraichir ll’air
air ambiant.
ambiant
La Villa Lante, en Toscane
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Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RAFFRAICHISSEMENT DU VOLUME D’AIR
L’air extérieur est utilisé pour refroidir et renouveler l’air intérieur réchauffé par les installations et le soleil. Par exemple à
Lille, l’air extérieur est quasiment toute l’année plus frais que la température de confort, sauf pic de chaleur durant l’été.
C’est le renouvellement d’air qui est crucial pour le rafraichissement de l’air intérieur de jour. C’est par convection mais
aussi par radiation des masses refroidies que le rafraichissement s’opère.
Stratégie : ventilation naturelle traversante
M
Moyenne des températures diurnal par mois, Aéroport de Lille, Lesquin
d t
é t
di
l
i Aé
t d Lill L
i
•En vert : Zone de confort
•En bleu : Température maximum et minimum par mois avec moyenne au milieu
•En jaune : Radiations solaires directes par mois et par m2
Les 4 fonctions
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
LE RAFFRAICHISSEMENT DE LA STRUCTURE LA NUIT
L’écart de température important l’été permet cette solution. Par exemple dans le cas de Louxor, Il y a environ 15 degrés
de différence entre nuit et jour toute l’année.
Il est aussi nécessaire de disposer de masse thermique importante, afin de pouvoir stocker le froid de la nuit pour la
journée et de pouvoir se protéger de la chaleur le jour.
Stratégie : Ventilation naturelle thermique
Moyenne des températures diurnal par mois, Aéroport de
Moyenne
des températures diurnal par mois Aéroport de Louxor:
•En vert : Zone de confort
•En bleu : Température maximum et minimum par mois avec moyenne au milieu
•En jaune : Radiations solaires directes par mois et par m2
Conclusion
L’eau au cœur des stratégie de ventilation et de rafraichissement du bâtiment
Paradoxe: Si le climat peut créer des charges
g dans un bâtiment il peut les supprimer!
Le judicieux dessin d’une surface commerciale avec le climat permet l’optimisation de la ventilation
naturelle c’est-à-dire d’évacuer l’humidité source de pollution et de l’introduire pour le rafraichissement
avec des bénéfices multiples notamment:
• 15 à 80% d’é
d’économies
i sur lla consommation
ti énergétique
é
éti
d’
d’un bâti
bâtimentt commercial
i l
• La baisse des émissions de CO2 concomitant
• 100% d’augmentation de la zone de confort des usagers l’été
• Des machines de climatisation plus petites avec une plus longue vie
• L’amélioration
L’ éli ti de
d la
l qualité
lité de
d l’air
l’ i intérieur
i té i
Management du climat
Exemple de GTB Zara
• L’amélioration de la satisfaction des usagers
MERCI…
Projet Pilote de ventilation naturelle, Université de Stanford USA