Evaluation des impacts directs et indirects des façades et des toitures végétales sur le comportement thermique des bâtiments
Institution:
Ecole Centrale de NantesDisciplines:
Directors:
Abstract EN:
The combination of global warming and urban 'heat island' effect raises health, energy consumption and discomfort concerns that require quick and realistic answers. One of the issues is the adaptation of the city planning in order to mitigate the urban 'heat island' phenomenon and its impact on the energy consumption of buildings. In a context of urban intensification, coating the building envelope with vegetation is one solution considered. The main objective of this thesis is thus to provide a simulation tool which is able to describe how the vegetation of buildings' envelopes affects the thermal behaviour of the building directly but also indirectly, through induced micro-climate changes. A preliminary study showed that coupling a CFD code and Solene, a thermo-radiative model, is necessary to assess the impact of micro-climate on buildings' thermal behaviour. Then, a thermal model of green walls has been implemented in Solene-microclimat, a micro-climatic model developed at CERMA laboratory. This model has been subsequently validated using experimental data. Finally several scenarios of vegetation applied to the "Pin Sec" district, a suburban neighbourhood of the city of Nantes (France) previously densified, have been simulated. From these empirical results, it has been shown that, in the case of uninsulated buildings, the direct effect of the green façades and roofs can avoid indoor thermal discomfort in summer. Covering with vegetation the external walls of neighbouring buildings also allows to indirectly improve the thermal comfort in a building which is neither insulated nor coated with vegetation.
Abstract FR:
La synergie d’un réchauffement climatique planétaire et d’un effet d’îlot de chaleur urbain nécessite d'apporter des réponses rapides qui solutionnent à la fois les problématiques sanitaires, de confort et énergétiques. L'un de ces enjeux est l'adaptation de l’aménagement urbain de manière à maîtriser le phénomène d’îlot de chaleur urbain et son impact sur la consommation d’énergie des bâtiments. Dans un contexte de densification urbaine, l'apport de végétation, notamment sur l'enveloppe des bâtiments, est une solution envisagée. L'objectif de ce travail de thèse est de fournir un outil de simulation permettant de représenter les effets de la végétalisation des enveloppes de bâtiments sur leur comportement thermique, qu'ils agissent directement ou bien par l'intermédiaire de la modification du microclimat. Une étude préalable a montré la nécessité de mettre en œuvre un couplage entre un code CFD et le modèle thermo-radiatif Solene pour l'évaluation de l'impact du microclimat sur le comportement thermique des bâtiments. Un modèle d'enveloppe végétale a ensuite été intégré au modèle de simulation microclimatique développé au CERMA, Solene-microclimat, et validé à partir de résultats expérimentaux. Plusieurs scénarios de végétalisation du quartier du Pin sec de Nantes densifié ont ensuite été étudiés. Il a été montré que l'effet direct de la végétalisation des façades et des toits permettait de supprimer l'inconfort d'été à l'intérieur de bâtiments sans isolation thermique. La végétalisation des façades des constructions voisines permet d'améliorer indirectement les conditions de confort dans le cas d'un bâtiment qui n'est ni isolé, ni végétalisé.