Atrium, grands espaces vitrés, façades : quelles applications? quels résultats? De grandes attentes pour ces espaces, mais une complexité qui

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1 Atrium, grands espaces vitrés, façades : quelles applications? De grandes attentes pour ces espaces, mais une complexité qui implique des méthodes de conception fine et de nécessaires retours d expérience.

2 Typologie / Atrium Bâtiment de l INES, Chambéry, par M Rémon Lycée Kyoto, Poitiers, par SCAU Grands espaces vitrés : fermés Passifs forts apports solaires et fortes pertes Grand Palais, Paris, 1900

3 Typologie / Double peau Siège de l Office 64, Bayonne, par P Arotcharen, 2012 Siège de La Montagne, Clermont Ferrand par CRR, 2009

4 Typologie / Façades Projet de recherche Symbio2, par X-TU Algues dans façades qui par photosynthèse produisent des protéines. Façade active Cofadys par Technal

5 Typologie / Façades Proposition projet européen : Module HP Solar Façade.. Principe fonctionnement Intégration système HP Solar Façade.

6 Intérêt Vastes possibilités : Passif : espace de transition hors SHON espace tampon (capte apport, limite les pertes) image du bâtiment Actif : couplé avec ventilation du bâtiment protections solaires production d énergie

7 Perspective, rénovation bâtiment UB1 par DV

8 Point de vue d un architecte : François Boulé, architecte, chef de projet IEP

9 Institut d Études Politiques de Bordeaux.

10 Exemple de l IEP

11 Exemple de l IEP

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30 Exemple de l IEP

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32 Zone de transition tempérée Constat : Forte mode pour ces zones Plusieurs demandes d architectes sur des concours Mauvaise prise en compte dans Pleiades par ex. Evaluation de l impact sur le bâtiment approximative Problématique de surchauffe l été et donc d aération Exemples : Instrumentation : Instrumentation de vérandas 2011 et de double-peaux 2012 Objectifs : - Maitriser l impact de ces zones pour guider le maitre d oeuvre - Méthodologie de prise en compte pour la simulation STD 32

33 TOPAZ : présentation Pour répondre à un besoin des équipes Maitrise D œuvre Création d un outil de caractérisation de telles zones Cahier des charges de l outil : Destiné à la phase conception simple, schématique Caractérisation hiver, été et mi saison aspect dynamique à prendre en compte STD basée sur des fichiers météo Aide à la conception des indications pour amélioration 33

34 TOPAZ : présentation

35 TOPAZ : modélisation thermique Comportement thermique 1. Un bâtiment opaque + une serre vitrée 2. Partie opaque de la serre 3. Partie vitrée du bâtiment vers la serre 4. Inertie de la serre : dalle et murs 5. Menuiserie de la serre 6. Protections solaires 35

36 TOPAZ : modélisation thermique T ext Comportement thermique 1. Sollicitations extérieures : - Flux solaire (radiatif) - Text (conductif + convectif) 2. Flux solaire différencié selon les orientations : dans le fichier météo 3. Flux transmis par les parois vitrées de la serre Double flux 4. Flux directement transmis vers le bâtiment 5. Ventilation du bâtiment par préchauffage de l air dans la serre (hiver) 6. Ventilation naturelle pour rafraichissement (été) 36

37 TOPAZ : simulation météo modèle Températures flux Analyses

38 TOPAZ : analyse simulation thermique Les résultats d analyse thermique

39 TOPAZ : Analyse installation panneaux solaires Etude de performance de l installation de panneaux solaires : Entrées simplifiées Solaire thermique : Part des besoins en ECS fournie par les panneaux thermiques Solaire photovoltaïque : Production électrique des panneaux photovoltaïques Analyse économique

40 TOPAZ : ACV

41 Application à l IEP Dès la phase concours : Quel usage pour l atrium? Quel confort? Quelles températures en hiver et en été? Puis, Quelle proportion de vitrage en toiture? Quelle protection solaire? Et pour quel usage? Quelles ouvertures pour la ventilation naturelle? Quel second jour pour les classes?

42 Application à l IEP : Gestion des apports solaires Impact de la géométrie et protections solaires sur les apports de chaleur maximiser apports hiver, et minimiser été. Apports solaires (kwh) pour hiver, été, et été avec protection solaire

43 Application à l IEP : inertie intérieure Impact de l inertie sur l évolution de la température en hiver Évolution température dans l atrium pour le cas avec plancher à faible inertie et à forte inertie

44 Application à l IEP : inertie et ouvertures pour ventilation naturelle inertie Ouvertures Cas + élevée 12m² Cas - Moyenne 4m²

45 COVERIS Point de vue d un industriel de la conception et réalisation de façades vitrées et verrières architecturales : Dominique Thomasson, Directeur général Coveris

46 COVERIS Exemples de réalisations

47 COVERIS Exemples de réalisations LES DONNEES TECHNIQUES PRINCIPALES POUR UNE PAROI VITREE La transmission lumineuse est le pourcentage du flux lumineux transmis directement à travers la paroi vitrée. Tl = 60 % laisse passer 60 % du flux lumineux. Le facteur solaire g ou Fs d un vitrage est le rapport entre l énergie totale entrant dans le local à travers ce vitrage et l énergie solaire incidente. Cette énergie totale est la somme de l énergie solaire entrant par transmission directe, et de l énergie cédée par le vitrage à l ambiance intérieure à la suite de son échauffement par absorption énergétique. Fs = 20 % laisse passer 20 % de l énergie solaire Le coefficient U représente la quantité de chaleur en Watt qui passe à travers 1 m² de matériau pour une différence de température de 1 K entre les 2 ambiances. Plus le U est est faible, plus le matériau est isolant

48 COVERIS Exemples de réalisations Puits énergétique Lycée Bertran de Born à PERIGUEUX Projet architectural : - Couvrir le Cloître du Lycée tout en conservant l esprit du lieu d ouverture vers l extérieur - Créer un lieu de convivialité sous un bel ouvrage technique - Fabriquer de l électricité à l aide de panneaux photovoltaïques (puits énergétique)

49 COVERIS Exemples de réalisations Puits énergétique Lycée Bertran de Born à PERIGUEUX Choix constructifs : Charpente métallique sous tendue pour diminuer les sections de profils

50 COVERIS Exemples de réalisations Puits énergétique Lycée Bertran de Born à PERIGUEUX Choix constructifs : - Vitrages feuilletés trempés - Vitrages feuilletés trempés sérigraphiés - Vitrages bi verres photovoltaïques

51 COVERIS Exemples de réalisations Puits énergétique Lycée Bertran de Born à PERIGUEUX Choix constructifs : - Maintien des verres par des pattes ponctuelles fixées sur un profil aluminium extrudé, tous deux créés pour le projet

52 COVERIS Exemples de réalisations Puits énergétique Lycée Bertran de Born à PERIGUEUX Architectes : JL MONTARNIER CAUTY LAPARRA

53 COVERIS Exemples de réalisations Double façade ventilée de la Médiathèque de Mont de Marsan Architectes : ARCHI5 Borja Huidobro

54 COVERIS Exemples de réalisations Double façade ventilée de la Médiathèque de Mont de Marsan Projet architectural : Bâtiment en verre réfléchissant, thermiquement performant => Mise en œuvre d une double façade ventilée

55 COVERIS Exemples de réalisations Double façade ventilée de la Médiathèque de Mont de Marsan Choix constructifs : Complexe de façade composé : - d une façade type mur rideau avec double vitrage pour la peau intérieure. Ug = 1,1 W/m².K. Tl = 80 %. Fs = 60 % - d une façade extérieure aspect VEC avec double vitrage réfléchissant. Ug = 1,06 W/m².K. Tl = 67 %. Fs = 36 % L ensemble permettant d obtenir les valeurs très performantes suivantes :. Ug = 0,8 W/m².K. Tl = 53 %. Fs = 26 %

56 COVERIS Exemples de réalisations Double façade ventilée de la Médiathèque de Mont de Marsan Choix constructifs : Concernant la ventilation de la lame d air : - Soufflage en plénum de RDC - Reprises en plénum du R+1 - En période favorable, la VMC double flux récupère les calories pour l intérieur du bâti - En partie haute de la lame ventilée, des châssis commandés évacuent le surplus de chaleur

57 COVERIS Exemples de réalisations Double façade ventilée de la Médiathèque de Mont de Marsan Après un premier été de fonctionnement : - La température dans l espace ventilé n a pas dépassé 37 C - Le BET thermique a relevé très peu d apport solaire par la façade

58 COVERIS Exemples de réalisations Remplacement d une verrière de 1400 m² au Lycée Jay de Beaufort à PERIGUEUX Architecte : FORMA3PLUS

59 COVERIS Exemples de réalisations Verrière du Lycée Jay de Beaufort à PERIGUEUX Objectifs : Remplacer intégralement la verrière, y compris structure porteuse afin : - D améliorer les performances thermiques - De régler les problèmes d étanchéité et de stabilité - De diminuer la fréquence des nettoyages

60 COVERIS Exemples de réalisations Verrière du Lycée Jay de Beaufort à PERIGUEUX Choix constructifs : Charpente en structure métallique tridimensionnelle

61 COVERIS Exemples de réalisations Verrière du Lycée Jay de Beaufort à PERIGUEUX Choix constructifs : Vitrages performants permettant de diminuer de plus de 50 % les déperditions thermiques et les apports solaires : - Ug = 1,1 W/m².K - Tl = 51 % - Fs = 26 %

62 COVERIS Exemples de réalisations Verrière du Lycée Jay de Beaufort à PERIGUEUX Choix constructifs : Vitrages autonettoyants et fixation VEC des vitrages pour faciliter l entretien

63 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Architecte : Cabinet TEISSEIRE & TOUTON

64 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Objectifs :. Améliorer la performance thermique de l enveloppe. Donner au bâtiment une nouvelle image plus moderne. Limiter le coût des travaux. Continuité de l utilisation des locaux pendant les travaux

65 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Choix constructifs :. Performances de la façade existante : - Ug = 5,5 W/m².K - Tl = 86 % - Fs = 86 %. Performances de la façade rajoutée : - Ug = 1,1 W/m².K (ventelles fermées) - Tl = 72 % - Fs = 38 % (sans les stores)

66 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Choix constructifs : Ossature porteuse de la façade souhaitée la plus fine possible : T acier de 60 x 120 mm posée sur une poutre béton et maintenue à chaque nez de plancher

67 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Choix constructifs : A chaque niveau, une passerelle caillebotis assure la fonction de brise soleil et permet la circulation pour la maintenance des vitrages et des stores

68 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Choix constructifs : Dans la lame ventilée, des stores screen à commande électrique permettent de se protéger de l ensoleillement direct et limiter la montée en température de la lame d air.

69 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Choix constructifs : Un système de ventilation relié à une GTC permet de gérer la ventilation de la lame ventilée en fonction de :. la température extérieure et intérieure. l hygrométrie et le point de rosée pour éviter la condensation. la pluviométrie pour éviter l entrée d eau dans le volume ventilé

70 COVERIS Exemples de réalisations Façade ventilée Avenue du Jeu de Paume à BORDEAUX Objectifs : Suivi et enregistrement de mesures pour définir une programmation adaptée aux besoins des utilisateurs et à l optimisation des économies d énergie

71 COVERIS Exemples de réalisations MERCI POUR VOTRE ATTENTION

72 DÉBAT Questions? Quel avis sur le projet de la réhabilitation de Bordeaux 1? Quel développement technologique? Qu intégrer dans les façades? Le photovoltaïque et le thermique! Et la ventilation naturelle! (comment la calculer et se placer dans un cadre réglementaire?)

73 Les prochains rendez vous Jeudi 14 février Darwin : bâti ancien et sobriété énergétique Jeudi 7 mars Schéma directeur énergie : rénover efficacement son parc immobilier