Tour Liberté — La Défense.

Confort au vent : un enjeu majeur en milieu urbain

Le confort au vent se rapporte à la sensation de bien-être des personnes exposées à des conditions venteuses. Il s'agit de trouver un juste équilibre entre une ventilation naturelle efficace et des vitesses de vent contrôlées, pour un environnement extérieur agréable et sécurisé. L'étude consiste à analyser la vitesse, la direction du vent et l'influence des bâtiments environnants sur le flux d'air, afin de concevoir des espaces extérieurs comme intérieurs réellement adaptés aux usagers.

Cette analyse est cruciale dans les zones urbaines denses comme La Défense à Courbevoie, où les structures bâties ont un impact direct sur le flux d'air. Grâce aux simulations CFD, nous analysons le comportement du vent sur le futur site pour optimiser les espaces et garantir le bien-être des usagers.

Rugosité et effet Venturi

Définir les conditions aux limites

Dans les études numériques de confort au vent, il est crucial de définir avec précision les conditions aux limites. La modélisation 3D doit impérativement prendre en compte les bâtiments environnants, qui créent des zones de turbulence, de protection ou d'accélération. L'intégration des vraies données météorologiques locales (variations saisonnières, régimes dominants) est essentielle à des résultats fiables.

Le profil de vitesse près du sol se décrit par la couche limite atmosphérique, divisée en trois sous-couches : la couche extérieure (~1 km, vent géostrophique), la couche limite de surface (10 à 100 m, fort gradient), et la sous-couche rugueuse (quelques mètres, affectée par les obstacles). Entre elles, la vitesse varie selon un profil logarithmique — le cisaillement vertical du vent.

Dans les zones fortement urbanisées, l'effet Venturi joue un rôle important : la présence de bâtiments réduit la section de passage du vent, ce qui accélère son écoulement. Ces zones à vitesses plus élevées sont à prendre en compte pour le confort et la sécurité des usagers : en identifiant les zones exposées à des vitesses élevées, on met en place les mesures appropriées pour protéger les personnes et les biens. Intégrée dès la conception, l'analyse des vents permet aussi de concevoir des structures résistantes aux charges éoliennes et d'établir des normes de construction adaptées au site, gages de durabilité et de résilience des installations.

Simulation CFD du vent autour du projet

Étude climatique

Pour toute simulation CFD appliquée à un projet architectural, il est crucial de comprendre le climat du site. Ici, l'étude météorologique a révélé des vents dominants de Nord-Ouest et de Sud-Ouest, à une vitesse constante estimée à 5 m/s (≈ 18 km/h) — une donnée aux implications majeures sur le comportement du vent autour des bâtiments.

Comprendre le climat du site permet d'intégrer les conditions environnementales réelles, qui pèsent directement sur la conception, le confort des usagers et l'efficacité énergétique du bâtiment.

Modèle 3D

EOLIOS a modélisé les écoulements de vent au voisinage du projet via un modèle numérique CFD, résolvant les équations de la dynamique des fluides. La représentation fidèle de la géométrie 3D du quartier (bâtiments existants + projet, dans un rayon de 400 m) a permis d'obtenir des résultats détaillés. EOLIOS a travaillé sur plusieurs versions du bâtiment afin de déterminer l'architecture la moins impactante sur la dynamique du vent, majoritairement d'origine Sud-Ouest.

Résultats et réponse architecturale

Tout au long de la conception, l'équipe s'est concentrée sur des méthodes pour atténuer les effets du vent et rendre les espaces plus confortables. En collaboration étroite avec les architectes, la réflexion a porté sur l'architecture pure des bâtiments et sur l'ajout d'éléments architecturaux : passerelles, auvents, balcons, jardins à végétation persistante.

Au pied du bâtiment, toutes les vitesses d'air sont inférieures à 2 m/s ; à mi-hauteur, seules quelques terrasses dépassent 2 m/s. Maîtriser les vitesses sur les terrasses est crucial pour le confort (éviter froid intense, bruit, difficulté à maintenir des objets) — via formes architecturales adaptées, auvents, barrières de vent et végétation.

Le bâtiment le plus imposant en entrée de cour à l'Est augmente l'effet de masque, rabattant le vent vers le sol. Le vent dominant étant de Sud-Ouest, la réponse architecturale a été de rendre le bâtiment le plus aérodynamique possible : la nouvelle forme, avec des toits-terrasses en escalier, améliore l'aérodynamisme, diminue les vitesses d'air et améliore le confort piétonnier.

En participant au processus de conception itératif, les ingénieurs d'EOLIOS ont pu prévoir un grand nombre de scénarios et maîtriser les imprévus liés à une mauvaise conception, en combinant données météo statistiques, informations aérodynamiques et critères de confort et de sécurité au vent.