Etude du confort piétonnier – La Défense
Contexte : étude du confort au vent à La Défense
Eolios Ingénierie a récemment réalisé une étude sur le confort au vent d’une école dans le quartier de La Défense à Courbevoie. Ce projet a été mené dans le cadre de la construction d’un collège et d’une école européenne, situés en zone urbaine dense.
La zone d’étude, qui se trouve dans le département des Hauts-de-Seine, présente de nombreux obstacles aérauliques, tels que des bâtiments de grande hauteur. Il était donc essentiel de prendre en compte ces éléments dans l’étude aéraulique afin de comprendre leur impact sur le confort des occupants.
Etude du confort piétonnier pour le projet d'école européenne de Courbevoie
Année
2024
Client
NC
Localisation
Courbevoie - France
Typologie
Air & Vent
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Les enjeux du confort au vent
Etude CFD du confort au vent en milieu urbain
Le confort au vent fait référence à la sensation de bien-être ressentie par les personnes exposées à des conditions venteuses. Il s’agit d’assurer un équilibre entre une ventilation adéquate et des vitesses de vent excessives, de manière à créer un environnement agréable et sécurisé. L’étude du confort au vent vise à comprendre les caractéristiques du vent, telles que sa vitesse et sa direction, ainsi que l’impact des obstacles environnants sur le flux d’air, afin de concevoir des espaces extérieurs (ou intérieurs) optimaux pour les occupants.
L’étude du confort au vent est donc essentielle dans la conception des bâtiments, en particulier dans les zones urbaines denses telles que La Défense à Courbevoie. Lorsqu’on construit dans de tels environnements, il est indispensable de comprendre l’impact des obstacles (bâtiments voisins) sur le flux d’air et le confort des personnes présentes sur le site. Eolios étudie donc le confort au vent d’un projet d’un collège et d’une école Européenne en étudiant spécifiquement le flux d’air sur le futur site, par des simulations de CFD présentées dans la suite de l’article.
Etude du potentiel éolien – La Défense
L’évaluation du potentiel éolien d’un site et l’étude du confort au vent sont deux aspects interconnectés qui se complètent mutuellement dans le contexte de l’analyse des conditions venteuses. En effet, lors de l’évaluation du potentiel éolien d’un site, il est nécessaire de comprendre les caractéristiques du vent. Le moyen le plus efficace et le plus fiable pour déterminer le potentiel éolien d’un site est d’y installer, sur un temps suffisamment long, une éolienne et de déterminer son rendement. Une autre façon est l’analyse de la fréquence des différentes classes de vitesse du vent, ainsi que la détermination de la disponibilité du vent sur le site. Il s’agit donc d’une étude précise des conditions venteuses pour déterminer la faisabilité d’un projet éolien.
D’autre part, l’étude du confort au vent vise à évaluer l’impact du vent sur le bien-être et la sécurité des personnes présentes sur le site. Elle consiste à comprendre comment les conditions venteuses peuvent influencer le niveau de confort ressenti par les occupants d’un bâtiment ou d’un espace extérieur. Cela implique donc d’évaluer le potentiel éolien du site. Dans d’autres situations, l’évaluation du potentiel éolien se concentre sur la quantification des conditions venteuses et leur exploitation pour la production d’énergie renouvelable.
L’un des principaux objectifs de cette étude réalisée par Eolios Ingénierie était donc de comprendre les caractéristiques quotidiennes du vent dans la zone du projet. Pour ce faire, des données provenant d’une station météorologique représentative de la région ont été utilisées. Cette étape a permis de déterminer les vitesses moyennes annuelles du vent, les directions prédominantes, les périodes de rafales, ainsi que les fréquences des vitesses et des directions du vent, donc d’évaluer le potentiel éolien du site.
L'effet de la rugosité et de l'effet Venturi dans l'étude du confort au vent d'un projet en CFD
Définition des caractéristiques du vent
Dans le cadre des études numériques de confort au vent, il est essentiel de définir avec précision les conditions aux limites. Cela implique de délimiter le domaine de simulation en tenant compte des caractéristiques géographiques et urbaines, de spécifier la rugosité du sol, d’intégrer les données météorologiques, de définir les propriétés des bâtiments et des autres obstacles, et de préciser les zones de sortie d’air.
La prise en compte de la variabilité des conditions météorologiques et des détails précis permet d’obtenir des simulations réalistes et des résultats plus fiables en matière de confort au vent.
Définition de la couche limite atmosphérique
Pour réaliser correctement un projet d’étude du vent et donc appliquer les bonnes conditions aux limites, il faut comprendre quel est le profil de vitesse du vent près du sol. Le vent peut être décrit par la notion de couche limite atmosphérique, qui est divisée en trois sous-couches. La couche extérieure, ou sous-couche inertielle, est d’une épaisseur de l’ordre du kilomètre.
En-dessous, se trouve la couche limite de surface, d’une épaisseur de 10 à 100 mètres, où se produit un gradient important de vitesse du vent et de température. Enfin, la sous-couche rugueuse, d’une épaisseur de quelques mètres, est affectée par les obstacles de surface.
Au sol, le vent est ralenti en raison de la rugosité du sol et des obstacles présents.
Au-dessus de cette couche rugueuse, dans les couches d’air non perturbées du vent géostrophique, le vent n’est plus influencé par l’état de la surface terrestre.
Entre ces deux couches, la vitesse du vent change avec l’altitude du sol selon un profil logarithmique, c’est ce qu’on appelle le cisaillement vertical du vent.
Définition des paramètres de rugosité
La rugosité du terrain joue un rôle crucial dans l’étude du confort au vent.
Elle est définie par l’ensemble des obstacles tels que les bâtiments, les arbres et d’autres éléments qui affectent l’écoulement du vent à la surface. Plus la rugosité est élevée, plus le vent est ralenti.
Cette rugosité influence la forme du profil vertical des vitesses des vents, qui augmente à mesure que l’on s’éloigne du sol.
Les caractéristiques topographiques du domaine étudié, telles que la présence de bâtiments, d’arbres ou de relief, influencent le profil de vitesse du vent.
Il est donc important de prendre en compte la rugosité pour appliquer les bonnes conditions aux limites lors de simulations et ainsi obtenir le profil du vent le plus réaliste possible.
L’annexe de « L’Eurocode Vent » propose des valeurs de rugosité en fonction de la nature de l’environnement.
Identification des effet Venturi à l’échelle urbaine
Dans les zones fortement urbanisées où les bâtiments sont fortement concentrés, l’effet Venturi peut également jouer un rôle important. Il se produit lorsque la présence de bâtiments réduit la section de passage du vent, ce qui accélère son écoulement. Ces zones à vitesses plus élevées sont donc à prendre en considération lors de l’étude du confort et de la sécurité des usagers.
Etude de la sécurité au vent des usagers
L’étude des vents joue un rôle crucial dans la sécurité des installations et des structures. Comprendre les caractéristiques du vent, telles que sa vitesse, sa direction et son impact sur les obstacles environnants, permet d’évaluer les risques potentiels liés aux conditions venteuses. En identifiant les zones exposées à des vitesses de vent élevées, il est possible de mettre en place les mesures de sécurité appropriées pour protéger les personnes et les biens.
De plus, l’étude des vents permet de concevoir des structures résistantes aux charges éoliennes, réduisant ainsi les risques d’endommagement ou de défaillance. En intégrant une analyse approfondie des vents dès les phases de conception, on garantit la sécurité des occupants et on établit des normes de construction adaptées aux conditions environnementales spécifiques, fournissant ainsi une base solide pour la durabilité et la résilience des installations. Dans le cadre de ce projet, garantir la sécurité des occupants du bâtiment, et notamment d’enfants, est donc primordial.
Simulation numérique
Simulation CFD autour du modèle 3D du projet d'école et du quartier de La Défense
Eolios Ingénierie a réalisé une modélisation des écoulements de vent dans le voisinage du projet à l’aide d’un modèle numérique de CFD (Computational Fluid Dynamics) ou Dynamique des Fluides Numérique. Ce modèle a permis de résoudre les équations de base de la dynamique des fluides et d’obtenir une simulation précise des écoulements d’air, permettant ainsi l’étude du confort au vent.
En reproduisant fidèlement la géométrie 3D du quartier, en intégrant les bâtiments existants et ceux du projet en cours, Eolios Ingénierie a pu obtenir des résultats détaillés sur le confort au vent. Cela a permis de quantifier l’impact du projet sur le confort au vent et d’identifier les zones les plus exposées. Par exemple, les résultats ont montré que certaines zones du projet étaient fortement impactées par les vents d’origine Sud-Ouest.
En revanche, on a pu voir que les terrasses étaient relativement protégées du vent dominant, et la zone nord du site bénéficiait également d’une certaine protection grâce à la présence des bâtiments du projet.
Grâce à cette étude rigoureuse et à la maîtrise des outils de simulation avancés, Eolios Ingénierie a pu apporter des solutions personnalisées pour améliorer le confort au vent dans le cadre de ce projet à Courbevoie.
Solutions proposées pour améliorer le confort piétonnier
Après les premières études, Eolios réalise des simulations avec des solutions pour améliorer le confort au vent des usagers
Eolios Ingénierie a proposé des solutions spécifiques pour améliorer le confort au vent dans le cadre du projet de construction du collège et de l’école européenne à Courbevoie.
Pour les zones les plus exposées aux vents d’origine Sud-Ouest, Eolios a recommandé l’ajout de protections supplémentaires. Ces protections, qui peuvent être des parois coupe-vent ou des aménagements paysagers, ont pour objectif de réduire la vitesse du vent et de créer une zone plus confortable pour les joueurs. En modifiant l’écoulement de l’air et en minimisant les turbulences, ces solutions permettent de rendre les activités extérieures plus agréables et sécurisées.
Pour les terrasses et les espaces extérieurs exposés au vent, Eolios Ingénierie a recommandé une conception adaptée pour maximiser le confort des occupants. Cela inclut l’utilisation de parois pour créer des zones protectrices, ainsi que l’aménagement de zones végétalisées pour apporter une certaine barrière naturelle contre le vent. En concevant ces espaces de manière réfléchie, il est possible de créer des environnements propices aux activités de plein air, même lorsque le vent est présent.
Ces solutions permettent au projet de construction du collège et de l’école européenne à Courbevoie d’offrir un confort optimal aux occupants. Le recours à des simulations numériques avancées et à une analyse approfondie a permis à Eolios Ingénierie de garantir que les espaces extérieurs seront agréables et utilisables, même dans des conditions venteuses.
Il est important de souligner que ces solutions ne se limitent pas seulement à améliorer le confort des utilisateurs, mais elles contribuent également à optimiser l’utilisation des espaces extérieurs à proximité du projet. On encourage ainsi une utilisation plus fréquente et prolongée de ces espaces, ce qui contribue à créer des lieux plus conviviaux et attrayants.
Grâce aux compétences et à l’expertise d’Eolios Ingénierie dans l’étude du confort au vent, le projet de construction du collège et de l’école Européenne à Courbevoie bénéficiera d’aménagements adaptés pour assurer un confort optimal aux occupants. En considérant l’exposition au vent ainsi que la rugosité du terrain et en proposant des protections supplémentaires, Eolios Ingénierie s’assure que les utilisateurs pourront profiter pleinement de ces espaces, quelles que soient les conditions venteuses. Cette approche réfléchie et personnalisée contribue à créer des environnements agréables et sécurisés, favorisant le bien-être et la satisfaction des occupants du projet et compatible avec les exigences du CCTP.
Synthèse vidéo de l'étude
Résumé de l'étude
Eolios Ingénierie a réalisé une étude sur le confort au vent d’une école dans le quartier de La Défense à Courbevoie. L’étude visait à comprendre l’impact des obstacles environnants sur le confort des occupants. Il est essentiel de prendre en compte ces éléments lors de la conception de bâtiments en zones urbaines denses. L’étude du confort au vent consiste à comprendre les caractéristiques du vent, telles que la vitesse et la direction, ainsi que l’impact des obstacles sur le flux d’air. Cela est crucial dans la conception des bâtiments et des espaces extérieurs.
L’étude a également évalué le potentiel éolien du site et son effet sur le bien-être et la sécurité des personnes. Elle a pris en compte des facteurs tels que les vitesses du vent, les directions, les rafales et les fréquences. L’étude a également examiné les effets de la rugosité de surface et de l’effet Venturi sur le confort au vent. Enfin, les études sur le vent jouent un rôle crucial dans la sécurité des structures et des installations, ainsi que dans la conception de structures capables de résister aux charges éoliennes.
