Etude aérothermique d’une double paroi vitrée

18/09/2018

En octobre 2016, Eurosic a confié à Eiffage Construction, l’extension et la surélévation de cinq niveaux de son immeuble Carré Michelet, situé à La Défense (92).

 

Afin de privilégier confort et fonctionnalité, l’architecture du bâtiment a été complètement revue : la lumière naturelle et le végétal ont été placés au coeur du projet avec notamment la création de deux étages en attique, de larges escaliers vitrés, de terrasses et balcons végétalisés ouverts sur l’atrium.

 

Le bâtiment vise les certifications HQE (Haute Qualité Environnementale) Exceptionnel et Breeam Excellent. 

 

Eiffage Construction a sollicité Andheo pour réaliser une étude aéraulique et thermique de la façade en double peau située aux deux derniers étages du bâtiment Carré Michelet. L’objectif de cette étude était de vérifier les capacités thermiques d’un store qui serait localisé entre les deux vitres de la façade, dans des conditions estivales extrêmes, en déterminant le profil de température de celui-ci par le biais d’une simulation numérique. 

La configuration de la façade en double peau, de l’extérieur du bâtiment vers l’intérieur, est la suivante (voir schéma ci-dessous) : 

  • une première paroi vitrée (la peau externe) ; 

  • un store ; 

  • une seconde paroi vitrée (la peau interne) ; 

  • un flux d’air frais vertical descendant le long de la vitre.

​Dans le cas étudié, la principale cause de la montée en température du store est le rayonnement auquel il est exposé. Les origines de celui-ci sont multiples : 

  • le rayonnement solaire; 

  • le rayonnement atmosphérique; 

  • l’effet de serre produit par les rayons piégés entre les deux parois vitrées. 

Les autres échanges thermiques entrant en jeu dans la simulation et qui participent notamment au refroidissement du store sont la diffusion et la convection, l’air pouvant circuler librement entre les deux vitres. 

Les propriétés des vitres et du store (comme la conductivité thermique, l’indice de réfraction ou le coefficient d’absorption) ont été déduites des fiches techniques des produits, au travers du coefficient de transmission thermique 𝑈𝑔 (norme EN 673-2011), et des absorption 𝑎 et transmission 𝜏𝑒 énergétiques (norme EN 410-2011).

En se basant sur ces données et sur les plans détaillés de la façade, une simulation aérothermique 2D a été réalisée avec le logiciel SolidWorks Flow Simulation (Dassault Systèmes), et son module HVAC dédié aux applications Chauffage-Ventilation-Climatisation. Elle a permis d’établir le profil de température dans le store, un 1er août à midi par temps clair et une température de l’air à 40°C.

"L’étude Andheo a montré que la température dans la double peau pouvait dépasser les 70°C, alors que la température maximum théorique de fonctionnement du store est de 60°C. A la suite de cette étude, Eiffage Construction a donc dû mettre au point un banc de chauffe pour réaliser des essais dans les conditions de température de la lame d'air et ainsi justifier le bon fonctionnement du store" conclut Antoine Soler, conducteur de travaux pour Eiffage Construction Grands Projets. 

 

 

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