Modélisation et adaptation environnementale d'un quartier dans un contexte de canicule urbaine

Modelling and environmental adaptation of a neighbourhood in an urban heatwave context

• Auteur / Autrice : Alexandre Bryk
• Direction : Emmanuel Bozonnet, Peter Riederer
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Inscription en doctorat le 04/11/2021
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : EUCLIDE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'environnement

Mots clés

Mots clés libres

Solutions de rafraîchissement passives

Confort thermique

Évaluation de modèle

Interactions intérieur-extérieur

Ventilation naturelle

Passive cooling solutions

Thermal comfort

Model evaluation

Indoor-outdoor interactions

Natural ventilation

Résumé

Les conditions de vie en ville sont aggravées par la présence l'îlot de chaleur urbain et par le réchauffement climatique en cours. Les chaleurs importantes et prolongées vont devenir difficilement supportable pour la population durant les périodes de canicules. La compréhension et l'étude des phénomènes physiques intervenant en ville sont donc essentiels pour l'adaptation à ces nouvelles contraintes et la recherche de solutions d'atténuation. Une plateforme de simulation du microclimat extérieur, des bâtiments et des systèmes énergétiques à l'échelle du quartier est reprise et enrichie avec de modèles physiques. A partir de cette plateforme, on étudie l'effet des aménagements et des stratégies d'adaptation des bâtiments pour faire face aux vagues de chaleur. Les conditions d'ambiances extérieure en ville, à l'intérieur des bâtiments et la performance énergétique des quartiers sont les critères utilisés pour comparer les aménagements entre eux. Dans cette thèse nous proposons une validation de l'un de ces outils afin d'évaluer sa fiabilité sur le calcul des variables intervenant dans l'évaluation du confort à l'intérieur et à l'extérieur des bâtiments. Cet outil est ensuite enrichi de nouveaux modèles permettant d'évaluer des stratégies de rafraîchissement de l'espace urbain. Un accent est mis sur les stratégies nécessitant de connaître les conditions à la fois à l'intérieur et à l'extérieur des bâtiments, comme la ventilation naturelle des bâtiments, les revêtements végétalisés ou réfléchissants. La pertinence de chaque solution est évaluée dans plusieurs villes françaises avec leurs climats caractéristiques pouvant influencer leurs performances. Chaque solution étant efficace à un moment particulier de la journée et influence le confort thermique, des combinaisons exploitant les effets des solutions sont envisagées pour déterminer des synergies entre elles. Une analyse consciencieuse des phénomènes physiques intervenant dans un cadre bâti est nécessaire pour assurer l'aménagement d'un quartier pouvant assurer des conditions de vie agréables au vue des conditions climatiques futures.

Urban living conditions are exacerbated by the presence of the urban heat island and ongoing global warming. Prolonged periods of intense heat will be difficult for the population to bear during heatwaves. Understanding and studying the physical phenomena at work in cities is therefore essential to adapting to these new constraints and finding mitigation solutions. A platform for simulating the outdoor microclimate, buildings and energy systems on a neighborhood scale is being taken up and enhanced with physical models. This platform will be used to study the effect of building design and adaptation strategies to cope with heat waves. Ambient conditions outside the city, inside buildings and the energy performance of neighborhoods are the criteria used to compare developments. In this thesis, we propose to validate one of these tools in order to assess its reliability in calculating the variables involved in assessing comfort inside and outside buildings. This tool is then enriched with new models to evaluate urban space cooling strategies. Emphasis is placed on strategies requiring knowledge of conditions both inside and outside buildings, such as natural building ventilation, vegetated or reflective pavements. The suitability of each solution is assessed in several French cities with their characteristic climates that can influence their performance. As each solution is effective at a particular time of day and influences thermal comfort, combinations exploiting the effects of the solutions are envisaged to determine the synergies between them. Careful analysis of the physical phenomena involved in a built environment is necessary to ensure the development of a neighborhood that can guarantee pleasant living conditions in view of future climatic conditions.