Dispositifs éoliens intégrés aux façades des bâtiments : Modélisation et étude performative de dispositifs éoliens innovants intégrés aux façades des bâtiments pour la production d’énergie

Modélisation et étude performative de dispositifs éoliens innovants intégrés aux façades des bâtiments pour la production d’énergie et la ventilation. David Serero, Laboratoire GSA, Ecole d’architecture Paris-Malaquais, Ecole doctorale Ville Transports et Territoires Encadré par Loïc Couton (ENSA Malaquais), sous la direction de Jean-Denis Parisse (Université Aix-Marseille) et Robert Leroy (ENPC/ENSA Malaquais) Combinant analyse numérique aéraulique de type CFD (computational fluid dynamic) et relevés in situ par anémomètres connectés, cette recherche investit les réactions entre le vent et plusieurs types de conditions urbaines afin de prévoir le potentiel de l’énergie éolienne extractible dans les villes.Tout bâtiment, tout mur, génère par sa présence sur un terrain, un différentiel de pression d’air sur ces parois extérieures lié aux déplacements d’air environnants. Nos études montrent que la volumétrie et position d’un bâtiment dans son contexte peuvent ainsi être profilés et orientés pour une accélération de la vitesse du vent en sa périphérie. La thèse vise à établir une méthode de conception des bâtiments pour les architectes et ingénieurs, pour intégrer, dans le développement de leurs projets, des dispositifs éoliens de production d’énergie. Des « accélérateurs », des « ailerons », ou des « foil » permettent localement de stabiliser les turbulences du vent et d’accélérer les vitesses ponctuelles de cette énergie. En convoquant la limite de Betz, ( loi cubique entre vitesse de l’air et production énergétique d’un dispositif éolien) une petite accélération de la vitesse de l’air montre une augmentation démultipliée de la production d’énergie. Cette recherche identifie un gisement d’énergie éolien urbain qui reste à ce jour largement inexploité. Les phénomènes de turbulence, associées à des vents non réguliers ont désintéressé la plupart des acteurs de l’industrie énergétique éolienne. Mais l’amélioration des technologies de micro-éoliennes et des recherches nouvelles sur leur assemblage en grappe (clustering) permet d’envisager la mise en réseau d’un grand nombre de dispositifs à faibles nuisances dans des environnements urbains. Comment concevoir des bâtiments avec ces dispositifs de captation d’énergie, comment les intégrer à l’enveloppe et au design du bâtiment, comment envisager les ajustements structurels et des enveloppes pour éviter vibrations, et pollution sonores résultantes ?L’amélioration de la conception bioclimatique des bâtiments associ