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La simulation du confort thermique des lieux ouverts selon l’Arep designlab

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Par publié le à 16h34

La simulation du confort thermique des lieux ouverts selon l’Arep designlab

Etienne Riot,responsable recherche (assis au centre) avec équipe de chercheurs dans un espace de collaboratif du Arep designlab,

Arep, filiale de SNCF Gares et Connexion, s’est doté en juin 2016 d’un designlab, qui a notamment une mission de recherche. Un premier chantier était lié à l’optimisation du confort thermique des lieux ouverts. Il a déjà débouché sur un outil de simulation numérique.

La mission de l’Arep designlab, créé en juin 2016 de la fusion de deux studios de conception de la filiale conception de SNCF Gares et Connexions, augmentée d’une équipe de designer et chercheurs est simple : repenser les manières de concevoir les espaces publics et embrasser les mutations, toujours plus rapides, de leurs usages. Pour la mener à bien, le designlab a engagé en un chercheur en urbanisme, Etienne Riot, chargé de piloter et animer des projets de recherche et d’innovation sur trois thématiques : le confort sensoriel dans l’espace public, les parcours et l’information en gare et l’innovation participative avec les usagers. « Mais le sujet sur le confort thermique a été initié conjointement par les ingénieurs et les designers d’Arep début 2016, avant la création officielle du designlab", explique Etienne Riot.

Remise en cause des modèles existants

Ce projet est passé par une phase de recherche fondamentale avec un protocole assez approfondi sur la remise en cause des modélisations du confort dans les espaces semi-ouverts, du ressenti autour du chaud et de froid, qui étaient des modèles employés en génie thermique depuis les années 60 et 70. « Pendant très longtemps on a appliqué la méthode traditionnelle et abordé de manière empirique cette problématique du confort thermique dans les espaces publics, précise Isabelle Le Saux, responsable du designlab. Mais petit à petit, la question de l’énergie est apparue. Et en même temps les gens ont exprimé une exigence du confort de plus en plus grande. Ce qui peut paraître comme une contradiction. »

Le projet de recherche a donc intégré la dimension de « perception individuelle » de ce confort. « A température constante, en fonction du choix du matériau, de l’agencement de l’espace, on peut se retrouver avec des ressentis qui sont différents et qui peuvent permettent à une grande échelle comme celle d’une gare, d’avoir des gains assez important au niveau énergétique », explique Isabelle Le Saux. Pour améliorer le confort, l’Arep avait déjà testé plafonds chauffants, planchers chauffants et vitrages chauffant pour éviter des effets de parois froides. « Mais on s’est souvent cassé les dents, car les résultats de ressenti de confort n’étaient souvent pas à la hauteur de ce que l’on espérait », reconnaît la responsable du designLab. Et malgré les progrès en matière de modélisation de flux d’air à l’échelle d’un quartier, qui ont permis de mieux identifier les espaces dans lesquels on doit mettre des espaces d’attentes les résultats n’étaient pas satisfaisants. « C’est là que l’on s’est dit, en regardant l’état de l’art, que les bases sur lesquelles on travaillait n’étaient pas bonnes. La méthode d’après-guerre, qui consistait à essayer de maîtriser un espace, qui en soit n’est pas maîtrisable, pour avoir confort constant et cohérent dans un volume donné, non plus », résume Isabelle Le Saux.

Modéliser le confort ressenti

L’Arep designlab
Un espace de 600 m2 au 16 avenue d’Ivry, à Paris (anciennes usines Panhard)
45 designers, architectes, graphistes et chercheurs
Une matériauthèque
Un atelier maquette
Des espaces de coworking
Une résidence

 

Il a donc été décidé de changer d’axe et de partir sur le confort ressenti des gens. Ce dernier est en effet très différents en fonction du temps d’attente, des notions de parois ou sols froids, si vous êtes à la lumière du jour ou en sous-sol, des matériaux d’assises (bois, textile, métal, marbre…). Il y a aussi une question d’ambiance, de flux d’air, de niveau d’humidité mais aussi de l’activité précédente des personnes et de leurs attentes : se refroidir ou se réchauffer, se mettre au calme ou avoir des interactions. « C’est en mixant tous ces paramètres que l’on a travaillé avec deux jeunes chercheurs de l’ENS Cachan, que l’on a embauché dans la foulée, pour étudier ce qui se passait au niveau du confort thermique et au niveau médical », raconte Isabelle Le Saux.

Les deux jeunes chercheurs, Edouard Walter, qui a notamment publié un article sur la méthode Lattice Boltzmann appliquée à la Simulation Thermique Dynamique du Batiment, et Mateusz Bogdan, qui a mené sa thèse de doctorat sur la Prédiction du coefficient de diffusion effectif dans les matériaux cimentaires, ont ainsi défini un certain nombre de critères de modélisation du confort des gens en fonction du temps qu’ils restent quelque part et à construire un outil de prédiction plus complexe que celui qui était utilisé pour l’intérieur. Cet outil permet de rentrer les anciens paramètres (température, hydrométrie, flux d’air) mais aussi les choix de matériaux, les effets de parois froides et les questions du métabolisme en fonction du temps durant lequel reste les gens et comment ils arrivent là. En parallèles, des expérimentations sur des équipements chauffants, bancs, sols, plafonds ont été menés pour enrichir l’outil de données et le rendre de plus en plus expert. Les deux chercheurs e sont alliés à l’ENS Cachan et l’Insa Strasbourg pour ce travail. « Ces travaux ont donné lieu à publications dans des revues scientifiques et ont été sanctionnés par des paires », précise Etienne Riot.

L’outil est au point, mais n’a pas encore de nom. Il sera utilisé par l’Arep et ses partenaires. Sa diffusion à l’extérieur est à l’étude. « Cela fait partie d’une stratégie de l’entreprise, qui peut se sanctionner par des brevets ou des dépôts de certificats. Elle a pour but d’irriguer l’idée qu’Arep prend de l’avance sur ce marché de la conception qui est assez concurrentiel », explique Etienne Riot. Car ce n’est qu’un début. D’autres travaux de recherche sur le design et le confort sont prévus. Les deux jeunes docteurs travaillent d’ores et déjà sur la pollution de l’air, en appliquant les mêmes méthodes scientifiques liées aux flux d’airs.

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