Contribution to the Vegetalised Complex Partition study (VCP): Energetic performance evaluation under a tropical humid climate
Contribution à l’Étude des Parois Complexes Végétalisées (PCV): Évaluation de la Performance Énergétique Globale en Climat Tropical Humide
Résumé
Context : Anthropogenic climate change, explained by the GIEC team, leads to reconsider every scale of the French society’s energy policy. Among those, building is the most energy-consuming spot (47%). This consideration is also accurate for Reunion Island (French overseas land into the Indian ocean), on which the climate is mainly humid tropical, inducing an important air conditioning use. To limit energy consumption, and lead to thermal comfort achieved by passive systems, the main action is to reduce the building thermal overload. Vegetated Complex Partitions (VCP) is a potential solution to resolve this issue.Objectives : As far as the knowledge goes, intensives vegetated roofs were used for thousands of years into the Scandinavian countries, but is-it useful on Reunion Island ? And if so, what technical solution to adapt this system to the Reunion’s construction habit (light structure) ? Furthermore, how accurately predict, in a reproducible way, the energetic behavior of a VCP ? To answer those questions an experimentally and numerically based methodology is defined.Experimentation : An in situ small-scale study has been conducted to test the VCP under the Reunion Island climate. Then, after metrological developments due to the observed surface, the tested VCP has been adapted to light structures. Two approaches has been used : classical extensive green roof weight reduction, and an innovative creation based on climber vegetation over an air gap (VCPx).Model : A software has been created : PcvBât. With its 28 000 lines, PcvBât model the considered thermal, hydric and vapour transfers, and their interactions. The building simulation is managed by the numerical platform Isolab, in which PcvBât is plugged (multi-scale coupling, by nodal interface consideration). To this purpose, the interacting thermal, hydric and vapour fields management were necessary to reach to system’s resolution.Results : This study shows that VCP are useful on Reunion Island. An innovative approach led to develop a prototype (VCPx) allowing to open a new market : VCP on light structures. Patent pending. Finally, models appears to consider the main physical phenomena.
Contexte du sujet: Le changement climatique d’origine anthropique, mis en exergue par le GIEC, conduit à revoir les politiques énergétiques à toutes les échelles de la société Française. Parmi celles-ci, le parc immobilier est l’un des postes les plus énergivores (47%). Ce constat est également valide à l’échelle de l’île de La Réunion (département français dans l’océan Indien), dont le climat tropical humide induit une forte utilisation de la climatisation. Dans le but de limiter les consommations énergétiques, et en vue d’atteindre le confort thermique par des systèmes passifs, l’une des actions majeures est la réduction de la surchauffe des bâtiments. L’utilisation des Parois Complexes Végétalisées (PCV) représente une solution potentielle à cette problématique.Objectifs: Nous savons que les toitures végétales intensives sont présentes depuis plusieurs millénaires dans les pays scandinaves, mais cette solution est-elle adaptable à La Réunion? Et dans l’affirmative, quelle solution technique permettrait d’adapter les PCV au mode constructif réunionnais? (structures légères). D’autre part, comment prévoir de façon fiable et reproductible le comportement et la performance énergétique des PCV? Afin de répondre à ces questions, une méthode basée sur l’expérimentation et la modélisation est mise en oeuvre.Expérimentation: Une étude à échelle réduite in situ a été menée afin de tester l’adéquation des PCV avec le climat réunionnais. Puis, suite à divers développements métrologiques, associés à la superficie de la surface d’observation, la PCV testée a été adaptée aux structures légères (PCVx). Deux approches ont été utilisées: la réduction de masse d’une toiture végétalisée extensive classique, et la création d’une approche innovante.Modélisation numérique: Un code de calcul dédié a été créé: PcvBât. Fort de ses 28 000 lignes de code, PcvBât modélise les transferts thermiques, hydriques et hygriques considérés ainsi que leurs interactions. La modélisation du bâtiment est effectuée par la plateforme d’expérimentation numérique nodale Isolab à laquelle il est intégré sous forme de module. À cette fin, la gestion de la résolution couplée des champs thermiques, hydriques et hygriques et de leurs convergences fut nécessaire.Résultats: Il ressort de cette étude que les PCV sont adaptables à La Réunion. À cette fin, une approche innovante a permis de développer un prototype (la PCVx) ayant la capacité d’ouvrir un nouveau secteur d’activité: les PCV sur structures légères (exportables dans toute la ceinture tropicale). Il fait l’objet d’une procédure de dépôt de brevet. Enfin, il ressort que les modèles mis en oeuvre considèrent l’ensemble des phénomènes physiques prépondérants.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)