Université de Tsinghua

Éducatif - Bâtiment universitaire

Hsinchu, Taïwan

Crédit : Bio-architecture Formosana

Ce projet a été entrepris pendant l'emploi chez Bio-architecture Formosana (2011).

Prestations de service

Optimisation des performances des cheminées solaires

L'objectif de cette étude était d'évaluer les techniques permettant un refroidissement par ventilation naturelle. Des stratégies ont été évaluées et choisies pour intégrer un système réversible : une cheminée solaire/thermique pour fournir au bâtiment la ventilation, le refroidissement et le chauffage en cas de besoin. Nous avons utilisé des simulations CFD pour développer le concept de la cheminée, ajuster ses caractéristiques de conception et prouver son efficacité et ses performances.

Client:  Université de Tsinghua

Architecte : Bio-architecture Formosana

Superficie brute : 19 885 m² sur 9 étages

Mission

  • Etudes conceptuelles et spécifications techniques

  • Développement d'une stratégie de conception écologique basée sur des données météorologiques et des modèles thermodynamiques

  • Analyse de faisabilité et d'efficacité d'une cheminée solaire

  • Modélisation et analyse numérique de la dynamique des fluides pour le potentiel de ventilation naturelle

  • Validation de la conception

Analyse du contexte

Une analyse préalable a été entreprise pour comprendre comment le flux d'air est affecté par la conception architecturale. Cette analyse a défini notre référence pour le potentiel de ventilation naturelle et nous a aidés à développer des techniques de conception passive pour améliorer la ventilation induite par le vent.

Scénario d'été

Scénario d'hiver

Développement de concept

Les cheminées thermiques, également appelées cheminées solaires, sont construites pour ventiler l'air chaud et vicié d'un espace en fournissant un nouvel air frais à partir des évents inférieurs. L'air chaud provient des évents supérieurs, généralement situés au sommet de la cheminée.
 

En été, l'air chaud est extrait des évents supérieurs de la cheminée, gardant les espaces intérieurs frais et ventilés.

En hiver, les évents supérieurs des cheminées peuvent être fermés pour piéger l'air chaud qui sera ensuite distribué dans les espaces intérieurs du bâtiment pour répondre aux besoins de chauffage.

Concept de cheminée solaire ; scénario été et hiver

Validation de la conception

La modélisation et les simulations CFD ont été utilisées pour prédire et évaluer les modèles de flux d'air. Plusieurs simulations ont été réalisées au cours du scénario d'été et d'hiver, afin d'optimiser l'efficacité de la conception pour la mise en œuvre de la ventilation naturelle. Ces simulations comprenaient la taille et l'emplacement de l'entrée, la dimension de la fenêtre  et l'emplacement, les capteurs de vent et les options de conception de cheminée solaire spécifiques telles que la cheminée  emplacement, hauteur, inclinaison, évents et matériaux.

Résultats de la simulation CFD : profi de la vitesse de l'air à travers des fenêtres opérables

Résultats de la simulation CFD : profi de la vitesse de l'air à travers la cheminée thermique

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