Ventilation naturelle sur le pôle universitaire de Toulon
Le nouvel équipement universitaire qui répond au label THPE 2005 bénéficie d’un renouvellement d’air naturel optimisé par la création d’un cheminement traversant et de cheminées solaires.
Virginie Pavie - Les Cahiers techniques du bâtiment
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Virginie Pavie - Les Cahiers techniques du bâtiment
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Au cœur de la démarche environnementale de l’agence d’architecture Nicolas Michelin, le principe de ventilation naturelle vient d’être mis en œuvre sur le nouveau pôle universitaire de Toulon (Var). Le but : combiner un renouvellement d’air optimal et des coûts d’exploitation réduits.
Véritable défi pour les bureaux d’études CET Ingénierie et Franck Boutté Consultants, il a conduit au développement d’une solution sur mesure au terme d’études de simulation aéraulique complexes et d’essais en laboratoire.
Ce nouvel équipement, qui regroupe l’Institut Ingémédia, la Maison de la recherche euroméditerranéenne et l’Institut de la mer, est implanté en centre-ville sur l’ancienne « Dalle des ferrailleurs » surmontant un parking enterré. Son organisation se traduit par une partie socle (RDC et R+1), qui regroupe les grands volumes du programme (amphithéâtre de 300 places, salles de 150 places, studio de production), et une partie aérienne, composée de 3 plots de 6 niveaux chacun, dans lesquels sont distribués salles de cours et bureaux.
Sur l’ensemble du projet, seuls les « plots » sont traités en ventilation naturelle. Le taux moyen d’occupation des locaux (60 personnes maximum) et leur répartition autour de circulations centrales permettent, en effet, d’optimiser le parcours de l’air, en respectant les débits hygiéniques de la réglementation, avec un minimum de 2 volumes/h et un optimum de 25 m3/h/personne. Dans le socle, où les contraintes de renouvellement liées à la forte occupation des locaux s’avéraient trop élevées, c’est une ventilation double flux qui a été installée.
Le système de ventilation naturelle est développé de manière identique dans les trois plots, à l’exception des salles donnant sur l’avenue Franklin-Roosevelt qui, pour des questions de confort acoustique, sont traitées avec de l’air soufflé mécaniquement depuis la toiture, mais extraites en ventilation naturelle. Le procédé consiste à prendre l’air neuf en façade, à le faire circuler à l’horizontal dans les étages, puis à l’extraire en toiture par le biais d’une cheminée solaire. Tenant compte de la direction des vents dominants, les prises d’air neuf sont installées sur les faces est et ouest où elles sont intégrées en allège des menuiseries dans des caissons préfabriqués. Faisant l’objet d’un traitement architectural spécifique, afin de donner une lecture homogène à l’enveloppe, ces derniers sont réalisés à l’identique au moyen de grilles à ventelles, le nombre d’entrées d’air étant modulé de 1 à 4, selon le taux d’occupation des locaux. Le cheminement de l’air se poursuit dans les plénums des circulations, via des gaines horizontales.
Situées en imposte des portes, des grilles de transfert assurent un échange entre locaux et circulations. Les gaines horizontales, dont les diamètres atteignent jusqu’à 430 mm, débouchent via des clapets coupe-feu sur un conduit vertical mutualisé. L’inclinaison terminale de cette cheminée est utilisée en mini-serre, afin de piéger le rayonnement solaire et d’augmenter la différence de température entre l’air extrait et l’extérieur.
Action conjointe du vent et du tirage thermique
Le vent et le tirage thermique sont les deux grandes forces qui entrent en jeu dans le fonctionnement de la ventilation naturelle. De leur juste utilisation dépend la capacité du système à maintenir une vitesse de circulation de l’air suffisante dans l’ensemble du bâtiment. Le vent assure la mise en surpression du bâtiment par le biais d’entrées d’air réparties sur les façades au vent, et l’extraction au niveau de la toiture.
Le tirage thermique amplifie, quant à lui, le phénomène de stratification. Il est d’autant plus puissant que la hauteur du bâtiment, ou plus exactement la distance entre les points d’entrée et de sortie d’air, est importante, et que l’écart entre la température intérieure et la température extérieure est élevé. L’ensoleillement fait également partie des paramètres pris en compte. Dans le cas présent, le moteur thermique est activé par une cheminée solaire qui permet d’augmenter la température de l’air sortant jusqu’à?40 °C.
Chaque site a des conditions qui lui sont propres. L’étude du climat permet de connaître la nature des vents dominants, leur fréquence, les variations de température, l’ensoleillement... Le dimensionnement de l’installation est réalisé en parallèle avec des études aérauliques et des simulations thermiques dynamiques. Un travail d’itération permet, enfin, de trouver les couples de températures intérieure et extérieure assurant un fonctionnement optimal sur l’année.
Fiche techniqueMAÎTRISE D’OUVRAGE: Communauté d’agglomération Toulon Provence Méditerranée?(Var)
ARCHITECTE: Agence Nicolas Michelin et Associés (ANMA, Paris)
BET TOUS CORPS D’ÉTAT: CET Ingénierie?(Hauts-de-Seine)
BET ENVIRONNEMENTAL : Agence Franck Boutté Consultants?(Paris)
ENTREPRISES : Cari-Bec?(Alpes-Maritimes)
