Perspectives

Saviez-vous que Darwin participe à votre confort en gare ?

Comment assurer le confort des personnes dans un bâtiment semi-ouvert, dont les façades sont vitrées et ce, quelle que soit la saison ? C'est le challenge que relève l'expert en simulation numérique, appliquée à la mécanique des fluides et aux transferts thermiques.
Buste en marbre de Darwin sur le spectrogramme coloré des études thermiques

Si la prédiction du confort des ambiances intérieures est un sujet maîtrisé grâce à des indicateurs empiriques ou à base d’équations-bilan de l’individu, il n’en va pas de même pour les bâtiments ouverts, appelés semi-extérieurs. Les variations rapides des conditions ambiantes y requièrent une modélisation du métabolisme en régime dynamique. Au sein du pôle ingénierie d'AREP, des études prédictives sont régulièrement réalisées et accompagnent le travail des architectes et des urbanistes, dans l'optique de concevoir des lieux qui accueillent l'homme en mouvement.

 

Prenons un exemple concret avec le Pôle d'Échange Multimodal (PEM) de Chambéry

 

Le problème


Concevoir une gare vitrée / transparente qui soit confortable toute l’année, en minimisant son empreinte énergétique.

 

Les chiffres


Sans considérations particulières, une gare avec des façades transparentes, c’est l’assurance d’avoir des températures trop élevées – de l’ordre de 30°C – en été, en l’absence de climatisation ou de ventilation naturelle. À l’inverse, en hiver, d’atteindre des minima extrêmes – 3 à 4°C – sans double vitrage ou chauffage.

L’idée


Dans le cas du PEM de Chambéry, à partir du projet initial, il a été décidé d’ajouter des sérigraphies sur les différentes parois transparentes, ainsi que d’optimiser finement l’isolation nécessaire.

Cependant, selon que l’on considère le confort d’été ou d’hiver, une solution peut être retenue ou non. Toute la difficulté est de converger vers une solution satisfaisante tout au long de l’année à partir de critères qui peuvent être contradictoires (limitation des apports solaires et luminosité maximale par exemple).

 

Comment ?


L’optimisation génétique !  C’est une méthode qui reprend la notion de sélection naturelle, que l’on applique à une population de solutions données. Le résultat optimal est atteint par itérations successives.

En partant de quelques relevés pris au hasard, on sélectionne les meilleurs en fonction de critères prédéfinis et on les fait se "reproduire". En croisant les meilleurs paramètres de la génération "parent". Tout pareil aux trois concepts de la théorie de l’évolution de Darwin : reproduction, recombinaison et sélection naturelle... de données ! Cela mène à des générations successives de solutions, entre lesquelles on peut même introduire des "mutations" aléatoires afin d’explorer tout le champ des possibles.

Ce sont des méthodes connues depuis longtemps mais applicables au bâtiment depuis peu grâce à l’augmentation de la puissance de calcul pour "tester" chaque solution, chaque scénario.