Façade double peau

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Contexte et définition

Une paroi double peau peut être définie comme une façade simple traditionnelle doublée par l'extérieur par une façade essentiellement vitrée. L'objectif d'une telle façade est multiple: diminuer les déperditions thermiques, créer une isolation phonique...mais la principale utilisation est en général l'utilisation de l'effet de serre générée par la façade vitrée pour réchauffer les pièces et créer une ventilation naturelle du bâtiment.

Les principaux types de FDP

Les façades actives

Le Mur Capteur

Le rayonnement solaire, de petite longueur d’onde, traverse le double vitrage à faible émissivité, et transmet de la chaleur à la lame d’air sous forme de rayonnement thermique de grande longueur d’onde. C’est cet effet de serre qui est le moteur et le point clé de cette technique. La chaleur est ensuite transmise, par conduction, à un mur composé d’un matériau à grande inertie. Cette chaleur emmagasinée dans le mur va être redistribué avec un certain déphasage, fonction de la composition du mur. Par exemple, pour une épaisseur de 40cm de béton, le déphasage sera de 11 heures.

Fichier:Schema mur capteur.JPG

La convection naturelle, qui limite la transmission de chaleur, est présente dans la lame d’air, mais peut-être réduite en diminuant l’espacement entre le vitrage et le mur capteur. L’étanchéité est totale entre le vitrage et le mur, il n’y a pas de circulation aéraulique entre l’intérieur et l’extérieur. Cette technique permet de profiter d’un apport de chaleur passif et différé dans le temps. Afin d’optimiser l’ensemble, il est possible d’isoler le double vitrage la nuit via un système de stores, de manière à minimiser les pertes thermiques. Il est également possible de recouvrir la face extérieure du mur capteur d’une peinture sombre, afin d’augmenter la transmission de la chaleur.

Le mur Trombe-Michel

Le mur Trombe-Michel, ou mur Trombe, est basé sur le même phénomène physique que le mur capteur. Le rayonnement solaire vient chauffer une lame d’air présente entre un vitrage à faible émissivité et un mur à forte inertie thermique. Via un système de clapets situés en partie supérieure et inférieure du mur, une circulation d’air est possible entre l’intérieur de la pièce et la lame d’air chauffée. Il existe deux modes de fonctionnement :

Fichier:Mur trombe.JPG

• Lorsque l’ensoleillement active la paroi, c'est-à-dire, lorsque le rayonnement est présent dans la journée, il est possible d’ouvrir les clapets afin de permettre une convection naturelle. L’air de la pièce, relativement plus froid, viens se réchauffer au contact du mur capteur, et ainsi créer un mouvement convectif qui va permettre le réchauffement de la pièce en contact avec le mur. Il y a donc circulation aéraulique entre la lame d’air et le volume adjacent.

• En l’absence d’ensoleillement, on ferme les clapets, et la chaleur emmagasinée par le mur capteur est restituée par rayonnement à la pièce, créant ainsi une convection naturelle, mais cette fois-ci sans mouvement d’air. Cette technique permet également d’éviter les surchauffes en été, grâce à la présence d’un évent, situé en partie supérieure du vitrage. En position ouverte, ce clapet permet d’évacuer l’air chauffé produit dans la lame d’air. Ceci n’est possible que si les clapets du mur capteur, sont eux fermés.

Les façades ventilées

Les façades double peau, aussi appelées « Double Façade Ventilées », sont composés de deux façades parallèles généralement vitrées et séparées par une cavité de quelques centimètres à plusieurs mètres dans certains cas.

Objectifs des doubles façades ventilées

Les principaux objectifs visés par ce type de façades sont :

• la création d’une ventilation naturelle
• le préchauffage de l’air introduit dans le bâtiment
• l’isolation acoustique
• l’optimisation du facteur de lumière du jour
• l’esthétique

Classification des doubles façades ventilées

Les doubles façades ventilées peuvent être classées selon trois principaux critères : le type de ventilation, le compartimentage de la cavité et le mode de ventilation.

Il existe deux principaux types de ventilation

• La ventilation naturelle: la circulation de l'ai au sein de la parois est réalisée grâce au phénomène de tirage thermique. L'effet de serre au sein de la façade créée une différence de température entre l'extérieur et la cavité ou bien entre l'intérieur du bâtiment et la cavité.
• La ventilation mécanique: la circulation d'air est crée artificiellement par des extracteurs d'air.
• La ventilation hybride: Il s'agit de l'association des deux premier type de ventilation. C'est la solution la plus utilisée en pratique, la ventilation mécanique venant en appoint de la ventilation naturelle lorsque celle-ci ne permet pas une circulation d'air suffisante.

Dans la suite de cet article nous approcheront principalement le premier type de ventilation. En effet un des intérêts qui réside dans cette éco-technique est l’utilisation du rayonnement solaire pour créer une ventilation naturelle et par la même diminuer les besoins énergétiques liés au renouvellement d’air.

Les différents types de compartimentage

• les façades compartimentées par étage de types corridors : la circulation d’air n’a lieu que sur la hauteur d’un étage,la largeur de la cavité permet généralement le passage d’une personne
• les façades de type « Shaft-box » : des conduits verticaux sont reliés au modules de chaque étage, permettant ainsi l’augmentation du tirage thermique.
• les façades multi-étage de types corridors : Le compartimentage est quasiment nul, la circulation d'air se fait sur toute la façade, l'effet de tirage thermique est maximum.

Les différents modes de ventilation

Selon la finalité d’une façade double peau le mode de ventilation va être totalement différent. Il s’agit d’un élément très important à prendre en compte lors de la conception d’une FDP. En effet, l’influence de la circulation de l’air au sein de la cavité intérieur va conditionner en partie le comportement thermique et aéraulique de la FDP. Les principaux couplages aérauliques sont visibles sur le schéma ci-dessous.

Fichier:SchemaVentil.JPG

Le mode de couplage aéraulique varie suivant la finalité de la FDP.
Les rideaux d’air intérieur et extérieur permettent respectivement de réchauffer l’air intérieur l’hiver et de réguler la température dans la cavité l’été pour éviter la surchauffe. Les modes d’évacuation de l’air vicié et d’alimentation en air neuf assurent le renouvellement d’air au sein du bâtiment.
Il existe un cinquième mode de ventilation qui consiste simplement à supprimer la circulation d’air dans la cavité intérieur. Ce mode de ventilation n’a plus d’intérêt vis-à-vis de la circulation d’air, l’objectif visé est alors généralement l’isolation acoustique ou la diminution des déperditions thermiques de la paroi.

Analyse technico-économique

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Voir aussi

Bibliographie

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