Modèle DEHGHANI-SANIJ et al. (2015)

Un nouveau design de tour à vent a été proposé par DEHGHANI-SANIJ et ses collaborateurs en (2015), pour être installé face aux vents dominants sur le toit des bâtiments.

Si la vitesse des vents désirés est variable, changeant de direction, des tours supplémentaires seront installées dans des positions diverses selon le besoin. Le modèle proposé pivote et se met en direction de la vitesse maximale du vent. Dans les régions où la vitesse du vent est faible, le rendement thermique du système a été amélioré par l’intégration d’une cheminée solaire ou une tour à vent unilatérale placée au côté aval du vent et par l’utilisation des matériaux transparents dans la fabrication des modèles favorisant la pénétration de la lumière naturelle à l’intérieur.

Le modèle proposé dont sa section transversale peut être carrée, rectangulaire ou circulaire, se compose de (figure 2.25):

1. Une tête: pivotante selon la direction indiquée par la girouette installée à son niveau. Elle comprend une colonne mobile de section circulaire et un écran perforé. La colonne mobile peut-être ouverte et fermée manuellement ou guidée par une télécommande. L’écran empêche les petits oiseaux et les particules solides en suspension dans l’air de pénétrer dans le conduit.

Le toit de la tête peut-être conçu plat ou incliné selon le climat chaud ou froid.

2. Une colonne ou conduit: quel que soit le type de toit plat ou incliné, cette partie est fixe. Sa surface intérieure est équipée d’un rail pour permettre le glissement aisé de la tête.

3. Des fenêtres ou bouches de soufflage: Deux fenêtres sont installées à l’extrémité inférieure de la colonne pour contrôler le flux d’air soufflé vers l’intérieur. Elles peuvent être mobiles, ouvertes ou fermées manuellement ou par voie électronique.

Figure 2.25: Prototype tour à vent Dehghani-Sanij et al.(2015) Source: Dehghani-Sanij et al. (2015)

Les paramètres déterminant le design du prototype ont été classés comme suit: (1) le débit massique requis pour le rafraîchissement d’air et le confort thermique (2) les dimensions et le matériau de la construction, (3) le taux des vents dans la région et (4) la sécurité.

Les applications du modèle proposé

Le principe des modèles proposés est basé sur le mécanisme physique de la ventilation: les flux d’air qui traversent un bâtiment sont provoqués par la présence d’un gradient de pression. Les différences de pression peuvent avoir leurs origines d’action des vents (force du vent) et du gradient de température entre l’air intérieur et l’air extérieur (force thermique). Le modèle proposé sert à ventiler passivement des bâtiments à usage divers:

résidentiel, commercial et administratif dont le nombre de tours installées dépend de la vitesse du vent et du confort thermique souhaité à l’intérieur. Pour cela, une série de combinaisons ont été réalisées, à savoir:

1^re Combinaison tour à vent doté d´une seule ou de multiples bouches de soufflage: cette combinaison est la plus adéquate et la mieux adaptée pour les petits espaces tels que chambre ou couloir. L’air frais pénètre dans la tour à vent pour expulser l’air vicié vers l’extérieur via une ou plusieurs fenêtres (figure 2.26.a).

a b

Figure 2.26: Schéma du 1^eret 2^èmeScénario a (Tour à vent- Fenêtre); b (Tour à vent-Cheminée solaire) Source: Dehghani-Sanij et al. (2015)

2^e Combinaison tour à vent couplée avec une cheminée solaire: Ce réchauffeur d’air installé au niveau de la toiture du côté opposé au vent, est servi pour créer une dépression dans la pièce. L’air contenu dans la cavité de la cheminée est chauffé par rayonnement solaire permettant la création d’une force motrice entraînant l’air vers le haut et hors de la cheminée.

Suite au principe d’équilibre de la masse, l’air puisé de la cheminée induit l’air extérieur frais vers l’intérieur à travers l’ouverture de la tour à vent, fournissant de ce fait une ventilation naturelle au bâtiment par l’effet du tirage thermique (figure 2.26.b). Cette combinaison est efficace en été en cas d’absence ou de faible vitesse du vent. Tandis qu’en hiver, lorsque la tour ne fonctionne pas, la cheminée solaire peut réchauffer la pièce naturellement.

3^e combinaison jumelage de deux tours à vent d’orientations différentes: deux tours à vent sont installées dont la 1^ère faisant face aux vents dominants et la 2^e sous vent (figure 2.27.c).

Sur la base des principes de la mécanique des fluides notamment la différence de pression (le coefficient de pression positif côté tour faisant face auvent et négatif coté tour sous vent) un écoulement d’air se produit entre les deux tours à vent en aspirant l’air frais de l’extérieur à travers 1^ère la tour face au vent et évacuer l’air chaud vicié via le 2^e tour côté en aval.

c d

Figure 2.27: Schéma du 3^e Scénario c (Tour à vent-tour à vent) et d (Tour à vent-dôme avec fenêtres) Source: Dehghani-Sanij et al. (2015)

Les tours à vents proposées dans la 3^e combinaison peuvent être contrôlées manuellement ou

rapidement qu’un toit plat et dégage moins de chaleur dans la pièce permet l’augmentation de débit d’air pénétrant et de la lumière naturelle à l’intérieur du bâtiment.

Cette étude propose une nouvelle conception de tours à vent qui améliore les performances des tours à vent traditionnelles en ventilation naturelle. Les modèles proposés ont plusieurs caractéristiques importantes, notamment: installation facile; faible coût de maintenance; fonctionnement selon une technologie simple, possibilité de faire pivoter et fixer dans la direction de la vitesse maximale du vent. Ce sont des systèmes de refroidissement passif sans aucune utilisation de l’énergie électrique, peuvent être combinés avec une cheminée solaire, d’un dôme ou d’une autre tour dans le côté en aval du vent.

L’utilisation des matériaux transparents dans la fabrication des tours permet plus de lumière naturelle à l’intérieur du bâtiment.