Image © Architecte Boitte Architecture et ZooParc de Beauval
Le zoo de Beauval a inauguré début 2020 son nouveau dôme climatique à l'environnement tropical exceptionnel. Mandaté par la société CMF, conceptrice de la verrière aux proportions inédites de 13 855 m², le CSTB a fourni une démarche et une solution de modélisation numérique pour réaliser l'étude du comportement thermo-aéraulique de la serre tropicale.
Le dôme comprend un restaurant panoramique et une serre tropicale aux dimensions hors normes afin de recréer des environnements particulièrement réalistes conçus pour assurer le bien-être des espèces animales abritées dans cet espace.
En effet, CMF a proposé une conception spécifique de la verrière du dôme, intégrant une gestion globale du climat intérieur, afin de concilier confort du vivant (animaux, visiteurs, plantes tropicales) et économies d'énergie.
Avant de démarrer fin 2017 les travaux de construction du futur dôme bioclimatique, l'entreprise CMF, spécialisée dans la construction de serres, a sollicité le CSTB pour valider les hypothèses de conception du climat intérieur de cette demi-sphère de plus de 100 mètres de diamètre.
L'expertise des ingénieurs du CSTB, associée au couplage de plusieurs outils de modélisation numérique, en particulier l'outil de calcul aux volumes finis OpenFOAM et le logiciel de simulation aéraulique MATHIS, développé par le CSTB, a permis d'affiner l'estimation de la consommation énergétique du dôme.
La modélisation a permis de mieux appréhender les mécanismes physiques mis en œuvre afin de piloter les paramètres clés de la solution proposée :
- Les déperditions thermiques de la serre sur la période de chauffe. L'analyse a ainsi permis de valider la puissance de l'unité de production, de manière à couvrir les besoins en chauffage de la serre.
- Les températures atteintes à l'intérieur de la serre en période estivale. L'analyse a permis de montrer que le système de ventilation naturelle mis en œuvre et la répartition de vitrages présentant des facteurs énergétiques différents selon leur position sur le dôme, sont capables de maintenir des conditions ambiantes compatibles avec l'exploitation prévue de la serre. Et ainsi, d'assurer le bien-être des espèces animales et végétales abritées dans cet espace, tout comme le confort des visiteurs.
« Un tel projet est vraiment hors norme, tant par ses dimensions que par la nature des activités accueillies. Notre capacité à prendre en compte toute la complexité des phénomènes dans un modèle numérique cohérent de l'ambiance intérieure (interaction du vent avec l'ouvrage, caractéristiques aérauliques des ouvrants, caractéristiques radiatives des vitrages, évapotranspiration des surfaces végétalisées, évaporation des bassins et rivières, etc.) a permis d'apporter des éléments quantitatifs précis et de renforcer l'expertise de CMF en la matière pour le choix final des solutions techniques. ».
François Demouge, ingénieur études et recherche, CSTB
La modélisation numérique réalisée par le CSTB a ainsi permis de confirmer la projection des résultats spécifiques envisagés pour ce projet.
Cette démarche a permis également de confirmer à l'architecte et au maître d'ouvrage les choix techniques pour maintenir un environnement adapté au bien-être des espèces animales hébergées et du public accueilli dans le dôme.
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