Rose des vents et simulation du vent

L'onglet « Vent » dessine la rose des vents de la station météo la plus proche (fichier TMYx) et simule l'écoulement du vent entre les bâtiments autour du terrain.

Présentation

L'onglet « Vent » réunit sur un même écran la rose des vents (statistique observée) et l'écoulement entre les bâtiments (simulation). La rose indique d'où vient le vent et à quelle fréquence. La simulation montre par où le vent dominant passe autour du terrain et où il est freiné, une information qui s'obtient d'ordinaire par une étude CFD commandée à un bureau d'études. L'onglet sert à l'analyse en phase d'esquisse.

Sur le terrain d'exemple (La Défense, Courbevoie), seuls les réglages déjà calculés sont disponibles. Sur un autre terrain, la simulation demande un compte et le pass Pro.

Utilisation

1. Choisissez un terrain et un rayon, puis générez les planches.
2. Dans l'onglet « Vent », choisissez la période : « Annuel », « Printemps », « Été », « Automne » ou « Hiver ».
3. Lisez les fréquences observées sur la « Rose des vents ».
4. Choisissez « Simulation en plan » ou « Simulation 3D », puis cliquez sur « Calculer ». Le calcul utilise le vent dominant de la période.

Réglages

Méthode de calcul

Rose des vents

La rose des vents compte la direction et la vitesse du vent relevées chaque heure à la station, en 16 secteurs de 22,5°. Elle ne contient aucune valeur modélisée. Les données sont les fichiers météo EPW/TMYx de climate.onebuilding.org (série TMYx 2011–2025), le format standard de la simulation thermique des bâtiments, lu aussi par Ladybug et Grasshopper.

Pour un terrain en France, la station est choisie parmi les 245 stations françaises de la série TMYx 2011–2025 (région 6 de l'OMM, dossier France) : la plus proche à vol d'oiseau. Les stations des pays voisins sont écartées, même quand elles sont plus proches, près de Genève, de Bâle ou des frontières belge, allemande et espagnole. Depuis Belleville, la station retenue est Paris-Montsouris (071560), à 6,5 km.

Une heure dont la vitesse est inférieure à 0,5 m/s compte comme calme ; la part de calme s'affiche au centre de la rose. Les vitesses sont classées en cinq intervalles : 0,5–2, 2–4, 4–6, 6–8 et plus de 8 m/s. Une direction de 0° est le nord.

Le fichier TMYx est une année type de 8 760 heures, assemblée à partir de mois typiques choisis sur la période 2011–2025. La répartition des directions et des fréquences est représentative ; les valeurs extrêmes sont lissées. La rose ne sert pas à l'étude des vents forts. Elle est tracée en 16 secteurs : la précision des directions dans le fichier ne justifie pas une rose plus fine.

La rose décrit le vent au point de la station, pas sur le terrain. La station est à plusieurs kilomètres ; un coteau, un fleuve ou des bâtiments hauts entre les deux modifient le vent réel. L'écran affiche toujours le nom de la station, sa distance et la période d'observation, par exemple « Vent dominant O 23 % · station à 6 km · 2011–2025 ». La vitesse est mesurée à la hauteur de l'anémomètre de la station, qui varie d'une station à l'autre : deux stations ne se comparent pas directement.

Simulation

Au clic sur « Calculer », l'écoulement autour du terrain est calculé pour une seule direction, la direction dominante de la période choisie. La méthode est la méthode de Boltzmann sur réseau (LBM) avec un modèle de turbulence LES de Smagorinsky (constante 0,1), exécutée sur GPU par un solveur interne. Les bâtiments sont posés en voxels à partir d'une carte de hauteurs, ce qui convient à des prismes extrudés. Le relief du modèle numérique de terrain RGE ALTI® (pas de 5 m) est inclus, le point le plus bas du domaine servant de zéro. Le résultat est la moyenne temporelle des 40 % derniers pas de temps : la turbulence change à chaque instant, et une image d'un seul instant ne se reproduit pas.

Maille

La maille est fixe, de 4 m : une rue de 8 m de large occupe 2 cellules. Avec 8 m, le passage disparaîtrait ; avec 2 m, le calcul serait 8 fois plus lourd sans réduire la première source d'erreur, la hauteur des bâtiments.

La hauteur de chaque bâtiment vient de la BD TOPO® : sommet du toit si connu, sinon hauteur à la gouttière, sinon nombre d'étages × 3 m, sinon 3 m. À Paris, le champ du sommet du toit est vide : les bâtiments sont levés à la hauteur de la gouttière, sans leurs toitures. Aucun bâtiment n'est omis.

Domaine de calcul

Le domaine dépasse la planche de 400 m de chaque côté (rayon d'analyse + 400 m). Cette marge est retirée du résultat ; seule la surface de la planche s'affiche. Les bords du domaine sont une condition artificielle : un vent uniforme est imposé sur la face d'entrée, et un bâtiment proche du bord verrait sa perturbation rebondir sur lui. Les guides de pratique CFD (COST Action 732, Architectural Institute of Japan) fixent la marge à au moins 5 fois la hauteur H du bâtiment le plus haut. L'outil retient 400 m fixes plutôt que 5H, parce que H dépend d'une seule valeur extrême : un quartier bas avec une tour verrait son domaine s'étendre fortement. Avec une valeur fixe, le domaine ne change pas selon le type de terrain.

Rayon

La simulation accepte un rayon de 1 km au plus. Au-delà, le calcul croît avec le cube du rayon. Les planches, elles, se génèrent jusqu'à 1,5 km.

Vues

• « Simulation en plan » : la couleur est la vitesse rapportée à la vitesse d'entrée (échelle en racine carrée, pour écarter les faibles vitesses) et la texture indique la direction de l'écoulement (convolution intégrale de lignes, LIC). La hauteur de lecture se change : une rue fermée à 4 m du sol peut être ouverte à 48 m.
• « Simulation 3D » : lignes de courant tracées dans le volume (les 900 plus longues), colorées le long de leur parcours. L'accélération dans les rues et le ralentissement derrière les bâtiments s'y lisent.

Lecture du résultat

La vitesse en un point (par exemple 2,3 m/s ici) n'est pas garantie par l'outil. Le résultat sert à lire la structure de l'espace : par quelle rue entre le vent dominant, derrière quel îlot il stagne. Une telle lecture vient de la forme urbaine et se distingue bien avec une maille de 4 m. L'outil sert surtout à comparer des variantes d'implantation sur le même terrain : une variante ferme le passage du vent, une autre laisse un couloir.

Limites

• Une seule direction, la dominante : une étude complète pondère les 16 directions par leur fréquence.
• Sans arbres : les arbres d'alignement et les parcs freinent nettement le vent réel.
• Hauteurs de la BD TOPO® : gouttière à Paris, estimation par le nombre d'étages (× 3 m) ou 3 m quand la hauteur manque.
• Sans validation en soufflerie : aucun terrain réel n'a été mesuré pour vérifier le résultat.

L'image enregistrée avec « Enregistrer en PNG » porte la mention « Simulation indicative, sans valeur réglementaire », l'absence de validation en soufflerie et la direction unique. « Planche seule (PNG) » retire ce cartouche : ajoutez alors la légende vous-même.

Sources des données

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