IRSST - Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail

Étude en soufflerie de l’effet des bâtiments adjacents sur la dispersion en champ proche des émissions polluantes de cheminées de toit

Résumé

La dispersion des polluants des émissions de cheminées de toit dans la couche limite est fortement influencée par la présence de bâtiments avoisinants et la topographie locale. Il est donc très difficile d’évaluer précisément les concentrations dans le panache sur différentes surfaces de bâtiments. Les polluants émis par une cheminée de toit peuvent présenter des risques pour la santé des occupants des bâtiments s’ils se réintroduisent dans le bâtiment duquel ils émanent ou s’ils pénètrent dans un bâtiment voisin par des ouvertures se trouvant sur différentes surfaces de bâtiments. La plupart des études réalisées par le passé ont porté sur les émissions de cheminées de toit de bâtiments isolés, tels qu’on en trouve rarement en milieu urbain. La majorité des modèles de dispersion restent incapables de fournir des estimations de dilution raisonnables sur les surfaces de bâtiments, et ils ne tiennent pas compte des effets liés à la présence de bâtiments adjacents. Par conséquent, il s’avère nécessaire de développer un nouveau modèle ou de modifier un modèle existant pour prendre en compte les effets de la dispersion des effluents et pour évaluer précisément l’impact des bâtiments qui se trouvent dans le voisinage immédiat de la source de polluants. Afin d’aborder cette question, un programme de recherche coopérative axé sur la modélisation numérique et expérimentale a été mis sur pied entre l’Université Concordia et l’IRSST. Ce rapport présente les résultats expérimentaux, alors que les résultats numériques sont publiés dans un rapport complémentaire  (Bahloul et al., 2014).

La modélisation expérimentale a été effectuée au moyen d’études au gaz traceur pour différentes configurations de bâtiments adjacents dans la soufflerie à couche limite de l’Université Concordia. Ces configurations intégraient des bâtiments de géométrie différente en amont (ou en aval) du bâtiment émetteur (source). Une configuration comprenant un bâtiment placé en amont et un autre placé en aval de la source a également été étudiée. Aux fins de l’étude, différents paramètres ont été modulés, à savoir les dimensions des bâtiments, l’espacement entre les bâtiments, la hauteur et l’emplacement de la cheminée, les paramètres d’émission et l’azimut du vecteur vent. Les résultats obtenus ont ensuite été comparés aux modèles de type gaussien de l’ASHRAE (2007 et 2011).

Les données de soufflerie indiquent que les dilutions sont moindres sur le toit d’un bâtiment émetteur se trouvant à une distance inférieure à la longueur de la zone de recirculation d’un bâtiment plus élevé en amont. Par ailleurs, la présence de bâtiments plus élevés en aval empêche le panache de se disperser, ce qui a pour effet d’accroître les concentrations dans le panache sur le toit et sur le mur sous le vent du bâtiment émetteur. L’espacement entre les bâtiments et la vitesse d’évacuation se sont généralement révélés être des paramètres influant de façon marquée sur les caractéristiques du panache. Des lignes directrices sur l’implantation sécuritaire de cheminées et de prises d’air sur différentes surfaces de bâtiments sont également présentées sur la base des données expérimentales. Les prévisions d’ASHRAE 2007 sont trop prudentes, tandis que celles d’ASHRAE 2011 concordent bien avec les données de soufflerie dans le cas d’un bâtiment isolé et de facteurs d’impulsion (M) inférieurs à 3. Des rectifications ont été apportées au modèle d’ASHRAE 2007 pour obtenir des estimations de dilution raisonnables dans le cas d’un bâtiment isolé, outre la prise en compte des effets liés à la présence de bâtiments adjacents. Le modèle rectifié de l’ASHRAE (2007) s’est révélé fiable dans la plupart des cas comparativement aux résultats de la présente étude et d’études antérieures.

Informations complémentaires

Collection : Rapports scientifiques
Catégorie : Rapport de recherche
Auteur(s) :
  • Ted Stathopoulos
  • Bodhisatta Hajra
  • Mauricio Chavez
  • Ali Bahloul
Projet de recherche : 0099-7590
Mis en ligne le : 06 février 2015
Format : Texte