Transport of deformable solids within building drainage networks

Water conservation will become a design requirement in the provision of new build in response to both demographics and climate change. Measures to reduce per-capita water usage in both domestic and commercial buildings will reduce disproportionately the flow available to remove waste solids flushed into branch drains within or close to the building. The reduced flow loading of the sewer network will of necessity represent a lower percentage change. There is therefore a need to understand fully the mechanisms of solid transport close to the head of the network where solid transport takes place within an attenuating discharge flow and to provide design guidance. Extensive laboratory research and a major study of faecal and waste solid transport in installed systems are presented as a basis for identifying a suitable model for deformable solid transport. The results of these programmes have been confirmed by simulation models developed independently that in turn provide the basis for predicting the capability of low flush volume and dual flush toilets to transport deformable solids over acceptable lengths of drain within or close to the building. These simulations are available as assessment tools to aid system design and the development of codes and regulations recognizing the importance of waste removal within a water conservation-conscious environment.

La conservation de l'eau va devenir une exigence nominale dans le cadre de la construction de nouveaux bâtiments si l'on veut tenir compte de l'évolution de la démographie et des changements climatiques. Des mesures visant à réduire l'usage de l'eau par habitant, tant dans les immeubles d'habitation que de bureaux, vont réduire de manière disproportionnée les flux disponibles pour éliminer les déchets solides chassés dans les conduits d'évacuation secondaires à l'intérieur et à l'extérieur des bâtiments. La charge de débit réduite du réseau d'égouts représentera nécessairement une variation en pourcentage plus faible. Il faut donc parfaitement comprendre les mécanismes du transport des matières solides à proximité de la tête du réseau qui assure ce transport dans un débit d'extraction modérateur et donner des directives pour la conception. L'article présente d'importantes recherches faites en laboratoire ainsi qu'une grande étude sur le transport des matières fécales et des déchets solides dans des systèmes installés, qui servent de base à la définition d'un modèle approprié de transport des matières solides déformables. Les résultats de ces programmes ont été confirmés par des modèles de simulation élaborés indépendamment qui, à leur tour, jettent les bases permettant de prévoir la capacité de chasses de faible volume et de toilettes à double chasse pour transporter les matières solides déformables sur des longueurs acceptables de conduits d'évacuation à l'intérieur ou à proximité de bâtiments. Ces simulations sont disponibles comme outils d'évaluation pour faciliter les travaux de conception de systèmes et de développement de codes et de réglementations en reconnaissant l'importance de l'évacuation des déchets dans un environnement conscient de l'importance de la conservation de l'eau.

Mots clés: codes de construction, services de construction, conception des évacuations d'eau, systèmes d'évacuation d'eau, conservation de l'eau     

Tubular guidance systems for daylight: UK case studies

Tubular daylight guidance systems (TDGS) are linear devices that channel daylight into the core of a building. The experience of some of the first uses of TDGS is explored in actual buildings in UK temperate latitudes. The nature of the systems and the factors influencing the costs and various benefits that contribute value are identified. Lighting systems in working offices, lit by electric lighting and daylight guidance, were surveyed. Data on the physical characteristics of the systems, lighting conditions achieved, and user views were collected. The results formed the input to a cost and value analysis which permitted the economic limits of the systems to be evaluated. A number of daylight and environmental benefits were identified as value items, but the systems were clearly uneconomic in cost terms as presently configured and used. Long-term cost–value was compared with electric lighting alternatives making assumptions about future energy costs and system configurations. Some pitfalls of attempting to integrate innovative technology into existing lighting systems are identified and remedies suggested.

Les systèmes tubulaires de guidage de la lumière du jour (TDGS) sont des dispositifs linéaires qui canalisent la lumière du jour jusqu'au centre d'un bâtiment. L'auteur analyse quelques-unes des premières applications des TDGS dans des bâtiments existants au Royaume-Uni, sous des latitudes tempérées. Il identifie la nature des systèmes et les facteurs qui ont des incidences sur les coûts et les divers avantages qui contribuent à la valeur de ces systèmes. Il étudie les systèmes d'éclairage électrique et de guidage de la lumière du jour utilisés dans les bureaux. Il a recueilli des données sur les caractéristiques physiques de ces systèmes, sur les conditions d'éclairage obtenues et sur le point de vue des utilisateurs. Ces résultats ont servi à une analyse de coût et de valeur qui a permis d'évaluer les limites économiques de ces systèmes. On a identifié un certain nombre d'avantages de la lumière du jour et de l'environnement comme étant des éléments intéressants mais il est clair que ces systèmes ne sont pas rentables en termes de coût tel qu'ils sont actuellement configurés et utilisés. On a comparé l'ensemble coût-valeur à long terme à des alternatives d'éclairage électrique et élaboré des hypothèses sur l'avenir des coûts énergétiques et des configurations de tels systèmes. On a identifié quelques obstacles à l'intégration de technologies novatrices dans les systèmes d'éclairage existant et on a suggéré des solutions.

Mots clés: Mots-clés: technologies alternatives, lumière du jour, retour d'information, systèmes de guidage, conduits de lumière, systèmes d'éclairage, conception de bureaux, evaluation technologique, valeur     

German developments in guidance systems: an overview daylight

An overview is provided of recent developments in different daylighting systems. The systems range from a simple adaptation of venetian blinds for a better use of daylighting, to specially developed daylight-guiding venetian blinds, mirror louvers, optical mirror elements, ADO-Toplight, holographic optical elements, prismatic systems, Micro-Grates, Plexiglas Daylight, transparent insulation material, moveable glass louvers, a three-layer pipe-grid system and the ‘light sculptor’ in the cupola of the German Parliament. Most of these technologies are available in the market. Others, e.g. the ‘light sculptor’, were designed for a unique application.

Cet article présente les grandes lignes des développements récents en matière de systèmes d'éclairage naturel. Ces systèmes vont de la simple adaptation de stores vénitiens pour un meilleur usage de la lumière naturelle jusqu'à des stores vénitiens de conception spéciale à commande par la lumière du jour, en passant par des rideaux à lattes miroirs, des éléments de miroirs optiques, le système ADO-Toplight, des éléments optiques holographiques, des systèmes prismatiques, des microgrilles, des systèmes d'éclairage naturel en plexiglas, des matériaux isolants transparents, des systèmes à lattes de verre amovibles, un système à grille tubulaire à trois couches et le “sculpteur de lumière” qui équipe la coupole du Parlement allemand. La plupart de ces technologies sont disponibles sur le marché. D'autres, comme le “sculpteur de lumière” ont été conçus pour une application unique.     

Public policy and construction innovation

The particular roles played by governments through their policies and programmes are considered within a comparative context in order to gain an understanding of construction innovation systems and processes. The analysis of this question is grounded in a framework which develops: a typology of construction related activities, a precise definition of innovation, the measurement of innovation, and models linking R&D and innovation. Comparative findings suggest that the political and social structures of individual countries do not create radical differences in their national approaches to innovation. However, government structure, the type of national innovation system and the nature of construction institutions influence the choice of specific policy instruments. A summary of findings from a task group is presented which reviews various national policies towards innovation in construction. Country specific observations are drawn from case studies of 15 countries in Europe, North and South America, South Africa and Japan. Often public policy instruments in support of innovation have not been of real benefit to the construction industry. Recommendations are made to improve the focus and utility of future policy initiatives for innovation, including: the creation of collaborative arrangements with industry initiated research and emphasis on performance and sustainability. Dans cet article, les auteurs comparent les rôles particuliers joués par les gouvernements au travers leurs politiques et leurs programmes afin de mieux faire connaître les nouveaux systèmes et procédés de construction. L'analyse de cette question se fait dans un cadre qui propose une typologie des activités liées à la construction, une définition précise de l'innovation, la mesure de l'innovation et des modèles qui lient la R&D et innovation. Des résultats comparatifs laissent à penser que les structures politiques et sociales de chaque pays ne créent pas de différences radicales entre les approches nationales en matière d'innovation. En revanche, les structures gouvernementales, le type de système national propre à l'innovation et la nature des institutions du domaine de la construction ont une influence sur le choix d'instruments d'intervention spécifiques. On trouvera la synthèse des résultats des travaux d'un groupe d'étude accompagnée d'une présentation de diverses politiques nationales en matière d'innovation dans le secteur de la construction. Des observations spécifiques par pays sont extraites d'études de cas provenant de 15 pays d'Europe, d'Amérique du nord et du sud, l'Afrique du sud et le Japon. On constate que les moyens publics d'intervention en faveur de l'innovation n'apportent pas toujours de réels avantages à l'industrie de la construction. Des recommandations sont faites pour améliorer la portée et l'utilité des futures initiatives politiques en faveur de l'innovation; il faudrait notamment élaborer des formules de coopération dans le cadre d'actions de recherche engagées par l'industrie et faire en sorte qu'une plus grande importance soit accordée aux performances et on développement durable.     

Facing the Urban housing crisis

L'auteur qui a beaucoup fait pour aider à développer la nouvelle communauté de Tapiola près d'Helsinki considère que le développement urbain depuis 1945 a été invariablement désastreux. L'urbanisme a, d'après lui, sous-évalué les besoins humains primaires des individus et n'a pas su appliquer la démocratie, ce qui a conduit à créer un mauvais système de contrôle de l'urbanisme.     

Modelling water reduction effects: method and implications for horizontal drainage

Waste solids in building drainage systems may still be considered as discrete, subject to a system of forces including hydrostatic, mass, buoyancy and frictional components. Recent water conservation proposals, including legislation, have led to the reduction in the quantities of water available to transport waste into the sewer, and have had a major impact on the hydraulics associated with the transportation of discrete solids in near horizontal drains in buildings. Current design practice, based on statistical methods, leads to oversized systems that present serious implications for system performance as reduced flows from appliances increase the risk of blockages occurring. The need for predictive techniques to inform appropriate stakeholders has never been greater. The development of a numerical model (DRAINET) to predict single solid or non-interacting solid transport has informed regulatory policy on pipe sizing and maintenance strategies. Further refinements of this modelling technique to include the interaction of solids, particularly in the deposition region under water conservation criteria, confirms that the complex interactions in drainage systems cannot be assessed using ‘rule of thumb’ or statistical approaches. Previous research in this area has shown that, in general, above-ground drainage systems benefit from a reduction in pipe diameter to improve drain self-cleansing. The methods outlined in this paper confirm this recommendation and it is postulated that the process of solid transport is enhanced by the interaction of multiple solids, particularly in the region of deposition.

On peut considérer que les déchets solides dans les réseaux d'évacuation des bâtiments restent discrets; ils sont soumis à un ensemble de forces (force hydrostatique, force massique, force de flottaison et composants de frottement). De récentes propositions, voire des législations, portant sur les économies d'eau, ont conduit à réduire les quantités d'eau disponibles pour le transport des déchets dans les égouts et ont eu une incidence majeure sur les systèmes hydrauliques associés au transport des solides discrets dans des réseaux d'évacuation quasi-horizontaux dans les bâtiments. La pratique actuelle en matière de conception, basée sur des méthodes statistiques, conduit à des systèmes surdimensionnés qui ont de sérieuses incidences sur leurs performances car les flux réduits provenant des appareils domestiques augmentent le risque de blocage. Jamais ne s'est fait ressentir aussi fortement la nécessité de disposer de techniques prédictives pour informer les intervenants appropriés. Le développement d'un modèle numérique (DRAINET) utilisé pour prévoir les transports de matières solides uniques ou de matières solides n'interagissant pas entre elles est à l'origine d'une politique de réglementation sur le dimensionnement des tuyaux et sur les stratégies de maintenance. D'autres perfectionnements de cette technique de modélisation visant à inclure l'interaction des solides, en particulier dans les zones de sédimentation sous l'eau en tenant compte des critères d'économie, confirment que les interactions complexes dans les systèmes d'évacuation ne doivent être évaluées de manière empirique ou à l'aide de méthodes statistiques. De précédentes recherches dans ce domaine ont montré qu'en général, une réduction du diamètre des tuyauteries des systèmes d'évacuation installés au-dessus du niveau du sol permettait d'améliorer l'auto-nettoyage de ces réseaux. La méthode esquissée dans cet article confirme cette recommandation et on part du postulat que le transport des matières solides se trouve amélioré lorsqu'il y a interaction de solides multiples, notamment dans la zone de sédimentation.

Mots clés: évacuation dans les bâtiments, modélisation mathématique, méthode des caractéristiques, transport de matières solides, économies d'eau     

Regenerative design,socio-ecological systems and co-evolution

A key notion in regenerative design is the co-evolutionary, partnered relationship between socio-cultural and ecological systems, which requires an explicit engagement with the implications and consequences of future design decisions. However, despite the extensive literature in other disciplines regarding the co-evolution of socio-cultural and ecological systems, this approach has yet to receive serious scrutiny within the context of the built environment and within the emerging notions of regenerative development and design. Drawing on an interdisciplinary body of literature, a discussion is initiated on how socio-cultural and ecological systems and their co-evolution might connect to the concept of regenerative design. Following a critique of a relevant example highlighting the current practice of regenerative design, the new building for the Centre for Interactive Research on Sustainability at the University of British Columbia, Vancouver, potentially relevant aspects of a socio-ecological system and of evolution theories are examined for the built environment. Several observations are presented on how these may offer a stronger theoretical framing of regenerative design, particularly the shifts in design thinking: from buildings as artefacts to their dynamic role in adaptive processes over time; widening the boundary focus of a building from its site to the neighbourhood.

Une notion clé du design régénérateur est la relation coévolutionnaire de partenariat entre les systèmes socioculturels et écologiques, ce qui nécessite un engagement explicite à l'égard des implications et des conséquences des futures décisions en matière de design. Cependant, malgré la vaste littérature existant dans les autres disciplines concernant la coévolution des systèmes socioculturels et écologiques, cette approche doit encore faire l'objet d'un examen sérieux dans le contexte de l'environnement bâti et sous l'angle des notions émergentes de développement et de design régénérateurs. En s'appuyant sur un corpus interdisciplinaire de publications, une discussion est amorcée sur la manière dont les systèmes socioculturels et écologiques et leur coévolution pourraient être reliés au concept de design régénérateur. Après une critique portant sur un exemple pertinent mettant en évidence les pratiques actuelles du design régénérateur, le nouveau bâtiment du Centre de Recherche Interactive sur le Développement Durable de l'Université de Colombie Britannique, à Vancouver, sont examinés les aspects potentiellement pertinents d'un système socioécologique et des théories évolutionnistes, s'agissant de l'environnement bâti. Plusieurs observations sont présentées quant à la manière dont ceux-ci peuvent offrir un cadre théorique plus solide au design régénérateur, concernant en particulier les changements intervenant dans la façon de penser le design : des bâtiments envisagés en tant qu'artéfacts à leur rôle dynamique dans les processus adaptatifs au fil du temps, et un bâtiment dont les limites ne se focalisent plus sur son site, mais sont élargies à son quartier.

Mots clés: environnement bâti, coévolution, cadres conceptuels, évolution, design régénérateur, systèmes socioécologiques     

Multi-storey timber buildings: breaking industry path dependency

The Swedish legal restriction on construction of multi-storey timber buildings was imposed in 1888 and repealed in 1994. The subsequent emergence of such a timber building system in Sweden is analysed in the context of the existing concrete-based construction system. The characteristics of the construction industry and its path dependency over the past century hamper the development of a timber building system. However, government policies and funding, the wood industry's interest in an enhanced market for value-added wood products, and involvement of the wood research community has helped develop such a construction system. Investments in knowledge creation, incentives for the entry of new firms, and increased prefabrication may facilitate a transition from this formative phase to a growth phase in the diffusion of timber buildings.

En Suède, les restrictions juridiques frappant la construction de bâtiments en bois de plusieurs étages ont été édictées en 1888 et annulées en 1994. L'auteur analyse l'arrivée résultante d'un tel système de construction en bois en Suède face à la construction en béton qui existe actuellement. Les caractéristiques de l'industrie du bâtiment et sa dépendance au chemin au cours du siècle dernier empêchent le développement d'un système de construction en bois. Toutefois, les politiques officielles et les financements ainsi que les intérêts de l'industrie du bois dans un marché amélioré pour des produits en bois à valeur ajoutée et l'engagement des chercheurs dans le domaine du bois ont aidé à développer un tel système de construction. Les investissements dans la création du savoir, les incitations à l'arrivée de nouvelles entreprises et l'augmentation de la préfabrication peuvent faciliter le passage de cette phase de formation à une phase de croissance à la diffusion des bâtiments en bois.

Mots clés: système d'innovation, restriction, bâtiments de plusieurs étages, dépendance au chemin, systèmes technologiques, charpente en bois, bâtiments en bois, Suède     

Manually powered manufacture of keyed bricks

The production of bricks, one of the main components in conventional construction technology, has been carried out by either a hand moulding process or by a fully mechanized process. Both processes have limitations in developing countries. An alternative solution is the use of decentralized non-power-consuming brick making units, utilizing unconventional raw materials which do not require baking to develop strength. A manually energized brick making machine (MEBM) has proven the feasibility of extruding various mixes including a lime-fly ash-sand mixture. The production of bricks with a keyed cross-section is investigated using the MEBM to establish the functional and economic viabilities of the technology to create a construction technology which relies on abundant resources, unskilled labour and zero energy input. La production de briques, l'un des éléments essentiels de la construction traditionnelle, est assurée soit par moulage manuel, soit par des procédés entièrement mécanisés. Les deux procédes montrent leurs limites dans les pays en voie de développement. Une solution alternative consiste à utiliser des machines décentralis´ees ne consommant pas d'énergie, faisant appel à des matières premières non conventionnelles qui n'exigent pas de cuisson pour donner la résistance à la brique. Une machine à fabriquer les briques mue par la force manuelle (manually energized brick making machine - MEBM) a prouvé sa capacité á extruder différents mélanges comportant un mélange de chaux et de sable cendré. La production de briques à section creuse au moyen de la MEBM est à l'étude, afin d'établir la faisabilité économique et fonctionnelle de cette technique propre à créer une technologie de construction basée sur des ressources abondantes, une main-d'oeuvre non qualifiée et une dépense énergétique nulle.     

Long-term monitoring and performance of ground source heat pumps

The results of a full annual cycle of detailed monitoring of ten domestic ground source heat pump systems installed in similar properties are presented. The monitoring scheme used was designed to allow full characterization of the system, including monitoring of the heat supplied by the pump to both space-heating and domestic hot water, and also monitoring of the energy consumption of the various heat pump constituents. This approach is contrasted with a more commonly adopted approach where seasonal performance factors (SPF) are obtained without invading the heat pump enclosure. A number of issues are discussed which can lead to significant inconsistencies in the latter approach. Quantitative differences in the SPF obtained by the two methods are calculated or estimated for the monitored systems. Generally, the simpler approach leads to underestimation of the SPF by an amount which is variable and dependent on factors such as domestic hot water usage, pump settings and precise meter locations.

Sont présentés les résultats d'un cycle annuel complet de suivi détaillé de dix systèmes de pompes à chaleur géothermiques domestiques installés dans des propriétés similaires. Le plan de suivi utilisé a été conçu de façon à permettre une caractérisation complète du système, ceci incluant le suivi de la chaleur fournie par la pompe à la fois pour le chauffage des locaux et pour l'eau chaude à usage domestique, ainsi que le suivi de la consommation d'énergie des divers éléments des pompes à chaleur. Cette approche est mise en opposition avec une approche plus couramment adoptée dans laquelle les valeurs du coefficient de performance saisonnier (CSP) sont obtenues sans pénétration de l'enceinte de la pompe à chaleur. Il est discuté d'un certain nombre de problèmes qui peuvent conduire à des incohérences significatives dans la seconde approche. Les différences quantitatives du CSP obtenu selon les deux méthodes sont calculées ou estimées pour les systèmes suivis. En règle générale, l'approche la plus simple conduit à une sous-estimation du CSP dans une proportion qui est variable et dépend de facteurs tels que l'utilisation de l'eau chaude domestique, les réglages de la pompe et l'emplacement précis du compteur.

Mots clés: performances énergétiques?pompe à chaleur géothermique?suivi?coefficient de performance saisonnier (CPS)?performances technologiques     

Comparative greenhouse emissions analysis of domestic solar hot water systems

It is commonly assumed that solar hot water systems save energy and reduce greenhouse emissions relative to conventional fossil fuel-powered systems. Very rarely has the life-cycle greenhouse emissions (including the embodied greenhouse emissions of manufacture) of solar hot water systems been analysed. The extent to which solar hot water systems can reduce emissions compared with conventional systems can be shown through a comparative life-cycle greenhouse emissions analysis. This method determined the time it takes for these net greenhouse emissions savings to occur, or the ‘emissions payback period’. This paper presents the results of a life-cycle greenhouse emissions analysis of solar hot water systems in comparison with conventional hot water systems for a southern (Melbourne) and a northern (Brisbane) Australian city. The life-cycle costs of these hot water systems were also analysed to determine the financial payback period. The fuel source and solar fraction determined the emissions resulting from the energy used for operating hot water systems. The solar systems provide net emissions savings compared with the conventional systems after 2.5–5 years in Melbourne and after 2.5 years in Brisbane, depending on the auxiliary fuel. The life-cycle cost analysis also revealed that the financial payback period for solar hot water systems is more than 10 years in Melbourne and around 10 years for an electric-boosted system in Brisbane. This suggests the need for greater subsidies to increase market take-up for solar systems, especially where electricity is the only available fuel. On part généralement de l'hypothèse que les systèmes de production d'eau chaude par chauffe-eau solaire économisent l'énergie et réduisent les émissions de gaz à effet de serre par rapport aux systèmes classiques de production d'énergie par des combustibles fossiles. Les émissions de gaz à effet de serre (y compris celles associées à la production) qui proviennent des systèmes de chauffage solaire de l'eau ont été très rarement analysées. La mesure dans laquelle ces systèmes peuvent réduire les émissions par rapport aux systèmes classiques peut être démontrée dans une analyse comparative des émissions de gaz à effet de serre pendant le cycle de vie. Cette méthode calcule le temps qu'il faut pour que soit tangible la réduction nette des émissions de gaz à effet de serre ; c'est ce que l'on appelle la période d'amortissement des émissions. Cet article présente les résultats d'une analyse des émissions de gaz à effet de serre pratiquée sur des systèmes de chauffage solaire de l'eau par comparaison à des systèmes d'eau chaude classiques pour une ville du sud de l'Australie (Melbourne) et pour une ville du nord (Brisbane). Le coût du cycle de vie de ces systèmes d'eau chaude a également été analysé afin de calculer la période d'amortissement. La source de carburant et la fraction solaire servent à calculer les émissions dues à l'énergie utilisée pour faire fonctionner les systèmes d'eau chaude. Les systèmes solaires ont permis de réduire nettement les émissions par rapport aux systèmes classiques après un laps de 2,5–5 ans à Melbourne et de 2,5 ans à Brisbane, en fonction du combustible auxiliaire utilisé. L'analyse des coûts du cycle de vie a également montré que la période d'amortissement des systèmes de chauffage solaire était de plus de 10 ans à Melbourne et aux environs de 10 ans pour un système électrique à Brisbane. Cela laisse à penser qu'il faut augmenter les subventions pour que le marché des systèmes solaires se développe, notamment lorsque l'électricité est le seul combustible disponible.     

Hydraulic assessment of non-circular-section building drainage

The development of non-circular cross-section in-building drains with a reduced invert cross-section will allow efficient low-flow performance by maintaining flow depth to aid solid transport. An enlarged upper cross-section will allow higher water and air flow rates to be handled. Such developments are essential if the water-conservation benefits of a reduced toilet flush volume are to be realized. The paper demonstrates the background to such solutions based on the ovoid or ‘egg-shaped’ cross-section sewers that have been used in Europe and the US for two centuries. The steady flow capacity of the ovoid shape is demonstrated, while the reduced wave attenuation in ovoid cross-sections is simulated, using the method of characteristics solution to the wave equations, and it is shown to be an indicator of improved overall solid transport efficiency. Solid transport results demonstrate the efficiency of non-circular sections and provide a direct comparison with the use of reduced-diameter circular drains already acceptable in conjunction with reduced water usage.

Le développement de collecteurs d'immeubles avec coupe transversale non circulaire et coupe transversale de radier réduite permettra d'obtenir de bonnes performances en faible écoulement en maintenant la profondeur de l'écoulement pour faciliter le transport des matières solides. Une coupe transversale supérieure agrandie permettra d'accepter des débits d'eau et d'air plus élevés. De telles évolutions sont indispensables si l'on veut profiter des avantages apportés par la réduction du volume des eaux de chasse et ainsi préserver l'eau. Cet article expose l'origine de telles solutions basées sur la coupe transversale ovoïde des égouts que l'on trouve en Europe et aux États-Unis depuis deux siècles. La capacité d'écoulement constant de la forme ovoïde est démontrée alors que l'atténuation de l'onde réduite dans les coupes transversales ovoïdes est simulée, en utilisant la méthode de la solution caractéristique appliquée aux équations d'ondes; on démontre qu'il s'agit d'un indicateur d'efficacité globale améliorée du transport de matières solides. Les résultats concernant le transport de matières solides démontrent l'efficacité des sections non circulaires et fournissent une comparaison directe avec l'utilisation de collecteurs circulaires de diamètre réduit déjà acceptables dans le contexte de la réduction de l'utilisation de l'eau.

Mots-clés: Services pour les bâtiments, conception des égouts, système d'égouts, section ovoïde, transport de matières solides, préservation de l'eau, atténuation de l'onde     

Dynamics of urban and rural housing stocks in China

The massive migration flows from rural to urban areas in China, combined with an expected decline in the total population over the next decades, leads to two important challenges for China's housing: the growth of its urban housing stock and the shrinkage of rural housing. The rural and urban housing systems in China were analyzed using a dynamic material flow analysis model for the period 1900–2100 for several scenarios assuming different development paths for population, urbanization, housing demand per capita, and building lifetime. The simulation results indicate that new housing construction is likely to decline for several decades due to the fast growth over the past 30 years and the expected increased longevity of dwellings. Such an oscillation of new construction activity would have significant implications for the construction industry, employment, raw material demand, and greenhouse gas emissions to produce the construction materials. Policy and practical options for mitigating the negative impacts are considered.

Les flux migratoires massifs des zones rurales vers les zones urbaines en Chine, conjugués à un déclin prévu de la population totale au cours des prochaines décennies, entraînent deux défis importants pour le logement en Chine : la croissance de son parc de logements urbains et la diminution des logements ruraux. Les systèmes de logements ruraux et urbains en Chine ont été analysés en utilisant un modèle d'analyse dynamique des flux de matériaux sur la période 1900-2100 appliqué à plusieurs scénarios supposant différentes voies de développement concernant la population, l'urbanisation, la demande de logements par habitant et la durée de vie des bâtiments. Les résultats de la simulation indiquent qu'il est probable que la construction de logements neufs diminuera pendant plusieurs décennies en raison de la croissance rapide des 30 dernières années et de l'accroissement prévu de la durée de vie des logements. Une telle oscillation de l'activité de construction de logements neufs aurait d'importantes implications pour l'industrie du bâtiment, l'emploi, la demande en matières premières et les émissions de gaz à effet de serre résultant de la production des matériaux de construction. Les choix politiques et pratiques qui permettraient d'en atténuer les effets négatifs sont envisagés.

Mots clés: parcs de bâtiments, demande de constructions neuves, analyse dynamique des flux de matériaux, parc de logements, durée de vie, tendances, urbanisation, Chine     

Cristallochimie des produits d'altération des vitraux médiévaux: application au vieillissement des déchets vitrifiés

Résumé. Les vitraux médiévaux, altérés à même les verrières ou exhumés lors de fouilles archéologiques, fournissent un excellent analogue pour suivre le comportement à long terme de déchets vitrifiés altérés en conditions naturelles. Ils permettent en effet d'étudier l'influence des conditions d'altération et de la composition du verre sur sa dissolution, et de déterminer les cinétiques de dissolution des éléments piégés dans le verre sur des périodes de plus d'un millénaire. Ce travail montre de plus que la dissolution des verres silico-calciques et alcalins est incongruente et que la minéralogie des pellicules d'altération joue un r?le primordial quant au comportement à long terme des déchets vitrifiés, puisque même si le verre s'altère, les produits secondaires peuvent, dans certains cas, piéger la majorité des éléments polluants. Electronic Publication     

Design strategies to increase building flexibility

As the needs of owners and occupants change, buildings must be frequently renovated, resulting in significant cost and lost use of the buildings during the construction. This research develops a systematic approach to examine the nature of changes that can be expected to occur in built facilities, and analyses specific design strategies that can significantly increase the building flexibility, or ability to accommodate change. The three types of changes in a building are in its functions, the capacity of its systems, and the flow of the environment and people within and around the facility. Analysis of renovation projects reveals that buildings require more changes to all systems (i.e. structure, enclosure, services and interior finish) than is commonly assumed, and that the difficulty of these renovations is determined by the inter-relationships among the systems. The design strategies can provide a specific means to modify these interactions among the systems, and to more easily and efficiently accommodate changes during subsequent renovations. These design strategies increase the initial construction cost by less than 2% on average and usually decrease the original construction duration, and the majority of the strategies provide cost savings of 2% of the initial construction cost within the first renovation. Avec l'évolution des besoins des propriétaires et des occupants, les bâtiments doivent être rénovés fréquemment, ce qui est à la fois une source de dépenses importantes et une perte d'usage pendant les travaux. La présente étude propose une approche systématique visant à examiner la nature des changements dont on peut s'attendre à ce qu'ils se produisent dans les parties déjà construites et à analyser des stratégies de conception propres à augmenter sensiblement la souplesse d'exploitation des bâtiments ou leur aptitude à s'adapter à des changements. Les trois types de changements pouvant affecter un bâtiment sont ses fonctions propres, la capacité de ses systèmes et l'environnement ainsi que le flux des personnes à l'intérieur et autour du bâtiment. L'analyse de projets de rénovation fait apparaître que les bâtiments nécessitent davantage de changements de tous les systèmes (c'est à dire, structures, enceintes, services et finition intérieure) qu'on ne l'imagine généralement et que la difficulté de ces rénovations est liée aux interconnexions entre les systèmes. Les stratégies de conception peuvent constituer un instrument spécifique à utiliser pour modifier ces interconnexions entre systèmes et pour faire acceptor plus facilement et avec davantage d'efficacité les changements pendant les travaux de rénovation ultérieurs. Avec de telles stratégies, l'augmentation du coût initial de la construction ne dépasse pas 2% en moyenne et la durée des travaux se trouve réduite; dans l'ensemble, ces solutions permettent de réaliser des économies de 2% sur le coût initial de la construction lors de la première rénovation.     

Le Groupe de travail W 45 apporte des modifications à la liste des ≪ exigences humaines ≫

Une économie planifiée au niveau central et basée sur des principes socialistes doit malgré tout faire face à l'augmentation continuelle des prix et des coûts de la construction. Un économiste de l'EGSZI, l'Institute for Building Economics and Organisation hongrois, explique dans cet article le système de collecte de données grâce auxquelles sont établis les indices des prix de la construction basés sur les coûts unitaires du travail, procédé qui ressemble par beaucoup de côtés aux systèmes de contrôle des prix appliqués dans d'autres pays.

Cet article est une version abrégée d'une étude détaillée réalisée pour la commission de travail W55 du CIB sur les problèmes économiques de la construction.     

Aeration and gutter water levels in siphonic roof drainage systems

An investigation is presented into how negative system pressures, the degree of aeration, and gutter water levels are affected by the number of outlets in a siphonic roof drainage system. The experimental results show that system pressures decrease if outlets are blocked. It is also shown that the depth of water above an outlet is strongly influenced by the negative pressure acting at the outlet. As the suction effect at the outlet increases, due to lower system pressures, more water and air will be drawn into the outlets and this will result in a corresponding increase in overall gutter water depth. The results also show that there is often built-in redundancy in multiple outlet siphonic systems experiencing lower-intensity rainfall events, and if one or two outlets were blocked, the system would still operate satisfactorily. A new outlet suppressor was trialled and this was shown to reduce gutter water levels by up to 58% at some positions in the gutter.

Il est présenté une enquête sur la manière dont les pressions négatives dans le système concerné, le degré d'aération et les niveaux d'eau dans les chéneaux sont affectés par le nombre d'orifices de sortie dans un système d'écoulement des eaux de toit par siphonnage. Les résultats expérimentaux montrent que les pressions dans le système diminuent si des orifices de sortie sont obturés. Il est également montré que la profondeur de l'eau au-dessus d'un orifice de sortie est fortement influencée par la pression négative s'exerçant à l'orifice de sortie. Plus l'effet de succion à l'orifice de sortie augmente, en raison des pressions plus faibles dans le système, et plus les quantités d'air et d'eau entraînées dans les orifices de sortie seront importantes, et cela aura pour résultat une augmentation correspondante de la profondeur générale de l'eau dans les chéneaux. Les résultats montrent également qu'il existe souvent une redondance intégrée dans les systèmes à siphons comportant des orifices de sortie multiples et soumis à des épisodes pluvieux de faible intensité, et que si un ou deux orifices de sortie sont obturés, le système fonctionne encore de manière satisfaisante. Un nouvel obturateur d'orifice de sortie a été essayé, ce qui a permis de montrer que celui-ci réduit dans une proportion allant jusqu'à 58 % en certains points les niveaux d'eau dans les chéneaux.

Mots clés: aération, niveaux d'eau dans les chéneaux, pressions négatives, écoulement des eaux de toit par siphonnage     

Dynamic material flow analysis for Norway's dwelling stock

The architecture, engineering and construction industry is a major producer of waste, and a major consumer of primary materials. This study presents a method for analysing the dynamics of both floor area and material use in residential housing. The population's demand for housing represents the driver in the system, and the subsequent effects on stocks and flows of residential floor area and building materials in Norway are investigated from 1900 to the projected demands for 2100. Results show that knowledge about past activity levels is important in projecting future levels. Scenarios are applied to the input parameters in the dynamic model to investigate the impacts of changes in these, including variations in material usage (concrete and wood) and material density. All but one scenario suggest a continued increase in the residential housing stock, although at diminishing growth rates, and a substantial increase in demolition, renovation and construction activity in the last half of the present century.

Le secteur de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction est un des principaux producteurs de déchets et figure parmi les premiers consommateurs de matières premières. Cette étude présente une méthode d'analyse de l'évolution des surfaces de plancher et de l'utilisation des matériaux dans le logement résidentiel. Le moteur du système est la demande de la population en matière de logement et l'étude examine les effets de cette demande sur les « stocks » et les flux de surfaces résidentielles et de matériaux de construction en Norvège depuis 1900 et, en projection, jusqu'en 2100. Les résultats montrent qu'une bonne connaissance des activités passées est importante pour prévoir les niveaux à venir. Des scénarios appliqués aux paramètres d'entrée du modèle dynamique permettent d'étudier les conséquences de leurs variations, notamment en ce qui concerne l'utilisation des matériaux (béton et bois) et leur densité. Tous ces scénarios, à l'exception d'un seul, prévoient une croissance continue du parc de logements résidentiels – avec un rythme toutefois moins soutenu – ainsi qu'une augmentation substantielle des activités de démolition, de rénovation et de construction au cours de la seconde moitié de ce siècle.

Mots clés: parc de bâtiments?démolition?parc de logements résidentiels?analyse dynamique du flux des matériaux?demande en matériaux?tendances?génération de déchets     

The building performance sketch

A new approach to the creation of design tools is proposed that addresses the real information needs of designers in the early stages of design of non-residential buildings. Traditional simplified design tools are typically too limited to be of much use, even in conceptual design. The proposal is to provide access to the power of detailed simulation tools at a stage in design when little is known about the final building, but at a stage also when the freedom to explore options is greatest and the ability to improve the design is greatest. The concept of the building performance sketch forms the basis of the proposed design tool. It was derived from consultation with design analysis teams as part of the development of the COMFEN tool for fenestration design. Tools like COMFEN are explored to understand how they were shaped by consultation and how requests from these teams for real-world relevance might shape such tools in the future. The simulation process can effectively utilize some of the as-built, as-occupied and as-managed lessons on behaviours and technical outcomes from the Post-occupancy Evaluation (PoE) of buildings.

Il est proposé pour la création des outils de conception une nouvelle approche répondant aux véritables besoins d'information des concepteurs dans les premières phases de conception des bâtiments non résidentiels. Les outils de conception simplifiée traditionnels sont habituellement trop limités pour être très utiles, même en design conceptuel. Ce qui est proposé est de pouvoir accéder à la puissance d'outils de simulation détaillée à un stade de la conception où l'on sait encore peu de choses concernant le bâtiment final, mais également à un stade auquel la liberté d'exploration des options possibles comme la capacité d'amélioration de la conception sont les plus grandes. Le concept du schéma de performance du bâtiment constitue la base de l'outil de conception proposé. Il découle de la consultation des équipes chargées de l'analyse de la conception dans le cadre du développement de l'outil COMFEN de conception du fenêtrage. Des outils tels que COMFEN sont examinés afin de comprendre comment ils ont été modelés par la consultation et comment les demandes de ces équipes en termes de pertinence réelle pourraient façonner ces outils à l'avenir. Le processus de simulation peut tirer efficacement parti de certaines des leçons, conformes à l'exécution, à l'occupation et à la gestion, en matière de comportements et de résultats techniques, retirées de l'Evaluation Après Occupation des bâtiments.

modèles d'information du bâtiment?bâtiments?processus de conception?outils de conception?début de conception?efficacité énergétique?retour d'information?simulation des performances?évaluation après occupation