Groupe de recherche

Ambiances physiques (GRAP)

Outils développés au GRAP / Tools developed

Appareil portatif de mesures en ambiances physiques

Le GRAP se spécialise dans le développement et l’utilisation d’outils de mesure pour la simulation et l’évaluation des ambiances physiques in architecture and urban spaces. Dans un projet, le GRAP privilégie l’approche combinée où plusieurs outils sont habituellement utilisés pour valider les résultats obtenus en fonction des différents niveaux de précision souhaités, autant en recherche et en pratique qu’en enseignement. Voici les principaux outils d’analyse développés et/ou utilisés par les membres de notre équipe.

The GRAP specializes in the development and utilization of tools of analysis for the simulation and evaluation of physical ambiances in architecture and urban spaces. The GRAP favours a combined approach whereas several tools of analysis will validate a design proposal depending on the design phase of the project. Here are the main tools of analysis that are developed and/or used by members of our team.

CODE: [L] Lumière-Light [T] Thermique-Thermal [A] Acoustique-Acoustics [O] Olfactif-Olfactory:

APMAP [T]
APMMU
Questionnaires d’évaluation du confort physiologique / Questionnaire of psychological evaluation [LTAO]
ROSE des ambiances [LTAO] Ambience ROSE questionnaire
Analyse digitale d’images / Digital image analysis [LT]
LUMcalcul 3.01: natural and artificial light [L]
Profil d’équilibre thermique PET4.10 Thermal balance profile [T]
Évaluateur -LEED- Evaluation Tool

 

 

APMAP

Appareil portatif de mesures en ambiances physiques

L’équipement léger se porte sur la tête pour effectuer des relevés environnementaux d’espaces intérieurs et extérieurs.

Le APMAP (appareil portatif de mesures en ambiances physiques) permet de réaliser un relevé dynamique des conditions environnementales ambiantes illustrant l’historique environnemental complet d’un individu dans ses déplacements journaliers. Inspiré d’une idée originale de Nick Baker et Mark Standeven baptisée MARKII pour le projet PASCOOL, André Potvin a développé sa propre version (APMAP-1) incluant la mesure des environnements thermique et lumineux dès 1995 pour ses études doctorales. En 1999, une version plus extensive (APMAP-2) a été développée avec les chercheurs du GRAP pour inclure la mesure des environnements thermique, lumineux, acoustique et olfactif. Après une amélioration notable de l’autonomie énergétique et de mémoire du logger interne (APMAP-3), l’équipe du GRAP a développé en 2003-2004 la dernière version (APMAP-4) moins intrusive, plus légère, robuste et fiable. Le GRAP possède maintenant 10 appareils. Le APMAP est au centre d’une étude EPO (évaluation post-occupationnelle) dans le projet de recherche subventionné CRSH (Conseil de recherche en sciences humaines) « Environmental Adaptability in Architecture » menée dans le nouveau bâtiment de la Caisse de dépôt et de placement pour lequel le GRAP a aussi agit comme consultant en environnement.

The APMAP (portable apparatus for the measurement of the physical environment) enables the dynamic statement of environmental conditions illustrating the complete history of an individual in his daily displacements. Inspired by an original idea of Nick Baker and Mark Standeven baptized MARKII for the PASCOOL project, André Potvin developed his own version (APMAP-1) including the measurement of the thermal and luminous environments since 1995 for his doctoral studies. In 1999, a more extensive version (APMAP-2) was developed with researchers of the GRAP to include the measurement of the thermal, luminous, acoustical and olfactory environments. After a notable improvement on energy autonomy and memory of the intern logger (APMAP-3), the team developed in 2003-2004 the last version (APMAP-4), which is non-intrusive, lighter, robust and reliable. The GRAP has now 10 apparatuses of this version. The APMAP is central to the post-occupational evaluation (POE) study of the SSHRC research grant (Social Sciences and Humanities Research Council) entitled « Environmental Adaptability in Architecture », carried out in the new building of the Caisse de Dépôt et de Placement in Montreal, for which the GRAP had also acted as an environmental consultant.

 

APMMU

Appareil portatif de mesure des microclimats urbains

Cet équipement portatif résiste aux rigueurs de l’hiver pour effectuer des relevés environnementaux en climats froids.

Le APMMU (appareil portatif de mesure des microclimats urbains) permet de mesurer les principaux paramètres du confort thermique dans les espaces extérieurs. Cet appareil a été développé en 1997 par André Potvin lors sa recherche post-doctorale intitulée « Ambiances urbaines et comportement thermique en milieu nordique ». La sévérité des conditions climatiques locales a commandé un appareil beaucoup plus robuste que le APMAP-1. Cet appareil supporte donc des conditions ambiantes critiques de -30°C et de vitesse de vent pouvant atteindre 15m/s. Le APMMU est constitué d’un cadre métallique de « porte-bébé » sur lequel sont fixés des tiges télescopiques permettant d’exposer les cinq sondes: température ambiante dans un soufflet, température rayonnante, humidité relative, radiation solaire, et anémomètre à coupelle. Un micrologger Campbell est logé à la base du support avec enregistreur de donnée (Walkman) positionné à l’avant au niveau de la ceinture.

The APMMU (portable apparatus for the measurement of urban microclimates) ensures the collection of the main variables affecting thermal comfort in external spaces. This apparatus was developed in 1997 by André Potvin during his post-doctoral research entitled « Urban Environments and Thermal Behavior of people in Nordic climates ». The severity of the local climatic conditions required a much more robust apparatus than the APMAP-1. This apparatus thus supports critical environmental conditions such as temperatures of -30°C and wind speeds that can reach 15m/s. The structure of the APMMU consists in the metal framework of a « baby carrier » on which telescopic stems are fixed to expose the five probes that collect the environmental data: ambient temperature, radiant temperature, relative humidity, solar radiation, and an anemometer that records high velocities of air movements (wind). A Campbell micrologger is located at the base of the apparatus to collect the data (Walkman), positioned at the front of the belt.

 

 

Questionnaires d’évaluation du confort physiologique / Questionnaire of psychological evaluation

Le GRAP développe une expertise dans le domaine de la perception en développant présentement un questionnaire en ligne permettant d’évaluer le confort des occupants d’un espace en relation aux ambiances physiques dans le cadre de la subvention de recherche du CRSH 2003-2007 « Environmental Adaptability in Architecture ». Les questionnaires sont de trois types: questionnaire personnel, questionnaire de la semaine et questionnaire horaire. Ils permettent d’évaluer le confort visuel, thermique, acoustique et olfactif d’un espace existant. Ils sont particulièrement adaptés aux évaluations post-occupationnelles des bâtiments. De tels questionnaires peuvent ainsi permettre aux usagers et propriétaires de bâtiments d’identifier les conditions environnementales critiques de leurs espaces de travail et d’envisager des améliorations futures. Pour une évaluation post-occupationnelle complète, ces questionnaires sont accompagnés de relevés environnementaux (APMAP).

The GRAP develops an expertise in the field of perception by introducing an on-line questionnaire that evaluates the comfort of occupants of a space in relation with their physical environment within the framework of the research grant of the SSHRC 2003-2007 (Social Sciences and Humanities Research Council) « Environmental Adaptability in Architecture ». There are three types of questionnaires: personal questionnaire, questionnaire of the week and hourly questionnaire. They allow the evaluation of visual, thermal, acoustical and olfactory comfort of people in an existing space. They are particularly adapted for post-occupational evaluations (POE) of buildings. Such questionnaires can thus allow users and building owners to identify critical environmental conditions of their workspaces and consider future improvements. For a complete post-occupational evaluation, these questionnaires are accompanied by environmental surveys, often performed using APMAPs.

 

ROSE des ambiances

Roses des ambiancesDéveloppée dans le cadre du projet de recherche subventionné CRSH (Conseil de recherche en sciences humaines) « Environmental Adaptability in Architecture », et inspiré d’une grille de repérage des ambiances de Siret et.al., la ROSE (relevé des opportunités de satisfaction environnementale) est une méthode de représentation qui vise à comparer les résultats quantitatifs obtenus à l’aide d’appareils de mesure tel le APMAP aux aspects qualitatifs de la satisfaction des occupants par rapport à leur environnement physique. La ROSE est dérivée d’un questionnaire particulier qui, contrairement à la plupart des questionnaires existants en sciences environnementales, ne vise pas à évaluer la nuisance des stimuli environnementaux mais bien la qualité de ceux-ci. L’échelle de satisfaction varie donc de « Très agréable », à « Neutre », et à « Très désagréable » en fonction de la qualité, échelle et durée des stimuli thermique, lumineux, visuels et olfactifs. Une ROSE illustre dans un seul graphique la satisfaction des occupants face aux conditions environnementales (thermique, lumineuse, acoustique et olfactive) en fonction de leurs opportunités d’adaptation.

Developed within the SSHRC research grant (Social Sciences and Humanities Research Council) entitled « Environmental Adaptability in Architecture », and inspired from a grid for the analysis of physical ambiances by Siret et.al., the ROSE constitutes a representation which aims to compare the quantitative results obtained from the surveyed environmental conditions obtained from measured data with sensors and APMAPs in relation to the qualitative aspects of the occupants’ satisfaction levels in their physical environment. The ROSE is derived from a particular questionnaire which, contrary to the majority of existing questionnaires in environmental sciences, does not aim at the evaluation of negative effects of environmental stimuli but enhances their quality. The satisfaction scale thus varies from « very pleasant », to « neutral », and « very unpleasant » according to the level of quality, scale and duration of the thermal, luminous, visual and olfactory stimuli. A ROSE therefore illustrates in only one graph the satisfaction level of occupants in relation to their environmental conditions (thermal, luminous, acoustical and olfactory) according to their physiological adaptation.

 

 

Analyse digitale d’images / Digital image analysis

La méthode digitale d’analyse d’images permet de d’esquisser les aspects qualitatifs et quantitatifs de la lumière naturelle. C MH Demers l’a développée depuis 1991 lors d’une maîtrise puis d’un doctorat en architecture intitulé: « The Sanctuary of Art: images in the assessment and design of light in architecture » au Martin Centre for Architectural and Urban Studies, University de Cambridge, UK. Les recherches comprennent une étude sur le contraste comme intégrateur global des aspects qualitatifs et quantitatifs de la lumière, une corrélation entre les méthodes photographiques et photométriques, ainsi qu’une réflexion sur l’image comme outil de composition architecturale. Une classification des lumières permet de distinguer certaines typologies lumineuses et d’organiser une grande quantité d’images. Des développements récents sont présentement effectués dans le cadre de la subvention de recherche du CRSH pour la Caisse de Dépôt et de Placement, à Montréal.

The digital method of images analysis allows the discussion between qualitative and quantitative aspects of light. C MH Demers developed this method since 1991 during a master’s degree and then in a PhD thesis entitled « The Sanctuary of Art: images in the assessment and design of light in architecture « , Martin Center for Architectural and Urban Studies, University of Cambridge, U.K. The research presents a study on contrast as a global integrator of the qualitative and quantitative aspects of the light. A correlation between photographic and photometric methods of lighting analysis demonstrates the interest in using this digital method of analysis. A recently developed classification of lights distinguishes certain luminous typologies and facilitates the organization of a great number of images. Developments are presently carried out within the CRSH research grant for the Caisse de Depot et Placement, in Montréal.

 

 

LUMcalcul 3.01: natural and artificial light

LUMequation

LUMcalcul est un logiciel pour assister les architectes dans la conception d’espaces éclairés naturellement dès les premières étapes du design. Il permet d’introduire une discussion sur la relation existant entre certaines variables de design qui affectent la lumière et l’espace architectural avec les divers intervenants dans le processus de la création architecturale. Il est utilisé dans la plupart des projets de consultation sur l’éclairage depuis sa création en 2002. Cette feuille de calcul Excel, développée par C MH Demers à partir des équations de David Loe et Peter Tregenza (2001), et selon les références aux stratégies de G.Z. Brown et M. DeKay (Sun, Wind and Light, 2001), permet de déterminer le FactePheita-LUMcalculur lumière du jour (FLJ) d’un espace intérieur et d’utiliser la méthode Lumen pour l’intégration de l’éclairage électrique. La validation de LUMcalcul effectuée lors de projets de consultations confirme que le logiciel permet d’évaluer de manière raisonnable la quantité de lumière dans un espace. Une validation effectuée pour un projet réel est présentée, démontrant la relation entre les résultats préliminaires produits par LUMcalcul et les expérimentations réalisées en ciel artificiel. Les mesures réalisées à l’aide de sondes photométriques calibrées CIE (Commission Internationale de l’Éclairage) démontrent qu’il y a une variation d’environ 3% entre ces résultats. LUMcalcul est utilisé par les étudiants gradués et est aussi distribué aux architectes lors d’ateliers de formation professionnelle.

Lum-atrLUMcalcul is a software to assist architects in the design of daylit spaces during the initial stages of the design process. It allows a discussion on the relation existing between certain design variables that affect light in space with the various professionals involved in architectural creation. It has been used in various consulting projects since its creation in 2002. This Excel spreadsheet, developed by C MH Demers originates from equations of David Loe and Peter Tregenza (2001), with references to strategies developed by G.Z. Brown and Mr. DeKay (Sun, Wind and Light, 2001), allowing the determination of the Daylight Factor (DF) of an interior space. It also uses the Lumen method for the integration of electric lighting. The validation of LUMcalcul, carried out during applied research contracts, confirms that the software predicts, at a reasonable degree, the quantity of light in a space. The validation of such measurements was carried out using gauged CIE (Commission Internationale de l’Éclairage) photometric probes in an artificial sky, showing that there is a variation of approximately 3% between these results. LUMcalcul is now also used by graduate students and distributed to architects during workshops of vocational training.

 

 

 

Profil d’équilibre thermique PET4.10 Thermal balance profile

Profil d'équilibre thermique hiver

Les caractéristiques du climat, du programme et de la forme du bâtiment peuvent être utilisées pour développer des profils d’équilibre thermique (PET) journaliers représentant le comportement thermique du bâtiment. Les résultats de PET permettent au concepteur de prévoir en amont du processus de design la « personnalité thermique » d’un espace et ainsi mieux identifier les stratégies bioclimatiques les plus pertinentes. PET propose au concepteur de modifier six paramètres du bâtiment pour ajuster les profils d’équilibre thermique: point de consigne, récupération d’énergie, enveloppe, gains solaires, et ventilation (transversale et effet de cheminée). Cet outil simplifié constitue un compagnon idéal à l’ouvrage Sun, Wind and Light (2001) de G.Z. Brown et M. DeKay. Il se présente sous forme d’une feuille de calcul EXCEL conviviale développée par André Potvin avec la collaboration de Hugues Boivin et est constamment révisé depuis 2001. PET est maintenant utilisé par les étudiants gradués de la maîtrise en ambiance physique et est aussi distribué lors de séminaires de formation professionnelle.

PET-performanceThe characteristics of a climate, program and building form can be used to develop profiles of thermal equilibrium (PET) that represent the daily thermal behavior of the building. The results of PET allow the designer to provide an early evaluation of the « thermal personality » of an area and thus identify bioclimatic strategies most relevant early in the design process. PET offers the designer to modify six building parameters to adjust the profiles: thermal equilibrium setpoint, energy recovery, envelope, solar gain and ventilation (cross and stack effect). This simple tool is a perfect companion to the book Sun, Wind and Light (2001) GZ Mr. Brown and DeKay. It takes the friendly EXCEL spreadsheet is developed by André Potvin in collaboration with Hugues Boivin and is constantly revised since 2001. PET is now used by graduate students of the Masters in physical environment and is also distributed during professional training seminars.

 

 

Évaluateur -LEED- Evaluation Tool

Outil-LEED

Cette feuille de calcul développée par André Potvin permet d’évaluer jusqu’à trois option de design différentes selon les critères environnementaux LEED NC v1.0. Cet outil permet de cumuler facilement les crédits en fonction de leur degré de faisabilité (facile, difficile, très difficile) et des six grandes stratégies environnementales (Aménagement écologique du site, Gestion efficace de l’eau, Énergie et atmosphère, Matériaux et ressources, Qualité des environnements intérieurs et Innovation dans le processus de design). Toutes les définitions des crédits ainsi que leurs buts, exigences, stratégies potentielles et compatibilité avec les autres crédits tel que présentés dans le document de référence LEED NCv1.0 de CaGBC sont inclus dans le tabulateur.

This worksheet developed by André Potvin can evaluate up to three optional design criteria according to different environmental LEED NC v1.0. This tool allows to easily earn credits based on their degree of feasibility (easy, difficult, very difficult) and six major environmental strategies (Ecological Site Planning, Effective Management of Water, Energy and Atmosphere, Materials and Resources Indoor Environmental Quality and Innovation in the design process). All definitions of credit and their goals, requirements, strategies and potential compatibility with other funds as presented in the reference document for LEED NCv1.0 CaGBC, included in the tabulator.

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