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MEMOIRE DE MAGISTER - Catalogue en ligne La Bibliothèque

1. fig 7 53 temp ratures de surface en C orientation EO le 21 juin 400 00 350 00 300 00 250 00 Rec V 200 00 Rec V 2 150 00 Rec V 3 100 00 50 00 0 00 5h 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h fig 7 54 Flux solaires nets absorbes en w m orientation EO le 21 juin De l examen des r sultats des simulations de l influence du changement de la taille sur l intensit des valeurs des temp ratures de surface et flux solaires nets absorb s il est remarquer que l allure des profils des graphes sont confondues pour le trois situations La diff rence reste n gligeable Ce qui permet de confirmer que le changement de l intensit des temp ratures de surface et des flux solaires nets ne d pendent pas du dimensionnement la variation de la temp rature de surface entre la 185 maximale enregistr e pour les trois cours et la minimale ne d passe pas les 0 6 C l t 20 00 18 00 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 6 00 4 00 2 00 0 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h eV E V 2 V 3 fig 7 55 temp ratures de surface en C orientation EO le 21d cembre 80 00 70 00 60 00 50 00 40 00 30 00 20 00 10 00 0 00 V 2 te 3 fig 7 56
2. 194 eS CONCUSSION ES RSS ES RS E A AN cea eee 197 Recommandations et conclusions g n rales 199 R f rences bibliographiques viii assumer 206 ANNEXES TT res eh de heen inne ane etes ed en 213 ADH RER Nada D 216 PRUNE ROO 66a Eat dant LAN eRe wav av te a en Lex 217 ANNEXE sde one nine mot am nent bie eeuia ote mand cam seeweds 218 PAVE ROOD Sook ei en areas Gace ees nd eam ne en en A N 221 PRIMTOKCOG cane ere nt Cine des cam Geant EUR LL 222 VI VII Vil IX Introduction A l instar des autres tres vivants l homme a toujours tent de s int grer a son milieu En effet l cologie animale et v g tale plus tard l cologie humaine ont d montr que les rapports que les tres vivants entretiennent entre eux et avec leurs environnements sont importants pour d velopper le milieu dans lequel ils vivent Contrairement certaines esp ces le climat est un des facteurs de notre environnement que l homme ne pouvait ignorer car il n a pas les moyens physiologiques suffisants pour s adapter Seulement l homme est dot d une capacit d innover d adapter l environnement ses besoins c est dire se procurer des abris et modifier les conditions qui l entourent Quand l homme ne peut plus se d fendre physiologiquement contre les al as du climat la construction est sa seule d fense Toute construction qui s inscrit dans un environnement
3. 15 Ts Fed INGIES d arts ce cules oc ce Pa R EE S E N e ner 16 1 6 lt L nsoleIli m ness s sn tes wees pasdans waned rnner eu 17 T 8 1 INTOAUCION a2 accasaccticadsmuduess ae rien idee ee 17 1 8 2 L ensoleillement en Alg rie LL 18 1 8 3 L ensoleillement a Constantine 19 1 8 3 1 zone de surchauffe 0 19 16 32 F4 ME DUIOSILG s ins ar Ne ann 22 1 9 Urbanisme et chelles climatiques 24 1 10 Types de microclimats i225 sates oul nee let insiste ads 24 1210 1 influence de Sad in OR ER ddads trade 24 1 10 2 Influence de la v g tation 4 444444 25 1 10 3 Influence d un site urbanis 25 1 10 4 Influence de la topographie ceececeee eee eeeeeeeeeeeeeeeeees 26 11 Le climat et urbanisme sisins daegscannaetaacaes sa vascessuneeavascesaageasayeqeenaadaadanciss 27 11 1 Sp cificit du climat urbain 27 12 Microclimat de Constantine ccceccece eee ee cece eee eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeees 29 13 Ilot de chaleur GrbAIR 2454 crane nent sinistre See 30 13 2 lt L n rgie anthropique Qatar une 32 IC ONCIUSIOM Essen amende nanas dit tone mie line 34 Chapitre 02 Le confort thermique dans les espaces en ext rieurs et la notions de g nes 22 1 MAMOGUCUOMN E
4. 50 2 8 3 La temp rature radiante en ext rieur 51 2 04 Indice DISC ss het nes he nn nn anni eee 51 2 9 CONCIUSIOM E th emenevgusssicemauddemvsnmnwenddoone ecards ae k e baane Eh 52 Chapitre 03 L ensoleillement et solutions Architecturales et urbaines 25 Airolo LO 1e i10 0 LEEA ETE EEA T E eevee 53 3 2 La radiation SOlAIG 3 lt 5 c2c 35 7 ioc cence RM Oe eee et 53 3 3 G om trie solaire et radiation 54 3 4 Implication de l ensoleillement dans l environnement construit 56 3 4 1Contr le de l ensoleillement l chelle urbaine 57 3 4 1 1Les effets thermiques dan les espaces d couverts 57 3 4 1 2Les espaces isol s sans obstacles 58 3 4 1 3 Eff t de diedr ses N panne tah ato ne a 58 9 MA ENeLCANVON EEE nn A EN RAA cue ete 59 3 4 1 5 ESpac Couvert sarsana Rasa tre en Se 61 3 4 2 L ensoleillement et solutions urbaines 62 3 4 3 la forme et la radiation solaire 63 3 4 1 Dispositifs de contr le de l ensoleillement et solutions 66 Architecturales 3 5 Les caract ristiques des surfaces 66 H 9 9 1 JE DSOTPB ONE RE nes danse aad aa he n ERA 66 392 arefe O 88e eee ote a en mer eee net 67 3 5 3 OMESSIVITG esis eet ee te i Po ot a ibaa ee ahs 67 3 6 CONCIUSION fe
5. 20 a S rie 5h 6h 7h Bh 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 4 temp ratures de l air en C le 21 juin Source Station m trologique Mohamed Boudiaf ann e 2003 10 S rie1 5h 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 5 Temp rature de l air le 21d cembre Source Station m trologique Mohamed Boudiaf ann e 2003 Les param tres relatifs aux donn es g ographiques temporelles et m t orologiques tant pr sent es il nous est d sormais possible de passer la simulation des transferts thermo radiatifs en reprenant les tapes d crites dans le chapitre sur la mod lisation thermo radiatif chapitre six Ainsi nous pr sentons les diff rentes 152 mod lisations g om triques retenues pour les mod les simuler qui ont t d j d finis et pour arriver une caract risation microclimatique des cours simuler nous il a t constitu par le biais du logiciel Solene des projet qui repr sentent chaque fois les g om tries masques prises en compte et les g om tries simul es 7 4 Effet de l orientation Pour mettre en vidence l effet de l orientation la cour rectangulaire de surface 1200 m a t choisie et cela suivant la configuration de proportions 1 3 ce type de configuration cour allong e permet mieux de saisir l effet de l orientation Notre travail se fait sui
6. 38 Fig 2 2 H m othermie de l homme 4 4 40 Fig 2 3 Echanges thermiques entre l homme et son environnement 44 Fig 2 4 Correspondance entre le PMV etle PPD 2 50 Chapitre 03 Fig 3 1 D composition du rayonnement solaire 54 Fig 3 2 Les coordonn es solaires mine set ssmnnitiestantiines ment 55 Fig 3 3 Effet de di dr 2enn in nn tnt etre eee 59 Fig 3 4 Effet d canyon sc rererere ihe snatd berae aaier ara a iira iaa deuat 60 Fig 3 5 R le de la g om trie des surfaces dans les changes radiatifs 60 Fig 3 6 Espace couvert par la v g tation 61 Fig 3 7 Tissu compact a Marrakech 62 Fig 3 8 Formes b ties choisies pour l valuation de la radiation solaire 64 Fig 3 9 Ilot et immeuble en gradins de Sauvage H 1928 67 Fig 3 10 Dispositifs de contr le architectural Lam WMC 1986 68 Chapitre 04 Fig 4 1 L atrium romain dans un difice public 72 Fig 4 2 Cour Rams s Ill Louqsor lieu Karnak 72 Fig 4 3 Diff rentes cours l poque romaine 73 Fig 44 Coura Vatican less is Ces doses uae heen Adi ets nd 74 Fig 4 5 Contraste de lumi re dans la cour lyc e j j r
7. 145 6 10 Les indices de confort en ext rieur dans Solene 145 611 COMCIUISION 2 nn item emule est 146 IV Chapitre 07 Simulations et caract risation microclimatique FeV UO GUICUION ire sse cine tel acistea sa a ele tenia n A dard a Gaon A EE ee a Gaon aire 148 7 2 Dimensions spatiales des g om tries a tudier 149 1 9 Protocole d la SimuUlallON es ses ain en dentin eme Aeeawinarse 150 T4 Effet de OMEMCAtlOr atest SSSR et de en Re A ae nn A vea 153 7 4 1 Bilan d nsolelll Ment zss ses hat an Mes cater oran ersner oi due des 153 7 4 2 simulation des flux solaires absorbes et temp ratures de surface 160 1 9 ENG AMNAUMOUT RES Cu ral an Sn dt sud rare Use ane leas 170 7 6 Effet de la forme g om trique 172 7 5 1Effet de l ouverture de la cour ccccc ccc ece ence eeeeaeeeeeeeeeaeeaneaes 179 1 0 Eri td al n oes seen es ds andere antenne 183 Ff Effet de la v g tati n os sets ae ee es re et NS SA aan 187 7 7 1 Effet des arbres opaques 187 7 6 2 Effet de la transmission des arbres 191 7 8 Evaluation du confort thermique 193 7 8 1 Analyse des conditions de confort 193 7 8 2 Les indices utilis s dans Solene
8. 154 Fig 7 8 Energie solaire directe incidente orientation NS le 21 juin 155 FIG 7 9 Energie solaire incidente en w m orientation EO le 21 juin 155 Fig 7 10 Energie solaire incidente5 w m orientation NE SO le 21 juin 156 Fig 7 11 Energie solaire incidente en w m orientation EO le 21 d cembre 156 Fig 7 12 Energie solaire directe incidente en w m orientation NS 18 21 d CeMOrer ons tar remet NN ANNE 156 Fig 7 13Energies directe incidente en w m orientation NE SO le 21d cembre 157 Fig 7 14 flux solaires absorb s nets en w m orientation NS le21 juin 161 Fig 7 15 flux solaires absorb s nets en w m orientation NE SO le21 juin 161 Fig 7 16 Temp rature de surface en C orientation NS le21 juin 162 Fig 7 17 Temp rature de surface en C orientation EO le21 juin 162 Fig 7 18 flux solaire net absorb s par le sol en w m pour les trois orientations IS 2V JUIN sen ss auras cnrs ces ue desde A RG EET TKE 163 Fig 7 19 Temp ratures de surface le 21 juin 164 Fig 7 20 Temp rature de surface du sol en C pour les trois orientations le 21 juin sn scie detente osteus tiener nenat kanent 164 Vil Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig
9. 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 16 Temp rature de surface en C orientation NS le21 juin 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 Sol HP r P2 P3 e P4 Sh 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 17 Temp rature de surface en C orientation EO le21 juin L examen des r sultas obtenus l t montre que la variation des flux solaires nets et des temp ratures de surface au niveau du sol est en fonction de la variation de l orientation est que le sol marque les valeurs les plus lev es en t pour les trois orientations Le mur Ouest expos le matin et voit sa temp rature s lever progressivement jusqu a 9 00 puis diminuer lentement en tendant vers la temp rature 162 de lair Contrairement la paroi Est prend les valeurs maximales partir de 14h00 et diminue jusqu tendre vers la temp rature de lair De la lecture des r sultats de simulation voir fig 7 14 7 15 et 7 16 il s est av r que les temp ratures de surface de la cour orient e suivant l axe Nord Sud sont les plus lev es avec une valeur maximale moyenne 4 de 42 65 C contre 42 16 C pour l orientation interm diaire est 41 33 C pour l orientation Est ouest la diff rences est de l ordre 1 32 C entre la meilleur orientation est entre la plus d favoris e l
10. Fig 6 1 Cour triangul e finement 2 22c1ceseeccaeececen eee eceenscenecesepeeeeeneceees 130 Fig 6 2 Cr ation d un ciel dans Solene 0 ce eceeee cece ee ee eens este eeeeeenees 134 Fig 6 3 Vo te c leste mod lis e 135 Fig 6 4 Facteur de forme entre deux surfaces 136 Fig 6 5 Facteur de forme entre deux contours 137 Fig 6 6 Ensemble de faces d un arbre mod lis 138 Fig 6 7 simulation de l nergie solaire directe dans Solene 142 Fig 6 8 tapes de calcul des temp ratures de surface 143 Fig 6 9 Bonhomme confort mod lis 144 Chapitre 07 Fig 7 1 Les formes de base des cours simuler 149 Fig 7 2 Le lever et le coucher le21juin calcul s par le logiciel 151 Fig 7 3 le lever et le coucher le 21 d cembre calcul s par le logiciel 151 Fig 7 4 temp ratures de lair en C le 21 juin 0 152 Fig 7 5 Temp rature de lair le 21d cembre 152 Fig 7 6 diff rentes orientations cour rectangulaire 1 3 12h00 l hiver 154 Fig 7 7 diff rentes orientations de la cour rectangulaire 1 3 14h00 l t
11. cheri x r a A E 5 L LE Ar E y popune ei TE l Ai E 4 p i Pa 5 art Ca SE att zo ee I a CSSS RE zam ee J i ki D3 ug QO AL 1 A ca IC Fig 5 15 Effet du changement de R1 et R2 sur l nergie re ue en hiver 110 wy m Trodiaten c the four walls Le i H ai Ge on oa os 26 or Eh oA at R Fig 5 16 Effet du changement de R1 et R2 Sur l nergie re ue en t Source Mohsen M 1979 p192 Percentage of dodan wn he wodaton of the xu wail EH Da 15 0i aF DA E Le Fig 5 17 Effet de l introduction d un auvent sur la fa ade sud Source Mohsen M 1979 p193 111 5 8 La cour et l clairage naturel Pour terminer cette partie consacr e au contr le du rayonnement solaire dans la cour il est int ressant de donner quelques informations sur la disponibilit de la lumi re naturelle dans la cour car les exigences de l clairage pr sentent quelques particularit s comparativement aux gains solaires directs Il est utile de donner des indications sur la sp cificit de ce ph nom ne m me si l importance de ce ph nom ne semble secondaire Ceci peut s expliquer par le fait que le taux d clairage requis dans la cour est plus facile satisfaire que l ensoleillement ainsi l int r t est plus souvent port sur les moyens d assurer des gains solaires utiles Ceux ci en tant satisfaits garantissent un clairage suffisant Cependant ce qui est constat
12. La r partition des zones ombr es et ensoleill es qui d pendent des 94 proportions et de l orientation de la cour Les champs radiatifs solaires et thermiques qui en d coulent Ces ph nom nes ont une action directe sur le microclimat r gnant et par cons quent le confort de l usager de la cour vu que ces deux ph nom nes d terminent les temp ratures de l air et des surfaces environnantes b La correction apport e par les l ments contenus par la cour Ces l ments peuvent tre la micro volum trie les dispositifs de protection les l ments naturels eau et v g tation et les mat riaux de construction couleur et texture Leur influence se manifeste comme suit en ajoutant des ombres dans les zones ensoleill es et en introduisant des changes thermiques latents cycles vaporatifs de l eau ou des v g taux par vapotranspiration susceptibles de modifier la temp rature d air ou celle des surfaces ainsi que le pouvoir de r flexion du rayonnement incident pour le cas des mat riaux de construction 5 3 Echanges thermo radiatifs Les diff rentes surfaces internes chauff es par les flux solaires absorb s durant la journ e changent entre elles un rayonnement thermique grande longueur d onde Il y a transfert de chaleur par rayonnement lectromagn tique entre deux corps qui ne sont pas en contact i et j de surface Si et Sj de coefficient d mission 1 et 2 lorsque leurs temp ratur
13. effet canyon Espace couvert 3 4 1 2 Les espaces isol s sans obstacles Tout espace isol ou d gag non bord non prot ge ni par des masques environnementaux ni par des masques v g taux subit de l nergie sous formes de radiation directe et diffuse La temp rature du sol d pend de l alb do donc on peut estimer l nergie re ue par l espace suivant la relation ER e Em Em Energie maximale re ue sans masques e Alb do Mais si la partie r fl chie du rayonnement solaire incident ne participe pas l chauffement de la surface du sol du point de vue confort elle constitue un apport radiatif pour l usager La nuit l espace d gag pr sente l avantage de l mission rapide du rayonnement de grande longueur d onde rayonnement infrarouge vers la vo te c leste 3 4 1 3 Effet de di dre Les effets radiatifs solaires d pendent des r partitions spatiales entre les zones ensoleill es et les zones ombr es Diff rents sc narios peuvent tre rencontr s avec notamment des zones ensoleill es contigu s responsables d effets de renforcement effet de di dres ou de doubles di dres Cette effet de di dre est d lorsqu une surface horizontale est interrompue par une surface verticale ce ph nom ne est tr s pr sent pour la cas de la cour il a une grande influence sur le du confort de usager etant donn qu il est soumis des triples r flexions le rayonnement solaire global 58 d
14. 4 Sacr 1983 p119 5 Galeau et al 1989 p15 37 Il est quivalent a une r sistance thermique de 0 155 m2K W 6 La temp rature de la peau peut varier entre 33 0 C et 34 5 C chez l homme v tu inconfort g n ralis en dessous de 32 5 C et au dessus de 34 8 C 7 Enfin il et a noter que les difficult s a d finir les caract ristiques thermiques des v tements sont nombreuses et repr sentent un probl me lors des pr visions de confort R sistance thermique des habits m CIW 0 0 1 q 0 2 3 150 100 Activit W m un oO Fig 2 1 R sistance thermique des habits Source Izard J L 1994 p9 6 Urba gloss 1995 Global climate change fr Consult le20 01 2004 7 Vinet J 2000 p 97 38 2 4 1 2 Le m tabolisme Le m tabolisme repr sente la production de chaleur interne du corps humain n cessaire pour le maintenir a la temp rature constante de 36 8 C Le m tabolisme est repr sent par l effort physique d pens dans une activit rapport a l unit de surface du corps de l individu il s exprime en W m2 Le m tabolisme de base est celui d un individu normalement constitu et au repos Il est valu environ 75 W m2 8 pour une surface du corps humain fix e en moyenne 1 8 m2 Le m tabolisme de travail s ajoute au m tabolisme de base afin de compenser le travail effectu par lindividu par une production de chaleur suppl mentaire Les valeurs sont galem
15. De la lecture des dur es d ensoleillement l hiver il est remarquer que la cour orient e selon laxe longitudinale Nord sud est la plus ensoleill e avec une moyenne 159 de 313 05 minutes 3 contre 305 09 minute pour l orientation NE SO et enfin 298 09 minutes pour La cour orient e EO Dans le cas ou la cour est orient e Nord sud et Est Ouest les parois lat rales sont soumises a des conditions d ensoleillement identiques sym trie au cour de la journ e Par contre pour une orientation Nord est Sud ouest la r partition de la tache solaire est dissym trique elle se limite au c t Ouest qui b n ficie des flux solaires tout au long de p riode diurne 7 4 2 simulation des flux solaires absorb s et temp ratures de surface Les r sultats obtenus par le calcul des dur es d ensoleillement paraissent int ressants ils ont permis la visualisation et la compr hension d une part les ambiances solaires notamment la r partition de la tache solaire sur les diff rentes parois et le sol Les comparaisons effectu es appartiennent plus au qualitatif que quantitatif vue qu ils donnent des r sultats de l tat d ensoleillement global de la cour Pour avoir des r sultas plus pointus et plus localis s il est n cessaire de passer la deuxi me tape qui consiste valuer les temp ratures de surface selon les diff rentes orientations ainsi que les flux solaires nets absorb s Par la prise en compte des coef
16. Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig Fig 7 21 Temp ratures de surface le 21 d cembre 165 7 22 flux solaires absorb s nets en w m orientation NS le2 d cembre an ER na ed RES one 165 7 23 flux solaires absorb s nets en w m orientation NS le21 d cembre 166 7 24 flux solaires absorb s nets en w m orientation NE SO 1621 d cembre is at te tee E E E a en a 166 7 25 Temp rature de surface orientation EO 21 d cembre 167 7 26 Temp rature de surface orientation NS 21 d cembre 167 7 27 flux solaires nets absorb s par le sol en w m pour les trois orientations 21decembre cccceceeceeceeeceeeeeeeeeseeeeeeeeeneaees 168 7 28temp rature de surface du sol en C pour les trois orientations le 21 d cembre ccececeeceeceeeeceeeeeeeeeeneeneneees 168 7 29 temp rature de surface en C le 21 juin orientation EO 171 7 30 temp rature de surface du sol en C le 21 juin orientation NE SO 171 7 31 temp rature de surface du sol en C le 21juin orientation EO 172 7 32 temp rature de surface du sol en C le 21 d cembre orientati NE SO pies int Mat uae ele ne aya decayed 172 7 33 Temp rature de surface cour carr e 3 3 en C EO et NS pour Ie 2 Ui os dene ata ee en nn ner dr en sr 173 7 34 Temp rature de surface en C cour carr
17. premi re vue sur le microclimat engendr d o il est n cessaire de tester l influence des diff rents param tres Les effets induits sur le climat local etant nombreux chauffement refroidissement circulation d air etc Tous ces changements ne peuvent pas se v rifier par une combinaison lin aire de ph nom nes connus s par ment Ainsi seules les simulations num riques permettent une estimation de ces diff rents effets La flexibilit des outils de simulation et la r duction constante des temps de calcul permettent de tester rapidement l influence des diff rents param tres ainsi que la confrontation des diff rents sc narios car des int r ts oppos s ou des strat gies d am lioration d ordres divers apparaissent Les techniques informatiques permettent aujourd hui de restituer visuellement de mani re tr s fid le des environnements architecturaux et urbains Les maquettes virtuelles ainsi cr es repr sentent les objets dans les trois dimensions de l espace et peuvent contenir tous les attributs n cessaires leur visualisation r aliste les couleurs et textures notamment mais galement les clairages ou les effets atmosph riques comme les ph nom nes d ensoleillements coulements a rauliques etc 6 2 Choix du logiciel 6 2 1 Le mod le thermo radiatif Solene Ce mod le d velopp au laboratoire CERMA Centre d Etude et de Recherche M thodologique en Architecture P neau 1989 Marenne
18. 25 00 20 00 15 00 10 00 e Sol pi t p2 p3 p4 5 00 0 00 15h 10h 11h 12h 13h 14h 16h Fig 7 26 Temp rature de surface orientation NS 21 d cembre 167 120 00 100 00 80 00 EO e f NE SO tr s 60 00 40 00 20 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 27 flux solaires nets absorb s en w m pour les trois orientations le 21decembre 25 00 20 00 15 00 et E SO J 10 00 ht NS 5 00 0 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 28temp rature de surface en C pour les trois orientations le 21 d cembre 168 comparer les profils thermiques correspondant aux orientations tudi es Pour permettre la comparaison les figures ci dessus pr sentent les graphes obtenus pour chaque orientation La confrontation des r sultats fait nettement appara tre que les temp ratures de surface et le flux solaires nets absorb s pour le cas de la cour orient e Nord sud sont plus importantes que lorsque la cour est orient e Est ouest et Nord est Sud ouest G n ralement les profils suivent les m mes allures avec des carts de temp rature de surface qui varient entre 0 50 C au d but de la matin e un cart maximale de 3 56 C entre l orientation Nord sud et l orientation Est ouest qui marque les valeurs les moins lev es l hiver fig 7 28 Cet cart
19. Chapitre 04 Tableau 4 1 classement des difices publics a cours dans la ville de CONSO sas es Nr NA a en E 91 Chapitre 05 Tableau 5 1 Temp ratures du pavage min ral et des pelouses 119 Chapitre 07 Tableau 7 1 propri t s physiques et thermiques des mat riaux 150 Tableau 7 2 Dur e d ensoleillement en minutes orientation NS 157 Tableau 7 3 Dur e d ensoleillement en minutes orientation NE SO 158 Tableau 7 4 Dur e d ensoleillement en minutes orientation E O 158 Tableau 7 5 dimensions et hauteurs des cours simul es 170 Tableau 7 6 Temp ratures de surfaces pour le deux cas 189 Tableau 7 7 Temp ratures de surfaces avec transmission v g tale Cour2 3 orientation NS Sn ne ne ee te ue Re A ere 192 Tableau 7 8 Temp rature radiante en C pour les cinq cas orientation EO 195 Tableau 7 9 Taux de sueur r gulatrice en g h pour les cinq cas Orientation EO ESS PULL Sr a ter Me 196 XI
20. pierre Cour 02 superficie 900m Forme carr Rapport h l 0 5 Parois pierre Arbres align s Cour lyc e cole el Adjabi Superficie 1100 m Forme trap zo dale Rapport h l 0 8 Sol dalle de b ton Parois pierre Arbres aux coins Fig 4 20 Cour rectangulaire tii R o Pia E w SIA P lt LS y i S eS fi 1 Ke oh gt Ha ESF ee Fig 4 18 Cour rectangulaire Source plan de la ville de Constantine Fig 4 19 Cour trap zoidale Source plan de la ville de Constantine Cour d honneur de la wilaya superficie 300 m Forme rectangulaire Rapport h l 1 07 Sol couvert en dalle de b ton murs Parois en pierre 88 Source plan de la ville de Constantine Cour 01 palais du bey Superficie 397 m Forme non r guli re tend vers le rectangle Rapport h l 0 7 sol plant e d arbre Parois galeries entourant des quatre cot s et mur en pierre Fig 4 21Cour de forme irr guli re Source plan de la ville de Constantine Lyc e Ridha Hou hou Cour 01 Superficie 1120 m Forme rectangulaire Rapport h l 0 50 Parois pierre Galeries V g tation arbre central Cour 02 Superficie 725 m Forme triangulaire Rapport h l 0 50 Parois pierre Galeries Fig 4 22 cour de forme triangulaire Source plan de la ville de Constantin Cour h pital 03 cours Superficie 1200 m Forme rectangulaire Rapport h l 0 4 Sol en b ton V
21. t tandis que la diff rence entre l orientation Est Ouest est l orientation Nord est Sud ouest est de l ordre de 1 17 C Pour ce qui est des flux solaires nets l t la quantit d nergie re ue par le sol augmente partir de 09h00 jusqu a atteindre un maximum 12h00 puis commence a diminuer jusqu au cocher du soleil ou elle tend vers des valeurs presque nulles Par comparaison des r sultats des simulations il est remarquer que les deux cours orient es Nord est Sud ouest et Nord sud re oivent les valeurs nettes absorb es les plus lev es entre 10h00 et 14h00 ces valeurs peuvent atteindre les 370 w m 12h00 voir fig 7 14 et fig 7 15 La r partition des flux solaires nets suit la m me logique de r partition que les temp ratures de surface 450 00 400 00 350 00 300 00 250 00 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 E0 NE SO t NS 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 18 flux solaire net absorb s par le sol en w m pour les trois orientations le 21 juin 163 m L gende Nombre d intervalles 2s Echelle fi T Valeurs Min Max Automatiques Valeur Haute 41 5616 Valeur Basse 34 7063 IY Cuuleu Huis Seuil gt gt Fig 7 19 Temp ratures de surface le 21 juin Couleur haute Pnuleur hasse E Source Solene 5 50 00 45 00 40 00 35 00 e E SO
22. 23 Mestayer et al 1994 p165 189 31 Le rayonnement net et la chaleur sensible ne peuvent tre modifi e par directement le concepteur est en mesure d intervenir pour modifier ces propri t s il appara t donc pour modifier l lot de chaleur urbain il faudrait diminuer la quantit de chaleur stock e par les b timents Qbat r duire l nergie anthropique Qa et augmenter la chaleur latente QI Il est d plusieurs causes li es la densit la g om trie et l alb do urbain d une part par l absorption de la radiation durant la journ e par les b timents favoris par les multiples r flexions du rayonnement dans les profils urbains augmentent avec la hauteur des b timent d autre part la lenteur de refroidissement des b timents due la faible vue du ciel des diff rentes surfaces urbaine comparativement au milieu rural De m me la faible capacit de r fl ctance de la ville qui d pend de l alb do des mat riaux et de la g om trie urbaine peut accro tre l absorption de chaleur dans le tissu urbain L alb do urbain d pend des rayons solaires sur la surface Ainsi qu il augmente lorsque les rayons forment un angle faible avec la surface et diminue jusqu devenir minimal pour un rayonnement qui lui est perpendiculaire Escourrou 1981 24 1 13 1 L nergie anthropique Qa Chauffage Industries Qa i Circulation urbaine Elle est due au chauffage a la climatisation l
23. 25 00 20 00 15 00 Rec1 3 m Car3 3 10 00 1 Rec2 3 5 00 0 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 40 Temp ratures de surface du sol en C orientation NS le21 d cembre 8h 9h 10h 11h 12h 20 00 15 00 Reci 3 10 00 E Car3 3 1 Rec2 3 5 00 0 00 13h 14h 15h 16h Fig 7 41 Temp ratures de surface du sol en C d cembre 177 orientation NE SO le21 140 00 120 00 100 00 em Rec1 3 Il Car3 3 ed Rec2 3 80 00 60 00 40 00 20 00 0 00 Fig 7 42 Flux solaire net en W m orientation N S le 21d cembre 100 00 80 00 60 00 hRec1 3 Car3 3 40 00 Rec2 3 20 00 0 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 43 flux solaires nets en W m orientation EO le 21d cembre L examen des r sultats des temp ratures de surface et des flux solaires nets absorb s l hiver Montrent l int r t de la forme carr e 3 3 dans l ensemble malgr que la cour de proportion 1 3pour le cas de l orientation Nord sud marque les valeurs les plus hautes pour les temp ratures de surface et les flux solaires nets cependant pour les autres cas la forme carr marque les valeurs les plus lev es avec un grand cart cet cart est plus remarquable pour le cas de l orientation Est ouest voir fig 7 43 En ce qui concerne la forme rectan
24. Il F0 NS 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 20 Temp rature de surface en C pour les trois orientations le 21 juin La calcul de la temp rature radiante nous permet de savoir le microclimat r gnant pour les trois orientations confirme l int r t de l orientation Est ouest avec une maximale 14h00 de 38 63 C contre 39 0 2 C pour l orientation Nord est Sud ouest est 39 73 C pour l orientation Nord sud En hiver la paroi Nord 6 est la plus expos e elle re oit la plus grande quantit d nergie La paroi Ouest expos e le matin et voit sa temp rature s lever progressivement jusqu 9 00 puis diminue lentement en tendant vers la temp rature de l air La temp rature du sol ne re oit aucun rayonnement solaire direct mais re oit de 5 Une fonction propre au logiciel Solene permet de calculer la moyenne de l nergie re ue par les surfaces des parois 6 Pour le cas de la cour les orientations sont invers es l orientation Nord est celle qui fait face au sud 164 l nergie diffuse qui l ve sa temp rature jusqu au d but de l apr s midi puis tend galement vers la temp rature de l air Enfin la paroi Est n tant expos e qu en d but d apr s midi d croche de la temp rature d air partir de 12h00 et ne la rejoint qu au coucher du soleil m L gende N
25. crire l ensemble des param tres du confort thermique il na de sens que dans une enceinte thermique dont les six param tres d j cit s la temp rature de l air humidit de l air temp rature moyenne de rayonnement vitesse de l air v tement et activit de l individu sont connus homog nes et contr l s Les mod les de confort sont bas s sur des sensations de s jours Dans la vie de tous les jours cette condition id ale n existe pas Les facteurs d ambiances climatiques ont une distribution spatiale in gale et des fluctuations temporelles souvent impr visibles Ces conditions se modifient tr s nettement en ext rieur n cessitant la prise en compte du rayonnement solaire direct r fl chi et diffus et le vent vitesse moyenne intensit de turbulence et vitesse de pointe des situations climatiques extr mes et des configurations spatiales li es au facteur de oo LE forme encore la prise en compte du rayonnement thermique infrarouge des surfaces qui s chauffent au soleil De plus on observe chez l tre humain des ph nom nes d adaptation aux conditions climatiques moyennes traduits par des modifications de l organisme n cessitant de 20 mn pour une premi re adaptation suite aux r actions de d clenchement du frisson ou de la transpiration 17 Nous pouvons aussi relativiser la notion de confort en rappelant que l aspect stimulant des gradients physiques climatiques tient en veil les organes de
26. direct de l individu devraient pouvoir tre assez pr cis ment consid r s Nous pr sentant les indices les plus applicables en ext rieur notre cas d tude qui est la cour 2 8 1 Le taux de transpiration La variabilit de l appr ciation subjective de l valuation du confort est autant individuelle qu interindividuelle C est pour cette raison que la notion de confort a t approch e par celle de la neutralit thermique 23 D fini partir de la mesure de deux grandeurs thermo physiologiques la chaleur m tabolique et la sudation cette neutralit est repr sent e par une zone plut t q une grandeur ponctuelle Ainsi Le bilan nerg tique de l individu est exprim en terme de quantit de sueur n cessaire vaporer afin de se trouver dans une zone de confort Cette quantit est elle m me consid r e en fonction du lieu et donc de l activit Ainsi une zone de passage est suppos e tre confortable d un point de vue thermique lorsque le taux de sueur est inf rieur 90 g h Si l individu doit rester un certain temps plus de 15 minutes le taux ne doit pas d passer les 60 g h Le temps de r sidence moyen joue donc un r le sur le conditionnement appliquer dans chaque zone D un point de vue une zone de passage consid r e tre confortable d un point de vue thermique lorsque le taux de sueur et inf rieur 90g h si l individu doit rester plus de 15 mn le taux de sueur doit 23 par d finition l
27. e par l apparition d une nouvelle technique d urbanisation d organisation spatiale et architecturale Le caract re extraverti dans les constructions et tr s apparent la structure de l organisation urbaine sous forme d ilot a engendrer la rue rectiligne carrossable et enfin la p riode de l ind pendance qui peut tre divis e en deux phases un phase de 1962 1974 cette p riode a connue une absence flagrante des structures de contr le et de gestion urbaine Cette situation a g n r des tissus urbains h t roclites avec une architecture m diocre Une deuxi me phase c est la p riode actuelle ou contemporaine bas e sur l urbanisation rapide ou l effet de la pouss e d mographique et l exode rurale les am nagements et l urbanisation ont t bas s sur les PDEAU et les POS qui ont n glig s toutes les dimensions contextuelles apparition d une nouvelle typologie de construction avec r f rence des mod les trangers De ce fait plusieurs exemples des difices publics comportant de cours int rieures ont t choisis repr sentants les diff rentes p riodes DU Cour cole Ibn Batouta is maes ahs Superficie 1250 m Ur Rapport h 1 0 50 8 Wh AUS 4 appo x ER Forme rectangulaire ouverte Parois parpaings Fig 4 17 Cour rectangulaire ouverte Source plan de la ville de Constantine 87 Cours lyc e fr res Biskri Cour 01 superficie 1200m Forme rectangulaire Rapport h l 0 5 Parois
28. e EO et NS le 21 d cembre en eeek na a aee aa eE AEREE EAE 174 7 35 Temp rature de surface en C orientation cour2 3 EO le 21 juin 174 7 36 Temp rature de surface en C orientation NE SO le 21 juin 175 7 37 temp ratures de surface en C pour les trois formes le21 juin 175 7 38 Temp ratures de surface du sol en C orientation NE SO le 21 juin 176 7 39 Flux solaire net en W m orientation NE SO le 21juin 176 7 40 Temp ratures de surface du sol en C orientation NS 21 CSCS IMDS es RTE MR el Et IN Adi tn dada 177 7 41 Temp ratures de surface du sol en C orientation NE SO le21 d cembre PERRET eee vost ze ind Se ata ha eee ee 177 7 42 Flux solaire net en W m orientation N S le 21d cembre 178 7 43 flux solaires nets en W m orientation EO le 21d cembre 178 7 44 Cours ouverte orientation NS 179 7 45 temp rature de surface cour ouverte cote SUC 179 7 46 Flux solaires nets W m cour ouverte cot sud le 21juin 180 7 47 Flux solaire net en W m cour ouverte cot nord le 21juin 180 7 48 Temp rature de surface en C cour ouverte cot nord le 21 juin 181 7 49 Flux solaires absorbes nets en W m pour les quatre orientations le 21juin SH ends as Lal a tte tre su ne 181 7 50 Temp ratures de surface en
29. plus l apparition de nouveaux cours pouvant recouvrir toutes les formes possibles et imaginables peut tr s vite rendre cette approche difficilement contrdlable Notre objectif dans la phase suivante ne consiste pas a la formulation d un type bien d fini mais au moins tablir un chantillonnage des diff rents types existants dans divers difices a caract re publics de la ville de Constantine quelque soit la p riode ou l poque ou la construction t difi e 4 7 Classement typologique des difices cour Constantine L tude des difices publics comportant des cours dans la ville de Constantine est d une grande importance vue que Constantine dispose d un tissu urbain diversifi dans le temps et dans l espace Constantine constitue un lieu o ont fusionn plusieurs civilisations p riode romaine d ou elle porte le nom de l empereur romain Constantine puis la p riode ottomane 86 ou pr coloniale o les tissus urbains et plusieurs constructions et difices importants sont toujours existants cette p riode est caract ris e par un mode d urbanisation qui utilise des techniques vernaculaires et des mat riaux locaux Ainsi nous enregistrons dans ce mode d urbanisations lintrovertisme est le principe sur lequel est con u l espace habit des habitations regroup es avec des rues sinueuses et troites Puis vient l poque coloniale cette p riode de l histoire de la ville s est caract ris
30. tation que le contr le des facteurs d ambiances climatiques doit tre obtenu quelque soit la p riode de l ann e par un bon choix du type v g tation persistante ou de type caduque Si ces espaces pr sentent l avantages d tre confortable durant la journ e ils pr sentent un inconv nient form par la dissipation tr s lente de la chaleur rayonnement infra rouge vers la vo te c leste durant la nuit Fig 3 5 Espace couvert par la v g tation Source Izard J 1994 61 3 4 2 L ensoleillement et solutions urbaines La structure de certaines villes dans les r gions arides et semi arides constitue la premi re tape d adaptation au climat la protection des radiations solaires intense commence cette tape les rues sont troites et profondes et parfois enti rement couvertes projetant de l ombre et cr ant des espaces frais ces passages couverts constituent des relais pi tons peuvent alors s y recueillir avant de poursuivre leur chemin sous un soleil torride 7 l orientation est dans la plupart des cas suivant l axe Nord Sud ce qui permet l accolement des constructions du cot Est et Ouest cette orientation permet la protection des surfaces expos es au soleil durant le matin et le soir suivant une tude faite par Arbaoui A 1998 une diff rence de temp rature allant jusqu 5 C a t constat e entre un espace ouvert et une agglom ration forte densit Les meilleurs exemples se trou
31. 1987 Architecture urbaine et confort climatique principaux r sultats et renouvellement d un programme de recherche European conf rence on architecture preceedings of an international conf rence held at Munich commission des communaut s europ enes 85 p Markus T A and Morris E N 1980 Building climate and energy pitman publihing Itd London Mazouz S 2000 L interaction des facteurs physiques de l environnement dans le processus de construction architecturale Th se de doctorat d tat universit Mentouri de Constantine Mazouz S 2004 El ments de conception architecturale Office des publications universitaires Mohsen M 1979 Solar radiaion and courtyard house forms In Building and nvironnement Vol14 Ppergamon prss Ltd UK pp89 106 185 201 Mestayer et al 1994 Climatology of cities in Difson and Transport of polluants in atmospheric Mesoscale Flow Fields Atmosphric Sciences Library Kluver Academic Publishers Editors Rys and Gyr pp 165 189 Miguet et al 1996 Eclairements nerg tiques et lumineux en milieu urbain Nantes CERMA 67 p 209 Miguet et al 1996 A combined sunlight and skylight tool for microclimatic analysis in urban architectures In Proceedings of the 4th European Conference on Solar Energy in Architecture and Urban Planning Berlin pp 338 345 Misenard A 1972 Neutralit thermique physiologique Thermique et A raulique n 8 Muret J
32. 2175 0 48 Carr e ave arbre centrale Troisi me cour 1480 0 48 NE SO rectangulaire sol en dalle de ouverte NE SO b ton Rectangulaire arbustes et pelouse H pital Premi re cour 1200 0 46 NE SO Rectangulaire sol bitum sol bitum quatre Deuxi me cour 1200 0 46 NE SO Rectangulaire arbres au coins 1200 0 46 NE SO Rectangulaire troisi me cour 91 Lyc e des fr res Biskri premi re cour 1200 0 46 NE SE Rectangulaire Sol bitum avec une rang e d arbres des deux Deuxi me cour 625 0 56 NE SE Carr e cot s Plant e d arbres Tableau 4 1 classement des difices publics cours dans la ville de Constantine 4 8 Conclusion A travers ce chapitre le concept cour a t d fini ainsi qune aper ue historique de son volution travers les diff rentes poques Sans que l on puisse pr tendre l exhaustivit ce bref r sum nous permet de donner l essentiel des tapes qui ont jalonn le cheminement qu ont connu les cours int rieures Il s est av r que la cour dans les difices publics existait depuis l antiquit gyptienne et se trouvait dans les difices romains sous diff rentes formes il s est av r aussi qu elle a des r les multiples organisationnels fonctionnels clairages esth tiques et psychologiques etc Par la suite il a t proc d une lecture typologique et s lective des diff rentes c
33. 5 6 Les r sultats tait les suivants Les valeurs du rayonnement global Qi Li Di Ri li l nergie re ue par les carr s 3 et 7 de la cour et au carr de r f rence ref sont respectivement gales 286 238 et 227W m les apports par r flexion sur le mur sud ouest sont limit s en grande Fig 5 4 Echanges radiatifs entre surfaces Source Noilhan J 1980 p260 1 Noilhan J 1980 p260 100 partie a la surface adjacente 3 avec un surplus de 59 w m ce qui repr sente 26 par rapport la r f rence par contre la surface 7 situ e a 15 m tres du mur elle ne d passe la valeur de la r f rence que de 11 w m ce qui repr sente 5 Sans compter que le facteur de vue du ciel est pass de 0 55 en 3 0 74 en 7 ce qui entra ne une augmentation du rayonnement diffus re u Li Rayonnement thermique mis par les surfaces environnantes Di rayonnement solaire diffus incident Rirayonnement solaire r fl chi par le ciel et l environnement li rayonnement solaire incident direct 5 4 Comportement de la cour l hiver Ce ci est dit pour l t par ce que si l t le rayonnement solaire est pr judiciable et induit des surchauffes consid rables et par cons quent l inconfort de l usager l hiver le rayonnement solaire est n cessaire pour contribuer une plus grande sensation de confort thermique et assurer un clairage naturel suffisant d o le comportement de la cour est totalement diff
34. C le 21 d cembre Cour ouverte cot Nordistes e 182 7 51 Temp ratures de surface en C le 21 d cembre Cour ouverte cot sud sis Sec sins drermmneenienne teintes etant eee 183 1 92 Taille des cours simul es ecus iwi sen le haie a oe ted due sauce 184 7 53 temp ratures de surface en C orientation EO le 21 juin 185 7 54 Flux solaires nets absorbes en w m orientation EO le 21 juin 185 7 55 temp ratures de surface en C orientation EO le 21d cembre 186 7 56 Flux solaires nets absorbes en w m orientation EO l 2 TMS COMbte n ara Re Stee ie ee teed boas ate heehee 2 Cu 186 IX Fig 7 57 Orentation EO eresi LU re i eee rere 188 Fig 27 56 Orientation NE SO sss redresser rio denen 188 Fig 7 59 agencement des arbres Cas 1 et Cas 2 orientation NS le 21 juin 190 Fig 7 60 agencement des arbres Cas 1 et Cas 2 orientation EO le 21 juin 190 Fig 7 61 effet de l ensoleillement 14H le 21 d cembre 191 Fig 7 62 transmission travers la couronne v g tale le21 juin 192 XI Liste des tableaux Chapitre 02 Tableau 1 Les chelles du PMV TE CR ET PT are Gade 50 Chapitre 03 Tableau 3 1 conditions de la simulation c cece ccc ec eee eee eeeeaeeaeensenaes 65 Tableau 3 2 Comparaison de la radiation directe annuelle pour trois dispositions donn s enm Ta rinra ec ce ott td Lego RE CN EEN oe ols 65
35. Flux solaires nets absorbes en w m orientation EO le 21decembre En hiver les r sultats de la simulation montrent l int r t de la taille V1 avec une valeur maximale de la temp rature de surface de 18 39 C 13h00 contre 18 06 C pour la taille V3 et 17 96 C pour la taille interm diaire Les flux solaires nets absorb s 186 ob issent a la m me logique de distribution que le temp ratures de surface avec une valeur maximale de 73 81 w m pour la taille V1 65 84 w m pour la taille V3 et enfin 60 82 w m pour la taille interm diaire La confrontation des r sultats des deux saisons pour les trois tailles suivant les trois orientations permet de conclure que la taille V1 est la taille qui marque les meilleurs valeurs et qui conviennent pour les deux saisons malgr que la diff rence avec le deux autres tailles reste l g re 7 7 Effet de la v g tation 7 7 1 Effet des arbres opaques Dans les simulations qui suivent l enveloppe de arbre est consid r e comme une surface totalement opaque dont la temp rature de surface gr ce l vapotranspiration peut tre assimil e a celle de l air ambiant En cons quence dans le mod le de calcul L arbre joue un r le de maque solaire pour la transmission solaire vers les fa ades et le sol de m me pour les multir flexions solaires et les changes radiatifs GLO entre les fa ades et le sol L arbre re oit de l nergie solaire mais celle ci
36. S 1W m2 0 16 W m2 ae Sf Surface feuillage Ss Surface h misph re Fig 5 21 division de la densit du rayonnement solaire re u par un feuillage Source Izard J L 1997 17Groupe A B C 1997 p114 18 Ibid p11 116 les arbres offrent une ombre sans mission de la chaleur effet de plafond r frig rant Le comportement thermique du feuillage peut s expliquer par les ph nom nes de la photosynth se et l effet de division du flux solaire cet effet de division consiste en le fractionnement du flux solaire en petites parcelles quand il atteint le feuillage et donc sa densit ramen e l unit de surface r elle devient n gligeable 5 10 1 2 Impact de la v g tation sur les temp ratures d air et de surface Des mesures indiquent que les temp ratures de surfaces des murs orient s Est et Ouest en b ton prot g s du rayonnement direct par des arbres sont plus faibles en moyenne de 13 C par rapport au murs non prot g 19 Des mesures thermiques par imagerie infrarouge cet technique largement utilis e par le laboratoire ABC Izard et al 1997 et 1999 indiquent que la temp rature de surface du feuillage est pratiquement quivalente celle de l air sous abri m me pour des conditions de rayonnement solaires tr s diff rentes En effet on peut relever que les diff rences de temp ratures des feuilles des faces sup rieures et inf rieures d une pergola pour un apport solaire de 465 W m2 sont l
37. ainsi qu l tude des r percussions physiologiques Selon les pays et les r gions les facteurs climatiques desquels il a fallu se d fendre sont la pluie la chaleur ou le froid l humidit excessive l ensoleillement et le vent A ceux ci il faut aujourd hui ajouter les ph nom nes climatiques li s la pollution industrielle La diversit des climats travers le monde a dict une richesse et une vari t de solutions strat gies et concepts qui repr sentent un champ tendu du domaine de la recherche et de l investigation les plus remarquables sont les recherches dans la conception bioclimatique Quant l interaction entre le climat et le milieu construit la diversit des chelles spatiales s accompagne d une diversit des chelles climatiques De ce fait une approche scientifique qui cherche analyser chaque fait climatique dans sa complexit pour aboutir des solutions de plus en plus ad quates et dont le but est d arriver une conception o tous les l ments du climat sont pris en consid ration Ce chapitre sera consacr au ph nom ne climat ses types ainsi que les l ments qui le d finissent une partie sera consacr e ensoleillement et principalement l ensoleillement dans la ville de Constantine puis une autre va consid rer le microclimat et ses sp cificit s Cette derni re vise aussi identifier ses composantes et ses causes 1 2 Le climat Les d finitions du cli
38. ainsi que les ph nom nes li s aux mat riaux de construction en rapport avec la radiation solaire touts ces dispositifs seront un outil important dans l analyse du microclimat dans notre cas d tude soit la cour dans les difices publics 68 69 70 4 1 Introduction Ce chapitre s int resse au sens architectural de la cour ainsi qu sa vocation spatiale en pr cisant les aspects conceptuels fonctionnels et formels qui la distinguent Selon l encyclop die de l Architecture 1 le mot cour est un mot qui vient du latin cortis ou curtis dont la signification est enclos puis cour int rieure En italien le mot cour est nomm Cortile qui veut dire cour De m me dans le latin classique cohortem d o vient hortus qui veut dire jardin ou lieux plant de v g taux En anglais ce sont les mots yard Garden qui d signent les enclos d ou on d signe par cour yard qui veut dire cour 2 Tr s souvent le terme cour est utilis la place du patio et vice versa pour mieux comprendre les similitudes voir la diff rence il est n cessaire d finir chacun des deux espaces Une d finition est donn e par le grand dictionnaire Hachette 2001 Le patio est une cour int rieure d une maison plus souvent d couverte Pour s approcher des origines des mots il est important de revenir aux anciens ouvrages Dans l encyclop die du XX me si cle le patio est d fini comme s
39. celle l Est en d but de journ e due la p riode d exposition de la fa ade Ouest et le cumul caus par l effet de la radiation diffuse et r fl chie tandis que les brumes matinales font qu une fa ade Est supporte plus Cette importance est a relever en particulier pour les surfaces verticales parois qui connaissent des situations contrast es entre exposition I hiver et protection l t Comme il est important de signaler le comportement de la cour etant un espace d couvert la contribution du sol demeure tr s importante notamment que le sol isol peut recevoir une quantit tr s important nergie rayonnement solaire direct qui peut atteindre 1024 Wh m sous un ciel clair 13 voir fig 5 13 5 7 Effet de la taille Surface expos e est voqu e dans les milieux scientifiques par le coefficient de forme qui est le rapport de la surface au volume plus le ratio est petit et plus la forme est performante Ce coefficient permet de constater que la surface des parois croit moins rapidement que le volume contenu par elles pour une forme donn e que l on fait accro tre 14 Donc la forme ext rieure reste une donn e fondamentale pour limiter les changes thermiques au niveau de l espace ext rieur et de cela son influence sur les d perditions dans les espaces int rieurs Pour le cas des formes qui tendent vers la sph re pr sentent le plus faibles Rapport S V LT Cpi Tid 4 M pst J i cl va Fig
40. clairage aux industries et la circulation urbaine Le concepteur peut modifier l nergie produite par ces activit s urbaines en favorisant une conception qui exploite les nergies naturelles architecture passive 24 Cit par Vinet J 2000 p38 32 1 13 2 La chaleur latente Ql Faible v g tation en ville Qi gt Drainage rapide des eaux Drainage rapide des eaux La ville est caract ris e par un taux tr s lev de surfaces imperm ables qui favorisent le drainage rapide des eaux de pluies r duisant ainsi le potentiel d eau vaporable D autre part l vaporation serait r duite Escourrou 1991 25 19 quand 25 est imperm abilis 50 quand il s agit de 38 de la surface 75 pour 59 de la surface L valuation des effets thermique des espaces verts a fait l objet de plusieurs chercheurs Cette strat gie t largement recommend e par l ensemble des auteurs qui ont crit sur le climat urbain Akbari et al 1995 Mc Pherson 1994 Escourrou 199 Davis 1990 etc Parmi ces tudes Avissar R 1996 a simul les effets potentiels de la v g tation sur l environnement urbain global quelques unes des r sultats r sum es ci dessous La v g tation peut affecter v ritablement tous les l ments du climats dans les airs urbaines Plus le rapport v g tation b ti augmente plus la chaleur latente augmente ce qui produit un baisse dans la chaleur sensible les temp ratures de l air se r duisent
41. confort thermique dans les b timents Paris PYC dition 1989 Guillermo A 1983 Les temps de l eau Chauvinisme Paris Groleau et al 1997 Evaluation ofnatural ventilation in traditional japanese dwellings and its possibilities oftransposition In Proceediings of PLEA 97 Kushiro january 8 10 Tokyo PLEA japan committee vol 2 pp 15 20 Groleau D 1998 SOLENE Logiciel de simulation d ensoleillement et de rayonnement Guide d utilisation Nantes CERMA 62 p Groleau D 2000 SOLENE un outil de simulation des clairements solaires et lumineux dans les projets architecturaux et urbains In Colloque Artepa Rouen f vrier 2000 8p Groleau D 2004 La mod lisation des transferts radiatifsdans le logiciel SOLENE Application au microclimat urbain et au confort thermique en espace ouvert 2 me Conf rence IBPSA France Sophia Antipolis 26 et 27 octobre 2004 pp 29 35 Groupe ABC 1997 Morphologie v g tal et microclimats urbains Cas d Aix en Provence et de N mes Tome2 les mesures Plan urbain Minist re de l Equipement pp 110 133 Heschong A 1988 Climatological uses of plants for solar control and th effcts on the hermal environment of building Tokio institute of Technologiey Japan Enenrgy and builllldings 11 pp 181 199 Hofmann 1994 HOFMANN J B 1994 Ambiances climatis es et confort thermique COSTIC 120 p Humphreys et al 1998 Understanding the adapt
42. couleur peut participer en grande partie au confort ext rieur par la r duction surtout du rayonnent solaire r fl chit Il est conclure que les diff rents l ments et composants qui contribuent au bilan nerg tique interviennent de mani re complexe la cr ation du microclimat r gnant ce qui fait que le microclimat r gnant dans la cour d pend de plusieurs param tres qui sont eux m mes en troite relation le uns avec les autres Ainsi il est difficile de pr dire l ambiance climatique dans la cour qui s av re une tache difficile en effet l valuation du niveau d ensoleillement et le contr le de la radiation solaire dans la cour peut tre d une r elle complexit due principalement au caract re conflictuelle de nombreuses exigences satisfaire A cela s ajoute les variations saisonni res qui constituent des donn es additives au probl me Cependant cet tude a permis une bonne compr hension des diff rents param tres qui interviennent dans les changes thermo radiatifs dans la cour eta fourni un capital de donn es de base tr s important pour la phase simulation des cas d tude D ou le prochain chapitre sera consacr a la phase pr simulation qui consiste a la mod lisation de ces changes thermo radiatifs au niveau de la cour 128 129 130 6 1 Introduction Les interactions entre les l ments composants la cour et les flux solaires sont complexes Il nest pas possible de faire des diagnostiques
43. couverte par la v g tation 83 4 6 3 2 cour avec rang e d arbres 84 46 4 COUn avec EaU pe taste ianiu entiers renal eleus 85 4 6 4 1 Cour avec bassin d eau 85 4 65 Coure rWypes d Sol eira eneee eee DR nr Rte in ttes 85 4 6 5 1 Cour vide sol Mine als xy sms cin 85 4 6 5 2 Cour avec sol couvert d un pelouse 86 4 7 Classement typologique des difices cour Constantine 86 4 8 CONCISO Serre dut mises niet ea aline E E A E inde 92 Chapitre 05 Comportement physique et g om trique de la cour O IMMOCUCHON ER ner RE ce ce den a tre ae 94 5 2 Implication de l ensoleillement dans la cour 94 5 3 Echanges thermo radiatifs 2 2 2 0 cece eee eee eee eect eee ee eee eee ee ea ene eaees 95 5 3 1 Echanges entre parois l t 4 97 5 3 2 Echanges au niveau du s01 98 5 3 3 Echanges par rayonnement nocturne 101 5 4 Comportement de la cour l hiver 101 5 5 Comportement g om trique de la cour 104 9 5 Proportion Swati SR Latino cache ne et AS CR RS ee 104 5 5 1b COUR HAUTES nus anse saines 105 Docs COUP PASSES Re Le Er ecran eine 105 M 5 6 Effetide l ori ntatin 22 a ee ren Re
44. d composition de la cour suivant les l ments qui la compose dans le chapitre pr c dent a montr que la cour varie selon deux param tres bien distincts le premier est g om trique il s agit de la forme les proportions rapport hauteur largeur et la taille et l orientation et le deuxi me est physique il s agit des parois entourantes et la couverture du sol min ral et naturel Dans le but d arriver une caract risation microclimatique il s agit en premier lieu d isoler les influences de chaque param tre composant la cour afin de d finir sa participation relative aux ambiances climatiques et plus particuli rement les effets thermo radiatifs Cette tude qualitative repose sur des travaux de recherche qui traitent la relation entre les param tres cit s leurs interrelations et leurs influences sur le contr le climatique ainsi que le r le de chaque param tre de la cour et cela pour un meilleur contr le de l ensoleillement Donc ce chapitre va tre abord sous l appui des recherches qui ont trait le contr le solaire et nerg tique sous tous ces aspects acc s au soleil refroidissement stockage et r flexion de la radiation sa distribution dans la cour 5 2 Implication de l ensoleillement dans la cour Le comportement de la cour vis vis de l ensoleillement peut tre subdivis en deux l ments a La morphologie propre de l espace qui commande un certain nombre de ph nom nes in luctables
45. d termination des flux solaires diffus repose sur l analyse de la vo te c leste Celle ci est mod lis e comme tant un h misph re triangulation g od sique de rayon infini par rapport aux dimensions de la sc ne sur lequel sont fix es selon une distribution statistique et spatiale des valeurs d nergie solaire sur chaque facette de ciel Les fonctions de distributions statistiques sont tablies pour diff rentes conditions d insolation en tenant compte du type de ciel clair couvert sombre couvert clair etc A chaque l ment de ciel est affect e une valeur de luminance nergique applicable toute la surface de l l ment et calcul e en son barycentre Plusieurs mod les de radiance solaire sont impl ment s dans Solene tels que les mod les de ciel type CIE normalis s clair sombre ou couvert Solene permet de simuler n importe quel type de ciel a partir de deux coefficients e et le premier traduit le degr de puret du ciel le second sa luminosit A noter que e peut varier de 1 12 1 correspondant un ciel totalement couvert des valeurs sup rieures 6 un ciel d gag se situe quant lui dans l intervalle 0 01 0 6 0 05 indiquant un ciel sombre et 0 5 un ciel tr s brillant 133 Diapositive sur power point n 22 6 2 134 Une fois les mod les g om trique et nerg tique de ciel d finis l valuation de l nergie diffuse est obtenue en valuant en tout point de la
46. dans les ensembles construits Revue metrpolis n 6 mai 1974 p 38 43 Bensalem R 1991 Wind driven natural ventilation in courtyard and atrium type buildings Phd thesis Bensalem R et al 2000 les le ons de l architecture traditionnelle cas de la veille ville de Biskra Acte 3eme s minaire international Biskra 2000 Berger x 1993 V tement et microclimat gestion dynamique et mod les d interfaces in journ es d tudes 6 p S F T Paris Brindel Beth et al 1998 Isolation thermique et acoustique en r sidentiel Paris CFE 328p Candas et al 1991 Le v tement cran thermique et outil climatique n cessaire au confort thermique Revue g n rale de thermique n 356 206 Capderou M 1985 Atlas solaire de l Alg rie Tome 2 Office des publications universitaires Chemillier P 1986 Sciences et batiments la d marche scientifique appliqu e a la construction Paris Presses de l ENPC CSTB 147p Cousin j 1986 L espace vivant introduction a l espace architectural premier dition Moniteur CSTB 1995 Climatologie g n rale Nantes CSTB 50 p De La Torre et al 1998 1998 Microclimatic analysis of some urban scenarios In proceedings of PLEA 98 Lisbon Portugal June 1998 London James amp James pp 159 162 Delaunay D et al 2000 La temp rature radiante moyenne indice pour l valuation des ambiances thermiques dans les espaces ext rieurs Nantes
47. de colonnades grecques au centre on trouve en g n ral un grand bassin pour la collecte des eaux pluviales appel Impluvium 4 2 La cour et le patio concepts et crit res La diff rence des deux concepts cour et patio restent entre l objectivit et la subjectivit parce que si en voque les deux espaces cour et patio sont deux expressions avec leurs nuances formelles spatiales et dans certains cas locales Ils sont souvent confondus ou trait s comme des variantes d une m me d finition mots utilis s souvent sans distinction auxquels on octroie le m me sens Pourtant ces deux espaces d clinent bien deux mani res de les concevoir de les vivre et de les investir deux fa ons d apprivoiser l ext rieur Si ces deux espaces sont d une signification commune par leur microclimat par leur configuration par leur convivialit et si on retrouve toujours la m me vocation de confiner un morceau d ext rieur et de le rendre particulier pour nuancer cet cart parfois tr s subtil parfois tr s net qui existe entre cour et patio On retrouve certains aspects qui d terminent et renforcent ces diff rences l chelle qui d forme autant les mat rialit s corps du b ti batis individus la position parfois d centr e de la cour par rapport au b ti la pr sence d une cl ture c est dire l absence de la continuit du mur L ouverture et la fermeture de l espace par rapport l ext rieur et finale
48. de l indice d aridit A et d apr s l indice de Matonne 10 Im gt pm T moy 10 p pr cipitations annuelles en mm T temp rature moyenne annuelle 12 p T moy 10 518 15 9 10 19 90 10 lt IM lt 20 12 Estienne P et al 1970 p201 16 D apr s ce r sultat on peut dire que le climat de Constantine est un climat semi aride Dans ces milieux le rayonnement solaire repr sente la plus importante caract ristique ayant une influence sur la conception urbaine et architecturale et pratiquement sur le confort de l usager Le rayonnement solaire direct est intense il est sup rieur 800 w km sur une surface horizontale et il est en outre augment par les surfaces arides et des couleurs min rales vue le manque de la couverture v g tale D apr s cette synth se il est important de s attarder sur l ensoleillement ainsi que les ph nom nes climatiques li s ce dernier 1 8 L ensoleillement 1 8 1 Introduction Le soleil est la seule grande source d nergie thermique r gissant le systeme climatique de la Terre Comme la surface de la Terre est courbe la quantit de rayonnement solaire incident n est pas la m me partout les tropiques recevant le plus de chaleur et R fl chi Diffuse Diffus Direct Global Fig1 2 Bilan radiatif terrestre Source Li bard A 2002 p26 17 les r gions polaires le moins C est cette diff rence de temp rature entre les tropiques
49. de temp rature inf rieure 100 C 12 Il y a dans ce cas encore beaucoup d approximations temp rature moyenne de la peau valuation de la surface corporelle expos e temp rature moyenne de l environnement l approximation n est acceptable que si l environnement est uniforme Le rayonnement solaire poss de la fois des effets thermiques et biologiques sur l homme l effet du rayonnement solaire d pend de la position dans l espace ext rieur il d pend de la position du corps par rapport au soleil des v tements de l alb do des objets environnants et de la vitesse de lair L alb do facteur de r flexion de l environnement ext rieur d termine la quantit de rayonnement solaire de courte longueur d onde Les effets du rayonnement solaire d pendent de la posture de la personne par rapport au soleil une personne allong e re oit plus d ensoleillement qu une personne debout du v tement qui intercepte les rayonnement de la r flexion de l environnement imm diat de la vitesse de lair une personne au repos est plus sujette aux rayonnements solaires qu une personne en mouvement le mouvement favorise les d perdition de chaleur par convection Une tude exp rimentale effectu e par Givoni 13 a estim que la quantit de rayonnement direct incident sur une personne l g rement v tue portant un chapeau dans une position debout tait de 70 de celle incidente sur un sujet assis le dos tourn au sol
50. est fix e 36 6 Nord Elle correspond la latitude de la ville de Constantine La longitude quant elle fix e 6 37 Est L orientation de la cour tant une variable de l analyse param trique elle doit tre fix e au tout d but des traitements choisie Les propri t s solaires et thermiques des parois et du sol Chaque coefficient qui intervient dans le calcul est soit une valeur constante soit un fichier de valeurs La cour constitu e de g om trie masque et de g om trie de la sc ne simuler cette derni re est triangul e avec une surface de mailles d finies Ainsi les l ments suivants sont fournir Param tres temporels heure de d but simulation et de fin simulation Param tres m t orologiques les temp ratures m t o s ches sous abri pour les journ es consid r es 6 4 Mod lisation de la g om trie masque Selon la terminologie propre Solene une g om trie masque contient l ensemble des obstacles susceptibles de masquer le soleil aux diff rentes facettes qui constituent la sc ne simuler Dans notre cas la g om trie masque repr sente toutes les parois l ments naturels arbres qui font masque au soleil 6 5 Calcul des flux solaires directs et diffus incidents Dans Solene l nergie solaire est valu e a partir de deux composantes la composante directe et la composante diffuse 6 5 1 Flux solaires directs Le calcul des flux solaires directs dans la sc ne re
51. et al 1992 Groleau 1998 et 2000 et 2004 1 Depuis plusieurs ann es vise l analyse des aspects de l ensoleillement et de l clairage naturel Il constitue un syst me ouvert qui permet d analyser les 1 Le logiciel subit des modifications et des am liorations travers ces ann es 129 ph nom nes solaires lumineux et thermique dans les projets architecturaux et urbains L aspect thermique concerne l analyse des temp ratures des surfaces de l enveloppe des b timents elles r sultent des diff rents changes produits au niveau de la surface externe avec lair le ciel l int rieur des murs et les autres surfaces environnantes Il est organis autour de fonctions de simulation qui permettent d aborder les ensembles construits suivant divers param tres physiques et de fonctions de visualisation qui rendent compte des comportements observ s travers le temps Solene autorise donc une large gamme d exploitation des r sultats des simulations trac d ombres quantification d ensoleillement potentialit s solaires des enveloppes des b timents intensit lumineuse facteur de ciel intensit des r flexions lumineuses bilans nerg tiques des fa ades etc Une application r cente du mod le sur un lot situ dans le centre de Marseille Groleau et al 2003 a permis de valider la pertinence du mod le quant aux aspects thermo radiatifs Le principe adopt pour la mod lisation dans Solene consid re une sc ne arc
52. et d adaptation 4 Cette prise de conscience pour une conception bas profil nerg tique t soutenue par la crise nerg tique des ann es 70 pour voir enfin les concepteurs pr ter une grande attention aux facteurs climatiques et reconnus comme partie int grante dans le processus de la conception architecturale D un autre cot cette perspective restrictive a encourag les concepteurs trouver des solutions nouvelles ou plusieurs tudes ont essay de porter leurs contributions sur l effet du climat dans les espaces int rieurs Cependant tr s peu d tudes se sont orient es vers les espaces ext rieurs ou les crit res d ordre climatique orientation forme dimension des voies espacement des volumes etc pouvant contribuer au confort thermique ont totalement t n glig s Cette non consid ration du param tre environnemental et climatique dans la conception 2 Izard JL Guyot A 1979 p9 3 Suchultz N 1985 p81 4 Los S 1980 p478 des espaces ouverts ou ext rieurs permet de juger l environnement ext rieur imm diat et proche souvent comme une source d inconfort ou espace non praticable Il y a autant de microclimats qu il y a de configuration architecturale c est ce qui explique la difficult de mettre en vidence les l ments climatiques caract ristiques et reproductibles pour un type d espace donn et par cons quent le faible nombre des tudes globales sur le sujet 5 Probl matique
53. et les p les qui induit les vents et les courants lesquels redistribuent la chaleur et l humidit autour de la plan te Si la quantit d nergie mise par le soleil est constante celle qui atteint le sol est variable en fonction de divers param tres Le rayonnement solaire est le moteur thermique r chauffant la surface terrestre Avant d attende la terre le rayonnement solaire doit traverser une masse gazeuse d environ 8 kilom tres d atmosph re Ce parcours va se traduire par une diminution sensible du flux nerg tique due a des ph nom nes de diffusion diffraction absorption et r fraction La terre re oit la radiation solaire qui se compose de la radiation directe celle qui provient directement du soleil la radiation diffus es par les nuages radiation diffuse puis la radiation r fl chis quand elle rencontrent les objets donc le rayonnement total arrivant sur une surface peut se diviser en trois composants Dir ldif I 13 L importance du rayonnement solaire re u la surface du sol d pend de la sp cificit de chaque r gion latitude du lieu le relief montagnes vall es rivi res etc 1 8 2 L ensoleillement en Alg rie Selon M Hasni l Alg rie dispose d un gisement solaire des plus lev s au monde 14 En effet on estime a plus de 2 000 heures par an la dur e moyenne d insolation sur l ensemble du territoire national la dur e d ensoleillement atteindre les 3 900 heures sur
54. et psychologiques Les d finitions sont nombreuses et convergent g n ralement vers le point de vue q une ambiance confortable est une ambiance pour la quelle l organisme humain peut maintenir constante sa temp rature corporelle Hom othermie sans mettre en jeu d une mani re perceptible ses m canismes instinctifs thermor gulateurs de lutte 1 Candas et al 1991 p 59 35 contre le chaud et le froid 2 Le confort thermique est d fini comme un tat de satisfaction vis a vis de l environnement thermique Il est d termin par l quilibre dynamique tabli par change thermique entre le corps et son environnement 3 Malgr la complexit vidente de l appr hension de cette notion il est possible d estimer les circonstances dans lesquelles aucune situation de confort n est atteinte stress thermique La notion du confort reste une notion subjective vue la singularit de chaque situation et vue la complexit de l tre humain Pour cette raison nous ne pouvons faire autrement que d approcher la sensation de confort thermique travers la connaissance des diff rents changes entre l individu et son environnement puis par la d finition et caract risation du confort thermique en ext rieur Nous pouvons d finir certains indices qui nous permettent la quantification du confort thermique en ext rieur les r sultats obtenus peuvent s av rer tr s utiles pour les travaux de mod lisation des transferts radiat
55. fois un geste d apprivoisement et de d limitation d un espace ayant la fois un sens intime et s curisant elle peut se r p t dans le m me b ti la cour permet d ext rioris l espace int rieur la centralit e n est pas exig e Comme la cour peut dans plusieurs cas peut tre juxtapos e la construction elle s additionne la construction ou chacun pouvant th oriquement exister par lui m me pour cr er l unit duale int rieur ext rieur 4 3 La vocation spatiale de la cour Les premiers exemples des difices cour existaient depuis le 3 mill naire AV JC elles taient pr sentes dans les difices de l antiquit gyptienne fig 4 2 on les trouve dans les difices romains entouraient de p ristyles grecques Dans son sixi me livre Vitruve cite les diff rents types de cour existants l poque romaine perault c 1988 voir fig 4 3 6 Abdulac S etal 1973 p8 71 atrium Fig 4 1 L atrium romain dans un difice public Source urba gloss 1995 Ingecul cam Fig 4 2 Cour Rams s III Louqsor lieu Karnak Source inecula ouvre com 72 IA La cour t trastyle La cour vo t e Fig 4 3 diff rentes cours l poque romaine Source Perault C 1988 73 Tr s souvent dans un m me difice il y a plus d une cour dans les palais on trouve la cour principale ou cour d honneur la cour des d pendances la cour de l curie etc Mais la principal
56. g tation aux quatre coins Fig 4 23 Cours de l h pital Source plan de la ville de Constantine 89 Cour 02 de l h pital Superficie 1200 m Forme carr e Rapport h l 0 40 Fig 4 24 Cour 02 de l h pital Source prise par l auteur cour 01 cole d architecture Superficie 1020 m Forme carr e Rapport h l 0 23 Sol en dalles de b ton V g tation arbre central Fig 4 25 cour 01 cole d architecture Source prise par l auteur Cour 03 cole d architecture Superficie 1020 m Forme Rectangulaire Rapport h l 0 23 Sol en dalles de b ton V g tation arbustes Fig4 26 cour ouverte Source prise par l auteur 90 Edifice Surf Orientation forme Am nagement de la Ratio int rieur cour h l m Ecole Ladjabi 1100 0 8 NE SO Trap zoidal Sol en b ton pr sence d arbre Palais du bey Premi re cour 397 0 7 NE SO Presque Cour enti rement rectangulaire plant es Deuxi me cour 361 0 57 NE SO carr e plat e d arbre Ecole Ibn 1250 0 50 N S Tend vers le Sol en dalle de Batouta rectangle b ton Si ge de la 300 1 07 E O Rectangulaire sol en b ton wilaya Lyc e Ridha Hou hou Premi re cour 1200 0 47 NE SO Carr e pr sence d arbres deuxi me cour 725 10 47 NE SO Triangulaire Ecole d architecture et d urbanisme NE SO premi re cour 1020 0 63 s NE SO Presque sol dalle de b ton Deuxi me cour
57. graduellement jusqu retrouver les conditions rurales environnantes L efficacit de la v g tation d pend d un aspect important qui est a localisation dan la ville par cons quent il est important d tudier les meilleurs localisations pour une efficacit climatique optimale 26 25 Ibid p44 26 Avissar R 1996 p 437 445 33 1 14 Conclusion Dans ce premier chapitre il a t trait la notion climat ainsi que ses types les climats apparaissent nuanc s a travers le monde ils sont aussi sont contrast s La carte des climats de la terre montre une v ritable mosa que qui se traduit par des climats chauds et humides chauds et secs temp r s humides temp r s froids etc L analyse climatique de la ville de Constantine a t appr hend travers sa situation g ographique elle nous a permis de d gager les caract ristiques climatiques de la ville de Constantine le param tre ensoleillement a t tudi a part vu son importance et vu qu il repr sente l objectif de notre tude Une autre partie a t consacr e aux interactions et l espace dans sa globalit et on a vu que chaque r gion se cr e un microclimat selon sa sp cificit et sous l effet de l urbanisation un microclimat local se cr e ces variations s expliquent par le fait que sous l influence de l agglom ration les l ment climatiques sont tous plus ou moins affect s les microclimats urbains essentiellement artificiels peuvent transformer
58. inf rieur a 10 C Climat polaire Climat a gel permanent _ AY Da CET a Sa Po r oE a A co ae ce PE ae ne Are Tiq te RS 7e 4 i s 24 M 7 Ji SSF Lepicus AM Se Carce La gee du JT Corr cercle pole ce anla cliques eS SS FIG 1 1 Zones climatiques dans le monde Source www atmosph re mpg de 1 5 2 Classification g o climatique Alors que les biog ographiques d finissent les r gions climatiques par le biais de la v g tation Les g ographes ont cherch des milieux typiques dans la d finition desquels entrent tous les l ments naturels du paysage climat v g tation sols model s etc et les ont adopt comme base leur classification La plus connue des classifications et celle de Martonne E 8 Climats quatoriaux Climats tropicaux Climat subtropicaux 8 Viers G 1968 p 87 13 Climats temp r s Climats d sertiques chauds Climats d sertiques froid Climats froids Climats arctique Ces limites sont rarement d une nettet absolue Dans les r gions pleines ou dans les plateaux on trouve g n ralement entre deux climats une vaste zone de transition o les influences climatiques s interp netrent D ou ce d sir de tourner la difficult de classification en tudiant des combinaisons arithm tiques d l ments climatiques capables de fournir des seuils significatifs d sign s par indices climatiques le plus souvent pa
59. l tat de vapeur elle r duit la temp rature ambiante La diffusion qu entra ne un changement de phase de l eau liquide en vapeur d eau l interface eau air est le moteur qui permet de remplacer la vapeur d eau qui est assimil e par l air Ce changement de phase n cessite une importante quantit II faut Evaporation Difusien i wert Fig 5 24 Transfert thermique hard pane HR d un bassin d eau LE Se ELS AUTRE Che DIDIER M Source Vinet J 2000 p65 2450 KJ pour vaporer 1Kg d eau soit une paisseur de 1 mm sur une surface dei m Ainsi lors de l vaporation d une zone d eau un grande partie des apports nerg tiques solaires sont perdus sous forme de chaleur latente C est pourquoi la 25 Ibid p65 121 temp rature de l eau est alors inf rieure a celle de l air durant la journ e 26 5 10 2 3 Cas d une source ponctuelle d eau Fontaine Des mesures dans le sud de la France ont permis de montrer les effets des fontaines En effet les faibles changes entre cette surface froide et l air ne permettent pas un rafra chissement il ne concerne que la fontaine elle m me Il ne faut donc pas compter sur une fontaine pour assurer la climatisation naturelle Seuls les effet psychologiques peuvent tre escompt s Par contre proximit d un grand jet d eau des mesures ponctuelles de lair environnant ont montr qu il y avait un effet d humidification et de refroidissemen
60. la chaleur anthropique vu l augmentation des v hicules ainsi que la chaleur d gag e des usines et des zones industrielles 29 1 13 Ilot de chaleur urbain L ilot de chaleur urbain se d finit comme etant la diff rence de temp rature entre le centre de la ville est le milieu rural En r gle g n rale il se d veloppe la nuit par temps calme En effet les diff rences de temp ratures entre la ville est la campagne son plus sensibles la nuit car la ville restitue la chaleur emmagasin e durant la journ e plus lentement que son environnement D Profil d un thot de chaleur urbain t GE T E a CL E B nra LAL E iria nl A LU eden rete els bani eie a CEE Fur a ri emma Sgn inns Fig 1 13 llot de chaleur urbain Source www atmosph re mgp de rural C est le ph nom ne le plus caract ristique du climat urbain L ilot de chaleur urbain d pend de la densit de la ville que de sa taille car ce ph nom ne existent aussi bien pour les grandes villes que les villes moyennes ceci signifie que la configuration de la ville la multiplication des activit s et des besoins nerg tiques sont les plus d cisifs dans l apparition de ce ph nom ne Des tudes am ricaines Akbari et al 1992 22 ont montr que les temp ratures estivales dans les zones urbaines sont g n ralement plus lev es de 1 4 C que celles des zones rurales environnantes Ce 22 Ibid p37 30 ph nom ne
61. la derni re d cennie il a atteint une moyenne de 300 heures durant les mois d t Constantine b n ficie d un ensoleillement important titre d exemple la dur e d ensoleillement pour le mois de juillet 2002 et 2003 d passer les 300 heures source station m t orologique Mohamed Boudiaf Constantine voir fig 1 3 fig 1 4 et fig 1 5 1 8 3 1 zone de surchauffe Par application de la m thode du tableau des isothermes la zone de surchauffe est inscrite dans la zone limit e par la courbe sup rieure 25 C elle englobe les mois de juin juillet ao t et septembre La p riode la plus sollicit e et entre 12h00 et 16h00 o la temp rature d passe les 25 C durant cette p riode le soleil etant haut son intensit est maximale Par projection sur le diagramme solaire st r ographique correspondant a la latitude 36 pour le cas de la ville de Constantine La lecture du diagramme solaire nous renseigne que l t s tend Du mois de juin a septembre ces p riodes pour lesquelles l utilisation des occultations sont recommand es voir fig 1 6 Il est essentielle d voquer l action des l ments d am nagement sur le contr le thermique Ces l ments concernent aussi les l ments naturels sp cifiques la r gion qui peuvent tre comme masque a l ensoleillement pour les espaces int rieurs et ext rieurs 15 Capd rou M 1985 19 36 N LATITUDE Fig 1 6 zone de surchauffe de la ville de Constanti
62. la perception et fait percevoir les ambiances de mani res non statique c est pour cela que Marie J P1997 17 Ibid p5 45 dans ses travaux de recherche sur la notion de confort dans sa synth se Le travail des physiciens doit maintenant tre compl t et relay conjointement par celui du psychologue de l thologue mais aussi du statisticien de l architecte et de l urbaniste 18 Devant la complexit des ph nom nes li s au confort thermique des travaux de recherche r cents ont favoris l tude du confort thermique en ext rieur Gandemer et le laboratoire du CERMA Nantes Guyot Marseille et Mille Chagas Strasbourg Ces travaux combinent des approches th oriques de mod lisations et d exp rimentations afin de d gager une m thodologie op rationnelle d approche pour les effets de l ensoleillement la prise en compte du rayonnement solaire s appuie sur une simulation d ensoleillement et sur une exploitation de ces r sultats sous forme g om trique ou num rique permettant leur repr sentation et visualisation 2 7 Les inconforts locaux Avant de pr senter certains indices permettant l valuation du confort thermique en ext rieur de nombreux travaux ont d fini les principales causes d inconfort et ont permis d tablir un certain nombre d indices Nous pr sentant les indices les plus applicables pour notre cas d tude qui est la cour dans les difices publics 2 7 1 Asym trie de rayonnem
63. la plus favorable l t et sous nos latitudes Les orientations les plus d favorables sont l ouest le sud ouest et le nord ouest ces orientations recevront le maximum d nergie le soir un mur ouest sous la latitude 36 17 Latitude de la ville de Constantine re oit le maximum en t en une journ e gt 2400 W m et ne re oit en hiver que 781 W m par contre un mur vertical sud re oit le maximum d nergie en hiver Pour une journ e 2398 w m Par contre en t la radiation solaire direct re ue l ordre de 900 w m 10 M me pour les hautes latitudes telle que 45 le mur sud re oit un rayonnement solaire direct en hiver entre 11h et 13h gt 700 W m par contre en t il ne re oit que 350 w m 11 vers midi voir fig 5 10 5 11 et 5 12 Le courant bioclimatique a remis l exposition sud la mode pour mieux capter l nergie solaire en hiver il se trouve que cette orientation est aussi sous nos latitudes celle qui offre les apports solaires les plus faibles en t apr s le nord 12 En effet l architecture bioclimatique a tabli que l orientation est et ouest fournissent la m me quantit d nergie mais la situation d inconfort due l exposition Ouest en fin de 7 Ibid p5 8 Fathi H 1970 p95 9 Evans M 1980 p 63 10Capderou M 1985 p62 a 68 11 Izard J L 1984 p 21 12 Izard J 1993 106 Fig 5 10 et 5 11 5 12 voir power point 107 journ e est bien plus importante que
64. lair l humidit temp rature radiante moyenne et la vitesse de lair En ext rieur en plus des facteurs cit s il faut prendre en compte les apports solaires directs indirects et diffus vent vitesse moyenne intensit de turbulence et vitesse de pointe les diff rents pr cipitations a savoir la pluie la gr le la neige etc 11 Les aspects radiatifs constituent l objet principal de notre travail il est n cessaire de pr senter certains travaux qui ont tudi s l influence de ce facteur sur l tre humain 2 4 2 1 Le rayonnement Ces changes s op rent sans contact entre deux corps diff rentes temp ratures Chacun d eux absorbe une fraction de l nergie par radiations mises par l autre cette fraction d pend de leurs temp ratures de leur pouvoir respectif d absorption et d mission et de leurs angles de vue respectifs Galeau et al 1989 p28 40 Dans le domaine du confort on peut distinguer deux types de rayonnements les rayonnements de courtes longueurs d ondes CLO et les rayonnements de grandes longueurs d ondes GLO Le rayonnement de courte longueur d onde correspond fournie par le soleil alors que le rayonnement de grande longueur d onde provient de l nergie absorb e et r mise par l atmosph re et celle provenant des surfaces environnantes La peau quelle qu en soit la couleur est un corps noir du point de vue thermique elle absorbe 90 des rayonnements mis par des sources
65. les hauts plateaux et le Sahara On value 5 KWh l nergie quotidienne re ue sur une surface horizontale de 1 m sur la majeure partie du territoire national soit une puissance d environ 1 700 Kwh m an dans le Nord du pays et 2 263 Kwh m an dans les r gions du Sud Source Le quotidien d Oran 2004 Le territoire alg rien b n ficie dans sa majeur partie d un ensoleillement exceptionnel La dur e moyenne d ensoleillement est de 300 jours L nergie globale journali re en moyenne annuelle re ue par une superficie horizontale de 4 5 7 5 kWh m j soit l quivalent de 1600 2700 j m j Pour une ville du sud Ouargla titre d exemple le rayonnement global parvenant a 13 Givoni B 1980 p202 14 Le quotidien d Oran 2004 18 une surface horizontale aux heures les plus chaudes de la journ e apporte une nergie d environ 6734 Wh m 15 1 8 3 L ensoleillement a Constantine Sachant que Constantine est situ e sur une latitude de 36 17 nord le rayonnement solaire est intense pour les mois d t les jours sont longs et clairs l intensit de la radiation solaire Globale peut d passer les 7 5 Kwh m pendant le mois de juillet et ao t sur un plan horizontal Les radiations solaires sont compos es de directes est diffuses Les rayons solaires directs sont la source la plus importante d chauffement de l air et des surfaces des espaces ext rieurs L ensoleillement est consid rable durant
66. lt 5 20 c teeeecee ee ceteeenebeeseneeeeneuteneees 89 Fig 4 23 Cours de l h pital sessions bev saree even ite 89 Fig 4 24 Cour 02 del NOpitall v0 sc2s soil sectiered eid secede eel ec halen 90 Fig 4 25 Cour 01 cole d architecture 90 Fig 26 COUrFOUVEr siens ae RUE nets cn En es nr en ne ee 90 Chapitre 05 Fig 5 1 changes au niveau des parois opaques 98 Fig 5 2 changes au niveau du 501 99 Fig 5 3 changes radiatives au niveau de la cour par rayonnement et CONVECTION 2 2 6 cececeeeeee eee eceeeeeeceeeeeeeeeeneneess 99 Fig 5 4 Echanges radiatifs entre surfaces 100 Fig 5 5 Rayonnement solaire re u le21 d cembre 12h00 101 Fig 5 6 Angle d finissant le ratio 104 Fig 5 7 Proportions des cours tudi es 104 Fig 5 8 Comportement de la cour base la nuit 105 Fig 5 9 nergie incidente plan vertical Ouest 107 Fig 5 10 nergie incidente plan vertical sud 107 Fig 5 11 nergie incidente sur le plan vertical 107 FIG 5 12 nergie incidente sur le plan horizontal 107 Fig 5 13 Effet de la taill
67. ne modifie pas sa temp rature de surface qui est fix e Cependant la partie r fl chie par du flux solaire est consid r e La configuration choisie pour l tude de l effet la v g tation est la cour 3 2 Pour trois orientations le NS EO et le NE SO L agencement des arbres donne lieu a de multiples possibilit s Central align ou isol deux types d agencements ont t choisis cas1 et ca2 Voir fig 7 57 et fig 7 58 ces types d agencements sont particuli rement les plus fr quents dans les cours des difices publics Les arbres Consid r s sont des arbres de 10 m de hauteur le tronc de 3 5 m et la hauteur de la couronne v g tale est de 6 5 m Les simulations ont pour objectives la quantification des temp ratures de surfaces et des valeurs des flux solaires absorb s par les diff rentes parois et le sol L influence de la v g tation sur le confort thermique sera d taill e dans la phase suivante 187 Espacement de 10m Espacement de 20m Cas 1 Cas 2 Fig 7 57Orientation EO 2 cas 1 cas 2 Fig 7 58 Orientation NE SO 188 A l issue des simulations pr c dentes l impact de la v g tation peut tre quantifi a diff rents niveaux Dans un premier temps les arbres sont consid r s opaques et que la masse v g tale ne laisse passer aucun rayonnement solaire Dans un deuxi me temps de simulation la caract ristique de la v g tation et sa capacit ne laisser passer qu u
68. niveau du sol s effectuent aussi sous diff rentes formes En d but de matin e le sol ne re oit aucun flux incident direct mais re oit une partie du flux incident r fl chit provenant de la paroi ouest expos e au soleil le matin et une par du rayonnement diffus par le ciel le soleil tant tr s bas la matin e soleil rasant le sol ne re oit aucun rayonnement direct Dans un deuxi me lieu quand le soleil est tr s haut entre 11h00 et 14h00 le sol re oit la radiation solaire directe et la transmet par r flexion aux parois entourantes nergie r fl chie qui s ajoute a leur gains en nergie globale Un troisi me comportement qui consiste en une perte de l nergie absorb e par le sol est au fur et mesure que le sol est l ombre est en contact avec l air frais 5 3 3 Echanges par rayonnement nocturne Le refroidissement par rayonnement nocturne constitue une consid ration compl mentaire li e la radiation solaire La nuit le rayonnement solaire est inexistant donc le rayonnement net dans la cour n est autre que le rayonnement nocturne la cour se comporte de la fa on suivante par son ouverture au ciel la cour met travers le sol et les parois des radiations longues ondes vers la vo te c leste ce sont les radiations absorb es durant la journ e cette propri t de refroidissement est donn e par la capacit des mat riaux d un espace suivant les mat riaux restituer la chaleur emmagas
69. par l augmentation de la hauteur vu qu il pr sente les temp ratures les moins lev es durant l t pour le trois orientations Cependant il pr sente l inconv nient d une baisse des temp ratures de surface et flux solaires absorb es l hiver 170 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 l 5 00 0 00 be 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h BP H 2 m PH 3 OPH 4 Fig 7 29 temp rature de surface en C le 21 juin orientation EO 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 GP H 2 25 00 EP H 3 20 00 oP H 4 15 00 10 00 5 00 l 0 00 oe 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 30 temp rature de surface du sol en C le 21 juin orientation NE SO La lecture des temp ratures de surface montre que l cart entre les diff rentes configurations ne d passe pas 1 C l t et 0 60 C l hiver la maximale etant enregistr e a 14h00 pour les trois profils h 2 42 25 C l t contre 43 66 C pour le profil h 3 et 44 20 C pour le profil h 4 et cela suivant l orientation EO Pour l hiver la maximale est enregistr e pour le profil h 2 avec 19 02 C puis le profil h 3 avec 18 85 C et enfin le profil h 4 avec une temp rature de 18 45 C Cette diff rence est remarquable pour le trois orientations Il est conclure que l effet de la hauteur sur la r partition de temp ratures de surface e
70. peut tre un avantage en hiver car il permet de diminuer les factures de chauffages Cependant dans les climats chauds une augmentation de la temp rature entra ne une augmentation de la demande nerg tique en conditionnement de lair Pour chaque augmentation de la temp rature estivale de 0 5 C le pic des charges de conditionnement d air s l ve de 1 5 2 Ainsi avec l augmentation de la temp rature de 1 2 C l ve la consommation lectrique de 5 8 Parall lement lflot de chaleur urbain estival augmente galement la production de brouillard Smog de 10 pour une l vation de temp rature de 2 5 c Dans la canop e urbaine zone comprise entre le sol et le niveau moyen des toits les six causes d augmentation de chaleur sont les suivants 23 Augmentation de l absorption du rayonnement solaire par les mat riaux urbains alb do faible Augmentation du rayonnement GLO du ciel Augmentation du stockage de chaleur par les surfaces urbaines Diminution de la consommation de chaleur latente par r duction de la v g tation et collecte des eaux Diminution de la r flexion du rayonnement solaire par effet d pi geage radiatif Sources anthropog niques de chaleur et d nergie n gligeable La consommation d nergie en ville peut tre donn e par l quation suivante 19 Qnet Qa Qbat Qs rayonnement nergie chaleur stock e chaleur chaleur net anthropique dans le b timent latente sensible
71. pr cise le pourcentage de personnes insatisfaites par 24Vinet J 2000 p120 25lbid p121 49 rapport la situation Connaissant le PMV la figure ci apr s permet d valuer directement PPD Si par exemple le PMV est de 1 ou 1 l indice PPD montre que pres de 25 de la population n est pas satisfaite Pour ramener le PPD a une valeur maximale de 10 le PMV doit se situer entre 0 5 et 0 5 Et pour une valeur 0 de PMV soit un tat de confort thermique optimal il y a encore 4 d insatisfaits Fig 2 4 Correspondance entre le PPD et le PMV Source www energie arch ucl ac be En travaillant sur 1500 personnes Fanger a tabli un indice pr dictif calcul en reprenant l isolement du v tement le Clo la temp rature la vitesse du vent et le niveau d activit lorsque cet indice est inf rieur 0 5 l ambiance thermique est l g rement frais legerement PFEBEFRE Tableau 1 Les chelles du PMV Source www energie arch ucl ac be 50 d clar e agr able par 90 de personnes Entre 0 5 et 1 l ambiance thermique est d clar e agr able par 70 des personnes Entre 1 et 1 5 l ambiance thermique n est d clar e agr able que par 40 des personnes Enfin l indice 2 elle n est d clar e agr able que par 20 des personnes Le PMV a t tendu par plusieurs auteurs de mani re consid rer les apports solaires dans le calcul des votes Serres 26 donne un exemple de modification du PMV en c
72. quantifiable a t d finie avec des mod les et indices thermiques plusieurs de ces 201 indices ont t pr sent s ils sont applicables a l ext rieur par l int gration des echanges dus au rayonnement solaire Dans le troisi me chapitre il a t constat que certains ph nom nes climatiques se cr ent suivant la diversit de formes l interaction entre le rayonnement solaire et les aspects formels de l espace induit de diff rents effets microclimatiques effet du canyon espaces d gag s espaces couverts etc et que certains ph nom nes peuvent se cr er au niveau extr mement localis effet de di dre effet de coin etc Au d but du quatri me chapitre il semblait n cessaire d introduire ce travail en soulignant les conditions d mergence des cours travers un bref aper u historique Il paraissait ensuite essentiel d analyser les caract ristiques formelles et fonctionnelles des cours tels qu elles sont con ues aujourd hui Ce survol tait donc indispensable compte tenu de la nature du sujet trait Celui ci s inscrit en grande partie dans le champ de l architecture L tude s est bas e sur la recherche bibliographique il a t int ress aux aspects comportementaux de la cour Dans cette partie la notion de la cour int rieure a t recadr e partir d une analyse sommaire de plusieurs exemples La cour plus qu un vide entre deux corps de b timents est un espace ext rieur interne
73. quantit de mat riaux accumulateurs freine la chute de temp rature en d but de soir e Les sites d gag s sont fortement balay s par les vents et largement ouverts vers la vo te c leste Il y fait donc plus froid qu ailleurs Parmis les espaces ext rieurs qui peuvent procurer un microclimat Sablet S 20 cit 56 types d espaces ext rieurs parmis ces espaces on peut cit les places et placettes publiques squares rues ruelles cours urbaines cours int rieures passages couverts rues pi tonne espace arbor s etc 1 10 4 Influence de la topographie Les r gions accident es pr sentent un microclimat vari chaque pente ses propres caract res L intensit du rayonnement solaire est influenc e par le relief du site ainsi les collines retardent le lever et acc l rent le coucher du soleil selon l importance de leurs hauteurs les pentes sud jouissent d une meilleur insolation que les endroits plats voir fig 1 11 La figure ci dessous propose d examiner l volution typique des temp ratures ext rieures sur 24 heures dans un relief montagneux On constate que TES 22 18 14 10 o G 12 18 24h Fig 1 11 Influence de la topographie sur le microclimat Source www energie arch ucl ac be 20 Sablet S 1988 p14 26 les vall es sont en g n ral plus chaudes le jour que les sommets Par contre de nuit le soleil n entrant plus en ligne de compte lair se refroidit et s accumule au fond des v
74. rent puisque dans la plus part des cas le sol ne re oit que tr s peut d nergie solaire tel que montre la fig 5 5 pour le cas d une cour de 800m de 18 m de hauteur 12h00 Fig 5 5 rayonnement solaire re u le 21 d cembre 12h00 Source Daniel S et al 2003 p4 101 5 5 Comportement g om trique de la cour Les param tres g om triques qui r gissent la disponibilit de la radiation solaire dans la cour sont les proportions la taille et l orientation Certains chercheurs tel que Mohsen 1979 Nour 1984 Daniel S et Marenne C 2003 du CERMA ont d velopp un programme informatique afin d valuer les effets thermo raiatifs selon ces param tres g om triques 5 5 1 proportions Le ratio est d fini comme tant le rapport entre la hauteur de la fa ade int rieure et la largeur de la cour 2 En g n rale on consid re un petit ratio si 1 3 lt h l lt 2 un ratio moyen si h I lt 1 3 et un grand ratio sih I gt 2 3 Le ratio d finit la configuration g om trique de la cour en terme de profondeur Comme il peut tre donn sous forme d angle Angle d espacement plus l angle est grand plus la cour est profonde voir fig 5 7 en terme de rapport l exposition au soleil d munie au fur mesure que le rapport entre la hauteur et la largeur augmente Une relation propos e par Reynolds J S pour d terminer le ratio d une cour assurant un ensoleillement optimal ainsi qu un clairage maximal e
75. rentes savoir le type tour le type jlot cour et le type barre choisi suivant deux orientations Est Ouest et une autre orientation Nord sud L tude a t faite par simulation pour comparer la radiation solaire incidente elle a t calcul e pour les parois verticales pour sol et enfin pour l ensemble de l enveloppe des trois chantillons choisis L alb do des murs t pris pour 40 et 20 pour le sol Les conditions de simulation ont t r sum es dans le tableau 3 1 A partir de ces recherches il a t conclu ce qui suit Que l influence de la radiation solaire intervienne toutes les tapes de la mise en forme du projet et qu l chelle urbaine la radiation solaire poss de une forte autorit sur la manipulation des formes urbaines et doit satisfaire de subtils compromis entre les intentions d ensoleillement et la r partition du b ti Le choix de la forme r partition sur le sol influe d une fa on directe sur la r partition de la radiation solaire dun m me b timent a savoir sur les parois verticales et la toiture et d autre part entre le b timent lui m me et le sol cela veut que l influence de la radiation est primordiale tant pour l int rieur que pour l ext rieur Par comparaison des diff rentes formes la tour favorise le captage de la radiation solaire sur les murs et l lot sur les toits la disposition tour re oit la plus grande quantit de radiation incident vue l importanc
76. s la travers e de la couronne le flux solaire transmis repr sente 10 20 du flux incident 4 Groleau 2004 p32 138 et non pas une valeur nulle Fig 6 6 En situation hivernale cette op ration est galement int ressante En effet certaines vari t s d arbre feuille caduque laisse un certain pourcentage du flux incident La proc dure consiste cr er un fichier masque le fichier de valeur correspondant au masque 0 pour face opaque et 1 pour non opaque la latitude en degr le jour et le mois l heure du d but l heure de fin le pas de temps Les traitements des faces cach es prennent en compte le fait qu une face non opaque est toujours consid r e comme visible Le fichier de sortie est constitu de valeurs de flux transmis en pour chaque face et pour chaque contour du fichier d entr e 6 8 R sum des diff rentes tapes de calcul Nous r sumons ici les diff rentes op rations qui doivent tre men es dans le logiciel Solene pour le calcul des flux solaires absorb s et les temp ratures de surface par les parois La terminologie que nous employons ici est celle utilis e dans le manuel d utilisation de Solene 5 Pr paration des donn es n cessaires aux calculs Diff rentes op rations doivent tre r alis es dans le logiciel Solene avant de pouvoir proc der au calcul des temp ratures de surface en r gime transitoire La plupart des tapes que nous d crivons ici sont d taill es dans
77. se poursuivre 204 M me si de nombreux objectifs de d part sont atteints de nombreuses am liorations et des tudes plus pouss es de mani re a rendre encore plus pr cise l analyse du microclimat dans les cours int rieures Une recherche sur un sujet aussi vaste que celui abord ici doit s envisager sur le long terme un certains nombres de propositions peuvent tre d duites et formul es ainsi La prise en cause des effets du vent dans les cours int rieures par un couplage thermo a ralique Elles correspondent essentiellement la prise en compte de l coulement du vent dans des configurations choisies par comparaisons par des mesures peuvent tre r alis es en soufflerie La prise en compte de l effet vapo transpiration des v g taux Seul la simulation de l effet de la v g tation sur le microclimat r gnant tait pris il serait int ressant de prendre en compte l effet de l eau dans une cour avec un bassin d eau Ce type de perspective peut faire l objet d autres recherches microclimatiques chacun de ces effets pr sente un des aspects d terminant la qualit d usage des cours int rieures Les perspectives que nous venons d voquer t moignent toutes du fait que le domaine de la connaissance experte reste construire dans le cas des cours int rieures Face aux contraintes environnementales qu exige un b timent aujourd hui l volution des pratiques vers la ma trise des ambiances climatiques demeure l
78. situations de confort Avant de pr senter les indices de confort en ext rieur nous commen ons par d tailler les diff rents l ments qui interviennent dans l estimation du confort thermique en ext rieur qui sont Les l ments li e l individu Les l ments li es l environnement 2 4 1 les l ments li s a l individu Deux facteurs sont li s l individu dans l appr ciation du confort les v tements l habillement et le m tabolisme de l individu Mais avant de d finir ces deux facteurs il est int ressant de rappeler que l homme est un tre hom otherme temp rature constante Sa temp rature interne doit tre comprise entre 36 8 C et 37 2 C inconfort g n ralis en dessous de 36 5 C et au dessus de d 37 5 C pour un individu au repos et elle doit tre comprise entre 37 0 C et 37 5 C pour un individu au travail le corps humain tend a maintenir sa temp rature interne a environ 37 C c est le m canisme de thermor gulation 5 2 4 1 1 Le v tements L habillement H repr sente une r sistance thermique aux changes de chaleur qui ont lieu entre la surface de la peau et l ambiance Afin de simplifier l estimation des changes de chaleur qui se produisent au travers des diff rentes couches d air que contiennent les v tements chaque type d habillement est caract ris par une valeur relative Cette valeur est exprim e en clo 1clo 0 155 m K W l unit d habillement
79. sous nos latitude qu on approchait le probl me d clairage dans une logique de nuisance protection dans l objectif par combattre l exc s de lumi re surtout l t l intensit lumineuse l clairement les r flexions de surfaces les effets d blouissement sont des param tres q il faut estimer mais ces effets sont toujours laisser aux hasards dans la conception des cours En effet peu d informations existent sur l clairage dans les espace ext rieurs et les cours en particulier souvent des r gles de prospect fixent les distances s paratives entre b timents adjacents Ces m mes r gles sont rarement le fruit d tudes approfondis Parfois l inexistence de r gles oblige le concepteur improviser 15 Parmis les tudes empiriques celles propos es par Evans M 1980 qui donnent pour chaque latitude l angle minimale qui correspond Pour la cas de l Alg rie trois latitudes sont concern es 20 30 et 35 qui correspondent respectivement aux angles d espacement 50 45 et 40 5 9 Comportement physique de la cour Le comportement physique concerne les l ment contenus par la cour ils sont naturels eau et v g tation ou min rales mat riaux de construction 5 10 Les l ments naturels Le theme de effet de l eau et de la v g tation dans les espaces ext rieurs est un sujet tr s vaste et les dispositifs li s a l eau et l am nagement des v g taux sont sous diff rentes forme
80. t labor es Hypoth ses La premi re hypoth se est que cour en tant qu espace ext rieur dans un difice public en fonction sa forme ses dimensions son exposition induit des effets microclimatiques sp cifiques la deuxi me hypoth se est que la cour de petites proportions pourrait pr senter autant d inconv nient qu une cour de grande dimension vu le changement de saisons parce que si l hiver le rayonnement solaire est n cessaire pour contribuer une plus grande sensation de confort thermique et assurer un clairage naturel suffisant il peut l t tre pr judiciable et induire des surchauffes consid rables qui se traduisent par un inconfort de l usager La troisi me hypoth se concerne l affirmation que de modestes inventions et ajustements spatiaux peuvent donner une am lioration du point vue microclimat par exemple un choix judicieux d implantation d arbres peut constituer un masque v g tal qui contribue au confort des usagers Objectifs de l tude La r ponse la probl matique a pour but de comprendre la cour int rieure int gr e aux difices publics dans un contexte contemporain et d valuer l ordre de grandeur des variations climatiques li es aux ph nom nes thermo radiatifs en fonction les caract ristiques formelle spatiale et physique de la cour configuration g om trique dimension nature des mat riaux v g tation Les flux solaires sont variables dans le temps et influent sens
81. 00 300 00 250 00 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 NE SO E0O s 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 47 Flux solaire net en W m cour ouverte cot nord le 21juin 180 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 NE SO NS 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 48 Temp rature de surface en C cour ouverte cot nord le 21 juin Pour le deuxi me cas o la cour est ouverte vers le cot nord les r sultats des simulations montrent l int r t de l orientation Nord Sud les temp ratures de surface ainsi que les flux solaires nets absorb s sont les moins lev es par rapport aux deux autres orientations L allure des courbes suivant le graphe fig 7 47 et fig 7 48 montrent que la cour orient e Est ouest est celle qui marque les valeurs les plus lev es Par Comparaison des diff rentes orientations pour les deux cas on constate l int r t de la cour orient e Nord sud avec une ouverture vers le nord voir fig 749 pour l ensemble des orientations 450 00 400 00 350 00 300 00 250 00 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 501 NS1 E02 gt NS2 5h 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 49 Flux solaires absor
82. 1 06 8h 12h 230 97 151 48 0 230 97 46 03 143 78 12h 16h 1212 70 JO 173 49 53 44 212 70 164 13 Tableau 7 3 Dur es d ensoleillement en minutes orientation NE SO Date Heure Tout Sud Est Ouest Nord Sol 21 12 8h 12h 142 77 0 0 74 84 149 77 O 12h 16h 155 32 0 78 82 0 153 23 10 21 06 8h 12h 229 45 25 97 0 229 45 198 68 189 35 12h 16h 1224 23 21 53 224 23 0 20 343 183 57 Tableau 7 4 Dur es d ensoleillement en minutes orientation E O 158 La visualisation des r sultats et des images issues des simulations solaires nous permettent d identifier le parties de la cour qui seront au soleil plus que d autres fig 7 6 et fig 7 7 Une visualisation globale des r sultats montrent que la cour orient e Nord Sud est la plus ensoleill e l t avec une dur e totale de 467 66 minutes contre 453 68 et 443 67 minutes pour respectivement l orientation Est Ouest et Nord est Sud ouest De l examen des graphes du rayonnement solaire incident direct il est constater que le sol marque les valeurs les plus lev es en t et cela pour les trois orientations voir fig 7 10 7 12 et 7 14 fig ces valeurs peuvent atteindre les 800 w m 12h00 pour le cas d une cour orient e Est ouest l t Ce rayonnement direct n exc de pas les 100 w m pour le cas de la paroi Sud et 200W m pour la paroi Nord Le deux parois Est et Ouest profitent quitablement d u
83. 5 00 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 Oi Cas 1 IACas 2 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 59 agencement des arbres Cas 1 et Cas 2 orientation NS le 21 juin 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 OCas 1 20 00 OCas 2 15 00 10 00 5 00 0 00 DS SA D PE AN AS EE Le Fig 7 60 agencement des arbres Cas 1 et Cas 2 orientation EO le 21 juin De l examen des r sultats des simulations des cours avec v g tation l t il est remarquer que pour la premi re situation cas 1 tableau 7 6 la cour orient e Est ouest marque les valeurs les plus lev es 14h00 avec 41 97 C contre 41 87 C pour l orientation Nord est Sud ouest et 41 37 C pour l orientation Nord Sud Par comparaison et pour les m mes orientations dans le cas vide d j pr sent dans ce chapitre les r ductions des temp ratures de surface dues la pr sence de la 190 v g tation est en moyenne de 1 80 C la variation maximale entre des zones ensoleill es est des zones l ombre des arbres d passe en moyenne les 8 C Cet impact des arbres sur le microclimat est celui qui entraine le plus de cons quences sur la caract risation des conditions de confort en espace ext rieur comme il sera montr un peu plus loin dans ce chapitre Pour la deuxi me le typ
84. 5 13 effet de la taille sur les changes de l nergie dans la cour Source Mohsen M 1979 13 Izard J 1994 p 20 22 14 Ptrick B et al 1978 p26 108 Une tude d taill e concernant les trois param tres cit s pr c demment r gissant la disponibilit de la radiation solaire a t d velopp par Mohsen M 1979 qui travers cette tude a d montr que le comportement thermique de la cour dans le contr le du rayonnement solaire est r gie par l interd pendance des param tres g om trique cit s pr c demment orientation ratio et la taille R1 indique la profondeur de la cour P H P d signe le p rim tre et H d signe la profondeur ou hauteur de la cour R2 indique l allongement de la forme W L Ou w d signe la largeur et L d signe la longueur R3 Indique l ouverture au ciel At Ag voir fig 5 12 es IN gt t a h 4 SA p Deepness of the form R P H ia E gp re Ww man 1 gt EA L i I a3 Elongetion lt Wj the plan y ke F i H K l GS gt Fig 5 14 Les ratios d finissant les param tres g om triques de la cour Source Mohsen M 1979 p101 Le changement dans le Ratio R1 est plus accompagn d un diminution de l nergie incidente est plus prononc pour l hiver que l t Le changement dans le ratio R1 de 10 1 affecte L nergie re ue en hiver de 85 et un diminution l t de 75 pour le cas d un
85. 700 00 5Sol 600 00 500 00 babe 400 00 bee 300 00 ae Ouest 100 00 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 10 Energie solaire incidente5 w m orientation NE SO le 21 juin 600 500 400 300 200 100 Fig 7 11 Energie solaire incidente en w m orientation EO le 21 d cembre 700 00 600 00 500 00 400 00 300 00 200 00 100 00 Sol eli Nord 1 Sud st gt Ouest 0 00 Fig 7 12 Energie solaire directe incidente en w m orientation NS le 21 d cembre Nb la paroi sud ne re oit aucune nergie solaire directe 156 450 00 400 00 350 00 300 00 250 00 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 Sol Nord i Sud ae Est Ouest Fig 7 13Energies directe incidente en w m orientation NE SO le 21d cembre Date Heure Tout Sud Est Ouest Nord Sol 21 12 8h 12h 156 48 0 0 158 53 134 09 145 55 12h 16h 152 67 137 74 156 67 0 48 23 48 23 21 06 8h 12h 235 76 16 7 0 235 76 171 84 137 66 12h 16h 231 90 14 27 231 90 0 178 64 142 99 Tableau 7 2 Dur es d ensoleillement en minutes orientation NS 157 Date Heure Tout Sud Est Ouest Nord Sol 21 12 8h 12h 141 14 6 57 0 146 14 69 2 1 82 12h 16h 1163 95 0 149 67 20 01 179 95 144 46 2
86. 74 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 Sol P af P2 P3 P4 5h 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 36 Temp rature de surface en C orientation NE SO le 21 juin 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 Carre Rec1 3 et Rec2 3 5h 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 37 temp ratures de surface en C pour les trois formes le21 juin Orientation EO Nb les allures des courbes Carre et Rec1 3 sont confondues 175 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 25 00 Rec1 3 Carr 20 00 eat Rec2 3 15 00 10 00 5 00 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 38 Temp ratures de surface du sol en C orientation NE SO le 21 juin 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 Carre 25 00 fi Rec1 3 20 00 t Rec 2 3 15 00 10 00 5 00 0 00 5h 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 39 Flux solaire net en W m orientation NE SO le 21juin 176 Les r sultats de simulations l t montrent l int r t de la forme rectangulaire 1 3 et la forme carr e pour les trois orientations
87. AST M RS EN a anna 35 2 2 Confort thermique 5544 tram ateren ne d nes dd 35 2 3 Le confort thermique en ext rieur 36 2 4 Les l ments du confort 2burrsssdtianeremenerahiennisi nantes 37 2 4 1 les l ments li s a l individu 37 2 4 1 1 Le v tements 37 2 4 1 2 Le m tabolisme 39 2 4 2 Facteurs li s l environnement 40 2 4 2 1 Le rayonnement 2 40 2 4 2 2 La CONVECION urnes ina itesiditues 42 242 5 La CONCOURS 42 2 4 3 Subjectivit du confort thermique 43 2 5 Equilibre des changes entre l homme et l environnement 44 2 6 Limite de la notion de confort en ext rieur 45 2 1 Le INCOnNTOrnS IOCAUX z sccatedvauden e e Aaa EAEE RA EKDE 46 2 7 1 Asym trie de rayonnement 46 2 7 2 Temp ature du sol 47 2 7 1 3 Gradient vertical de temp rature 47 2014 COUrATIET AIRES Re Sen RS eee ee 47 2 8 Evaluation du confort thermique en ext rieur 48 2 8 1 Le taux de transpiration 48 2 8 2 Le PMV et le PMV extensible
88. Apr s avoir pr sent en premier lieu le contexte d tude par la d finition de la probl matique le cas d tude les objectifs et la m thodologie de la recherche Le premier chapitre tait consacr au climat Il comprend une recherche bibliographique sur l historique du climat et ses chelles o il a t constat une grande diversit de climats travers le monde Il a t conclut que la ville de Constantine pr sente un climat contrast avec un cart de temp rature entre le jour et la nuit pr sentant un hiver froid et pluvieux et un t sec et chaud ce qui pousser chercher les conditions de confort dans les deux saisons Comme Il a t aussi pr sent dans ce chapitre un tat de l art sur le microclimat Sans que l on puisse pr tendre l exhaustivit cet tat donne l essentiel en la mati re Le deuxi me chapitre a t consacr a la notion du confort thermique est pr cis ment les contions de confort dans les espaces ext rieurs Le confort thermique en ext rieur et devenu un sujet de recherche tr s tudi depuis quelques ann es Son estimation pr sente une difficult n cessitant la connaissance de plusieurs param tres li s tant l environnement qu l individu En effet la cour constitue un espace ou interagissent de mani re complexe la forme les ph nom ne physiques perceptibles et l usage qui rendent les ambiances difficilement compr hensibles et tr s peu maitrisables La partie
89. CSTB 40P Depecker et al 1989 Qualit thermique des ambiances Paris AFME 67p ollection cahiers p dagogiques thermiques et architecture Duplay C et al 1982 M thode illustr e de cr ation architecturale dition le Moniteur Paris El Sadek S et al 1982 The Arab City he urban development institute Riyadh Saudi Arabia Escourrou G 1981 Climat et Environnement Les facteurs locaux du climat dition le Monteur Paris Escourrou G 1991 Le climat et la ville Paris Nathan pp 63 65 Estienne P et al 1970 Climatologie Librairie Armand Colin dition collection U Fanger 1970 FANGER P O 1970 Thermal Comfort New York Mc Graw Hill Evans J M 1980 Housing climate and comfort The architectural Press London Fardeheb F 1988 Design guidelines for communities in hot and aride climates of third world countries In th passive solar Architctural Conf rence Bled Yougoslavia 21 25 03 88 PP164 Fernandez et al 1998 Energy and environment at Expo 98 Lisbon Proceedings of PLEA 98 Environmentally Friendly Cities Lisbon Portugal juin 1998 Galeou et al 1989 Le confort thermique aspects physiologiques et psychosensoriels Etude bibliographique Strasbourg NRS 113 p 207 Givoni B 1978 L homme l architecture et le climat dition Moniteur Paris Givoni B 1989 Urban design in different climates world meteorological organistation Grivel F 1989 Aspects physiologiques du
90. Nord est Sud ouest La surface choisie est la surface moyenne 1200m donc ont aura trois configurations principales Forme rectangulaire allong e 20 x 60 forme rectangulaire 28 x42 formes carr de 35 x 35 Pour cette tape la hauteur est maintenue fixe pour les trois configurations R 3 soit 13 50 m La finalit de l tude de ces configurations courantes pour but d tre facile d acc s et de compr hension et de d gager les solutions optimales en fonction des configurations pr sent es 50 00 45 00 40 00 35 00 So 25 00 P 20 00 mate PS P4 15 00 10 00 5 00 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 33 Temp rature de surface cour carr e 3 3 en C EO et NS pour le 21 juin Nb P1 paroi Nord P2 paroi Sud P3 paroi Est P4 paroi Ouest 173 35 00 30 00 25 00 So 20 00 P 1 aie P2 15 00 P3 10 00 ie P4 5 00 0 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 34 Temp rature de surface en C cour carr e EO et NS le 21 d cembre 50 00 45 00 40 00 35 00 S0 30 00 P 25 00 et P2 20 00 e P3 P4 15 00 10 00 5 00 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 35 Temp rature de surface en C orientation cour2 3 EO le 21 juin 1
91. P et al 1987 Les espaces urbains concevoir r aliser g rer Paris dition du Moniteur 364 p Noilhan J 1980 A model for net all wave radiation flux at the surfaces of a building Building Environ 16 259 266 Oke T R 1987 Bondary layer climates London and New York Methuen Second edition first editon 1978 435p Oke T R 1988 Street design and urban canopy layer climate In Energy and building n 11 pp 103 111 e Oueld H 1993 Recommandations architecturales Minist res de l habitat dition ENAG Alger Parker J H 1989 The impact of vegetation on air conditioning consumption In proceedings of workshop on saving nergy an rducing amosphric pollution by controlling Summer hat islands science division LBL ed Garbesi K et al p45 52 Patrick B 1978 Archi de soleil Editions du Parentheses Peneau P 1991 Some problemsrelating to thenumerical simulation of urban ambient environments Environment and planning B planning and design 1991 volume 18 pp 107 117 Reynolds J S 2002 Courtyards aesthetic social and thermal daylight John Wiley amp Sons New York 2002 241 p Perault c 1988 Les dix livres de l architecture de Vitruve dition pierre Mardaga Remade F 1993 Dictionnaire encyclop dique de l cologie et des sciences de l environnement dition science international Sablet M 1991 Des espaces urbains agr ables a vivre Editions du Moni
92. REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MENTOURI CONSTANTINE FACULTE DES SCIENCES DE LA TERRE DE LA GEOGRAPHIE ET DE L AMENAGEMENT DU TERRITOIRE DEPARTEMENT D ARCHITECTURE ET D URBANISME N d Ordre N de S rie MEMOIRE DE MAGISTER OPTION ARCHITECTURE THEME Effets thermo radiatifs et caract risation microclimatique des cours int rieures dans les edifices publics Pr sent par M BENLATRECHE Toufik Sous la direction du Dr Saffidine Djamila Devant le jury d examen Date de soutenance le 2006 Pr sident Professeur Universit de Constantine Examinateur Maitre de Conf rences Universit de Constantine Examinateur Maitre de Conf rences Universit de Constantine Rapporteur Maitre de Conf rences Universit de Constantine Ann e Universitaire 2005 2006 D dicaces Je d die ce modeste travail A ma mere qui ne cesse de m encourager tous les jours A mon p re A ma femme qui me soutient dans les moments rudes A mes deux enfants Rami et Yousra A ma belle famille Remerciements Avant de commencer la pr sentation le travail de ce m moire Et en tout premier lieu je tiens a remercier tres chaleureusement Mme Saffiddine Djamila qui en tant que directrice de ce m moire a admirablement suivi et encadr ce travail Elle a su me
93. Sous nos latitudes la radiation solaire pr sente la plus importante caract ristique ayant une influence sur la conception des espaces architecturales et urbaines le rayonnement direct est intense il varie entre 5000et 6000 Wh m durant l t M Capderou 1985 sur une surface horizontale isol e et sans la contribution d aucun masques solaires le heures d ensoleillement arrivent jusqu 16 heures Devant ces particularit s la pratique de l espace ext rieur ne sera possible que si l ambiance thermique ext rieure est proche de l ambiance confortable de l homme Cependant dans le cas ou cette ambiance est diff rente de la zone de confort l opposition se cr e Le recours a des espaces filtrants les sollicitations climatiques et prot geant partiellement les usagers sans pour autant les isoler des conditions climatiques du site est indispensable La cour est un exemple distinctif de cette classe d espace C est sur cet espace que nous focalisons notre tude Il y a deux raisons principales qui nous ont persuad s de travailler sur ce type d espace La raison technique c est que naturellement la cour a t choisie comme th me d tude car la cour comme dispositif architectural est d j l origine une forme qui se prot ge de fa on autonome du soleil en cr ant un ombrage important elle poss de au d part un fort potentiel formel de refroidissement passif 5 Sacre 1983 p35 Le masque solaire est toute obstacle suscepti
94. a contrairement aux hautes latitudes o le soleil est rasant donc moins capt par les surfaces horizontales urbaines Cette aspect fait que les surfaces horizontales d pendent de cette hauteur donc le sol et les toitures tant des surfaces r ceptrices sont les plus expos es au rayonnement solaire quand le soleil est haut ce rayonnement est mis ces tissus et aux mat riaux qui les constituent sous formes de courtes longueurs d ondes ces mat riaux absorbent ce rayonnement puis le remettent leur tour sous forme de grandes longueurs d ondes D autre part le rayonnement solaire est per u par notre peau comme de la chaleur et par notre vue comme de la lumi re du point de vue des ambiances cette dynamique est g n ralement abord e par la notion de confort L ensoleillement joue un r le diff rent suivant les situations Donc une approche particuli re prend l ensoleillement dans son contexte nerg tique et g om trique On peut scinder en deux parties les savoirs inh rents au soleil il s agit de notions particuli rement g om triques sur le soleil g om trie du soleil d une part et des notions nerg tiques d autre part de m me q une analyse thermique ne peut se 4 Daniel S 1997 p 41 56 concevoir ind pendamment d une analyse g om trique 5 3 4 1Contr le de l ensoleillement l chelle urbaine L acc s au soleil est la pr occupation majeure d adaptation climatique dans le
95. a neutralit thermique l organisme se met en uvre ni les processus de lutte contre le froid ou contre le chaud absence de frisson ou de sudation ni les m canismes de r gulation vasomotrice Berger X 1993 48 tre inf rieur a 60 g h Norme fix durant les deux expositions mondiales de S ville en 1992 24 et de Lisbonne en1998 www lema ulg ac be L originalit du taux de sueur r side dans le fait d exprimer le bilan en fonction de la quantit de sueur vapor e 25 Ersw M res Eres Qconv Palo Edif cLo Ersw Evaporation de la sueur r gulatrice M M tabolisme res Densit du flux lors de la respiration Eres Evaporation lors de la respiration Pconv Densit du flux convectif Oglo Densit de flux par rayonnement GLO Edif Evaporation par diffusion perspiration PCLo Densit de flux par rayonnement CLO 2 8 2 Le PMV et le PMV extensible Cet indice est le plus connu et le plus utilis en thermique du b timent Il existe un indice pr dictif du nombre d insatisfaits qui est associ au premier indice C est l indice PMV Predicted mean vote tr s chaud 3 chaud 2 l g rement chaud 1 ni chaud ni froid 0 l g rement froid 1 froid 2 tr s froid 3 La courbe de distribution obtenue par l indice PPD PMV est en U Le pourcentage pr visible d insatisfaits PPD Predicted Percentage Dissatisfied donne en fonction de l indice PMV d une situation thermique
96. a v g tation avec plus de d tail Robinette 1972 Izard 1979 Muret et al 114 Fig 5 19sur power point 115 1987 Givoni 1991 Maillet et al 1993 Guyot A 1997 Groupe ABC 1997 Les dimensions des arbres sont des param tres importants aussi bien en tant qu impact sur l occupation que sur l ombre g n r e par ceux ci La vo te form e par les feuillages prot ge des apports solaires et des blouissements Les arbres de hautes tiges adultes feuillage dense platanes micocouliers peupliers produisent un microclimat tr s performant lorsqu ils recouvrent la totalit de l espace La masse foliaire se comporte alors comme un plafond froid tr s profitable au confort thermique d t 17 Voir fig 5 20 5 10 1 1 Temp rature de surface des v g taux Avec des mesures thermographie infrarouge l quipe ABC de Marseille est arriv e la conclusion que la masse foliaire des arbres a tendance conserver une temp rature voisine de la temp rature de l air sous abri et souvent m me une valeur inf rieure Autrement dit sous un arbre tout se passe comme si le rayonnement solaire tait totalement annul fig 5 21 D apr s Izard et al 18 le feuillage diminue l effet du rayonnement solaire incident contrairement a une couverture min rale ou m tallique Densit du Densit du flux incident Densit du flux incident flux nominal sur une demie sph re sur un feuillage 1W m2 2x3 14 0 16W m2 Sf
97. al d l cart entre la temp rature mesur e 1 10m et 0 10m qui doit rester inf rieure 3 C 21 2 7 1 4 Courant d air Bien que notre tude est consacr e principalement tude de l ensoleillement dans la cour int gr e aux difices publics le courant d air est consid r comme une source importante d inconfort local Un coulement vitesse fluctuante est plus inconfortable qu vitesse constante Une quation relie le pourcentage des insatisfaits d sign par PD caract ristique du courant d air 23 PD 34 Tair U 0 05 o 0 622 37 3 14 81 Avec ta temp rature d air U vitesse moyenne de l air o cart type des vitesses d air ou turbulence absolue Ces r sultats concernent des individus s dentaires en tenue courante 19 Hoffmann J B 1994 p 45 20 Chemiller P 1986 p100 22 Ibid p102 47 2 8 Evaluation du confort thermique en ext rieur Pour permettre de quantifier le confort thermique en ext rieur de nombreux indices ont t d velopp s Une investigation sp cifique sur le confort en ext rieur aurait pour fonction premi re de servir d l ment int grateur des diff rents param tres physiques des ambiances dans la cour La recherche s attacherait par analogie au confort int rieur principalement la temp rature d air la temp rature de surface la vitesse d air Les changes radiatifs entre l homme et son environnement ainsi que l ensoleillement
98. all es et des petites d pressions Il se cr e ainsi une diff rence de temp rature au profit des pentes directement en contact avec ce qu on appelle la ceinture chaude Dans les longues vall es le ph nom ne tend cr er un mouvement d air longitudinal d autant plus puissant que la vall e est longue et que le gradient de temp rature est lev L altitude influence aussi la temp rature La pression diminuant avec l altitude l air se d tend et se refroidit Cette diminution de temp rature est de l ordre de 0 7 C par accroissement de 100 m L existence de b timents qui modifient le bilan nerg tique le mouvement de l air l ensoleillement les temp ratures etc De ce fait l urbanisation d un paysage habitations routes ponts alt re grandement les caract ristiques en eau les sols et la v g tation 1 11 Le climat et l urbanisme 1 11 1 Sp cificit du climat urbain L interaction entre le climat et la ville et une des pr occupations la plus importantes depuis quelques dizaines d ann es m me si depuis Vitruve Ce sujet est toujours consid r comme complexe est divers En effet le climat urbain est fortement d pendant aussi bien de la situation g ographique que de la structure Le microclimat est important vue la croissance des villes qui est extr mement rapide aussi bien en terme de d veloppement des limites urbaines qu en quantit de population Ainsi actuellement 170 villes comptent p
99. ans l environnement construit et de son mode de r partition sur les surfaces et par cons quent son influence direct sur les acc s au soleil Comme ils sont importants dans la d finition de la capacit d absorption et de r flexion de la radiation solaire Hauteur du soleil Azimut du soleil Fig 3 2 Les coordonn es solaires Source www energie arch ucl ac be 55 3 4 Implication de l ensoleillement dans l environnement construit L nergie fournie par le soleil gisement solaire est la fois abondante naturelle et gratuite dans un environnement construit en interaction avec le b ti elle cr e des effets complexes et conna t des modifications et engendre diff rents microclimats Elle est d finie comme suit L ensoleillement est d fini comme l ensemble des interactions entre la lumi re naturelle dans sa composante directe et l environnement construit Ces interactions se manifestent sous la forme de taches d ombres ou de soleil sur les surfaces composants l environnement L nergie fournie par une tache est fonction de sa surface de l angle d incidence du rayon solaire instantan en chaque point du temps d exposition au soleil et du mat riau expos transmission r flexion et absorption 4 En effet dans les milieux arides ou semi arides basses latitudes le soleil etant tr s haut ce qui permet une intrusion des rayons solaires dans les tissus urbains et espaces ext rieurs Cel
100. ant dans le processus de la conception d un difice comportant une cour int rieure Cette tape vient conclure les travaux de l analyse param trique sur les cours int rieures En fonction des r sultats obtenus nous nous sommes efforc tout au long de cette recherche de pr senter les volets essentiels sur lesquels peut tre ax un guide qui serait destin l usage des concepteurs La cour tant un espace ext rieur inclus dans les difices publics ou ses pratiques sociales sont une r ponse ad quate et s av re comme constructive du bien tre et plaisir des usagers cr ant ainsi confort et qualit de vie En plus de la valeur sociale que g n re l introduction d une cour dans un difice public savoir esth tique psychologique contr le thermique etc Les diff rents r les et fonctions que peut jouer la cour nous permettent de d finir les concepts sp cifiques l appr hension de cet espace Les r sultas obtenus selon l tude quantitative nous permettent d mettre plusieurs recommandations L orientation Nord est Sud ouest est recommand e l orientation de la cour etant plus prononc e pour les cours de formes allong es pour le cas la forme rectangulaire 1 3 Comme l effet de l orientation est plus prononc l hiver que l t l int r t est port e pour l orientation Nord et Sud ouest qui peut donc satisfaire les deux saisons Pour le choix de forme g om trique la forme carr e 3 3 est reco
101. articipe cr er un microclimat favorable Cour int rieure d honneur de la biblioth que municipale de Paris sol pav sol min ral la fonction d une cour d honneur exige que le parterre soit d gag et libre de toutes obstacles pour que les quipages qui am nent les visiteurs puissent circuler librement Seule les parois entourantes font masque l ensoleillement Fig 4 15 Cour d honneur de la biblioth que principale Source www inecula com ouvre photos 85 4 6 5 2 Cour avec sol couvert d un pelouse Cour lint rieure d un ensemble d immeubles formant le si ge d une banque pr sence d une couverture v g tale sur toute la surface de la cour cour jardin les ellipses en parois de verre favorisent le contact avec la nature diff rents contactes visuels et tactiles la cour appr ci e de loin comme une sc ne th trale c est une tendance nouvelle de l am nagement de la cour fig 4 16 cour du si ge de la B C E E Source technique et architecture 1984 p12 Les typologies que nous avons pr sent es aussi diff rentes soient elles montrent la diversit des formes architecturales sous lesquelles une cour peut exister La d marche qui consiste a r pertorier toutes les formes de cours construites et les classifier a le m rite d tre exhaustive puisqu elle fait de chaque forme une classe a part enti re Cependant cela risque d aboutir a une classification compliqu e De
102. atures de surfaces pour le types d agencement cas 2 qui reste n gligeable qui est de l ordre de 0 2 C 7 8 Evaluation du confort thermique 7 8 1 Analyse des conditions de confort 193 Tous les l ments n cessaires tant r unis pour passer a l analyse des conditions de confort les configurations de cours simul es En effet les param tres n cessaires sa d termination sont obtenus la sortie des simulations l humidit de l air tant le seul param tre fix comme quivalent la valeur relev e la station m t o Les temp ratures choisies sont d une journ e chaude d t qui correspond au 28 juillet les vitesses de lair peuvent alors tre associ es aux temp ratures radiantes moyennes obtenues par int gration des apports solaires et des changes radiatifs de courtes et grandes longueurs d onde Des indices de confort et des bilans nerg tiques peuvent alors tre valu s et servir d indicateur la caract risation des conditions de confort 7 8 2 Les indices utilis s dans Solene Cinq configurations ont t choisies pour l estimation du confort thermique configuration rectangulaire allong e 1 3 cas 1 Configuration rectangulaire vide 2 3 cas2 Configuration carr e vide cas3 Configuration rectangulaire 2 3 avec arbres aux centre cas 4 Configuration carr e avec arbres aux centre cas 5 Dans les Cinq situations tudi es il a t lieu de d terminer les niveaux de confor
103. avec lequel elle interagit entretient un ensemble plus ou moins harmonieux de relations La prise en compte du climat se place au c ur de ce dialogue entre l architecture et son environnement dans un souci de cr ation d espaces de vie qui voluent au fil des heures L architecture bioclimatique concr tise cette volont d accorder une juste place au climat parmi les dimensions fondamentales de l architecture d une mani re g n rale Les conditions climatiques d un lieu se scindent en contraintes dont on d sire se prot ger et en avantages qu on d sire exploiter Les rigueurs du climat ont pouss l homme rechercher des lieux pour s abriter Ces abris ont eu toujours la fonction sous toute latitude de prot ger l homme contre les agressions des facteurs climatiques en exploitant les opportunit s fournies par le site et par les mat riaux Jadis l adaptation des constructions aux facteurs climatiques s est faite spontan ment et depuis des si cles on constate des solutions pratiques vis vis du climat travers les poques et les civilisations En fait la ma trise du climat et la recherche de solutions sp cifiques et adapt es remontent l poque grecque et romaine Dans ce sens Barneaud 1 affirme qu ils taient les premiers th oriciens de l urbanisme qui s int ressaient particuli rement au facteurs vent pour le choix des sites d implantation et la protection des villes 1 Barneaud G et al 1974 p40 L int grat
104. bes nets en W m pour les quatre orientations le 21juin 181 Ns1 cour ouverte cot Nord Ns2 cour ouverte cot Sud EO1 cour ouverte cot Nord EO2 cour ouverte cot Sud NB Les allures des courbes EO2 et NS2 cour ouverte cot sud sont confondues Pour les r sultats des simulation l hiver on constate l int r t de la cour orient e Nord sud ouverte sur le cot nord 20 00 18 00 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 6 00 4 00 2 00 0 00 ci O C2 t C3 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 50 Temp ratures de surface en C le 21 d cembre Cour ouverte cot Nord C1 orientation NE SO C2 orientation E O C3 orientation NS 182 25 00 20 00 15 00 e C4 s C5 10 00 C6 5 00 0 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 51 Temp ratures de surface en C le 21 d cembre Cour ouverte cot sud Nb Les courbes C5 et C4 sont confondues C4 orientation NE SO C5 orientation E O C6 orientation NS En conclusion et de l examen des r sultas de la simulation des quatre orientations il en ressort que la cour orient e Nord Sud ouverte sur le cot Nord pr sente les valeurs des flux solaires nets absorb s les moins lev es l t ce qui met en vidence l influence du rayonnement thermique mis par la fa ade Nord En hiver et par comparaison des deux fig
105. ble de faire cran au rayonnement solaire il peut tre min ral ou v g tal La raison architecturale la continuit et l enracinement de la cour dans l histoire de l architecture souvent justifi e par cette aptitude la privacit et l introversion mais en m me temps permet de garder le rapport avec l ext rieur Il ya l implication du contr le climatique attribu e souvent la cour qu elle soit publique ou priv e G n ralement propos e par des architectes dans les difices publics la cour int rieure est souvent hors programme espace compris entre les b timents Un simple vide inscrit dans le b timent la mani re d un espace r siduel En fait on recherche par cet espace ouvert entre des masses construites offrir une autre spatialit Servant la fois comme espace de transition de distribution Outre ces raisons la fonction de la cour int rieure a t approch e en terme d usage quotidien d une part d autre part sur les impacts qu elle produit sur les ambiances thermiques et solaires ce qui permet a cette espace tampon de cr er un v ritable microcosme de vie Plusieurs tudes se sont int ress es la cour int rieure en g n ral dans les tissus anciens ou compacts o elle est introduite avec des proportions bien appropri es Mais moins nombreuses sont les tudes qui se sont int ress es la cour dans un contexte urbain contemporain en g n ral et surtout celles incorpor es les dific
106. calcul des facteurs de forme Le calcul des flux incidents apr s les multi r flexions calcul de radiosit 1 6 3 D finition des principes de simulation 6 3 1 Etapes pr alables aux calculs solaires Avant d aborder les proc dures les techniques et les principes des traitements sp cifiques pour effectuer les simulations solaires dans les cours il est important de fixer certains param tres qui sont communs aux diff rents cas simul s Ces param tres concernent l orientation la latitude et la longitude sous laquelle on d sire effectuer les calculs et l heure choisie pour le d roulement des simulations 1 S Si cos 8 S repr sente la densit de flux du rayonnement au niveau de la surface Si est la densit de flux selon une direction normale la surface et 8 langle entre la direction du rayonnement solaire et celle de la normale la surface 131 6 3 2 Parametres en entr e Les simulations num riques vont tre conduite Sur un ensemble de configurations de cours seront pr sent es dans le chapitre suivant Concernant la journ e choisie pour les simulations Puisqu il s agit d tudier les cours dans des conditions de climat contrast nous avons choisi d valuer les flux solaires durant les journ es du 21 06 et le 21 12 qui peuvent tre consid r e comme des journ es type puisqu il repr sentent les solstices d t et d hiver La latitude et la longitude choisie pour les simulations La latitude
107. contr le de l ensoleillement qui sont en fonction du climat local des modes de vie et d usage de la construction des techniques constructives et des mat riaux disponibles etc Une tude d taill e des prototypes de contr le de l ensoleillement propos e par Lam WM C 1986 voir fig 3 10 3 5 Les caract ristiques des surfaces Les propri t s des mat riaux rentrant en interaction avec la radiation solaire et conditionnent l ambiance thermique ext rieure et ainsi le confort de l usager sont les suivants 3 5 1 L absorption Appel aussi absorptivit elle repr sente la quantit de rayonnement solaire qu absorbe une unit de surface d un mat riau par rapport a la quantit de rayonnement qui arrive sur cette unit Ce facteur peu varier de O surfaces r fl chissantes 1 surface parfaitement absorbante La couleur d une surface donne ne bonne indication de son facteur d absorption pour le rayonnement solaire Ainsi un peinture claires et obscures poss dent de facteurs d absorption du rayonnement solaire totalement diff rents et une surface noire s chauffe beaucoup plus pendant une exposition au soleil 10 10 Li bard A tome 1 2002 p12 66 3 5 2 La r flexion 2 6 Appel aussi r flectivit ou r flectance elle est compl mentaire du facteur pr c dent pour les mat riaux opaques ce facteur varie aussi de O surface parfaitement absorbante 1 surface parfaiteme
108. cour tant un espace ext rieur inclut dans les difices publics ou ses pratiques sociales sont une r ponse ad quate et s av re comme constructives du bien tre et plaisir des usagers cr ant ainsi confort et qualit de vie En plus de la valeur sociale que g n re l introduction d une cour dans un difice public savoir esth tique psychologique contr le thermique etc Les diff rents r les et fonctions que peut jouer la cour nous permettent de d finir les concepts sp cifiques l appr hension de cet espace 4 5 1 Contr le de la lumi re du jour Chaque difice public ses propres solutions pour le contr le de la lumi re naturelle la cour compte parmi les solutions efficaces par rapport au contr le de la lumi re naturelle elle joue un triple r le 12 12 Bensalem R 1991 p 22 25 76 1 Admission de lumi re 2 diffusion de la lumi re 3 Distribution de la lumi re vers les espaces adjacents Il est premi re vue vident que l importance de l clairage z nithal qui caract rise la cour est essentiellement destin l clairage naturel Cela est d autant plus vident quant il s agit d un b timent de grande paisseur Le fait d ouvrir une partie du b timent vers le ciel a l avantage de d senclaver l espace qui sans cela risque de para tre confin En effet la cour offre au concepteur la possibilit d clairer la fois le volume ouvert mais aussi les espaces adjacents Favo
109. cour carr e Pour lapr s midi la cour carr e marque la valeur la moins lev e avec 117 26 g h contre 119 64 g h pour la cour rectangulaire 2 3 et 136 42 g h pour la cour allong e 1 3 Les r sultats de simulation de la cour avec v g tation et pour les deux cas rectangulaire 2 3 et carr e montre que la cour carr e marque les valeurs les plus lev es D apr s le taux de sueur calculer pour les diff rentes situations et en consid rant le seuil de 90g h il est conclure que seule la situation cas5 la personne est au confort le matin jusqu a 11h00 pour les autres cas le confort est seulement jusqu a 10h00 pour les heures d apr s midi toutes les situations ne sont au confort qu apr s 16h00 l int r t est apport a la cour rectangulaire 2 3 cas 4 et la cour carre cas 5 la recherche ce que nous affirmons par contre c est que la pr sence d arbres dans ce type de situations climatiques peut am liorer sensiblement la pratique des espaces dans les cours int rieures en ramenant des conditions extr mes des niveaux plus raisonnables 7 9 Conclusion En nous appuyant sur des travaux analys s dans la premi re partie partie th orique nous avons mis en vidence certains param tres architecturaux simples qui semblent avoir un impact sur l ambiance thermo radiative d une cour Ce sont ces param tres que nous avons repris afin qu ils servent de point de d part l analyse param trique Afin de cerner l impact qu il
110. cr e par la forme urbaine min rale Le v g tal cr e un masque solaire qui n est pas aussi absolu ni aussi permanent que celui g n r par les b timents ou les l ments min raux La densit d un feuillage d termine une plus ou moins grande perm abilit la lumi re et aux rayonnements de grande longueur d onde Cette densit varie de fa on sensible suivant l esp ce consid r e la configuration de son d veloppement talage taille etc et suivant la saison En tenant compte de ces diff rents param tres on peut consid rer que les arbres constituent trois types d crans un cran opaque un cran semi transparent et un cran transparent 16 Des coefficients de transmission solaire peuvent alors tre d finis pour diff rents types d arbres fig 5 19 et pour diff rents saisons Bien videmment nous ne pouvons pas nous attarder sur chacun de ces points tant la largeur du champ d investigation nous loignerais de notre recherche sur l impact 16 Muret et al 1987 p162 113 Fig 5 18 Une cour l Alhambra eau et v g tation symbole de fraicheur et d tente Source Vinet J 2000 p56 Shsorbe FO 65 Transmis 15 30 Transmis 55 65 ae ee e Fig 5 19 Coefficient de transmission d un arbre en t et en hiver Source www energie arch ucl ac be nerg tique Cependant des l ments de r ponse sont avanc s dans des ouvrages qui ont trait l
111. dans ce cas constitue un espace de liaison entre deux types d architecture classique et contemporaine fig 4 11 cour dans un lyc e Dorian en France Source www inecula com ouvre photos 4 6 3 2 cour avec rang e d arbres Cour int rieure en hiver Les b timents de l cole primaire la cour est plant e d une s rie d arbres plant es en colonnes La photo repr sente l cole durant l hiver Les arbres plant es sont des arbres a feuilles caduques ce qui diff re la cour pendant les differentes saisons fig 4 12 Cour d une cole primaire Source www inecula com ouvre photos La cour en t Photos de la m me cole prise en mois de juin on remarque qu en plus des b timents qui font masque l ensoleillement d t les arbres participent par les feuilles qui font un masque v g tal au rayon au rayonnement solaire fig 4 13 Cour d une cole primaire Source www inecula com ouvre photos 84 4 6 4 Cour avec Eau 4 6 4 1 Cour avec bassin d eau Fig 4 14 La cour des Myrtes Source The arab city 1982 4 6 5 Cour et types de sol 4 6 5 1Cour vide sol min ral Elle tient son nom de l arabe albarca de son large bassin qui refl te harmonieusement l architecture les b timents qui l entours ce bassin de forme rectangulaire de 35 m de long sur 7m de large et qui occupe la partie centrale confi re celle ci une dimension sup rieure et p
112. des repr sentatifs de ces param tres Le logiciel pour les simulations etant fix ce chapitre est organis en deux sections La premi re sera consacr e l identification des param tres repr sentatifs de la conception pouvant engendrer une variation dans le comportement de La cour Ces param tres doivent tre appliqu s sur des g om tries types de cours qu il faudra ensuite d finir et dimensionner Les param tres d finis viendront se greffer un un ces g om tries pour donner naissance aux configurations d finitives qui serviront de support aux traitements num riques Les configurations retenues tant formalis es nous aborderons par la suite la simulation L identification de ces param tres a t effectu e grace l analyse bibliographique qui nous a permis de d terminer un certain d entre eux qui ont manifestement une incidence sur l ambiance climatique d une cour Ceux qui nous semblent pertinents a tester dans le cadre de l analyse param trique sont l orientation de la cour les dimensions spatiales de la cour les diff rentes configurations et g om tries le rapport de la hauteur la largeur la pr sence de la v g tation dans la cour application des indices de confort Apr s avoir d termin les param tres faire varier comment tablir le domaine de variation de chacun d entre eux Pour engager l tude param trique il est n cessaire de d terminer exactement l chell
113. donner confiance dans les moments difficiles Je lui en suis sincerement tres reconnaissant Je tiens remercier Mme Bourbia Fatiha Meghezzi pour sa disponibilit durant la formation pour sa rigueur et sa sagesse je lui doit tout la reconaissance Je tiens dans cet avant propos a remercier tous les enseignants de la post graduation option Bioclimatique Ann e 2003 2004 Mes plus grands remerciements vont a ma petite famille qui a support mes humeurs mes absences et partag les moments d incertitude que tout chercheur a d conna tre Egalement a mes chers parents qui ont tout fait pour que je puisse atteindre a soutenir un Magister en architecture Mes remerciements galement a mon beau fr re qui m a accueilli durant mon s jour en France et au tout d but de mon aventure Nantes Il m est agr able de remercier Mr T Sahnoune pour avoir accept de pr sider le jury Je souhaite remercier Mme Bourbia F et Debache S pour avoir accept d examiner ce travail de th se et me donner leurs analyses sur le travail que j ai t amen effectuer Leurs avis seront importants mes yeux je tiens leur rendre hommage Mes remerciements galement a Dominique Groleau L inventeur du logiciel Solene qui m a facilit l acquisition du logiciel et pour la dur e de formation Nantes qui a t d un grand secours dans les d veloppements de simulations num riques Je remercie galement la famille Derrahi pour son accueil Mar
114. e Nord Sud Cing cas ont t choisis M me si quelques constats g n raux tendent montrer des similitudes entre les profils observ s d une forme une autre les quelques simulations r alis es ont montr l importance du choix d une cour plant e sur l ambiance thermique d une cour 198 Introduction Parmi les dispositifs qui trouvent l aptitude de la continuit et l enracinement dans l histoire de larchitecture le theme de la cour int rieure Les difices publics l introduisent fr quemment comme l ment constitutif Cet espace ouvert se distingue des espaces ext rieurs par des structures pouvant filtrer les sollicitations climatiques et par cons quent prot gent partiellement ou totalement les usagers Les cours int rieures formes r pandues auxquelles font appel beaucoup d architectes dans leurs projets sont caract ris es par des influences et variations climatiques et thermiques et peuvent d finir des situations microclimatiques particuli res Il est difficile de pr dire l ambiance microclimatique d une cour au tout d but du projet car les param tres susceptibles d avoir une influence sur le comportement thermique et radiatif sont divers et complexes Ces espaces qui se caract risent par leur grande taille et par leurs nombreux avantages qu ils offrent au b timent permettent souvent de solutionner des probl mes d clairage naturel et de fonctionnement Plus encore la cour devient un l men
115. e compos de colonnes p riph riques d une mani re tudi e cr ant des espaces ombrag s entourant la cour et sous les rayons solaires le jeu de lumi re et de l ombre cr e des ambiances diff rentes suivant les saisons Fig 4 8 Cour du lyc e Arago Source Lyc arago scola ac paris fr 4 6 2 2 cour avec parois homog nes 82 Cour int rieure dans une universit tant am nag e de pelouse et petites arbustes seuls les b timents entourants font masque au rayonnement solaire Fig 4 9 Cour d une universit jean Moulin Lyon www iscula com uvre photos 4 6 3 Cour et v g tation La v g tation dans la cour peut se pr senter sous diff rents agencements allant de la cour enti rement plant e d arbres avec un agencement de type arbres align s arbres au centre ou arbres formant alignement face aux parois 4 6 3 1 Cour enti rement couverte par la v g tation La cour des orangers C est une cour toute plant e d arbres elle tait un lieu r serv aux ablutions rituelles Sous le soleil ardent et la canicule des mois d t que conna t le sud de l Espagne la cour devint alors un v ritable oasis actuellement c est jardin public tr s exploit fig 4 10 Cour des orangers grande mosqu e de Cordoue en Espagne Source www inecula com ouvre photos 83 Cour du lyc e Dorian en France Cour enti rement plant e qui sert de r cr ation La cour
116. e d agencement cas 2 tableau 7 6 La cour orient e Nord est Sud ouest marque les valeurs des temp ratures de surface les plus lev es avec une maximale de 41 93 C 14h00 contre 41 91 C pour l orientation Nord Sud et 41 84 C pour l orientation Est ouest les flux solaires nets absorb s ob issent la m me r partition Pour les m mes orientations et par comparaison au cas 1 pr sent ci dessus les r ductions de temp ratures de surface dues la disposition de la v g tation est en moyenne de 0 35 C Ce r sultat confirme l influence de l agencement et la disposition des arbres sur les temp ratures de surfaces et les flux solaires nets absorb s L int r t est apport au type d agencement avec v g tation centrale cas 1 avec une orientation Nord Sud qui marque dans les deux cas tudi es les valeurs les plus faibles Par contre pour le type d agencement cas 2 l orientation Est ouest marque les valeurs les moins lev es Ceci confirme l influence du type d agencement sur le microclimat r gnant dan la cour Orientation NS Orientation NE SO Fig 7 61 effet de l ensoleillement 14h00 le 21 d cembre 7 6 2 Effet de la transmission des arbres Dans la deuxi me phase de la simulation et pour mettre en vidence l influence de la transmission solaire a travers la couronne v g tale la configuration Cas 1 avec une 191 orientation Nord Sud a t choisie avec dans un premier temps les fl
117. e de calcul des temp ratures de surface et flux solaires nets en r gime variable sans transitoire _h_ option Un programme de calcul des temp ratures radiantes moyennes proc_out_mrt Un programme de calcul d indices de confort thermique en espace ext rieur confort c 9 La surface totale du corps Adu est donn e par la formule dite aire se Dubois en fonction de la masse e de la taille de l individu elle est donn e par Adu 0 203x Min 0 245 X Tin 0 225 Min repr sente la masse de l individu Tin repr sente la taille de l individu 146 Des tudes de simulation de cas compl tes sur des configurations diverses de cours etant a trait dans le chapitre suivant A l issue des simulations la caract risation microclimatique dans les cours et la d termination des conditions de confort notamment par le calcul de la temp rature radiante moyenne et de certains indices de confort thermique applicables en espaces ouverts ext rieurs sont deux points importants qui peut tre mise en avant par ce type de d marche 147 148 7 1 Introduction Avant d engager l analyse quantitative il est n cessaire de d finir certaines tapes pr alables qui permettent d asseoir la mise en uvre des diff rentes simulations futures En premier lieu il est indispensable de fixer les param tres que nous projetons d tudier Une fois arr t s il est indispensable de d finir a partir de leurs combinaisons des cas d tu
118. e des surfaces verticales expos es sans ombre tandis que la disposition en forme cour re oit le plus grand pourcentage de radiation 63 sur les surfaces dont plus que la moiti sur les toits l ilot capte moins de surface sur les parois verticales vu leurs obstructions partielles La manipulation des formes des constructions et leurs dispositions conditionne l espace libre et par cons quent une influence directe sur l ensoleillement des espaces ext rieurs et int rieurs Les r sultats concernant l irradiation au sol ont le plus grand taux pour la disposition tour vu que l emprise au sol est faible Cependant la disposition en lots cour enregistre le meilleur pourcentage d exposition du sol par unit de surface ce qui veut dire que si les tours permettent l exposition d une surface plus tendue pour ce qui est pour la dur e d ensoleillement elle est plus grande pour le type lot cour Pour conclure il est remarquer que la disposition de type barre allong e est la forme la plus affect e par l orientation vu que les surfaces expos es pr sentent le plus grand cart Par contre les autres dispositions sont moins affect es par l orientation Voir tableau 3 2 Cependant il est remarquer qu cette tude reste incompl te vue qu elle consid re l valuation annuelle de la radiation solaire d ou elle est bien moins valu e vue aussi la non consid ration des variations saisonni res Fig 3 8 Forme
119. e et les dimensions des cours tudier le choix des mat riaux ainsi que leurs caract ristiques 148 7 2 Dimensions spatiales des g om tries a tudier Les dimensions spatiales des g om tries des cours qui seront retenues pour les simulations doivent r pondre a deux exigences D une part elles doivent tre repr sentatives et conformes aux dimensions le plus souvent rencontr es dans des difices comprenant une cour Pour d terminer ces dimensions il est donc n cessaire de s appuyer sur l analyse des g om tries d exemples existants Outre cet aspect architectural il faudra d autre part veiller a respecter les dimensions r glementaires qu une cour doit remplir servant de support d application aux simulations Les configurations choisies pour la simulation sont rectangulaire troit rectangulaire large carr galement en prendra leurs d riv es trois quarts cour ouverte Les proportions consid r es entre la longueur et la largeur sont 1 3 2 3 et 3 3 formes le rectangle de proportion 1 3 2 3 et 3 3 et automatiquement 3 1 et 3 2 par effet de changement de l orientation spatiales Suivant les param tres tudier d j fix s plus haut et pour chaque cas il est envisag pour chaque cour tudi e la configuration optimale La prise en compte de ces formes g om triques primaires du fait que ces formes courantes sont les plus fr quemment rencontr es dans les lots des difices publics
120. e forme carr Cette diminution dans 109 irradiation est moindre dans le cas d une forme plus allong e o le rapport entre la hauteur et la largeur est r duit Valeurs de R2 Voir fig 5 15 et 5 16 Suivant la m me tude faite par Mohsen M 1979 d j cit e Le changement dans l orientation n a pas d effet quand les valeurs de R1 1 ou 2 L orientation commence prendre effet pour des valeurs de R1 gt 3 Le maximum est obtenu l hiver une orientation de 0 laxe longitudinal est suivant l orientation Est Ouest Ainsi les r sultats permettent d affirmer que le changement dans l orientation a peu d effet pour les cours ayant des formes carr s par contre les formes qui ont des valeurs r duites de R2 formes allong es sont les plus influenc es par l orientation En g n ral l effet de changement de l orientation est plus marqu en t qu en hiver D un autre cot l tude r v le que la d viation de l orientation optimale suivant l axeE O de 15 a un effet de 5 dans l augmentation de la radiation solaire Enfin L introduction d un auvent pour la radiation re ue par les murs n a de signification que pour le cas du mur sud l effet est plus marqu que pour les autres trois murs Voir fig 5 17 ro a E i E wei HaT J Fe lc lee Pme ie 7 eases are 7 a ee e joo eae ne RES KE _ aie 5 ae og eS ee ae A Co a are ners EA a al arame Ban maii P
121. e gage de la p rennit de l int gration d une cour dans un difice public 205 R f rence bibliographiques Abdulac S et Pinon P Maisons en pays islamiques mod les d architecture climatique dition Group expansion AA N 167 Mai juin 1973 paris Akbari et al 1992 Cooling our communities a guibook on tree planting and light colored U S Environmental Protection Agency Ofice of policy Analysis Climate change Division Berkeley Laboratory 217 p Ali Toudert F 2000 Int gration dimension climatique en urbanisme M moire de magister Ecole polytechnique d architecture et d urbanisme Alger Arbaoui A 1998 L am nagement urbain dan les r gions arides du sud alg rien consid ration climatiques Revue les cahier de l pau revue semestrielle d architecture et d urbanisme cole polytechnique d architecture et d urbanisme Alger N 7 8 octobre 98 Arnfield A j 1990 Street dsign and urban canyon solar access Energy and buildings vol 14 pp117 131 ASHRAE 1993b Physiological principales and thermal cmfort ASHREA handbook of fundamental Atlanta ASHREA 8 1 8 29 Avissar R 1996 Potential effects of vegetation on the urban thermal environment Atmospheric Environment Vol 30 n 3 pp 437 448 Benadji A 1999 Adaptation climatique ou culturelle en zone aride Cas du sud est alg rien Th se de doctorat universit de Aix Marseille Barneaud G et al 1974 L effet du vent
122. e la v g tation De plus des changements du microclimat sont cons quents sur les quantit s du rayonnement transmis sur la r duction des temp ratures de surface et des flux solaires nets absorb s Enfin les conditions de confort se sont am lior es de mani re quantifiable par la pr sence de la v g tation comme nous avons pu le d montrer dans le cadre d une cour suivant diff rentes configurations et selon le cas et le type d agencement des arbres Les diff rents indicateurs propos s pour la caract risation des situations de confort en ext rieur ne doivent pas tre consid r s comme des l ments valid s qui apportent une valeur pr cise mais ils doivent servir des analyses comparatives et param triques permettant de mettre en correspondance plusieurs am nagements afin de retenir celui qui est le plus int ressant Perspective pour des travaux futures Conscient de la complexit de l tude il est impossible en une dur e limit e d tudier tous les ph nom nes li s aux aspects microclimatiques dans les cours mais n anmoins travers cette tude il a t possible d laborer un canevas des l ments formels de contr le thermo radiatif dans les cours int rieures Ces r sultats peuvent constituer un guide dans le processus de conception d un tel espace Les l ments formels et physiques de contr le des ambiances se rapportant au contr le climatique partir des quelles une recherche future pourra
123. e lui conserver la chaleur r sultant de l absorption du rayonnement solaire longtemps m me apr s sa disparition Les zones de pelouse ont galement tendance quilibrer comme la couronne des Arbres leur temp rature avec celle de l air 21 La couverture v g tale du sol est d un grande importance Comme il a t constat qu a l ombre une pelouse et une all e min rale ont presque la m me temp rature 1 C d cart Ainsi la pelouse reste un peu plus fra che notamment gr ce a son humidit matinale alors qu au soleil une all e s chauffe beaucoup plus que la pelouse 11 C de plus Les zones de pelouse ensoleill e atteignent des temp ratures de 14 C plus lev e que celle de l air tandis que pour les zones pav es et les murs la diff rence peut atteindre 25 C 22 Un tude men e sur le site de Luminy cole d architecture de Marseille les r sultats de rev tement sur le r chauffement du sol Izard et al 1997 98 les temp ratures de surface des pelouses sont plus faibles que celles des all es recouvertes d asphaltes Ces carts sont plu grands pour le cas des pelouses humides Les carts de temp ratures des surfaces sur l all e min rale entre la face ensoleill e et la face ombrag e est de 14 6 C alors que l cart est de 8 1 C sur les pelouses s ches et seulement de 6 C sur les pelouses humides voir tableau 5 1 Ts Ombre C Ts Soleil C All e 24 5 40 1 Pe
124. e mani re passive d am liorer le microclimat dans les cours peut s ajouter aux choix de la configuration g om trique et des mat riaux aspects physiques et thermiques textures couleurs etc L ensemble des connaissances se rapportant aux tudes bibliographiques a permis de passer la deuxi me partie de cette recherche qui consiste l tude quantitative Le chapitre six concerne la pr sentation de la phase pr simulation et la mod lisation des ph nom nes thermo radiatifs Notre choix s est port sur la simulation pour les avantages qu elle offre elle donne la possibilit de varier les param tres g om triques et les propri t s solaires et thermiques des mat riaux ainsi que les conditions climatiques dans un temps tr s limit La possibilit d avoir un espace virtuel donne plus de libert l investigation et le contr le de ces propri t s ainsi que les conditions climatiques combin es ce qui avantageux par rapport aux autres m thodes exp rimentales Dans le d tail de ce chapitre de cette deuxi me partie il a t pr sent la m thode d approche pour la mod lisation des transferts de chaleur dans Solene qui a servi comme outil de simulation vu qu il autorise une large gamme d exploitation de r sultats dans les espaces ext rieurs trac d ombres quantification de l ensoleillement bilan nerg tiques de fa ades etc En dernier la description des traitements n cessaires la simulati
125. e porte assez souvent le nom du palais ainsi la cour du Louvre la cour de Farnese la cour de Borgh se en Italie etc Dans les tablissements consacr s l enseignement les cours portent aussi les diff rents noms suivant lage des l ves auxquelles elles servent de lieu de r cr ation ainsi cour des grands cour des moyens cour des petits cour des minimes 7 Les minist res les difices d utilit publique les casernes les h pitaux les prisons offrent aussi suivant la disposition de leurs diff rents services un certain nombre de cours qui tirent leurs noms de la destination m me des b timents qui les entourent et qu on appelle cour de l administration cour de l intendance cour des bureaux cour de l infirmerie ou cour des prisonniers Les cours tirent aussi leurs noms d une oeuvre d art d un arbre ou d une particularit de leur d coration tel que la cour des lions Alhambra de grenade Ja cour du m rier l cole des beaux arts de Paris la cour des orangers a la grande mosqu e de Cordoue en Espagne ou la cour de marbre au palais de versaille en France elle tire aussi son nom de l endroit et de ses particularit s cour de belv d re au Vatican 7 Fig 4 4 cour au Vatican Source www inecula ouvre com De nos jours la cour est int gr e un grand ensemble d difices publics elle est souvent l ouverture d une architecture ferm e elle confine un espace ext rieur et le 7encyclo
126. e sur les changes de l nergie dans la cour 108 Fig 5 14 Les ratios d finissant les param tres g om triques de la cour 109 Fig 5 15 Effet du changement de R1 et R2 sur l nergie re ue en hiver 110 Fig 5 16 Effet du changement de R1 et R2 Sur l nergie re ue en t 111 Fig 5 17 Effet de l introduction d un auvent sur la fa ade sud 111 Fig 5 18Une cour a l Alhambra eau et v g tation symbole de fra cheur et d tente sr chursen erestirqe eee amer 114 Fig 5 19Coefficient de transmission d un arbre en t et en hiver 114 VII Fig 5 20 Diff rents types d arbres 115 Fig 5 21 Division de la densit du rayonnement solaire re u par un feuillage 116 Fig 5 22 Temp rature de surface d un arbre prise par thermographie 118 Fig 5 23 Brumisateurs l exposition universelle de S ville 1992 120 Fig 5 24 Transfert thermique d un bassin d eau 121 Fig 5 25 Les effets d changes entre les parties froides et l air d une fontaine 122 Fig 5 26 dispositifs de r gulation thermiques utilis s lors de l exposition universelle de S ville 1992 cccc ccc cece eee cc eee esas eeseeeeeaeenseeaeeee 123 Fig 5 27 absorption de la radiation solaire par la pelouse approximit s 126 Chapitre 06
127. eil Ceci est valable pour le mois d t a des latitudes comprises entre 35 nord et 35 sud de l quateur pour les heures comprises entre 9h et 15h Par contre la quantit de rayonnement r fl chie est de 50 inf rieure pour un sujet assis par 12 Li bard A 2002 p110 13 Givoni 1978 p78 41 rapport a un sujet debout Une tude a t men e par Szokoalay S 14 il Consid re que le rayonnement incident sur l tre humain 70 W m est quivalent un augmentation de temp rature de 1 C Le corps humain t pris comme un cylindre de 1 8 m de hauteur et de 0 3 m de diam tre de la fa on suivante La t te circulaire A 0 3 11 4 0 07 m Tout le reste du corps A 1 8x0 3 0 54 m 2 4 2 2 La convection Elle correspond l change entre le corps et un fluide en mouvement qui est presque toujours l air mais peut tre galement de l eau Ces changes sont d autant plus importants que la ventilation est efficace et le milieu ambiant plus froid que la temp rature du rev tement cutan Ces changes peuvent tre diminu s par l interposition d une couche isolante comme les v tements La principale difficult est de d terminer avec une pr cision suffisante la surface effective du corps expos les temp ratures et les vitesses d air proximit du sujet Il y a convection naturelle si le mouvement d air est li son r chauffement proximit du corps immobile en pratique pour des vitesses i
128. el en OR AU A AR 106 Of Effetdelataille sr ln ren eN 108 5 8 La cour et l clairage naturel 2 2 c cecceee senses eee eee ee sees neceeeeeenes 112 5 9 Comportement physique de la cour 112 5 10 Les l ments naturels 112 5 10 1 Impact de la v g tation 113 5 10 1 1 Temp rature de surface des v g taux 115 5 10 1 2 Impact de la v g tation sur les temp ratures d air GLAS SUM ACS ELU ne en ner en se 117 5 10 1 3 Cas de lGpelouS iiiadih seisenaheecsttencseiontes 118 5 10 2 Impactde l eau sim ann ein 119 D 102 Te IMTOQUCHON cian ER OO ANR E ot Ole 119 5 10 2 2 cas d un bassin d eau 121 5 10 2 3 Cas d une source ponctuelle d eau Fontaine 122 5 10 2 4 Effet des jets d eau 5 024040 uone di cionsosceseegendeses 122 5 10 3 impact de l enveloppe 123 510 S1 Eka forme an e na Pat ne Nine ee qe 123 5 10 4 Les mat riaux de construction 124 5 10 41 INTOdUC ONE da Re a er tn 124 5 10 4 2 Parois verticales 124 5 10 4 3 Parois horizontales eae 125 5 10 4 4 Effet de la couleur eeeeeceeeeeeee saeeaeess 130 Oy 1 CONCIUSION Sense sn te E e ous nee ee Aude ei ie 127 Chapitre 06 Principe de mod lisatio
129. emmes ont un m tabolisme moins rapide que les hommes elles demandent un degr Celsius 1 c de diff rence plus que les hommes Forme du corps une personne grande de taille a plus de surface de corps qu une personne petite De m me une personne de bonne corpulence dissipe plus de chaleur et tol re des temp ratures plus lev es Mati re grasse sous cutan e la graisse sous la peau constitue un excellent isolant thermique une personne en surpoids demande de l air frais pour dissiper la m me chaleur q une personne maigre Etat de sant le m tabolisme peut tre augment ou diminu Nourriture et boisson la nourriture influe directement sur le m tabolisme de la personne Couleur de la peau il a t d montr qu une personne peau claire r fl chit trois fois plus de radiations solaires qu une personne brune 15 Milanvoye M 2004 p2 16 BERGER X 1993 p3 43 2 5 Equilibre des changes entre l homme et l environnement le corps humain est un syst me soumis des flux thermiques entrant et sortant L quilibre thermique correspond une somme alg brique nulle de ces flux Flux thermiques entrants e Chaleur re ue de l environnement essentiellement de lair ambiant par conduction et ou par convection e Chaleur radiative re ue du soleil ou de surfaces chaudes par rayonnement e Chaleur d gag e l int rieur du corps par le m tabolisme de base et le travail m canique fourni par
130. emp ratures les moins lev es en t au contraire en hiver elle marque les valeurs les plus basses par rapport aux deux autres orientations L analyse effectu e selon les deux saisons et par comparaison des r sultats obtenus il est admet que position interm diaire la cour orient e Nord est Sud ouest permet de satisfaire les deux saisons l hiver et l t 169 7 5 Effet de la hauteur L effet de la hauteur a t approch pour la configuration 2 3 servant de base pour la simulation selon trois profils diff rents qui sont respectivement h 4 h 3 et h 2 Ces haleurs correspondent a une cour respectivement de deux niveaux trois niveaux et cinq niveaux Ces hauteurs sont les plus fr quentes dans les cours des difices publics ainsi que ces proportions repr sentent les hauteurs des cours abord es dans l analyse typo morphologique pour mettre en vidence l effet du changement de la hauteur trois orientations ont t choisies l Est Ouest Nord Sud et le Nord est Sud ouest Cour 2 3 L m Im h 2 m h 3 m h 4 m S 1200m 42 00 28 00 7 00 9 40 14 00 Tableau 7 5 dimensions et hauteurs des cours simul es Le calcul des flux solaires nets absorb s et les temp ratures de surface pour les trois orientations montre l int r t de la configuration interm diaire h 3 et cela pour les deux saisons l hiver et l t Malgr l effet de ombrage que peut provoquer le choix du profil h 2
131. endre en consid ration un mur ouest pin en blanc r fl chit 70 a 80 du rayonnement re u ce rayonnement peut avoir des effets n gatifs sur une fa ade qui par son orientation tait labri du rayonnement solaire 31 Suivant une exp rimentation men e sur deux parois orient es sud le 15 juin par ciel clair la Premi re peinte en blanc et la deuxi mement en vert la diff rence de temp rature de surface entre les deux parois t enregistr 12h00 elle atteint 13 C 32 Le choix des couleurs est un param tre important dans le choix d am nagement d une cour celle ci etant sollicit e par un tr s grand effet d blouissement donc la recherche de la couleur convenable est important pour le confort de l usager de la cour et repr sente un compl mentaire avec les zones ombrag es 5 11 Conclusion Ce chapitre a t consacr a l identification et a la compr hension de l interaction des diff rents param tres participant au confort dans la cour L objectif tait d identifier le r le des caract ristiques formelles spatiales et physiques de la cour et leur interaction dans le contr le des flux solaires incidents et leur effets microclimatique En premier lieu l tude des param tres g om triques de la cour a montr ce qui suit les proportions de la cour que nous pouvons r sumer en indicateurs ratio tels que le rapport hauteur largeur ou profondeur de l espace Ils interviennent dans la d termination des fac
132. ent L asym trie de rayonnement est due des diff rences remarquables des temp ratures rayonnantes qui entourent l individu En milieu ext rieur les asym tries peuvent tre observ es entre surfaces l ombre et surfaces au soleil entre rayonnement de surface et rayonnement du ciel Les conditions de confort peuvent varier avec les diff rents types de paroi de fa ade conductance alb do couleur etc avec leurs conditions d ensoleillement orientation forme etc ainsi qu avec leurs conditions internes chauffage et climatisation etc De cela les parois chaudes ou froides entrainent des d s quilibres au niveau des changes radiatifs qui peuvent engendrer une sensation d inconfort On consid re qu il n y a pas de g ne si 18 Marie J P 1997 p81 46 1m devant la fa ade l cart entre la temp rature radiante orient e vers cette fa ade et la temp rature radiante orient e vers la paroi oppos e ne d passe pas le 8 C 19 2 7 2 Temp rature du sol Une temp rature de sol trop lev e ou trop basse entra ne un inconfort au niveau des pieds Une temp rature de sol inf rieure 17 C ou sup rieure 26 C procure un inconfort Une temp rature optimale de sol est de 23 C pour un individu chauss debout et 25 C pour un individu chauss assis ces r sultats restent d pendant de la temp rature de l air 20 2 7 1 3 Gradient vertical de temp rature Le gradient de l inconfort loc
133. ent exprim es en met c est l unit d nergie m tabolique 1 met 58 w m Le m tabolisme de base est la production de chaleur venant du processus v g tatif continu et inconscient tandis que le m tabolisme musculaire est la production de chaleur par les muscles effectuant un travail contr lable et conscient Il est remarque qu en tenue d hiver 1 clo une personne assise 1 met demande en moyenne une temp rature op rative de 23 2 C Cette temp rature tombe 18 3 C si cette personne a une activit plus grande 2 met qui correspond une activit de m nage Le niveau d activit va du sommeil jusqu l activit sportive en passant par le repos assis le repos debout la marche environ 5km h le travail l ger le travail lourd 9 Pour chaque niveau d activit on put estimer la valeur du m tabolisme Le m tabolisme peut se d composer en deux parties l une purement thermique et une autre partie m canique 10 M Mth W OU Mth repr sente le m tabolisme thermique M repr sente le m tabolisme m canique 8 Sprague et al 1974 p120 9 Vinet J p96 10 Ibid p97 39 Fig 2 2 H m othermie de l homme ww cnam Ergonomie CNM htm 2004 2 4 2 Les l ments li s a l environnement Dans la description des l ments concernant le confort thermique quatre facteurs sont pris en consid ration dans leurs variations temporelles et spatiale qui sont la temp rature de
134. er g Orientation NS Orientation EO Orientation NE SO Fig 7 7 Diff rentes orientations de la cour rectangulaire 1 3 14h00 l t 154 orientation une dur e identique de r f rence a t prise afin de comparer quitablement les deux journ es repr sentatives de l ann e soit de 8heures a 16heures ce qui repr sente 480 minutes La proc dure mise en uvre repose dans cette tape sur la connaissance des surfaces ensoleill es au cours du temps afin d valuer par la suite les flux solaires nets absorb s et les temp ratures de surface pour les diff rentes parois et le sol 2 800 00 700 00 600 00 Ne 500 00 ll Nord Sud 400 00 Est 300 00 ele Ouest 200 00 100 00 0 00 5h 6h 7h 8h Qh 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 8 Energie solaire directe incidente orientation NS le 21 juin 900 800 700 Sol 600 Il Nord 500 te Sud lt Est 400 l Ouest 300 200 100 5h 6h 7h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h FIG 7 9 Energie solaire incidente en w m orientation EO le 21 juin 2 Dans cette partie les r sultats vont tre pr sent s avec un peu de d tail ainsi que les diff rentes tapes de la simulation pour les simulations suivantes seuls les r sultats seront pr sent s les d tails seront en annexe 155 900 00 200 00 800 00
135. ergie transmis travers la couronne peut tre d fini comme d crit pr c demment Le calcul des facteurs de forme est galement une tape essentielle qui doit tre r alis e avant le calcul des temp ratures de surface l aide du module Facteur de Forme mais qui est ind pendante des tapes pr c dentes et peut ainsi tre effectu e 140 n importe quel moment l ment et l ensemble des l ments de la sc ne Pour r sumer les param tres en entr e sont les suivants Les g om tries sc ne masque ciel Param tres g ographiques latitude longitude et orientation de la sc ne Param tres temporels mois jour heure de d but simulation heure de fin simulation pas de temps Type de ciel pour la p riode consid r e Caract ristiques des surfaces pour tous les l ments triangul s de la sc ne alb do solaire et coefficients de transmission solaire Les r sultats en sortie A l issue de ces simulations de nombreuses informations peuvent tre recueillies la fois dans Solene pour chacune des mailles du site Les r sultats correspondent des donn es surfaciques en sortie de Solene Densit s de flux solaire incident direct incident diffus incident transmis a travers la couronne v g tale des arbres densit s des flux de grandes longueurs d ondes chang es avec les surfaces Temp rature des parois et du sol au niveau des surfaces ext rieures e
136. erture au ciel peut tre d une r elle complexit vue que l acc s ou la protection du soleil peuvent s opposer aux besoins de refroidissement nocturne L t le rayonnement solaire est intense ce qui exige une faible ouverture au ciel grand ratio Par contre un bon refroidissement nocturne exige une grande ouverture au ciel cela s ajoute la variation saisonni re due la course solaire donc de cette fa on le choix d un ratio id al exige un compromis et une tude de ces multiples variables do un choix formel doit tre fait sur la base des aspects les plus d terminants dans le contr le de l ensoleillement Suivant une tude faite par Bensalem et al 5 l tude de l effet de langle d espacement sur le contr le du rayonnement solaire incident d une rue De l examen des r sultats obtenus il s av re que pour un angle d espacement de 30 la quantit totale d nergie re ue d passe consid rablement environ 30 celles correspondants aux deux autres angles 45 et 60 par comparaison la diff rence entre fraction re ue par un profil 45 et celui de 60 atteint les 20 Une tude plus d taill e faite par Piras E 6 En variant les proportions de la cour et cela pour les ph nom nes qui se produisent Deux types de cours ont t simuler a Cour haute hauteur gt 2 5 largeur b Cour basse hauteur lt 2 5 largeur voir fig 5 7 4 Oke 1988 p110 5 Bensalem et al 2001 p106 107 6 Piras E1998 p4 htt
137. es publics G n ralement introduite par des architectes dans une grande diversit d difices H pitaux h tels centres commerciaux immeubles administratifs campus universitaires lyc es lieux de culte etc o elle prend parfois de grandes dimensions et proportions Elle sert a la fois d espace de transition de distribution aux diff rents locaux et de circulation principale De cela plusieurs interrogations s imposent La conception de la cour dans ces difices sus cites reposent elle sur une tude r fl chie et con ue en int grant le facteur climatique dans le processus de conception pour garantir le confort thermique des usagers La cour ne serait elle pas une configuration formelle qui sera toujours en mesure de s adapter et d tre adapt e pour garantir le confort microclimatique des usagers Quelles sont les cons quences microclimatiques des diff rentes configurations de la cour Quelles sont les effets engendr s par la pr sence des l ments naturels et comment arriver une bonne disposition de ces l ments naturels pour avoir les meilleurs effets thermiques et microclimatiques en vitant la g ne caus e par la radiation solaire l t et profitant d un apport maximal l hiver Dans notre travail nous allons prendre en compte les parametres ensoleillement et apports solaires qui sont en g n ral sont l origine des microclimats Pour d velopper cette id e trois hypoth ses ont
138. es m mes 1 C pr s l cart n tant que de 2 C pour un rayonnement de l ordre de 930 W m2 Dans les illustrations suivantes nous confirmons ce r sultat fig 5 22 Les temp ratures de surface observ es dans l infrarouge indiquent que les zones de la couronne v g tale de l arbre qui sont 27 28 et 29 C dans le cas ou celui ci est dans un air 28 C et soumis un ensoleillement important correspondant celui d une journ e ensoleill d t ciel clair Alvarez et al 2000 20 Par le biais de la technique de la thermographie sur l chelle thermique de l image ci dessous prise dans l infrarouge les couronnes v g tales les r sultats de prise d image par cette technique montrent que la temp rature de feuillage sont gales aux temp ratures d air sous abri 19 Parker JH 1989 p46 20 Vinet J 2000 p73 117 Fig 5 22 Temp rature de surface d un arbre prise par thermographie Source Alvarez et al 2000 In Vinet J 2000 p73 5 10 1 3 Cas de la pelouse Une pelouse bien qu elle soit en interface entre le sol inerte et lair ambiant conna t des chauffements modestes lorsqu elle est soumise au rayonnement solaire Ces chauffements disparaissent d s que ce rayonnement solaire cesse Ainsi une pelouse l ombre d un couvert v g tal reste toujours une surface fra che L absence d inertie qui caract rise une pelouse ladistingue donc fondamentalement d un sol 118 min ral qui a tendanc
139. es respectives sont diff rentes La densit de flux net radiatif de grande longueur d onde GLO est d finie par la loi de Stefan Boltzmann Facteur de forme Ce param tre sans unit compris entre 0 et 1 traduit le rapport entre la quantit d nergie qui quitte une paroi et qui atteint une autre et la quantit d nergie totale qui quitte la surface nergie qui atteint dAi depuis dAj FdAi dAj Energie totale dAj 95 Le facteur de forme ob it uniquement aux relations g om triques entre deux l ments qui se traduisent par l angle solide sous lequel une surface mettrice voit une surface r ceptrice En d autres termes cela d pend de la distance qui les s pare l un de l autre et de leurs orientations relatives 5 3 1 Echanges entre parois l t Nombreuses ont t les tudes exp rimentales sur la cour qui ont pris en consid ration l influence des changes thermo radiatifs Parmi ces tudes on peut citer l tude de Mohsen M 1979 Reynolds 1982 l quipe du CERMA par des chercheurs Piras E 1998 au Canada Rogers R P 1999 Daniel S et Mareene C 2000 et autres L analyse du comportement nerg tique a pour but de comprendre les effets microclimatiques qui peuvent se produire suivant la morphologie propre de la cour ces connaissances de base li es aux ph nom nes qui se produisent dans la cour quelque soit sa forme ses proportions et son orientation Chacun des ces param tres ainsi que ses effets v
140. et les changes avec l environnement L efficacit du rafra chissement par sudation est un facteur important car lorsque ce refroidissement n est plus suffisant le taux de sueur devient plus lev et l inconfort peut tre atteint L approche retenue ici est similaire celle adopt e pour l Exposition Universelle de S ville de 1992 Alvarez et al 1992 5 Le crit re pour un confort potentiel en espace ext rieur est li l activit de l individu Pour un individu assis le taux de sueur r gulatrice ne doit pas d passer la valeur seuil de 60 gr h alors que pour un individu marchant cette valeur est fix e 90 gr h D apr s les r sultats de simulation il est constater que pendant la journ e type d t et pour deux p riode de la journ e choisie 10h00 pour la matin e et 16h00 pour le soir pour une personne se trouvant dans la cour et cela pour cinq configurations choisies les r sultas sont les suivants Heure Cas1 Cas2 Cas3 Cas4 Cas5 10h00 71 17 g h 86 76 88 20 59 26 66 44 16h00 136 42g h 119 64 117 26 108 05 100 53 Tableau 7 9 Taux de sueur r gulatrice en g h pour les cinq cas Orientation EO Les r sultats r v lent l int r t de la cour rectangulaire allong e pour ce qui est de la 5 cit par Vinet J 2000 p175 196 cour sans la v g tation vide le matin avec un taux de sueur de 71 17g h contre 86 76g h pour la cour rectangulaire 2 3 et 88 20 g h pour la
141. fices publics La premi re partie Cette partie constitu e de cinq chapitres est purement th orique et englobe des donn es se basant essentiellement sur les diff rentes recherches bibliographiques se rapportant au th me Cette compr hension th orique concerne une tude intensive sur l interaction entre le dispositif cour les facteurs climatiques et les changes thermiques entre l tre humain et son environnement de cela le confort de l usager Le premier chapitre est consacr au climat et la microclimatologie urbaine Dans ce chapitre nous rappelons les diff rents types de climat et ses chelles puis une tude sera d taill e sur les sp cificit s du climat urbain Le deuxi me chapitre est consacr au confort thermique en espace ext rieur Plusieurs d finitions de la notion de confort sont propos es soulignant la complexit du domaine abord Les diff rents param tres intervenant dans l tablissement des crit res de confort sont pr sent s Ils concernent a la fois les l ments relatifs l environnement et l individu qui font intervenir diff rents changes thermiques quE nous d taillons Enfin diff rents indices de confort seront rappel s pour les situations de confort en espaces ext rieurs Le troisi me chapitre aborde le ph nom ne d ensoleillement et l effet de la radiation solaire sur les espaces ext rieurs en g n ral Le quatri me chapitre s int resse au dispositif cour son v
142. ficients thermiques physiques et solaires des mat riaux ces simulations donnent des r sultats plus d taill s et prennent en compte l ensemble des rayonnements qui interviennent dans la formulation du microclimat de la cour et vont permettre la comparaison entre les trois orientations respectivement Nord Sud Nord est Sud ouest et l orientation suivant l axe longitudinal Est ouest L ensemble des simulations qui suivent concernent les deux saisons l t et l hiver 3 Une fonction propre au logiciel Solene permet de calculer la moyenne de l nergie re ue en minutes par les surfaces des parois et le sol 160 450 00 400 00 350 00 300 00 Sol 250 00 ec 200 00 nme 150 00 100 00 e 50 00 s i i 0 00 e Ta 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 14 flux solaires absorb s nets en w m orientation NS le21 juin 400 00 350 00 300 00 Sol 250 00 P4 200 00 P2 150 00 tie PS P4 100 00 50 00 0 00 Sh 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 15 flux solaires absorb s nets en w m orientation NE SO le21 juin Nb P1 paroi Nord P2 paroi Sud P3 paroi Est P4 paroi Ouest 161 50 00 45 00 40 00 35 00 Sol P P2 e 3 ie P4 30 00 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00
143. gulaire de proportion 2 3 les r sultats montrent qu elle prend la position interm diaire pour les trois orientations 178 7 5 1Effet de louverture de la cour Cour1 3ouverte cot Sud Fig 7 44 Cour ouverte orientation Nord sud Cour 1 3 ouverte cot Nord 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 NE SO 25 00 a EO 20 00 NS 15 00 10 00 5 00 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 45 temp rature de surface cour ouverte cote sud Nb le allures des courbes NS et EO sont confondues 179 500 00 450 00 400 00 350 00 300 00 250 00 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 lt _NE SO E EO t NS 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 46 Flux solaires nets W m cour ouverte cot sud le 21juin Nb Les allures des courbes EO et NS sont confondues Les r sultats des simulations pour le cas de la cour ouverte sur le cot sud montrent que la cour orient e Nord est Sud ouest marque les valeurs les plus lev es en ce qui concerne les flux solaires nets absorb s et les temp ratures de surface Les temp ratures enregistr es a 12h00 d passent les 45 C Pour les deux autres orientations allure des courbes montre la superposition des courbes des temp ratures de surface et des flux solaires nets absorb s voir fig 7 45 et fig 7 46 450 00 400 00 350
144. h re urbaine et la chaleur latente qui n est pas puis e dans ce bilan nerg tique est une des causes de l lot de chaleur urbain R duction de la couverture v g tale La multiplication des surfaces min rales augmentent les surfaces collectant le flux radiatif solaire De plus l utilisation de mat riaux de couleurs sombres pour les routes et les b timents entra ne la cr ation de villes qui absorbent l nergie solaire incidente au lieu de la r fl chir Ainsi les r gions urbaines ont souvent un coefficient de r flexion solaire alb do plus faibles que celui des r gions rurales Un taux de pollution lev La chaleur vacu e par l industrie le commerce et la consommation nerg tique r sidentielle Les activit s humaines ont pris une telle dimension que la pollution de lair se situe tous les dimensions Au niveau des agglom rations la pollution atmosph rique conna t de graves probl mes pollution atmosph riques du fait de la concentration des activit s La pollution de lair pose un probl me de sant publique et a aussi des impacts n gatifs sur la v g tation et le patrimoine b ti De nombreux travaux sur le climat urbain ont compar les propri t s des milieux ruraux et urbains au point de vu climatique WMO 1996 Kaule 1995 Escourou 1983 1991 Oke 1988 Barry et Chorley 1978 Bairoch 1977 etc 28 Toutes ces r f rences rel vent l importance des carts entre ces deux milieux o to
145. hitecturale ou urbaine comme un ensemble de facettes planes et polygonales Celles ci sont discr tis es en facettes et contours Les facettes sont opaques et baignent dans un air transparent au rayonnement Les caract ristiques physiques des mat riaux qui composent la sc ne sont suppos es connues Le logiciel Solene est op rationnel dans un environnement Windows pour PC Fig 6 1 Cour triangul e finement Source Vinet J 2000 p134 130 Le logiciel Solene va nous permettre d valuer les nergies solaires globales incidentes sur les parois et le sol Ces flux seront ensuite int gr s pour valuer les temp ratures de surface Selon cet enchainement dans les phases de calcul nous pr sentons dans un premier temps la mani re dont sont valu s A partir du maillage d une cour Solene permet de d terminer les zones ensoleill es et l ombre ainsi que les composantes directes diffuses et r fl chies des quantit s d nergie pour chacune des faces des parois discr tis es maill es Les flux solaires nets absorb s par les parois et le sol sont d termin s gr ce des traitements num riques successifs Ces traitements sont r sum s travers les tapes suivantes la mod lisation g om trique et le maillage de la sc ne simuler Dans notre cas cela repr sente l ensemble des parois qui constituent l enveloppe de la cour le calcul des flux solaires directs et diffus incidents sur les l ments des parois le
146. iblement sur l ambiance microclimatique dans la cour il convient alors de distinguer entre deux saisons pendant lesquelles le confort est diff rent donc savoir comment ces r ponses participent un microclimat favorable pour l usager Pour atteindre cet objectif et afin de pouvoir v rifier notre hypoth se il est n cessaire d valuer par le moyen de la simulation num rique les points suivants Evaluer les apports solaires sur les diverses surfaces horizontales et verticales de la cour avec diff rentes configurations et orientations et en fonction de la variation saisonni re Montrer en quoi les variations saisonni res peuvent modifier le microclimat La cour ayant un int r t propre du point de vue de l usage sp cifique dans les difices public il est important d tablir de mani re objective les relations qu entretiennent le climat et la perception du confort avec les facteurs d usage Il s agit de v rifier comment la cour constitue un microclimat susceptible de contribuer au confort thermique ext rieur Evaluer l effet de la v g tation sur le confort de l usager de la cour M thodologie La recherche est fondamentale et s articule autour de deux grandes parties regroupant respectivement cinq et deux chapitres Elle est bas e sur la simulation num rique et l utilisation de logiciel permettant l valuation de l effet de apports solaires dans la formulation du microclimat dans les cours int rieures des di
147. ifs dans les chapitres qui suivent gr ce aux indices d finis 2 3 Le confort thermique en ext rieur Alors que dans les espaces int rieurs la notion de confort est limit e la temp rature de lair ces conditions se modifient nettement en ext rieur n cessitent la prise en compte du rayonnement solaire et infrarouge Des vitesses de courant d air qui auraient pu para tre insupportables dans un b timent peuvent devenir en situation chaude non seulement tol rables mais parfois indispensables de mani re favoriser l vacuation de la chaleur par transpiration Un point qui doit tre soulign toujours dans les espaces ext rieurs est qu en pr sence du rayonnement solaire seul le vent peut ramener la charge thermique solaire des proportions acceptables la plus grande diversit des surfaces de l environnement construit forme mat riaux couleurs v g tations etc ce qui induit une non homog n it des transferts de chaleur et la plus grande complexit des g om tries envisager L analyse fine montre que contrairement aux espaces int rieurs les caract ristiques climatiques dans les 2 Depecker et al 1989 p32 3 Galeau et al 1989 p6 36 espaces ext rieurs varient d un espace un autre Il y a autant de microclimats qu il y a de configurations architecturales 4 2 4 Les l ments du confort Les relations entre l individu et son environnement sont d terminantes dans l estimation des
148. in e durant la journ e La surface du mat riau doit avoir un coefficient d m ssivit du rayonnement infrarouge propri t de rayonner la chaleur cumul e suffisant pour obtenir l effet de refroidissement voir 5 8 1 97 Voir power point P4 98 Voir power point 99 La nuit les changes par convection se font de la fa on suivante l air frais tant plus dense que l air chaud emmagasin par le sol l air frais descend progressivement est collect a l int rieur de la cour rempla ant ainsi lair chaud Cette effet de rafra chissement reste emmagasiner dans la masse thermique pour la retenir jusqu a la demi journ e vu que l nergie transmis par les parois vers le sol accuse un certain retard voir fig 5 3 Pour mettre en vidence l importance du rayonnement thermique et selon une tude men e par Noilhan J 1 a consid r le cas d une cour entour e sur les trois cot s par une fa ade d immeuble les dimensions de la cour 30 x40 m la hauteur des b timents est de 14 m cette tude effectu e en ne journ e ensoleill e du le 18 10 et la latitude de 45 a montr qu il existe une d croissance tr s rapide des changes radiatifs lorsque les surfaces concern es s loignent Cette tude met en vidence le rayonnement solaire global re ue par les surfaces et le rayonnement thermique mis GLO pour cela la cour a t d coup e en un ensemble de carre de 10x10 m num rot de 1 a 12 voir fig
149. inclus enferm un espace de nature d air de lumi re d eau et de v g tation La cour dans les difices publics joue un r le fondamental c est aussi un espace de circulation de convivialit de convergence et de rayonnement Le cinqui me chapitre consacr une analyse des aspects microclimatiques engendr s par les changes thermo radiatifs Afin d amorcer ce travail il a t n cessaire en premier lieu d entreprendre une analyse exploratoire dans le but de mieux comprendre le comportement thermo radiatif des cours cette analyse avait comme buts de mieux comprendre les ph nom nes qui gouvernent le comportement microclimatique des cours et de mettre en vidence les cons quences qui r sultent Toujours en s appuyant sur des travaux de recherche et pr voyant d utiliser la simulation par la suite il tait utile de s int resser aux outils de simulation employ s dans ces espaces dont le comportement est souvent difficile appr hender A ce sujet il faut souligner que la pr diction ou l analyse de l ambiance microclimatique d une cour n est envisageable qu en utilisant un outil de simulation pouvant d crire pr cis ment le 202 champ thermique Cette partie a permet de montrer aussi que le contr le microclimatique dans les cours int rieures peut tre assur par des am nagements raisonn s a l aide de dispositifs naturels tel que l eau et la v g tation bassins arbres fontaines pelouse etc cett
150. ion solaire les flux solaires incidents directs et diffus sur les diff rents patchs de la sc ne maill e les temp ratures de surface les vitesses d air l alb do et l m ssivit des surfaces En sortie nous obtenons un fichier de temp ratures radiantes moyennes calcul es aux diff rents emplacements du bonhomme confort 7 6 10 Les indices de confort en ext rieur dans Solene Plusieurs indices de confort ext rieur peuvent tre d terminer dans le logiciel Solene certains de ces indices en t largement discut s dans le chapitre sur le confort thermique en ext rieur Parmis les indices qui ont t d velopp s et am lior s dans l exposition universelle de S ville le taux de sueur r gulatrice o le seuil de confort a t fix 60g h pour une personne assise et 90 g h pour une personne en mouvement 8 D autres indices tel que le PMV le PPD et le DISC peuvent tre calcul s dans Solene dans un programme appel Confort C les param tres en entr e sont la temp rature pour l estimation de la temp rature quivalente du ciel l humidit relative la station m t orologique la temp rature et la vitesse et de l air pour chaque maille de la sc ne Les temp ratures radiantes moyennes peuvent tre soit calcul es pour chaque position partir des temp ratures de paroi et des facteurs de forme soit 7 Groleau D 2004 p34 8 Vinet J 2000 p175 145 calcul es en int grant l ensemble des fl
151. ion du facteur climatique dans la conception urbaine et architecturale n est pas nouvelle La d marche bioclimatique que l on consid re aujourd hui comme une nouveaut n est en fait que le prolongement de certains savoir faire que se transmettait jadis des non architectes 2 Il a t d montr dans de maints ouvrages que dans l architecture vernaculaire le facteur climatique a t toujours consid r comme majeur et d terminant de toute uvre architecturale GivoniB 1980 Konya A 1980 Guyot A 1979 il n y a pas de plus admis que l influence du climat sur l architecture toute architecture traditionnelle l a pris en compte et en a trouv ses propres solutions 3 Par ailleurs cette ing niosit populaire qui longtemps produit des solutions climatiques performantes doit cependant ne pas oublier que presque partout les cultures traditionnelles avaient r ussi r soudre les principaux probl mes de climatisation et de confort en int grant tous les param tres environnementaux et climatiques sans faire recours aux technologies ch res L innovation au contraire a souvent t nuisible des solutions climatiques performantes n ont pas pu r sist es sous l influence de la modernit contemporaine qui a confi la technologie le soin de cr er un micro climat artificiel qui a affect le bien tre climatique de l homme Les moyens ont fait oublier la fin et l homme a perdu ses capacit s d autor gulation
152. ion solaire dans l environnement construit et la r partition dans les diff rents espaces Cette consid ration pour but de permettre 3 Twarovski M 1968 p7 54 des gains passifs de chaleur ensoleillement et de lumi re clairage naturel a l ext rieur et l int rieur des b timents L acc s et la protection de la radiation solaire permet aussi de contr ler la situation thermique pr du sol ce qui influe sur le confort de l usager de l espace et de cela l influence sur l am nagement v g tal ou min ral de ces espaces La radiation solaire est li e directement la position et la hauteur du soleil qui est donn e par la latitude la p riode de l ann e et l tat du ciel clair ou semi couvert La latitude d finit la longueur du jour et donc le nombre d heure d ensoleillement et l intensit de la radiation solaire l tat du ciel r git la nature de la radiation directe ou diffuse et par cons quent l ensoleillement des espaces Tous ces facteurs ont t identifi s comme d terminants dans les proportions et les quantit s d irradiations r sultantes Les latitudes comprises entre 20 et 40 sont caract ris es par une grande hauteur l t ce qui permet une grande exposition des surfaces horizontales ceci signifie que le choix de la forme de l espace et le profil est d une grande importance De ce fait ces crit res sont importants dans la d termination du taux de disponibilit de la radiation d
153. irect et diffus ainsi que le rayonnement r fl chi par le sol et par la paroi opaque Pour ce qui est du refroidissement nocturne il se produit plus difficilement que pour le cas du sol isol sans obstacles a ensoleillement Fig 3 3 effet de di dre Source Izard J 1998 6 3 4 1 4 Effet canyon Il s agit d un espace troit et profond o le soleil ne parvient p n trer que lorsqu il se pr sente dans laxe longitudinal orientation Nord Sud du canyon En effet pour l autre orientation il est plong dans l ombre toute la journ e Par contre en t il est consid r comme confortable surtout la journ e vu que le sol ne re oit presque pas la radiation solaire directe puisqu il pr sente des temp ratures stables Pendant la nuit la restitution de la chaleur vers la vo te c leste du rayonnement grande longueur d onde s effectue tr s lentement vue son ouverture au ciel tr s faible 6 In PLEA juin 98 59 Radiation solaire Fig 3 4 Effet du canyon Source L auteur Pour le cas ou le soleil parvient p n trer Les vides entre b timents qui r sultent de cette pr sence produisent des effets physiques sp cifiques qui ont des r percussions consid rables a l chelle locale et microclimatique Parmi ces effets le ph nom ne de pi geage radiatif et la stagnation de lair Le vide cr est conceptualis sous le terme Canyon urbain L implantation des b timents induit une d forma
154. iss cass Sod heen as oa Wea in oid WD an a en ARR Sa ae 68 Chapitre 04 Les cours concepts et typologies 1 WA OCUIGHON cc nka suas Ra un nn Ne Re ne idees 69 4 2 La cour et le patio concepts et crit res 70 4 3 La vocation spatiale de la cour 71 4 4 La cour et aspect de l espace 75 4 5 Les diff rentes fonctions et avantages de la cour 76 4 5 1 Contr le de la lumi re du jour 76 4 5 2 La cour et la qualit de vie 77 4 5 3 La cour espace de convivialit et d esth tique 78 4 6 Typologie des cours dans les difices publics 78 4 6 1 Cour et forme g om trique 0 80 4 6 1 1 Forme CHCUIANG ss ann enr es rannen 81 46 132 COUP pentagonale iise i e eae KEEA NEEE EES 81 4 6 1 3 Cour WaPCZOIG Ale versant tune te 81 4 6 2 Cour et parois Verticales 82 4 6 2 1 Cour avec galeries entourantes 82 4 6 2 2 cour avec parois homog nes 82 4 6 3 COUP et v g tation ne ROUES cn ne Se En te 83 4 6 3 1 Cour enti rement
155. ive appoach to thermal comfort publishd in ASHREA Transactions Izard J L 1979 Archi bio editions du Parenth ses Izard J L 1993 Architecture d t Construire pour le confort d t Edisud Aix en provence Izard J L 1994 Contr le de l ensoleillement et de la lumi re en Architecture Ecole d architecture de Marseille Lumminy 208 Izard J L 1998 Analysis tools of urban environment thermography and angular studies Jean Louis IZARD G DESTOBBELEIRE J P MEVY PLEA 98 Environmentally Friendly Cities Lisbonne Juin 1998 Kassab T 1998 Evolution du patio dans la maison d habitation individuelle en Alg rie Les cahiers de l Epau N 7 8 Alger Konya A 1980 Design primer for hot climate Withey library of design New York Krier 1975 L espace de la ville Th orie et pratique dition AMM Lam W M C 1986 Sunlight a formgiver for architecture van Nostrand Reinhold company New york USA 250p Leung S K 1981 Thermally induced ventilation aplication in atria state of the art report California Eureka labs Inc Sacaramento CA Li bard A 2002 Guide de l architecture bioclimatique Haute qualit et d veloppement durable cours fondamental tome1 2 et 3 Systemes solaires Paris Los S 1981 A Bioclimatic approach to urban space system In proc Of in Passive and hybrid cooling conference Miami Nov 91 A S 1 S E S pp 478 482 Marie J P
156. la surface ext rieure de la cour 5 10 4 2 Parois verticales Pour les parois verticales la temp rature de surface d pend de l orientation et la nature de la paroi m me un mat riau se caract rise par sa conductivit ses propri t s vis vis du rayonnement solaire absorption ou perte sa capacit calorifique sa masse volumique et son tat de surface lisse ou rugueux qui influencera sur les changes par convection il est couramment admis que sous nos latitude les murs faisant face l est et surtout l ouest re oivent les plus grandes irradiations durant l t par contre les murs faisant face au sud re oivent le maximum d irradiation durant l hiver 124 Ainsi un autre facteur et a prendre en consid ration c est le pouvoir de r flectivit et de l m ssivit du mat riau les martiaux qui ont une bonne m ssivit sont consid r s comme des corps s lectives froids parce qu ils assurent le refroidissement rapide en mettant la chaleur par l effet de rayonnement vers la vo te c leste En t l orientation la plus d favorable est l orientation Ouest car ici le moment o l nergie solaire incidente est la plus forte correspondant en ce moment de la journ e avec la temp rature ext rieure la plus lev e L orientation Est re oit la m me quantit d nergie mais pendant la matin e lorsque la temp rature d air est plus basse et les brumes matinales font qu une orientation Est est moins s
157. la ville en lot de chaleur urbain ce qui modifie les param tres physiques principaux de lair cette augmentation excessive des temp ratures entra ne des perturbations aussi bien au niveau du confort qu au niveau des consommations nerg tiques climatisation et des nuisances associ es pollution l utilisation intensive de l nergie propre en ville l nergie anthropique est aussi un facteur majeur de pollution atmosph rique car elle contribue dans des proportions non n gligeable aux missions de gaz effet de serre dans l atmosph re II s ensuit que l atmosph re urbaine est caract ris e par un stress thermique important et de nombreux risques pour la sant Ce constat nous incite a essayer de mieux comprendre comment le climat influe sur l espace ext rieur Ce ci nous incite a r fl chir a la caract risation microclimatique de l espace ext rieur Ainsi le prochain chapitre va s int resser au confort thermique dans ces espaces dans le but d une intervention pour am liorer l espace v cu par l tre humain 34 35 2 1 Introduction Certains sp cialistes estiment que la notion de confort thermique dans les espaces ext rieurs souffre de ne pas avoir ses propres th ories et par r ponse a des nouveaux besoins on transpose presque directement les indices utilis s pour l int rieur vers l ext rieur 1 L objectif des nouvelles tudes est de d terminer dans quelles mesures ces mod les sont trans
158. le c est le d placement de l air g n r par la diff rence des pressions entre les masses d air caract rise par sa direction sa vitesse et sa fr quence 11 Capderou M 1985 p 398 tome 2 15 Les vents qui pr dominent Constantine sont de directions nord et nord ouest avec des vitesses moyennes qui varient entre 2 2 e 2 9 m s avec une moyenne annuelle de 2 4 m s ces vents sont froid et humides et soufflent pendant l hiver pour le sirocco il provient du sud et sud est avec une fr quence de 03 jours par an 12 Les pr cipitations a Constantine sont moyennes avec un taux maximal de 43 50 mm le mois de janvier jusqu un taux de 10 77 mm en juillet Le nombre de jours d enneigement peut arriver jusqu 10 jours par an le nombre de jours de gel e peut arriver jusqu 30 jours r partis entre le mois d octobre et jusqu au mois d avril D apr s ces donn es ont peut dire que les pr cipitations restent moyennes pour participer a l adoucissement du temps En conclusion le climat de Constantine se caract rise par un hiver froid et un cart de temp rature diurne important La p riode d t elle se caract rise par un t chaud et sec ou l cart de temp rature entre le jour et la nuit peut d passer 15 C la moyenne journali re d t peut arriver a35 C source station m t orologique Mohamed Boudiaf 1 7 3 Indice d aridit D apr s les donn es climatiques et apr s la m thode de d termination
159. le manuel d utilisateur Groleau 1998 Les temp ratures de surface et les flux solaires seront calcul s en externe dans un programme appel transitoire h_option c La terminologie employ e est mentionn e entre guillemets Le fichier de g om trie de la sc ne peut tre d fini soit par des logiciels d aide la conception comme Arc ou Autocad soit directement dans Solene A partir de ce fichier nous devons discr tiser l espace par triangulation en appliquant l op ration Transformer Par Triangulation ou par quadrangulation en appliquant l op ration Transformer Par Quadrangulation en indiquant la dimension de la surface de la maille ainsi cr e et d finir un fichier masque de la sc ne celui ci n a pas besoin d tre discr tis 5 Groleau 1998 en 64 p 139 La localisation du lieu est une donn e importante qui se d termine en pr cisant la latitude et la longitude Chaque face ou facette doit tre associ e une base de mat riaux de mani re a pouvoir effectuer les diff rents calculs De m me certains descripteurs peuvent tre affect s aux facettes La cr ation d un ciel est n cessaire et consiste pr ciser le niveau de discr tisation de celui ci et son type Un mod le de radiance solaire lui est associ en indiquant le jour le mois l heure du d but et de fin et le pas de temps Ses donn es pr paratoires permettent de passer l tape des simulations La visualisa
160. le sujet Flux thermiques sortants e Chaleur c d e lair ambiant par conduction convection et rayonnement e Chaleur c d e par vaporation exhalation sudation changes thermiques vaporation sixlation temp rature des parois temp rature de l air vitesse de l air D convection humidit lt m tabolisme ingestion habilement nourriture conduction Fig 2 3 quilibre thermiques entre l homme et son environnement Source www energie arch ucl ac be 44 L quilibre thermique de l homme est r alis lorsque la chaleur produite est compl tement dissip e vers l environnement La chaleur produite dans les tissus du corps humain est transport e de mani re continue vers la peau o elle est mise vers l environnement par convection rayonnement vaporation sudation et conduction Pour faire un bilan thermique complet en ext rieur il faut tenir compte dans les apports de chaleur des radiations solaires de la conduction de lair ou de surfaces plus chaudes ainsi que la radiation des surfaces L quilibre thermique peut donc se d finir comme l galit entre les apports de chaleur et les pertes de chaleur Si cet quilibre est perturb soit par des modifications internes soit par des modifications environnementales les m canismes thermor gulateurs du corps humain sont activ s 2 6 Limite de la notion de confort en ext rieur Quelque soit l indice utilis pour d
161. leillement ne peut tre per u sans la connaissance des ph nom nes r sultants dans l environnement construit sous ses effets Le contr le du rayonnement solaire s chelonne du tissu urbain la simple fen tre dispensant lumi re et chaleur aux espaces int rieurs Il int gre l espace ext rieur travers sa configuration g om trique ses mat riaux de construction et son mode d organisation 1 Il est important de savoir que le choix des solutions urbaines ou architecturales est li au confort thermique dans ces espaces Par contre toute volont d introduire une solution exige la compr hension et la d pendance entre les solutions urbaines et architecturales choisies et le microclimat r sultant De ce fait le r le du concepteur vise garantir la fois un meilleur ensoleillement dans les espaces ext rieurs et assure un ensoleillement contr l dans les espaces int rieurs tout en conservant un niveau de confort agr able La radiation solaire est effectivement le principal facteur ou l ment du climat l origine des microclimats d o elle doit tre contr l e partir de l chelle globale et partielle et par cons quent exploit e d une fa on rationnelle a une chelle locale rue pi tonne cour espace de jeux placette etc 3 2 La radiation solaire La radiation solaire est la principale source d nergie du syst me terre atmosph re Elle inclue la fois le rayonnement visible duquel d pendent direc
162. louse s che 22 8 30 9 Pelouse humide 22 28 Tableau 5 1 Temp ratures du pavage min ral et des pelouses Source Izard et al 1997 98 5 10 2 Impact de l eau 5 10 2 1 Introduction Au moyen ge dans les pays islamiques on d ployait des efforts consid rables pour rafra chir lair de la salle du tr ne ou des appartements du sultan On b tissait des 21 De la Tore et al 1998 p159 22 lbid p160 119 bassins et des fontaines pour rafra chir l air par vaporation 23 Plus r cemment et une chelle plus grande on arrosait les principales rues de paris et boulevards deux fois pendant les temps chauds d t et jusqu a cinq fois par jour les champs Elys es pour Ajouter un suppl ment de fra cheur l avenue la plus fr quent e du monde 24 Il est galement int ressant de remarquer que de nos jours les strat gies de climatisation passive en ext rieure d veloppent des dispositifs favorisant l vaporation de l eau Plusieurs dispositifs ont t largement utilis s durant l exposition universelle de S ville en 1992 voir fig 5 23 ainsi que l exposition mondiale de Lisbonne de 1998 incorporant des syst mes d eau sous des cascades et brumisateurs Ainsi les jets d eau les tours de refroidissement et les brumisateurs apportent des solutions au contr le thermique et climatique dans l espace ext rieur Donc l utilisation de l eau selon diff rentes mani res dans les espaces ext rieu
163. lus d un million d habitants pour les quelles on consid re une cr ation de 25000 tonnes de dioxyde d carbone et un gaspillage de 300000 tonnes d eau par jour WNO 1996 21 La vile en modifiant le climat agit directement sur les probl mes de sant li s la pollution et aux vagues de chaleur sur le confort en espace ext rieur Des travaux de 21 Cit par Vinet J 2000 p36 27 r f rence permettent de faire le point sur les sp cificit s du microclimat urbain Oke 1987 Akbari et al 1992 Mstayer et al 1994 Le climat urbain est du essentiellement aux activit s sp cifiques a ville La temp rature en un lieu est d pendante de la nature des surfaces environnantes et est influenc e par l occupation du site et par son relief Les sols couverts de v g tation favorisent l vapotranspiration d eau et ainsi la r duction de l chauffement de l air Les sols am nag s par l homme et couverts par des mat riaux a forte inertie b ton pav s briques stockent la chaleur durant les journ es ensoleill es et la rayonnent en d but de soir e Ils ont pour effet de retarder la chute de temp rature nocturne des surfaces urbaines imperm ables et un drainage rapide des eaux de pluie Dans les villes la majeure partie de l eau est collect e par le r seau de drainage vers les gouts et finalement vers les rivi res et la mer en restant sous forme liquide Ainsi l vaporation est fortement r duite dans l atmosp
164. mat sont nombreuses une d finition plus large est donn e par encarta l ensemble des ph nom nes m t orologique qui se produisent au dessus d un lieu dans leur succession habituelle encarta 2003 Le climat d signe les conditions g n rales du temps et ce que l on pr voit cet gard On peut envisager cette notion comme une condition locale ou l appliquer de plus vastes r gions ou la plan te enti re Le climat est le r sultat de plusieurs ann es de 10 tous les ph nom nes atmosph riques observ s dans un endroit particulier 1 Le climat d un lieu d pend De sa position en latitude De sa circulation atmosph rique g n rales Des caract ristiques de l environnement et du site relief v g tation eau ville etc On peut distinguer un ensemble d l ments et de facteurs climatiques rapport s en cat gorie selon 2 Facteurs nerg tiques rayonnement lumi re et temp rature Facteurs hydrologiques pr cipitations et hygrom trie Facteurs m caniques vents et enneigements En relation avec les concepts de l urbanisme et l architecture Le climat est un des principales donn es de la morphologie des syst mes architecturaux et urbains 3 1 3 La climatologie La climatologie est la science qui tudie le climat son histoire mais aussi son futur probable La climatologie est une science r cente qui s est fortement d velopp e au cours des vingt derni re
165. ment le traitement de cet espace du point de vue de sa composition comme de sa texture Le patio et un fait m diterran en par excellence Par sa qualit vitale lieu d activit s artisanales et rencontres et son exub rance n a besoin que d une entr sur la 4 Perrault 1988 70 fa ade tout est condens vers l int rieur et que par sa centralit e g om trique dimensionnelle et topologique 6 il ordonne le b ti entre le dedans et le dehors et des fois entre le masculin et le f minin il est la continuit plastique puit de vie espace habiter en g n ral dans une maison espace intime strictement social il est fr quent que cet espace accueil les activit s aussi bien artisanales commerciales ou productives On peut conc der la d nomination de patio l espace appel comme tel dans la maison d origine arabo musulmane et les m dinas Dans tel espace le patio d signe le centre et le c ur du logement et de la vie familiale c est un mot sans synonyme Avec ses proportions ses dimensions c est un espace l chelle humaine Bien que parfois d un point de vue morphologique et m me fonctionnel la cour soit tr s pr s du patio la cour est g n r par le b tis elle peut tre limit e par les diff rent corps de la construction ou de l difice comme elle peut tre limit partiellement par le b ti et la cl ture La cour est l espace ext rieur confin Une cour dans un difice est la
166. mmand e dans l ensemble malgr que la cour de proportion 1 3 pour le cas de l orientation Nord sud marque les valeurs les plus hautes durant l hiver pour les temp ratures de surface et les flux solaires nets Cependant pour les autres cas la forme carr marque les valeurs le plus lev es avec un grand cart cet cart est plus remarquable pour le cas de l orientation Est ouest En ce qui concerne la forme rectangulaire de proportion 2 3 les r sultats montrent qu elle prend la position interm diaire pour les trois orientations La hauteur interm diaire h 3 qui correspond une cour de trois niveaux est recommand e L effet de la hauteur sur la r partition de temp ratures de surface est 200 plus prononc l t la diff rence entre le trois configuration tant remarquable tandis que l hiver la diff rence est faible Dans l ensemble la diff rence entre le trois situations demeure faible malgr l int r t que pr sente le profil h 3 cour de trois niveau vu qu il permet de satisfaire les deux saisons La v g tation doit tre dispos e aux centre de la cour pour le cas d une cour de proportions 2 3 est suivant l orientation Nord sud la disposition de la v g tation aux coins est viter pour le cas d une orientation Nord sud mais recommand e pour le cas d une orientation Est ouest le choix des arbres de type caduc est recommand Conclusion Le pr sent travail a t divis en deux parties
167. montr l influence de l orientation est la remise en cause de l orientation suivant l axe longitudinal Est ouest pour le climat d un climat contrast une autre simulation a t consacr e l tude de l effet de la forme ou il a t montr l int r t de la cour allong e avec des proportions 2 3 l tude de l influence de la taille et la hauteur ont montr le peut d effet de ces derniers sur le changement de valeurs des temp ratures de surface et des flux solaires nets absorb s La deuxi me s rie de simulation consistait soumettre des configurations par un choix de plantation d arbres Cela a t possible gr ce un sous programme r cent inclus dans Solene il est important de pr ciser que le logiciel Solene dans la version que nous avons utilis e a permis de g rer les transparences coefficient de transmission des arbres L objectif essentiel consistait montrer les avantages ainsi que le r le des arbres dans la participation de l am lioration du confort dans la cour Les distributions des temp ratures de surface obtenues l aide des simulations ont permis de rendre compte que la pr sence de la v g tation influe sur les temp ratures de surface et par la suite sur le microclimat r gnant la troisi me tape de la simulation quant elle consistait soumettre les configurations choisies au test de l valuation du confort thermique a partir de ces diff rents tests ne concernant qu une orientation donn
168. n des effets thermo radiatifs TION ES SE gir ee A RS neh les i i hese Mh er CAN 129 0 2 Choi du lOgiCiel lt 122 505 cisvebhares chewed eyes id finement t s ssmeenude 129 6 2 1 Le mod le thermo radiatif Solene 129 6 3 D finition des principes de simulation 131 6 3 1 Etapes pr alables aux calculs solaires 131 6 3 2 Param tres en entr e 132 6 4 Mod lisation de la g om trie masque 132 6 5 Calcul des flux solaires directs et diffus incidents 132 0 95 1 FIUXSOlGIFES directs renom ia 132 6 5 2 Fl xsolaires diffus SL sn dd ess bas puces mer que mess sed 133 6 6 Flux chang s entre surfaces facteur de forme 135 6 7 Mod lisation g om trique des arbres 137 6 7 1 Transmission solaire travers la couronne v g tale 138 6 8 R sum des diff rentes tapes de calcul 139 6 9 Simulation du confort thermique ext rieur 144 6 9 1 Mod lisation g om trique du bonhomme confort 144 6 9 2 Les param tres en entr e pour la simulation
169. n plus de ces avantages la cour a suscit un int r t particulier au sein des chercheurs de diff rentes disciplines tant t des sociologues tant t des psychologues Selon la destination de l difice la cour peut tre substitu e a une place publique dans une universit un institut un jardin public dans un centre commercial ou un h tel un espace de jeu et de r cr ation dans une cole ou une cr che etc Loin de faire une liste exhaustive il est un lieu de sociabilisation et de vie quotidienne 4 5 3 La cour espace de convivialit et d esth tique La cour permet de satisfaire les besoins sensoriels et psychologiques dans son livre l espace vivant J Cousin d crit la cour int rieure est l espace bien d finit une seule direction reste libre vers le ciel notre vision tant horizontale la plupart du temps cet espace pourrait tre parfaitement satisfaisant psychologiquement 13 C est un espace convivial n ud de communication au sein d un ou plusieurs b timents Par sa conjugaison avec les l ments naturels pelouses arbres et eau la cour permet d ext rioriser l espace int rieur priv d un immeuble permettant ainsi de porter l agr ment des conditions ext rieurs il m nage l utilisation au niveau sensoriel temp rature contr l e bruit mod r effet de vent limit Ettoney 1973 14 4 6 Typologie des cours dans les difices publics Apr s avoir survol l volution de l espace cour trave
170. nd la temp rature l int rieure de la cour presque similaire la temp rature ext rieure sauf sur la fa ade ombrag e du b timent par contre la dimension en largeur peut favoriser la plantation de v g taux qui r glent le microclimat L avantage de ce type de cour est d avoir une cour beaucoup plus lumineuse ce qui gagnent de la chaleur pendant l hiver Comme il est important de signaler que la diff rence de pression entre fa ade expos e au soleil et fa ade l ombre d clencha une ventilation naturelle NUIT Cour basse l ext lt Tlocaux nicricur du b timent Fig 5 8 comportement de la cour basse la nuit Source Piras E1998 p3 105 La nuit la cour tant large avec ses proportions le ph nom ne de refroidissement est plus rapide d apr s les conclusions de Piras E 7 que ce type de cour est plus indiqu dans les climats froids et quand la priorit est de s exposer au soleil plut t que s en prot ger En t la cour n est pas impliqu e dans le refroidissement des parois qui l entourent par contre la possibilit d am nager des v g taux donne une valeur ajout e la cour qui b n ficie d un microclimat temp r par effet d ombre que procurent les v g taux 5 6 Effet de l orientation Il est connu dans le milieu scientifique que la meilleure orientation est suivant laxe longitudinal est ouest Fathi H 8 Evans M 9 Koenigsberger 1975 repr sente l orientation
171. ne Source www Marseille archi fr Insolation 2002 400 300 200 100 jan fev mar avr mai jun jui aout sep oct nov dec Insolation 2003 jan fev mar avr mai jun jui aout sep oct nov dec Insolation 2004 jan fev mar avr mai jun jui aout sep oct nov dec Fig 1 8 Dur e d insolation en heures de la ville de Constantine Source station m t orologique Mohamed Boudiaf 21 1 8 3 2 La n bulosit La n bulosit est l estimation de la couverture nuageuses en utilisant une fraction octas 1 8 me de la vo te c leste occup e par les nuages La dur e d ensoleillement varient en raison inverse l une de l autre 16 pendant le jour elle intervient en interceptant une partie du rayonnement solaire ce qui r sulte une diminution de l chauffement de la surface terrestre Mais on peut avoir une insolation tr s courte ou nulle au lieu d observation avec un ciel demi couvert dan le cas de nuage stationnaires aux abords d un relief Les deux valeurs n bulosit et insolation ne peuvent donc se d duire l une de l autre dans tous les cas 17 Dans une grande partie du temps au Sahara la n bulosit est nulle La quantit d nergie solaire re ue en un lieu varie suivant le jour et l heure consid r s et est influenc e par les conditions m t orologiques et le niveau de pollution de l air Les conditions m t orologiques so
172. ne partie des rayons solaires a t pris en consid ration Le coefficient de transmission a travers la couronne v g tale est variable d une saison une autre suivant l tude d j faite chapitre V 5 11 1 afin d int grer cette notion dans les simulations les valeurs de ce coefficient ont t consid r e 10 des apports solaires incidents dan un premier temps puis 35 Cette porosit permet de mettre en vidence la densification de la v g tation qui induit de profonds changements quant aux rayonnements solaires incidents transmis au niveau du sol et des fa ades Nous illustrons ce point dans les deux situations tudi es Dans les deux cas il est remarquer que deux zones recouvrant environ 40 du sol sont prot g es du rayonnement incident intense cette p riode de la journ e 14h00 et viennent s ajouter aux pourcentage du sol l ombre des parois Les valeurs des temp ratures de surface enregistr es pour les trois orientations et selon les deux cas sont comme suit pour les heures les plus sollicit es par le rayonnement solaire Temp ratures de surfaces C Heures Cas1 EO Cas1 NS Cas1 NE Cas2 EO CAS2 NS Cas2 NE SO SO 10h00 34 37 33 72 33 73 34 45 34 12 33 90 12h00 41 47 41 25 41 47 41 42 41 58 40 89 14h00 41 97 41 37 41 87 41 84 41 91 41 93 16h00 38 12 37 32 37 47 38 27 37 69 37 70 Tableau 7 6 temp ratures de surfaces pour le deux cas 189 4
173. ne valeur maximale de 600w m 12h00 et cela pour le cas d une cour Orient e selon laxe longitudinal Est ouest fig 7 9 Ces valeurs varient d une orientation une autre Cependant et quelque soit l orientation le sol marque le valeurs les plus lev es Il est remarquer que l orientation la r partition de la tache solaire Nord sud et Est ouest la diff rence que ceux qui se produisent d une orientation Nord est Sud ouest se traduisent par une sym trie au niveau de la r partition de la tache solaire ainsi que les valeur du rayonnement incident Contrairement l t l hiver le sol ne re oit pratiquement que peut de rayonnement solaire incident direct les valeurs les plus lev es sont marqu es par la paroi Nord elle peut recevoir plus de 500w m 12h00 pour le cas d une cour orient e EO voir fig 7 11 En hiver la paroi Nord est la plus expos e elle re oit la plus grande quantit d nergie La paroi Ouest expos e le matin sa temp rature s l ve progressivement jusqu 9 00 puis diminue lentement en tendant vers la temp rature de l air La temp rature du sol ne re oit aucun rayonnement solaire direct mais re oit de l nergie diffuse qui l ve sa temp rature jusqu au d but de l apr s midi puis tend galement vers la temp rature de l air Enfin la paroi Est n tant expos e qu en d but d apr s midi d croche de la temp rature d air a partir de midi et ne la rejoint qu au coucher du soleil
174. nf rieures 0 1 m s Il y a convection forc e s il est provoqu par le mouvement vent naturel ou ventilateur 2 4 2 3 La conduction Les changes par conduction se produisent par contact avec un solide au niveau des surfaces d appui du corps La surface de contact entre un individu et son environnement se r sume souvent la plante des pieds n gligeable par rapport sa surface totale ext rieure La r sistance thermique des chaussures est par ailleurs assez lev e on consid re g n ralement le flux comme nul Pour des personnes assises la surface de contact du corps devient plus importante bas du dos fesses 14 Szokoalay S 1980 p275 42 et arri re des cuisses 15 2 4 3 Subjectivit du confort thermique Comme il a t indiqu e plus haut le confort thermique est une exp rience subjective qui d pend des conditions tr s vari es Berger X 16 a essay d tablir une liste qui englobe certains de ces variables V tement une personne portant un costume de travail des sous v tements en coton demande une temp rature de 7 C inf rieur celle d un corps nu Acclimatation tant expos de nouvelles conditions climatiques le corps humain se r ajuste en trente jours et par ce temps les pr f rences thermiques changent Age et sexe genre le m tabolisme des vieux est ralenti par cons quent ils pr f rent des temp ratures lev es par rapport aux jeunes personnes Les f
175. ns statiques jeu stationnement plut t que dynamique circulation 11 8 Krier 1975 p19 10R glement d urbanisme 1981 11 urba gloss 1995 Consult le20 01 2004 75 4 5 Les diff rentes fonctions et avantages de la cour En plus de la valeur esth tique que g n re l introduction d une cour dans un difice quoi sert elle vraiment En d autres termes quelles sont les raisons qui motivent les architectes l introduire comme l ment constitutif dans un projet Cette question renvoie directement aux fonctions que remplit un tel espace Elles sont de plusieurs ordres esth tique sociale psychologique contr le thermique etc Les diff rents r les et fonctions que peut jouer la cour nous permettent de d finir les concepts sp cifiques l appr hension de cet espace Le concept cour t v hicul travers les diff rents ges dans le monde est devenu une caract ristique importante de architecture contemporaine il est a savoir que la complexit et la diversit des ambiances dans les milieux urbain juxtapos es ou imbriqu es posant d une mani re g n rale la question du mode d approche des ambiances et espaces architecturaux De ce fait les habitants des espaces urbains dans la ville sont soumis des sollicitations sensorielles multiples savoir climatiques auditives visuelles olfactives lumineuses etc ces ambiances peuvent se traduire par des g nes ou des nuisances la
176. nsemble des r sultats qui aboutira des recommandions et enfin une conclusion g n rale synth tisant les diff rents r sultas obtenus qui cl tura ce travail 7 Centre de Recherche M thodologique en Architecture Nantes ORGANIGRAMME DE LA STRUCTURE DE LA THESE 1 PARTIE APPROCHE THEORIQUE ET ANALYTIQUE Approche analytique Th ories et concepts Implication de Implication de Climat Confort en ext rieur L ensoleillement dans Classement L ensoleillement L environnement typologique dans ext rieur La cour Caract ristiques Indices Solutions Comportement Solutions climatiques et Th ories D valuation Urbaines et Physique et Climatiques Architecturales G ometrique microclimatiques ORGANIGRAMME DE LA STRUCTURE DE LA THESE 2 PARTIE EVALUTATION MICROCLIMATIQUE Mod lisation Simulation solaire D finition des variables de la simulation latitude p riode Constitution de la base de donn es solaire Param tres en entr e Exploitation des r sultats Recommandations Syntheses 1 1 Introduction Dans le pass l tude du climat s est limit e l tude des conditions de notre atmosph re terrestre ainsi qu l tablissement et a la classification statistique des valeurs moyennes Progressivement elle est pass e a l examen des s quences caract ristiques du temps et de l volution des param tres typiques L tape suivante a t le passage l tude du microclimat
177. nt traduites par l insolation directe relative c est le rapport de l insolation effective S l insolation maximale th orique possible So Celle ci d termine les types de ciel un ciel est consid r comme serein lorsque l insolation directe relative S So est comprise entre 80 e100 un ciel est consid r comme moyen lorsque l insolation directe relative S So est comprise entre 20 et 80 un ciel est consid r comme couvert lorsque l insolation directe relative S So est comprise entre 0 et 20 16 Estienne P et al 1970 p30 17 Viers G 1968 p13 22 Nebulosit 2002 O NW FH OD jan fev mar avr mai jun jui aout sep oct nov d ec N bulosit 2003 6 5 4 3 2 1 0 jan fev mar avr mai jun jui aout sep oct nov dec N bulosit 2004 6 5 4 3 2 1 0 jan fev mar avr mai jun jui aout sep oct nov dec Fig 1 8 n bulosit en octas de la ville de Constantine Source station m t orologique Mohamed Boudiaf 23 1 9 Urbanisme et chelles climatiques Il est possible de cataloguer quatre types d chelle des climats 18 L chelle globale ou chelle macro quelques milliers de kilom tres L chelle r gionale ou chelle m so quelques centaines de kilom tres L chelle locale quelques dizaines de kilom tres L chelle microclimatique est limit e Dans notre tude nou
178. nt voir annexe III Comme il a t observ la v g tation r duit les valeurs de la temp rature de surface sur les parois et le sol les carts les plus lev s sont observ s surtout sur le sol ces valeurs d pendent de I heure de la simulation et des orientations Les surfaces l ombre des murs sont plus fra ches que celles a l ombre des arbres effet de transmission solaire Des effets de coins sont r parables avec une augmentation de quelques degr s pr s d un mur chaud par apposition au centre de la cour effet de facteur de vue du ciel Les temp ratures de sol peuvent atteindre des valeurs lev es Des carts de 10 C entre une surface au soleil et une surface a l ombre sont relev s Pour l hiver l tude de l influence de la de la pr sence de la v g tation dans la cour suivant les deux dispositions cas 1 qui consid re la disposition centrale des arbres et le cas 2 qui consid re des arbres aux coins de la cour a t effectu e selon les trois orientations le pourcentage de transmission consid r est de 85 arbres de types caducs De l examen des r sultats obtenus il est remarquer que le sol ne re oit aucun rayonnement solaire en hiver seule la partie haute de la paroi sud est expos e au rayonnement solaire voir fig 7 58 Aucune influence sur les temp ratures de surface et les flux solaires nets absorb s pour le deux types d agencement malgr qu il est a remarquer une l g re baisse des temp r
179. nt r fl chissante 3 5 3 L m ssivit L m ssivit d un mat riau e la m me valeur que son facteur d absorption a si les deux valeurs sont prises pour une nergie la m me longueur d onde Toutefois lorsque l nergie est absorb e par un mat riau quelconque sa longueur d onde est augment e l g rement cela veut dire que la radiation absorb e a une longueur d onde sera remise une autre Un mat riau ayant une forte absorption aux courtes longueurs d ondes et une faible m ssivit aux longueurs d ondes plus longues constituera un pi ge nergie l m ssivit des mat riaux prend en g n rale la valeur de 0 9 elle est sans unit Source ONRS 1983 Fig3 9 llot et immeuble en gradins de Sauvage H 1928 Source Siret D 1997 p48 67 Fig 3 10 Dispositifs de contr le architectural Lam WMC 1986 Source Siret D 1997 p50 3 6 Conclusion Ce chapitre constitue une orientation pour la bonne compr hension des caract ristiques de la radiation solaire ainsi que son interaction dans les milieux construits Aussi Il nous a permis d tudier le comportement des diff rents espaces ext rieurs face aux ph nom nes produits par l interaction entre ces espaces et la radiation solaire ainsi une bonne ma trise de touts les dispositifs li s au contr le de l ensoleillement qui s chelonnent depuis l espace urbain jusqu aux simple dispositifs de contr le de l ensoleillement dans le b timent
180. ntiellement des relations g om triques mentionn plus haut Le facteur de forme entre la surface Ai et la surface Aj voir fig 6 4 L valuation des facteurs de forme conduit donc dans Solene d terminer dans une sc ne de n contours chaque facette tant constitu e d un contour n n facteurs de forme en tenant compte des masques de la sc ne Les r sultats sont alors stock s dans un fichier binaire qui est utilis pour traiter les multi r flexions Cette tape du calcul est la plus co teuse en temps 3 fig 6 5 Fig 6 4Facteur de forme entre deux surfaces Source Vinet J 2000 p6 3 Groleau 1998 P4 6 136 Ph Fig 6 5 Facteur de forme entre deux contours Source Groleau D 2000 p5 6 7 Mod lisation g om trique des arbres Les arbres sont mod lis s g om triquement par un ensemble de facette constituant deux volumes convexes d limitant respectivement la couronne v g tale et le tronc Le nombre de facettes doit tre suffisamment important pour permettre une repr sentation globale des caract ristiques morphologiques des arbres consid r s par exemple un arbre de hauteur maximale 15 m tres et de hauteur de tronc 3 m tres Cette g om trie peut tre obtenue par la d finition d un profil type Fig 6 6 qui par sym trie d termine l enveloppe des v g taux Ces faces sont ensuite discr tis es et chaque facette est associ un certain nombre de descripteur zone v g tale alb do
181. ollicit e que l orientation Ouest L orientation Sud quand elle re oit moins d nergie Enfin l orientation Nord est celle qui est la mieux prot g e contre le rayonnement solaire 28 5 10 4 3 Parois horizontales le cas d une paroi horizontale expos e au rayonnement solaire la r flexion du sol etant g n ralement diffuse non orient e et difficilement contr l e par des crans ou dispositifs d ombrage Si le rayonnement solaire incident augmente la temp rature de la surface s l ve d o un accroissement de la conduction de la convection et du rayonnement ondes longues Pour le cas du sol il re oit la plus grande du rayonnement solaire 2 fois et demi q une paroi verticale et suivant sa texture en t une surface en bitume peut atteindre une temp rature de surface de 80 C 29 Cependant la quantit de rayonnement r fl chi vers un mur vertical sera gale la moiti du rayonnement r fl chi par une surface horizontale parfaitement diffuse Cet effet de r flexion peut tre limit en utilisant un rev tement d asphalte par son pouvoir d absorption proche d un mur qui va diminuer de 5 a10 mais pr sente un inconv nient vu que la chaleur abord e par le sol est tr s grande ce qui influe sur l augmentation de l air approximit s du mur une solution meilleure qui consiste utiliser la verdure ou toutes autres sortes de v g tation qui permet de dissiper la chaleur par le ph nom ne d vapo
182. olution historique ainsi que ses aspects architecturaux et morphologiques Le cinqui me chapitre est une tude d taill e du comportement thermique de la cour travers param tres conceptuels qui affectent le comportement thermo radiatif de la cour La deuxi me partie Cette deuxi me partie constitue le c ur de notre recherche puisqu elle va prendre en charge l ensemble des simulations r alis es l importance de cette partie est dans le fait qu elle permet de r pondre aux diff rentes questions pos es dans la probl matique et v rifier les hypoth ses Elle consiste plus pr cis ment quantifier les effets r v l s dans l analyse pr c dente par le biais de la simulation num rique Cette deuxi me partie est divis e en deux chapitres Le premier chapitre est consacr la pr paration de l environnement propice la simulation ainsi que la pr sentation des diff rentes tapes n cessaires la r alisation de la simulation Il s agit de la mod lisation des ph nom nes thermo radiatifs et la pr paration des param tres en entr e Le deuxi me chapitre englobe les simulations l aide du logiciel Solene du CERMA 6 qui permettent de valider nos interpr tations et de faire des valuations et des d ductions celles ci permettent leur tour de proposer et porter des ventuelles am liorations du confort thermique au niveau de la cour Ce travail est termin par l interpr tation de l e
183. ombre des arbres sont proches de la valeur de la temp rature de l air Ainsi la temp rature moyenne radiante est galement proche de la temp rature d air par opposition au cas o la surface serait ensoleill e et pour laquelle la valeur est r ellement sup rieure Les surfaces l ombre des murs sont plus fra ches que celles l ombre des arbres effet de transmission solaire Des effets de coins sont r parables avec une augmentation de quelques degr s pr s d un mur chaud par apposition au centre de la cour effet de facteur de vue du ciel Les temp ratures de sol peuvent atteindre des valeurs lev es Des carts de 12 C entre une surface au soleil et une surface l ombre sont relev s Ce point est important car la temp rature radiante moyenne est alors beaucoup plus faible l ombre Heure Cas1 Cas2 Cas3 Cas4 Cas5 10h00 37 48 37 87 38 36 34 02 35 30 16h00 38 33 35 80 34 94 33 48 33 17 Tableau 7 8 Temp rature radiante en C pour les cing cas Orientation EO A partir de ces r sultats nous avons tent une estimation du confort thermique pour une personne dans la cour Pour ce faire nous nous sommes appuy s sur des travaux 195 qui ont men la d finition d un indice de contrainte thermique A l quilibre thermique la production de sueur Sw est un ph nom ne thermor gulateur suffisamment efficace pour quilibrer la production de chaleur interne par le m tabolisme
184. ombre dintevalles 25 Couleur haute Echelle fi E I Valeus Mn Max Automatiques Valeur Haute 22 405 Couleur basse Valeur Basse 15 169 BE M Couleur Hors ceuil ParsabArichionian AA fied meme Fig 7 21 Temp ratures de surface le 21 d cembre Source Solene 450 00 400 00 350 00 300 00 250 00 200 00 150 00 Sol 4 P2 P3 P4 100 00 50 00 0 00 Fig 7 22 flux solaires absorb s nets en w m orientation NS le21 d cembre Nb P1 paroi Nord P2 paroi Sud P3 paroi Est P4 paroi Ouest 165 450 00 400 00 350 00 300 00 250 00 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 5Sol Pi P2 P3 P4 Fig 7 23 flux solaires absorb s nets en w m orientation NS le21 d cembre 400 00 350 00 300 00 250 00 200 00 150 00 100 00 50 00 0 00 e Sol h P1 P2 e P3 P4 Fig 7 24 flux solaires absorb s nets en w m orientation NE SO le21 d cembre 166 25 00 20 00 15 00 10 00 5 00 0 00 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Sol P f P2 P4 K PS Fig 7 25 Temp rature de surface orientation EO 21 d cembre Nb P1 paroi Nord P2 paroi Sud P3 paroi Est P4 paroi Ouest 35 00 30 00
185. on et ainsi les diff rentes tapes a enchainer pour r aliser la simulation des changes radiatifs de courtes et grandes longueurs d ondes qui s ins rent dans l environnement de travail du logiciel Le chapitre sept a t consacr la simulation le but tait d aborder les param tres intervenant dans la distribution des flux solaires dans la cour ainsi que les conditions de confort dans cet espace Des configurations repr sentatives ont tait choisies Nous avons tenu illustrer notre d marche de simulation par une tude de cas bas e sur des cours repr sentatives Toutefois la pr tention n tait pas de trouver la configuration id ale de la cour par ce que ceci exigerait un nombre de comparaisons infinies mais 203 au moins d arriver des mod les qui pourraient tre transposables dans un difice public introduisant une cour L impact de la v g tation dans la cour est mis en valeur au niveau des facteurs microclimatiques importants gouvernant le confort en ext rieur qui sont les apports solaires incidents et leur influence sur les temp ratures de surface et les flux solaires nets absorb s La caract risation des conditions de confort est obtenue dans le cas et dans la repr sentation de l volution au cours d une journ e chaude des zones de confort dans la sc ne Les r sultats d montrent des diff rences sensibles dues l impact de la v g tation au niveau de l espace en lui m me par la pr sence d
186. onsid rant un homme debout dans une ambiance 27 C et une vitesse d air de 0 1 m s Il obtient pour un flux de 40 W m Le PMV serait augment de 1 18 l indice variant de 3 a 3 L auteur conclut que le flux solaire Modifie de mani re cons quente la valeur du PMV 2 8 3 La temp rature radiante en ext rieur La temp rature radiante en ext rieur d pend de l tat d ensoleillement de l espace consid r et des rayonnements provenant des diff rentes surfaces du lieu consid r y compris celle repr sentant le ciel La temp rature moyenne de rayonnement d une personne caract ris e par une position des v tements et une localisation dans un espace donn elle est gale la temp rature uniforme d une enceinte noire fictive fournissant la m me quantit de chaleur par rayonnement que les conditions r elles tudi es 27 La quantit totale du rayonnement absorb e par le corps humain est obtenue en faisant la somme du flux direct diffus et r fl chi au flux de longueur d onde tous les flux etant int gr s dans la d termination de la temp rature radiante elle est consid r e le principal l ment ayant une influence sur le bilan nerg tique Pour des individus restants l ombre la temp rature radiante moyenne est souvent consid r e comme tant proche la temp rature de lair ambiant 28 2 8 4 L indice DISC Parmis les indices de stress thermique bas s sur la mouillure cutan e et su
187. ont tre d taill s dans les prochains paragraphes de ce chapitre suivant le deux saisons L t en d but de la matin e seule la partie haute de la paroi expos e au rayonnement solaire direct absorbe une partie du flux solaire incident et r fl chisse une autre partie sous la forme de rayonnement diffus Seule l air proximit des toits et des parois ensoleill es se r chauffe et cr e deux zones de temp rature Une couche sup rieure est cr e par l air chauff des toits v hicul par les mouvements d air Une couche basse plus fraiche n a subi aucune influence thermique L apres midi toutes les parois opaques ayant absorb es une quantit du flux solaire incident mettent d une fa on continue un rayonnement et absorbent une partie du rayonnement mis par les autres parois changent entre parois sous forme d nergie diffuse l mission et l absorption des rayonnements jouent un r le tr s important dans changes qui se produisent sur la temp rature des surfaces des parois de la cour L nergie re ue par les parois l ve la temp rature de l air l int rieure de la cour et les parois qui l entoure re oivent l nergie sous forme de grande longueur d onde plus la temp rature est lev e plus courte est la longueur d onde pour la quelle 96 se produit le maximum d changes Voir fig 5 1 et fig 5 2 5 3 2 Echanges au niveau du sol Suivant toujours l tude sus indiqu e les changes au
188. ours dans divers difices publics Constatant la diversit et la complexit de ces classifications il a t propos d tablir notre propre typologie qui se veut plus simple quant aux crit res de classification Celle ci s est bas e sur deux crit res architecturaux facilement identifiables se basant en premier lieu sur des exemples illustr s pr sentant diff rents aspects de la cour ce qui permet de d celer que la cour est un espace pr sent dans un nombre illimit s d difices publics quelque soit la fonction ou la destination cole lyc e hdtel etc et m me dans les difices les plus discrets tel que si ge du minist re de la d fense et parlement Ensuite il a t proc d la d composition de la cour dans le but d tudier l influence de chaque param tre et composant ce qui permet d tablir la relation entre eux La deuxi me phase compl mentaire qui consistait a faire un choix judicieux d un ensemble de cours existants dans la ville de Constantine dans diff rents difices 92 publics Constantine a t choisie comme exemple d tude vue sa richesse et diversit urbanistique P riode ottoman jusqu la p riode r cente Ce travail qui a consist une investigation sur terrain et qui a t un compl ment au travail sur les exemples illustr s il a permis de proc der a un classement d un ensemble de cours existants suivant un ensemble de crit res d j d finis Apr s avoir effect
189. ousseau it VI Fig 4 5 Cour du parlement europ en Strasbourg 81 Fig 4 6 Cour du pentagone minist re de la d fense am ricaine 81 Fig 4 7 Si ge de la mairie de Nantes cccceceeeeeee eee e eee ee ee ee eee neta teens 82 Fig 4 8 Cour du lyc e Arago unis 82 Fig 4 9 Cour d une universit jean Moulin Lyon 83 fig 4 10Cour des orangers grande mosqu e de Cordoue en Espagne 83 fig 4 11Cour dans un lyc e Dorian en France eceeeee eee eee eter eee eee 84 fig 4 12 Cour d une cole primaire 4 84 fig 4 13 Cour d une cole primaire 22 2 0 0 ceeee cece cece eee eeeteeeeneeeeneneeeeees 84 Fig 4 14 La cour des Myrtes ccccceceee cece ee eeeee eee eeeeeeeeeeeeeaeeeeaeeenes 85 Fig 4 15Cour d honneur de la biblioth que 85 Fig 4 16Cour du si ge de la B C E E 2 0 cece eee eter ee ee ee teen en eees 86 Fig 4 17 Cour rectangulaire ouverte 440 44 87 Fig 4 16 Cour rectangulaire star eae adie eee 88 Fig 24 19 Cour trap zOIdale case tente one entente ein 88 Fig 4 20 Cour rectanQulalte i i c2cnccushsenevediiaendcngeenceeses cnevteteieklersteasessieet 88 Fig 4 21 Cour de forme irr guli re 4 44 4 eeedeeneeeeeeeeees 89 Fig 4 22 Cour de forme triangulaire
190. p lesowww epfl ch master html Consult le 12 06 2005 103 Fig 5 6 Angle d finissant le ratio Source www energie arch ucl ac be ng oop a a Cour haute b Cour basse hauteur _ hauteur lt 2 5 1 gt 2 5 1 Fig 5 7 proportions des cours tudi es Source Piras E1998 p3 104 5 5 1 1 Cour haute Le comportement tudi en t sur les 24 heures pour la cour haute sont Le jour Pendant les premi res heures de la matin e la cour aura une temp rature inf rieure a la temp rature ext rieure cause du refroidissement gagn pendant la nuit durant la demi journ e ou le soleil est haut la cour commence emmagasiner et cumul e la chaleur par le ph nom ne des changes entre les parois La nuit La temp rature int rieur de la cour qui a accumul e de la chaleur pendant toute la journ e est sup rieur la temp rature ext rieure Ti gt Te Dans ce cas lair l ext rieur repr sente un puit de fra cheur pendant la nuit les murs de la cour expos s l air frais c dent la chaleur accumul e pendant le jour cette diff rence de temp rature permet l air frais qui p n tre par dans les tages inf rieurs fait monter l air chaud plus l ger se trouvant dans la cour et le cycle se r p te jusqu au refroidissement 5 5 1 2 Cour basse Le jour une partie des fa ades int rieures et ext rieures expos au soleil voir fig 5 8 dans ce cas la grande exposition au soleil re
191. p die du xx me si cle de l architecture tome 3 1917 p36 8 Ibid p37 74 rend particulier Elle se pr te a diff rente conception et offre aux publics un maximum de confort et commodit et elle sert souvent de place publique Dans son livre les espaces urbain Krier R 9 la cour est compar e a la place publique Dans certains pays a climat froid on adopt e a la cour une couverture et cela dans le but de profiter aux maximum du rayonnement solaire est l espace est connu sous le non de l Atrium 4 4 La cour et aspect de l espace Parmi les cons quences de l architecture et l urbanisme moderne plusieurs espaces publics ont pris naissance ce qui a conduit un certain m lange entre le public et le priv ce qui fait que le mot cour ne peut tre per u ou d fini que s il se trouve li d autre mots de cela on parle des fois de la cour int rieure de la cour urbaine et d autres fois de la cour ext rieure donc il s av re indispensable de d finir chacun des trois mots d j cit s Cour ext rieure On d signe par cour ext rieure un espace libre situ sur le m me lot que le b timent principal ouvert sur un cot et ferme sur les autres cot s 10 Cour urbaine ll s agit des espaces r sidentielles dans lesquelles l automobile peut p n trer mais vitesse tr s r duite Le am nagements favorisent l usage de espace pour les enfants les cyclistes donnant la priorit aux fonctio
192. pace ext rieur Un travail de synth se des indices de confort en ext rieur nous a renseign sur les sp cificit s de chacun Quelques indices ont t pr sent s mais en g n ral ils correspondent des r sultats d exp riences modifi s pour tre applicables en espace ext rieur notamment par l int gration de la radiation solaire Le confort dans les espaces ext rieurs et particuli rement la cour reste li l quilibre thermique central du corps ainsi que la temp rature de la peau et au taux de sudation A partir de ces rappels et de ces constats sur les indices il est envisageable d utiliser ces diff rents indicateurs non pas pour obtenir une r ponse exacte une situation de confort en ext rieur mais plut t pour valuer l indice d une d cision d am nagement Le microclimat r gnant dans l espace ext rieur est un grand porteur d information sur le confort thermique de l homme et par la suite la pratique de espace v cu d ou le prochain chapitre s int resse principalement au facteur ensoleillement et sont implication dans ces espaces 29 Delaunay D 2000 p8 52 53 3 1 Introduction Notre objet d tude s articule autour de l homme le climat et l espace architectural qui repr sente dans notre cas la cour dans les difices publics Si dans le chapitre pr c dent on a trait la notion de confort thermique en ext rieur l influence des l ments du climat et plus particuli rement l enso
193. peut tre expliqu par le fait que dans le cas de la cour orient e Nord Sud une grande partie du sol est expos e au soleil entre 11h00 et 14h00 En conclusion un premier constat est que les valeurs des temp ratures de surface et des flux solaires nets g n ralement suivent les m mes allures et elles sont tr s proches l t pour les trois orientations Par contre en hiver l orientation Est ouest est consid r e la plus d favorable Cette r duction de l nergie absorb e par la cour orient e Est ouest l hiver pose un probl me entre l exigence de cr er un microclimat favorable pour les deux saisons En partant du principe que l orientation selon laxe longitudinal est l orientation optimal dans le milieu scientifique Dans la conception d une cour il s agit a travers ces derni res simulations de montrer dans quelle mesure une orientation Est ouest a une influence sur la r partition des temp ratures de surface et flux solaires incidents D apr s les valeurs enregistr es il en ressort que la disposition de la cour rectangulaire 1 3 selon un axe longitudinal Est ouest est la meilleur en t malgr que la diff rence reste faible par rapport l orientation nord est sud ouest Par contre l orientation Nord sud en t est la plus d favorable compte tenu des temp ratures de surface et flux solaires nets absorb s marquant les valeurs les plus lev es Par contre que si la cour orient e Est ouest marque relativement les t
194. posable des contextes ext rieurs Ce chapitre constitue une investigation sp cifique sur le confort thermique dans les espaces ext rieurs dont la cour fait partie Cet espace constitue un lieu d activit pour l individu et le prolongement direct de l espace int rieur A ce titre il y a lieu d y chercher certaines conditions de confort et d agr ment de l usager d o l int r t de l homme en tant qu utilisateur de cet espace Il est important de rappeler que le d veloppement des indices de confort en milieu ext rieur d pendent de la prises en compte de deux facteurs importants qui sont les charges radiatives rayonnements solaires et infrarouges et le vent De cela Une partie de ce chapitre sera consacr e aux indices qui permettent de quantifier la partie objective du confort thermique en ext rieur les principaux indices seront pr sent s en essayant d insister sur leurs particularit s ces indices am neront pr senter des zones de confort et notamment pour les particularit s de nos climats 2 2 Confort thermique Lorsque nous voquons le confort thermique le premier point qui nous vient l esprit est plut t la notion d inconfort thermique Il est en effet plus ais de d finir ce qui est g nant pour un individu Mais avant de d finir la notion de confort thermique en ext rieur il est int ressant de rappeler que le confort thermique est une sensation qui fait intervenir des facteurs physiques physiologiques
195. pose sur la connaissance des parties ensoleill es au cours du temps Cette fonction permet de simuler les conditions d ensoleillement de la sc ne consid r e la cour maill e et de d terminer les apports solaires directs re us par les diff rents l ments de cette sc ne Il s agit donc de 132 distinguer les parties au soleil et celles l ombre travers le temps technique des masques Cette technique consiste a d terminer les obstacles g om triques qui emp chent le point analys de voir le soleil dont la position est fix e dans le ciel au cours du temps Pour chaque facette de la sc ne des proc dures de projection sph rique appliqu es au centre de chaque l ment de la sc ne tudi e permettent de constituer l ensemble des obstacles susceptibles de masquer le soleil occultations A travers l analyse de ces projections sph riques l ensoleillement des facettes de la sc ne peut tre connu au cours du temps Les valeurs des flux directs que les diff rentes facettes ensoleill es re oivent d pendent de langle d incidence angle que forme la direction du rayon solaire et la normale de la facette des rayons solaires sur chaque facette 6 5 2 Flux solaires diffus Les flux solaires diffus proviennent du rayonnement solaire diffus par l atmosph re Il est donc n cessaire au pr alable de mod liser g om triquement le ciel et lui appliquer un mod le de radiance solaire La m thode utilis e pour la
196. r aliste Fig 6 9 Ces approximations g om triques sont facilement am liorables mais induisent une augmentation significative des temps de calcul notamment lors de la d termination des facteurs de forme entre les facettes de l individu et les facettes de l environnement compos des autres surfaces et du ciel La seule condition g om trique retenir est d obtenir une surface totale du corps mod lis de 1 8 m2 valeur correspondant laire de Dubois pour un sujet standard de 1 7 m et 70 kg 6 Fig 6 9 Bonhomme confort mod lis Source Vinet J 2000 p174 6 Vinet J 2000 p173 144 6 9 2 Les parametres en entr e pour la simulation La mod lisation des diff rents transferts radiatifs et des facteurs de forme entre un individu et son environnement permet d valuer un param tre important dans la d finition du confort en espace ext rieur la temp rature radiante moyenne Nous avons d j d fini les diff rents flux qui permettent de l valuer dans le chapitre sur le confort thermique Un programme appel proc out _mrt c a t d velopp pour d terminer la temp rature radiante des masques et une g om trie de ciel Un fichier descripteur permet d obtenir la localisation du pi ton sur le sol devant un mur ou au centre de la cour le fichier des surfaces de l individu mod lis et maill la valeur de la temp rature d air m t o la hauteur du soleil pour le calcul des facteurs de project
197. r le d bit sudoral acteurs physiologiques importants dans les climats chauds il est possible de citer le DISC L inconfort est mesur sur une chelle allant de 0 5 0 la neutralit celle ci correspondant une mouillure 0 qui n est voisine de 0 qu au repos et qui 27 Serres L 1997 p115 28 Vinet J 2000 p114 51 augmente avec le m tabolisme 5 quand la mouillure atteint le point critique au dela duquel les m canismes de thermor gulation cessent d tre efficaces Des zones de confort 1 agr able 2 l g rement agr able 3 d sagr able et 4 tr s d sagr able ont t estim es par Fauconnier et son quipe en fonction des variations de la mouillure cutan e et du d bit sudoral 29 Mais l utilisation de cet indice n est recommand e que pour les climats chauds et humides 2 9 Conclusion A travers ces rappels de la notion de confort thermique est abord e par sa propre d finition et par celle de diff rents param tres qui interviennent dans son valuation a savoir les facteurs li s l individu et ceux li s son environnement ll tait important d insister sur la difficult li e la qualification et a la quantification du confort thermique en ext rieur vu que la majorit des recherches li es au confort thermique ont t effectu es l int rieur des b timents L analyse des changes thermique entre l homme et son environnement a permis d aborder le confort thermique en es
198. r les aptitudes biologiques de ce climat seuils extr mes de s cheresse seuil d aridit ce qui conduit g n ralement des formules combinant temp ratures et pr cipitations 9 1 6 Le climat en Alg rie L Alg rie est un vaste pays elle est comprise entre 18 et 38 de latitude nord et entre 9 de longitude ouest et 12 de longitude est le m ridien international 0 Greenwich passant pr s de la ville de Mostaganem En Alg rie la premi re classification en zones climatiques t faite par le CSTB en 1962 qui sert de base de calcul pour le dimensionnement de chauffage ou de climatisation Une deuxi me classification prenant en compte les donn es climatiques plus repr sentative de la p riode 1974 1984 permet de d finir avec plus de pr cision les zones climatiques de l Alg rie Cette vaste tendue territoriale correspond une diversit de zones climatiques qui peuvent se classer en trois cat gories 10 Le tell climat temp r humide de type m diterran en Les hautes pleines climat de type continental Le Sahara climat aride et sec Voir annexe 9 Estienne P et al 1970 p199 10 Oueld H 1993 p10 11 14 1 7 Le climat a Constantine 1 7 1 Situation g ographique et relief La ville de Constantine est situ e dans le nord est de Alg rie sur la latitude 36 17 nord par rapport l quateur et la longitude de 6 37 par rapport Greenwich 11 et s l ve sur une altitude mo
199. ration Voir fig 5 26 28 IzardJLetal 2004 29 Li bard tome II 2002 125 Fig 5 27 absorption de la radiation solaire par la pelouse approximites Source Watson et Camous 1979 p131 5 10 4 4 Effet de la couleur Egalement la fraction d irradiation absorb e par une surface d pend aussi de la couleur de cette derni re Une surface peinte en blanc refl te entre 70 a 75 du rayonnement alors que les surfaces de couleurs sombres marrons et noirs en absorbent environ 90 ce qui fait q une partie du rayonnement solaire irradiant une paroi est absorb e et l autre est r fl chie La partie absorb e est transform e en chaleur et accumul e dans la masse du mat riau La capacit d absorption et de r flexion d un mat riau d pend de la nuance de chaque couleur laquelle correspond un coefficient d absorption solaire qui exprime la fraction absorb e du rayonnement solaire incident Coefficient d absorption solaire du blanc 0 2 Coefficient d absorption solaire du vert moyen 0 7 30 donc plus la couleur est claire plus la r flexion est importante A inverse plus la paroi est sombre plus grande est la capacit d absorption Pour les climats chauds les couleurs claires participent a la protection du bati 30 Ibid Li bard A tome I p26 126 Les risques de r flexion des parois verticales claires blouissement sont a prendre en compte surtout dans les espaces ext rieurs Un autre ph nom ne pr
200. riser l clairage naturel aux d pens de l clairage artificiel a l avantage aussi de r duire les consommations nerg tiques du b timent et de produire des effets lumineux diff rents de ceux que procure une baie verticale La qualit de la lumi re naturelle baignant un espace clair par le haut justifie en partie l int r t que portent les architectes aux cours int rieures Mais la performance en mati re d clairage naturelle d pend de plusieurs facteurs et crit res tel que l orientation la configuration g om trique la position m me de la cour qui est souvent centrale les propri t s des surfaces verticales la nature du sol la pr sence d eau et de la v g tation etc Fig 4 5 Contraste de lumi re dans la cour lyc e j j rouseau Source http www isma arlon be plan plan htm 4 5 2 La cour et la qualit de vie En plus des capacit s de contr le climatiques que peut procurer la cour quand elle est con ue avec des dimensions bien appropri es et en combinaison avec plusieurs 11 facteurs et l ments qui vont tre trait s en d tail dans le chapitre suivant Mais sans s attarder sur ces points vu que notre tude va tre consacr e a la dimension climatique de la cour qu sa dimension sociale La cour par ce fait cr e un espace ambiance contr l e c est l espace de communications d changes sociaux et d tentes c est un espace ou se d roulent les relations libres ou spontan es E
201. rs et dans la cour cas de notre tude lors de l am nagement peut tre une solution ad quate vu son pouvoir de rafra chissement en l associant la conception de l environnement architectural Fig 5 23 Brumisateurs l exposition universelle de S ville 1992 Source Vinet J 2000 p68 23 Heschong 1988 p181 24 Vinet J 2000 p 64 120 5 10 2 2 cas d un bassin d eau L eau trouve dans l air ambiant la chaleur n cessaire pour passer de l tat liquide ou a l tat de vapeur la temp rature de l air se voit ainsi r duite et l humidit relative de lair augmente pour maximiser cet effet il convient d augmenter la surface de contact air eau plan d eau etc et le mouvement relative de l air par rapport l eau jets d eau brumisateurs etc De nombreuses r alisations dans les climats chauds et secs utilisent l eau pour rafra chir les ambiances Les apports nerg tiques solaires qui en t peuvent atteindre des valeurs lev es et qui arrivent sur la surface de l eau sont faiblement r fl chis puisque le coefficient de r flexion n est que de 3 pour les heures de rayonnement solaire maximal 25 En particulier le comportement de l eau est diff rent de celui de l air L eau pr sente plusieurs particularit s elle se r chauffe et se refroidit plus lentement par sa masse thermique lev e l eau att nue les fluctuations de temp rature en retirant de la chaleur l air pour passer
202. rs l histoire il convient pr sent de s int resser de plus pr s aux aspects formels qui les caract risent Sous quelles formes existent elles aujourd hui Existe il une typologie classifiant ces espaces 13 Cousin J 1986 p146 14 Cit par Bensalem R 1991 78 Quels sont les aspects formels qui peuvent nous permettre de classifier la panoplie d espaces de ce genre Telles sont les questions auxquelles nous nous attelons a r pondre dans ce qui suit Les cours dans les difices publics sont si diverses et se pr sentent sous diff rentes formes qu il est impossible de faire une cat gorie bien d finie ou une entit homog ne B tir une typologie des cours revient recenser les diff rents cas que l on peut rencontrer dans l architecture Une possibilit r side dans une exploration allant de l ext rieur vers l int rieur des b timents du g n ral vers le d tail ce qui a le m rite de faire varier l int r t fonctionnel de la cour ainsi que la mani re dont elle se pr sente pour un visiteur Plus qu un simple vide inscrit dans le b timent la mani re d un espace r siduel la cour int rieure d veloppe une v ritable typologie sa volum trie le plus souvent pure et son ossature ainsi que sa forme d veloppent une autre chelle du projet ce n est donc pas un vide mais une architecture propre et une architecture con ue Si dans certains cas elle se pr sente comme un vide v cu La conception de tels lieux e
203. s Les qualit s et les dimensions esth tiques associ es l eau 15 Mazouz S 2004 p181 112 et aux arbres sont nombreuses Notre mani re d aborder ce sujet relatif a ces deux l ments naturels consiste avant tous a d montrer leur capacit d action r gulatrice En se basant sur une analyse bibliographique des diff rents travaux men s nous cherchons faire ressortir les l ments utiles la connaissance des diff rents ph nom nes physiques mis en jeu et dans le but de d montrer la possibilit de cr ation d un microclimat favorable par une bonne disposition de ces deux l ments dans la cour 5 10 1 Impact de la v g tation La v g tation offre un ombrage saisonnier des difices fait cran contre les vents rafra chit par vapo transpiration et filtre les poussi res en suspension La pr sence du v g tal dans les espaces ext rieurs contribue consid rablement leur qualit naturellement tr s sensible cet l ment symbolique t moignant de la persistance de la nature m me dans les endroits les plus artificiels les plus construits par l homme Par ailleurs le v g tal est un l ment significatif de la composition d un espace Il souligne ou perturbe une composition trop min rale Il varie avec les saisons et se d veloppe se taille et se modifie plus rapidement que les parties construites de la composition dans laquelle il s insert Le v g tal est un puissant facteur modifiant de l ambiance
204. s ann es Elle n cessite une approche interdisciplinaire qui rassemble des physiciens math maticiens chimistes informaticiens g ologues etc Ceux ci unissent leurs efforts pour comprendre et mod liser les m canismes qui r gissent le climat de la terre et son atmosph re en s appuyant sur les observations du climat pr sent et la reconstitution des climats pass s et de leur volution Elle part des donn es fournies par la m t orologie mais tudie les combinaisons des diff rents ph nom nes caract risant un tat de l atmosph re dans un cas spatial et temporel elle s efforce notamment de saisir leur volution dans des cycles d une d cennie ainsi que des cycles de plus longues p riode qui peuvent atteindre de 50 100ans 4 1 Sealey A 1979 p21 2 Estienne P Godard A 1970 p 76 115 3 Duplay 1982 p52 4 www atmosph re mpg de consult le12 06 2005 11 1 4 Les l ments du climat Les l ments du climat apparaissent en combinaison il est difficile de d terminer leur degr d importance En plus de son aspect qualitatif le climat pr sente un aspect quantitatif mais l approche g n rale d tude se base sur la sensation de confort Selon Konya A 5 les principaux l ments sont la radiation solaire la temp rature de l air l humidit le vent et les pr cipitations parmis ces l ments le vent et la radiation solaire ont une grande influence sur la conception des espaces ext rieurs e
205. s b ties choisies pour l valuation de la radiation solaire Source Steemers et al 1996 8 8 Cit par Ali Toudert F 2000 p 94 64 Conditions de simulation Latitude 52 Orientation N S EO P riode annuelle Radiation directe et diffuse Tableau 3 1 conditions de la simulation Source Steemers et al 1996 Forme Type Toutes les Surfaces Sol uniquement Total surfaces du verticales batiment sol batiment Tour 6 79 91 5 35 6 88 13 67 100 100 100 Bande E O 6 17 83 4 56 6 55 95 12 72 Bande N S 5 89 79 85 93 6 17 flot Cour 7 48 4 28 90 12 06 100 80 88 5 22 3 65 76 12 70 68 93 Tableau 3 2 Comparaison de la radiation directe annuelle pour trois dispositions donn e en TJ 9 Ibid p 96 source Steemers et al 1996 9 65 3 4 1 Dispositifs de contr le de l ensoleillement et solutions architecturales Plusieurs tudes ont t consacr es aux manipulations des formes urbaines afin de satisfaire un subtil compromis entre la forme architecturale et le contr le de l ensoleillement un panorama complet de propositions faite en ce sens par les th oriciens de l architecture travers l histoire dress parmis ces solutions celles propos es par H Sauvage conciliant l lot urbain et l ensoleillement par ses immeubles en gradins voir fig 3 9 Il existe une infinit et diversit de ces formes et dispositifs li es au
206. s les solutions cit es par 27 que l emploi de redents permet aux rayons solaires 27 Twarowski M 1968 p 42 123 d atteindre une grande partie des int rieure m me durant les mois d hiver en admettant que laxe de la construction soit situ dans la direction nord sud 5 10 4 Les mat riaux de construction 5 10 4 1 Introduction La texture et la nature des parois Verticales et horizontales d terminent une grande partie de l ambiance ext rieure atours des b timents et p sent galement sur leur ambiance int rieure compte tenu de la diversit des caract ristiques des mat riaux r action au rayonnement isolation transparence Au cours du d veloppement des paragraphe pr c dents Il a t clairement expliqu chaque mat riaux pr sente des caract ristiques qui lui sont propres un alb do une conduction une absorption et notamment une inertie thermique Ces caract ristiques influent fortement les changes thermique entre les surfaces et donc la nature de surfaces joue un r le consid rable dans la modification des facteurs climatiques Afin de concevoir correctement l enveloppe ext rieur il est n cessaire de conna tre a tout moment l nergie effectivement re ue par celle ci Toutes les parois mettent d une fa on continue un rayonnement et absorbent les rayonnements mis L mission et l absorption du rayonnement jouent un r le tr s important dans les changes nerg tiques qui se produisent
207. s nous attardons sur le dernier point qui est l chelle microclimatique en nous focalisant tout pr cis ment sur le climat urbain 1 10 Types de microclimats 1 10 1 Influence de l eau Les tendues d eau stockent galement de grandes quantit s de chaleur avec aisance L eau agit comme tampon thermique l inverse des sols qui s chauffent et restituent Basse pression te aot LE en w __ 27 C Fig 1 10 Influence de l eau sur le microclimat Source www energie arch ucl ac be 18 Vinet J 2000 p20 24 la chaleur rapidement l eau emmagasine et rend la chaleur lentement C est pourquoi il fait plus chaud a la C te en hiver l inverse de l t ou il fait plus chaud dans les villes int rieures qu la C te De mani re g n rale la tr s grande capacit thermique de l eau rend celle ci peu sensible aux variations de temp rature de l atmosph re Les brises de mer et les brises de terre Pendant la journ e un chauffement plus rapide sur terre que sur mer aboutit la cr ation de basses pressions thermiques dans l arri re pays et de pressions relativement hautes en mer La brise fra che qui souffle de la mer vers la terre tend supprimer le d s quilibre ainsi cr Durant la nuit la d perdition par rayonnement est plus forte sur terre que sur mer et les courants a riens sont invers s La pr sence d une rivi re d un fleuve et d une tendue d eau peut modifier consid rablement par
208. s peuvent avoir sur le comportement thermique d une cour avec diff rentes g om tries de base sur lesquelles ce sont effectu es les simulations Les supports d tudes d finis traduisent la combinaison de trois param tres que sont les dimensions spatiales rectangulaire troit rectangulaire large carr Apr s avoir effectu ce travail pr alable qui s inscrit dans une d marche de s lection des objets a tudier nous avons dans un deuxi me temps justifi le choix des outils employer pour simuler les configurations retenues Constatant que l tude n cessite d effectuer pour pr dire correctement le comportement nous avons envisag d utiliser le logiciel Solene pour le r aliser Les proc dures utilis es pour mod liser les flux solaires ont t adapt es au cas de la cour pour valuer les diff rentes composantes des flux arrivant sur les parois et le sol de la cour 197 Les cas d tude tant d finis et les aspects de mod lisation tant r solus il a t pr sent plusieurs s ries de simulations men es dans le cadre de l analyse param trique de la cour Ces simulations visaient montrer l influence des param tres tudi s sur le comportement thermo radiatif des configurations qui ont servi de support d tude Tout au long de cette entreprise trois types d investigations ont t effectu s La premi re consistait simuler les diff rentes configurations vide sans la v g tation ou il a t
209. s tissus urbains La principale difficult r side dans la diminution du potentiel de radiation solaire due la proximit des b timents et aux effets d obstruction au soleil qu ils peuvent cr er Les rayonnements solaires cr ent des effets complexes en interaction avec le milieu construit Ils connaissent d importantes modifications de leurs propri t s et engendrent des microclimats Ces effets dont la compr hension joue un r le pr pond rant dans la conception des espaces int rieurs et ext rieurs 3 4 1 1 Les effets thermiques dans les espaces d couverts Pour assurer le confort de l individu dans les espaces ext rieurs et plus particuli rement la cour cela exige la compr hension entre le type d espace et le microclimat r sultant Avant d entamer l tude des effets thermiques sur les espaces d couvert il est important de conna tre le bilan radiatif re u par le sol Ce dernier peut s crire RN 1 asol S sinh DH L Avec a sol Alb do solaire S Radiation solaire directe H Hauteur angulaire solaire D Radiation solaire diffuse L Rayonnement vers la vo te c leste Les conditions climatiques dues l ensoleillement dans les espaces ouverts ou ext rieurs sont class s en quatre cat gories Les espaces isol s 5 Mazouz S 2004 p143 57 Les espaces form s par un sol horizontal un plan vertical effet de di dre Espace limit par deux plans ou parois verticales tres proches
210. sc ne a tudier pr alablement discr tis e l nergie re ue de la vo te c leste L observateur de la sc ne est le point analyser Il regarde verticalement vers le haut avec un champ de vision de 180 lui permettant ainsi de voir l ensemble de la vo te c leste Une projection perspective des l ments de la sc ne est alors r alis e constituant ainsi dans l image 2D l ensemble des occultations du ciel Le ciel mod lis est galement projet de la m me mani re venant ainsi se placer en second plan de l image les l ments du ciel sont l infini 2 Fig 6 3 Vo te c leste mod lis e Source Miguet et al 1996 p65 6 6 Flux chang s entre surfaces facteur de forme Les flux chang s entre facettes triangul es de la g om trie simul e sont calcul es l aide d un descripteur nomm facteur de forme Ce facteur de forme permet de 2 Groleau D 2000 p36 135 connaitre le pourcentage de chaque facette visible de toutes les autres facettes de la sc ne Connaissant les facteurs de forme il est possible de calculer la densit de flux de chaleur chang e par rayonnement de grande longueur d onde entre chaque l ment de surface Le facteur de forme entre deux surfaces est uniquement fonction des relations g om triques entre ces deux l ments et plus pr cis ment de leur distance d et de leur orientation relative Le facteur de forme entre deux surfaces l mentaires d pend esse
211. seille et toutes les personnes qui m ont permis d accomplir cet exercice d licat et parfois douloureux Table des mati res Introduction A ATMO CUICUIOIN eee nn Rae ak ls ice ror i ie cee rd ete 01 2 PIODI MALIQU ES nn nee lac ne re ta ne Sen ei ner eels 03 De PIVDOMNESES 126 sac unc accn mc parap rena den Me Vita Adobe st ses enh 05 4 Objectifs de la recherche wisi ccascceensti ees tante ion Eae triers 05 5 M thodologie de la recherche 06 6 OrganigramMe shee ec cies ace detain bai tae ois ea Cea Die ete ae re i 08 Chapitre 01 Aspect climatique et micro climatique WI UMMOGUCHON sccsanaurecscaeaacasye civnasersnesaaiee poe KOTE EE EKEN E E 10 12 beclimat ns ded na E N de at 10 1 3 Climatologie anne le et en ee ela een ne 11 1 4 Les l ments du climat ccc ece ccc ec eee e cence eee eeeeeeeeeeeeeeeneenenes 12 1 5 Classification et limites climatiques 12 1 5 1 Classification biog ographique ceceeeeeee eect ee ee eset ee ee ened 12 1 5 2 Classification g o climatique 13 1 6 Le climat en Alg rie ass annees ane Ra an tee Daca ee i 14 11 Leschimata Constantine ceses miss paliers demon Meerar ass 15 1 7 1 Situation g ographique et relief 15 1 7 2 Interpr tation des donn es climatiques
212. solaire m ssivit coefficient de transmission solaire temp rature de surface de mani re permettre la d termination des zones l ombre et au soleil le calcul de flux solaires transmis a travers la couronne v g tale l valuation des facteurs de forme entre les diff rentes facettes de la sc ne le bilan des changes de grande longueur d onde et le calcul des temp ratures de surface des l ments de l espace urbain 137 Fig 6 6 Ensemble de faces d un arbre mod lis Source Vinet J 2000 p153 6 7 1 Transmission solaire travers la couronne v g tale Jusqu pr sent nous consid rions que la couronne v g tale pouvait tre d limit e par un ensemble de surfaces opaques Ainsi le trac d ombre d un arbre tait certes convenablement obtenu mais le calcul des apports solaires au niveau du sol sous un arbre tait quivalent celui en pr sence d une paroi c est dire que nous obtenions une valeur de flux solaire incident direct nulle Cette premi re approximation reste valable pour le cas des arbres ayant une forte densit de feuillage ne permettant pas au flux solaire de passer arbres Un r cent sous programme transmission_ c 4 gr ce auquel nous pouvons d sormais affecter une surface des caract ristiques de transmission solaire Dans le cas des arbres nous consid rons que chaque facette ne laisse passer qu un certain pourcentage de flux incident de telle mani re qu apr
213. st sujette la cr ativit de l architecte qui souvent veut en faire l l ment autour duquel s articulent d autres parties du projet Cette cr ativit ob it elle m me des contraintes li es des consid rations externes comme la forme urbaine des exigences du programme architectural fonction du b timent circulation desserte etc ou bien aussi des pr occupations nerg tiques ou lumineuses C est ce qui explique le fait que la cour existe sous une multitude de formes Compte tenu de cette diversit il est cependant possible de classifier les formes les unes par rapport aux autres La typologie des cours dans diff rents difices caract res publics travers les poques et les diff rents difices nous permet d numerer les diff rents composants de la cour et tablir une repr sentation commune et cela travers l tude de quelques exemples illustr s puis existants L analyse typo morphologique consiste a la d composition ou la classification des objets tudi s elle se fait en une premi re tape empiriquement par observation La cour est toujours compar e une boite ou grande salle form e par les l ments qui la composent savoir 79 le sol les parois verticales entourantes et son ouverture au ciel c est l espace formel l espace creux d fini par les b timents qui le bordent 15 Son existence se r v le par sa morphologie son am nagement sa climatologie sa luminosit e
214. st exprim par la relation suivante Ratio S Hm S d signe la surface de la cour Hm d signe la moyenne des parois autour de la cour Le ratio est souvent consid r comme l unit structurelle de base de la cour il est identifi comme tant le param tre le plus pertinent dans la description de la cour en vue de sa capacit de contr ler l acc s au rayonnement solaire et le refroidissement comme il affecte la quantit d nergie re ue ce mode de distribution sur les diff rentes surfaces verticales et le sol et par cons quent le confort de l usager de la cour Il 2 Kessab T 1998 p52 3 Mohsen M 1979 p189 191 102 contr le aussi les apports solaire directs l int rieur des b timents travers le niveau d exposition des parois autour Le ratio renseigne galement sur la capacit de refroidissement de la cour et par cons quent sur les temp ratures r sultantes aussi bien int rieures qu ext rieures puisqu il d termine son potentiel de restitution de chaleur nocturne pour cela le ratio tant en liaison directe avec l ouverture au ciel le facteur d ouverture au ciel d sign par et 1 correspond la partie occup e par les obstacles ce facteur varie donc de 0 1 Ainsi est l indicateur privil gi de cette capacit refroidir Il est rapport exclusivement au ratio h l car le refroidissement nocturne ne d pend pas de l orientation au soleil 4 L valuation du niveau d ouv
215. st plus prononc l t que I hiver la diff rence entre le trois situations demeure faible malgr l int r t que pr sente le profil h 3 vu qu il permet de satisfaire les deux saisons 171 20 00 18 00 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 6 00 4 00 2 00 0 00 P H 2 HP H 3 te P H 4 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 31 temp rature de surface du sol en C le 21juin orientation EO 20 00 18 00 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 6 00 4 00 2 00 0 00 bP H 2 EP H 3 mes iP H 4 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h Fig 7 32 temp rature de surface du sol en C le 21 d cembre orientation NE SO Il est conclure que l effet de la hauteur sur la r partition de temp ratures de surface pour une cour prenant des hauteurs de deux cinq niveaux est plus prononc l t que l hiver la diff rence entre le trois situations demeure faible malgr l int r t que pr sente le profil h 3 vu qu il permet de satisfaire les deux saisons 7 6 Effet de la forme g om trique 172 Les proportions consid r es entre la longueur et la largeur sont 1 3 2 3 et 3 3 forme rectangulaire allong e forme rectangulaire et la forme carr et automatiquement les formes 3 1 3 2 par effet de changement de l orientation Trois orientations sont prises en consid ration L orientation Nord sud Est ouest et
216. t Group ABC 1997 Fig 5 25 Les effets d changes entre les parties froides et l air d une fontaine Source www energie arch ucl ac be 5 10 2 4 Effet des jets d eau Il ne s agit plus de plans d eau mais de l eau projet e vers le haut en retombant en jet 26 Ibid p66 122 des mesures faites par le groupe ABC 1997 ont montr l existence d un effet de refroidissement et d humidification qui participe la climatisation de l espace ext rieur Fig 5 26 dispositifs de r gulation thermique utilis s lors de l exposition universelle de S ville 1992 Source Architecture d t Izard j 1994 5 10 3 impact de l enveloppe 5 10 3 1 La forme Elle d termine une certaine surface de paroi qui n est pas uniquement la fa ade La recherche d une diminution de cette surface de contact ext rieur int rieur permet de limiter les changes radiatifs en ce qui concerne ext rieur et limite les d perditions calorifiques en ce qui concerne l int rieur Afin de faire appara tre la proportion de surface de paroi par rapport au volume habitable et d appr cier ainsi approximativement les surfaces d changes un coefficient utilis e appel coefficient de forme Celui ci est obtenu en faisant le rapport de la surface des parois directement en contact avec l ext rieur et du volume de la construction ce qui influe directement sur le rapport surface ombr e surface clair e Parmi
217. t a l aide des indices pr sent s dans le chapitre sur le confort thermique en ext rieur chapitre Il Ainsi en appliquant le programme de calcul des temp ratures radiantes moyennes en ext rieur et le programme de calcul des indices de confort il nous est possible de repr senter pour chaque maille de la sc ne tudi e les valeurs suivantes La temp rature radiante moyenne I Le taux de sueur r gulatrice d termin par le bilan nerg tique appliqu l individu l Le PMV modifi par l introduction des flux radiatifs dans la temp rature radiante moyenne ou dans un bilan appliqu aux v tements Le PPD associ peut tre galement valu L indice de stress thermique DISC Dans cette recherche on se limite aux deux premiers indices pour deux raisons principales la temp rature radiante moyenne et le taux de sueur sont con us pour tre 194 applicage aux confort dans les espaces ext rieurs le deuxi me le PMV etant modifi pour tre applicable aux confort ext rieur l indice de stress thermique n est applicable que pour les conditions d un climat chaud et humide Ainsi la variation des valeurs de la temp rature radiante moyenne a t estimer pour chacune des configurations Dans la situation vide une partie de la place est prot g e mais la zone centrale reste un niveau qui emp che toutes conditions de confort Tmr gt 40 C Nous avons pu relever que les temp ratures de surface calcul es l
218. t dont la cour fait partie objet de notre tude leur influence sur le confort de l usager et tr s visible l influence de ce dernier l ment climatique la radiation solaire va tre d taill dans les paragraphes suivants 1 5 Classification et limites climatiques La recherche de classer les climats en grandes cat gories dans les quelles en regroupe les climats ayant des caract ristiques tr s voisines celles ci varient en fonction des conditions locales Arm s de principes divers et de m thodes encore plus vari es les chercheurs et les savants ont propos des classifications int ressantes on peut classer sous deux grands types climatiques biog ographiques climatiques 6 1 5 1 Classification biog ographique La plus compl t est la classification de K ppen 5 en tant que botaniste tait de rendre compte des principaux groupes de v g tation naturelle elle comprend cinq groupes principaux chacun etant lui m me subdivis en sous classes d apr s Estienne P et al 7 Cette classification est la plus ancienne et la plus universellement reconnue Climat tropical humide sans saison froide Climat temp r humide hiver mod r le mois le plus froid temp rature moyenne sup rieure 3 C Climat temp r hiver froid 5 Konya 1980 p 9 13 6 Viers G 1968 p 84 7 Estienne P et al 1970 p206 12 Climat d sertique ou aride Climat sub arctique temp rature du mois le plus chaud
219. t int rieures au niveau des n uds des diff rentes couches 141 Simulation_ nergie_ Solaire_ Composante Directe Pour chaque contour ensoleill Cneraie solame Compasante directe P Peta whys ihe Das sb Suuvlsuorthe 2 6 Huss w fio afz Jd Inieswolle de tenis ho 5 Ell COUT TETE rer i En fonction des coefficients du tivsm t ial Tied mat riau de chaque face Param tres ze sois Liesc pieur E erzisSolaiteLlinec tel cide te M E a Suances oe ibe C verzis SolaieLtinec Meech ea La simulation produit 3 FT OS seen naga EC ersisSolsreirec tel cide te descripteurs C esisSoadseliecte 3 ztbees si E ani Saia A a ah 6 xd ma nergie solaire incidente directe nergie solaire absorb e directe nergie solaire r fl chie directe Fig 6 7 simulation de l nergie solaire directe dans Solene 142 Fig 6 8 Le tapes de la simulation 143 6 9 Simulation du confort thermique exterieur 6 9 1 Mod lisation g om trique du bonhomme confort L individu doit tre repr sent sous forme de facettes de mani re a pouvoir r aliser les diff rentes op rations n cessaires la simulation des conditions de confort en espace ext rieur Le bonhomme confort peut alors tre mod lis soit par un parall l pip de rectangle soit par un cylindre ou soit par une association de facettes organis es de telle sorte que l individu soit plus ou moins
220. t qui participe par son esth tique au prestige de l difice En revanche l exposition partielle aux sollicitations du climat et les exigences du confort thermique les rendent potentiellement soumis des d sordres du point de vue des ambiances climatiques et au moment o le bien tre des usagers s en trouve affect si ces sollicitations et variations climatiques ne sont pas bien contr l es A travers cette tude des crit res d ordre quantitatifs l ensoleillement et les apports nerg tiques et des crit res d ordre qualitatifs microclimat et usage ont t approch s Le but tait de montrer l impact de chaque choix architectural travers l tude de plusieurs configurations et l valuation de l ordre de grandeur des variations climatiques et nerg tiques li es aux caract ristiques physiques et g om triques de la cour configurations dimensions nature des surfaces v g tations A travers cette tude l objectif principale tait la d finition des ph nom nes qui influent sur le microclimat ambiant dans la cour ainsi que le degr de leur impact sur le confort des usagers 199 Recommandations Nous proposons dans cette partie de d gager des l ments pouvant servir a l tablissement d un guide de r gles expertes destin es l usage des concepteurs A partir de la classification faite pr c demment ce guide de plusieurs propositions d une s rie d l ments d aide la conception et interven
221. t ses mat riaux et couleurs qui s y trouvent aussi par sa lisibilit et son chelle etc Toutes les cours dans les difices publics ne peuvent tre inventori es ou prises comme exemples d tude il a donc fallu proc der deux classements successives qui sont compl mentaires l un se basant sur les difices publics illustr s un deuxi me classement se basant sur les donn s d un travail de terrain englobant les cas les plus repr sentatifs et les plus significatifs dans la ville de Constantine Pour le premier classement il va se baser sur les param tres physiques et un param tre g om trique uniquement la forme pour ce qui de l orientation et dimensionnement il vont tre trait s et d taill s dans la second classement L analyse typo morphologique permettra la d composition en l ments simplifi s de mettre en vidence le r le de chacun des composants ainsi que le mode de combinaison ce qui facilitera enfin la lecture de leurs relations 4 6 1 Cour et forme g om trique la cour peut se pr sent e suivant diff rentes formes g om trique allant des formes les plus simples et r guli res au formes irr guli res Cour de forme Carr e Cour rectangulaire Cour circulaire Cour hexagonale ou autre Cor triangulaire Cour irr guli re trap zoidale ou autre 15 Krier R 1975 p14 80 4 6 1 1 Forme circulaire Cour du parlement europ en de forme circulaire Le si ge du parlement constr
222. te sont ceux qui correspondent des conditions de vent faible 15Wm 2 C l t 20Wm C l hiver 150 la temp rature du sol elle est prise gale 27 C pour l t et 13 C pour l hiver elle correspond la temp rature moyenne sur les 24heurs donn es m trologiques impos e une profondeur de sol de50cm les temp ratures moyennes de l air pour deux journ es types d t et d hiver Param tree d entesa Cale simul e Simulator le 21 6 Heure de d part Il i Heure de fin p H Mei e pnis ere amale fps JUE Param tres de sorte Non du cescnpleur DurseCnsoleilementah D Sans masque DuaterF oscillant She Facteui de dustion cels dur e dau DurseCnsoleillement M marque en 2 OK Carcel lrdizetionts Heueiel ever dHdf He ae leian cher 1 h14 Fig 7 2 Le lever et le coucher le21juin calcul s par le logiciel Source Solene Param tres d entr c Cale sinale Simulation lc 21 li Heure de d part LI L Heure de fin Masque piis er compte Concataner z Param tres de sortie Nom du descripteur je urecE nsoleillemertah I Sans nosauc Que rinena SM Facteur de r duction tela lou e l as Fer routeur FM masque en UK Lancel Indizaticn s Heure ds Lever 7hl4 Heure de coucher 16h46 Fig 7 3 Le lever et le coucher le 21 d cembre calcul s par le logiciel Source Solene 151
223. tement les gains solaires et le rayonnement de grande longueur d onde qui conditionne les temp ratures des surfaces ext rieures Il est possible de d composer le bilan radiatif des surfaces en deux parties dans l une correspond la bande solaire rayonnement de courte longueur d onde comprenant le visible bande comprise entre 0 15 et 3 0 um Oke 1987 2 et l autre aux changes infrarouges rayonnement de grande longueur d onde bande comprise entre 5 et 100 um Les rayons formants avec la surface de la terre un angle 1 Los 1989 p478 2 In vinet J 2000 p12 53 inf rieur a dix degr s ne sont pas pris en consid ration du fait de leur grand affaiblissement au cours de leur travers e de l atmosph re 3 Les conditions thermiques ou nerg tiques dans l espace construit li es a la radiation solaire d pendent de nombreuses variables savoir La g om trie solaire La g om trie urbaine Les caract ristiques des surfaces 025 Spectre 35 he z visible i Uv IR E 5 ead 30 52 ge 0 20 an R os a 5 2 N Q D 0 15 22 x CE z Dz a 2 4 5 0 10 DR ES 2 005 a LL 0 02 O5 1 C 15 20 25 3 0 Longueurs d onde microns Fig 3 1 d composition du rayonnement solaire Source www energie arch ucl ac be 3 3 G om trie solaire et radiation Les principales pr occupations environnementales li es a ce ph nom ne sont L acc s au soleil ou la disponibilit de la radiat
224. teur Sacre C 1983 Caract risation microclimatique des espaces ext rieurs du point de vue du vent et de la temp rature Paris Les Annales de la Recherche Urbaine n 61 Les saisons dans la ville 58p Sangkertadi 1994 Contribution l tude du comportement thermo a raulique des batiments en climat tropical humide Prise en compte de la ventilation naturelle dans l valuation du confort Th se de l INSA de Lyon 275 p 210 Sealey A 1979 Introdction to building climatology published by the CAA 1979 Serres L 1997 Etude de l impact d une perturbation thermique locale de type tache solaire Influence sur le confort thermique These de L INSA de Toulouse 148 p Steemers et al 1996 Project ZED Modelling environmental characteristics of urban forms in 4th European Conference on architecture 26 29 Mar Berlin Germany Bedford H P Stephensen amp Associates pp 4 7 Siret D 1997 Propositions pour une approche d clarative des ambiances dans le projet architectural Application l ensoleillement Th se de doctorat de l universit de Nantes 309 p Ecole d architecture de Nantes le 13 06 1997 Siret D et Marenne C 2000 The internal courtyard of mixed use buildings a device of thermal and luminous comfort PLEA 2003 du 9 12Novembre 2003 6p Sprague et al 1974 A composite ensemblemethod for estimating thermal insulating values of clothing Trans ASHRAE n 2299 vol 80 1 Suchul
225. teurs de formes Le ratio est directement proportionnel a la radiation solaire re ue L orientation est plus prononc e pour le cours en hiver qu en t est selon laxe longitudinale Est Ouest et qu une d viation de 30 de cette orientation est tol rable et que L influence de l orientation appara t surtout pour les cours allong es L tude des composants physiques min raux et naturels a permis d tudier l impact de l eau et de la v g tation ainsi que les mat riaux de construction Pour ce qui est de l impact des l ments naturels la bonne disposition et le type de v g tation dans l espace exerce une action consid rable sur le climat r gnant dans la cour par sa capacit stocker ou restituer la chaleur est un l ment favorable 31 Ibid tome 03 P51 32 Ibid tome 01 P44 127 pour la r duction des temp ratures de surface et de l air ainsi que leau selon certains cas par des effets de rafraichissement Et enfin les mat riaux de construction la nature es mat riaux aux fa ades et au sol chaque mat riau pr sente des caract ristiques qui lui sont propres un alb do une absorption une conduction et notamment une inertie thermique Ces caract ristiques influent fortement sur les changes thermiques et nerg tiques entre les surfaces La nature des surfaces joue un r le consid rable dans la modification du microclimat dans la cour l tude a montr qu un choix judicieux des mat riaux en fonction de leur
226. tion de la surface plane qui provoque le ph nom ne de pi geage radiatif qui concerne la fois les rayonnements solaires et les rayonnements de grandes longueurs d onde provenant du sol en direction de l atmosph re fig 3 5 Fig 3 5 R le de la g om trie de surface dans les changes radiatifs Source OKE 1988 p 103 60 Le pi geage consiste en la r flexion des rayonnements re us par une surface qui au lieu de se diriger vers l atmosph re comme dans un cas surface plane il est au contraire r fl chi une deuxi me fois voire plusieurs par les surfaces voisines avant de se diriger vers l atmosph re Ceci augmente les chances d absorption D un autre c t les missions thermiques du sol sont assez r duites du fait de la r duction du facteur de vue du ciel Pour tous les points du sillon appel canyon le facteur de vue du ciel est moins que l unit puisque la vue totale de l h misph re du ciel est obstru e par les autres faces du canyon Ainsi le pi geage des rayonnements solaires durant le jour tant augmenter la temp rature des espaces 3 4 1 5 Espace couvert Ces types d espaces regroupent les espaces couverts par la v g tation ainsi que les espaces couverts en dur les sabbats les passages couverts etc Ces espaces b n ficient d une protection contre le rayonnement solaire Cet avantage permet ces espaces de baigner dans la fra cheur toute la journ e L espace couvert par la v g
227. tion des zones au soleil et l ombre est possible gr ce la fonction Au Soleil A l Ombre pour la journ e donn e et les heures de simulation envisag es La composante directe de l nergie solaire est alors valu e pour la m me p riode en pr cisant nouveau dans le module Energie Solaire Composante Directe la g om trie masque et la g om trie ciel A l issue de cette tape l nergie solaire directe est sauvegard e selon trois composantes incidente absorb e et r fl chie Il est galement possible de sauvegarder ces trois l ments en ne consid rant pas les masques de la sc ne simulation AM ou simulation SM La composante diffuse de l nergie solaire est calcul e en indiquant le ciel et le mod le de radiance solaire retenue dans le module Energie Solaire Composante Diffuse Les nergies diffuses sont sauvegard es selon les m mes d signations que pr c demment La simulation de la composante globale de l nergie solaire est obtenue en cumulant les nergies solaires directes et diffuses incidentes avec masque dans la partie Energie Solaire Globale L ensemble des flux calcul s s exprime en W m Les flux solaires incidents globaux pr c demment valu s sont r fl chis par chaque l ment de la sc ne en utilisant la technique de radiosit Pour r aliser cette op ration il est n cessaire e calculer le facteur de forme En pr sence de v g tation le pourcentage d n
228. tudi s cas de l cole d architecture de Constantine h pital lyc es coles etc voir chapitre IV Cour 1 3 Cour 2 3 Cour 3 3 Fig 7 1 Les formes de base des cours simuler Source Solene 149 7 3 Protocole de la simulation Les propri t s physiques et thermiques des facettes associ es aux mat riaux sont pr sent es dans le tableaux 7 1 Coefficient thermique m ssivit conductivit Masse volumique Capacit kg m thermique J kg K Parois en b ton claire 0 9 0 9 2100 870 Sol en dallage de 0 9 0 75 2300 960 b ton Arbres 0 95 Non Prise en Compte Tableau 7 1 propri t s physique et thermiques des mat riaux Valeurs moyennes pour les parois paisseur 0 3 m a parois 0 6 0 90 Valeurs moyennes pour le sol 0 2m asol 0 60 paisseur 0 5 m En plus des valeurs des flux solaires et des temp ratures de l air qu il faut initialiser au d but du calcul il est important de noter qu un certain nombre de param tres doivent eux aussi tre pr cis s avant d amorcer le calcul des flux solaires nets et les temp ratures de surface Le coefficient d change superficiel int rieur global est fix la valeur standard de hint 9 wm2 C Les coefficients convectifs ext rieurs il s agit de donner une valeur au coefficient convectif pour chaque facette du maillage Dans notre cas les valeurs des coefficients convectifs qui sont prise en comp
229. tz N 1985 Habiter vers une architecture figurative dition Electa Moniteur paris 1982 205 p Steemers K A 1996 Low enrgy urban design in Solar Energy in architecture and urban planing proceedins of 3th European conference on architecure Florence Italy pp 501 504 Szokolay s v 1980 Environmental science handbook for achitects and builders the construction press Ltd Lancas England Twarowski M 1968 Soleil et architecture Dunod Paris WNO 1996 World Meteorological Organisation Climate Urban Development WNO n 844 24p Viers G 1968 El ments de climatologie dition Fernand Nathan Paris Vinet J 2000 Contribution la mod lisation thermo a raulique du microclimat urbain Caract risation de l impact de l eau et de la v g tation sur les conditions de confort en espaces ext rieurs Th se de doctorat de l Universit de Nantes 246p Ecole d architecture de Nantes le 27 11 2000 Sites Internet Urba gloss 1995 Global climate change fr Consult le20 01 2004 www atmosph re mpg de consult le12 06 2005 Milanvoye M 2004 Le ambiances thermiques www cnam Ergonomie htmm consult le20 07 2005 www Marseille archi fr consult le21 04 2005 www energie arch ucl ac be Consult le 12 10 2004 www exposition universelle S ville 92 Consult le 11 03 2005 yahoo fr origine du mot cour origine du mot hortus htm yahoo fr Consult le 15 10 2004
230. u un tour d horizon de la repr sentativit des b timents cours dans le contexte architectural actuel ce classement a montr qu l chelle de la ville la cour est pr sente avec un grand pourcentage dans les difices caract re scolaire c est l espace structurant de ce genre d difice ce qui nous pousse dire q une normalisation et un dimensionnement sp cifique en relation avec les crit res du confort thermique et indispensable pour ce genre d quipements Les l ments composants la cour tant d finis le chapitre suivant sera une approche ou tude qualitative d taill e sur le comportement thermique de ces composants savoir g om triques dimensions formes orientations etc les composants physiques parois entourantes et le sol l ments naturels et le r le de chaque composant sur le microclimat engendr dans la cour 93 94 5 1 Introduction Le chapitre pr c dent avait comme but la compr hension de la cour suivant les caract ristiques formelles spatiales et physiques Mis a part ces consid rations il est important de se pencher dans ce chapitre sur les aspects li s au comportement caract risant les changes thermo radiatifs dans les cours Il est bien vident que ces changes qui incluent le rayonnement solaire direct r fl chi et diffus et le rayonnement infrarouge sont parmis les principales sollicitations ext rieures qui influent sur le confort thermique dans la cour La
231. uit Mot d origine espagnole qui signifie cour int rieure d une maison Par contre le mot cour est d fini comme suit La cour est un espace d couvert entour e de b timents ou de murs et d pendant d un difice ou d une propri t b tie 3 L appellation du patio par r f rence cour est d origine espagnole Patizeulo Patio petite cour ou courette 4 D apr s ces d finitions en g n rale le mot cour d signe un espace grand chelle tel que le cas de la cour int gr e aux grands difices publics ou priv s tandis que le patio se limite aux maisons et petites habitations malgr que dans certains ouvrages on continue utiliser la m me appellation pour le m me espace pour cela il est indispensable de d finir et de mettre des crit res qui 1 Grande Encyclop die du XX eme si cle tome 3 si cle 1817 p34 2 origine du mot cour yahoo fr 3 Ibid p 35 4 tymologie origine du mot hortus htm yahoo fr 69 peuvent plus ou moins d finir clairement ces deux espaces Il est remarquer certains ouvrages tel que le sixi me livre de Vitruve le mot latin Atrium est utilis pour d signer la cour 5 La cour centrale non couverte portique d signe dans les difices romains Atrium voir fig 4 1 ce terme est r serv aujourd hui aux espaces couverts par une verri re Par contre l Atrium romain d signe un espace d couvert entour de p ristyles grecques types
232. uit en 1994 architecture moderne Un grand volume circulaire en verre fum perc par une cour centrale c est la cour centrale qui fait fonction de cour d honneur sol construit avec le m me gr s rose des Vosges que celui utilis au moyen age pour la construction de la cath drale de strasbourg Fig 4 5 cour du parlement europ en Strasbourg Source www inecula com ouvre photos 4 6 1 2 cour pentagonale Cour int rieure au pentagone si ge abritant l tat major du minist re de la d fense am ricaine construit en 1943 La conception du b timent principal est le r sultat de plusieurs b timents reli s entre lieux donnant la forme pentagonale chaque b timent donne sur une ruelle est l ensemble converge vers une vaste cour plant e d arbres avec un centre am nag qui sert de lieu de recr ation et de d tente Fig 4 6 cour du pentagone minist re de la d fense am ricaine Source Comprendre les merveilles de l architecture 2000 4 6 1 3 Cour trap zoidale 81 Cour du si ge de la marie de la ville de Nantes ouverte d un seule cote juxtapos e a une autre cour de forme presque trap zo dale dissociant entre deux types de fonctions ce qui est public et ce qui est administratif Fig 4 7 Siege de la mairie de Nantes Source inecula ouvre com 4 6 2 Cour et parois Verticales 4 6 2 1 Cour avec galeries entourantes L agencement des portiques formant une galeri
233. ures 7 50 et 7 51 la cour ouverte du cot du sud orient e suivant l axe longitudinal Nord Sud marque les valeurs les plus lev es des temp ratures de surface et les flux solaires nets absorb s 7 6 Effet de la taille L tude de cette tape concerne la simulation de l influence du changement de la taille de la cour sur l intensit des valeurs des temp ratures de surface et les flux solaires nets absorb es Pour ce faire la cour rectangulaire 2 3 a t consid r e c est la 183 forme interm diaire entre la cour carr e 3 3 et la cour rectangulaire allong e 1 3 voir Fig 7 52 L tude de l effet de la taille se fait travers la variation du volume de la cour trois volumes sont prisent en compte V1 16 200 m V2 8100 m V3 16 200 m Les simulation effectu es pour l hiver et l t et pour les trois directions Est ouest Nord sud et nord est sud ouest les dimensions des cours consid r es Taille grande L 42m 1 28m h 14 00m Taille moyenne L 33m 1 22 50m h 11 25m Taille petite L 29 5m 1 19m h 9 50m Le rapport h I etant maintenu proportionnelle pour chaque taille Cour V1 V Cour V1 V 2 Cour V2 V 3 V V1 V V 2 V V 3 Fig 7 52Taille des cours simul es Source Solene 184 50 00 45 00 40 00 35 00 30 00 E Rec V 25 00 gg Rec V 2 20 00 o Rec V 3 15 00 10 00 l 5 00 0 00 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h
234. us les l ments du climat se trouvent modifi s Sommet e AT urbain rural E fs a District E 1 commercial Farc Rural Suburbain Urbain Fig 1 12 Influence de la densit urbaine sur le microclimat Source www atmosph re mgp de 1 12 Microclimat de Constantine La ville de Constantine est caract ris e par un site particulier et h t rog ne vue sa taille et sa densit urbaine ces caract ristiques affectent le climat r gional en le modifiant pour cr er un microclimat sp cifique en effet le microclimat de la ville de Constantine se trouve affect par les facteurs suivants La topographie du site qui se caract rise par des terrains accident s ces reliefs particuliers do une influence directe sur les vents dominants et le rayonnement solaire La densit urbaine Constantine est caract ris e par une forte densit urbaine l implantation des nouveaux cit s Z H U N condens es La nature du sol caract ris par les grandes surfaces goudronn es et des espaces nus ce qui augmente l absorption du rayonnement solaire qui d pend de l alb do des surfaces La diminution des surfaces v g tales ce qui diminue l vapotranspiration et entra ne une augmentation de la chaleur latente les normes pr conis es par l O N U pour la couverture v g tale etant de 10m7 hab pour le cas de Constantine cette surface ne d passe pas les 0 06m hab Le microclimat de Constantine est affect aussi par
235. ux radiatifs Ces bilans solaires concernent les flux incident direct et les flux incidents diffus l heure de simulation choisit Dans ce programme nous consid rons un individu standard de 1 7 m et de 70 Kg surface de Dubois 1 8 m 9 pour lequel il suffit de donner la valeur du m tabolisme relatif a l activit exprim e en met 1 met 58 2 W m ainsi que la r sistance thermique des v tements exprim e en clo 1 clo 0 155 m2 C W En se reportant au calcul pr sent dans le chapitre 6 11 Conclusion Dans ce chapitre nous avons essay de d crire le plus pr cis ment possible la mani re dont nous envisagions la simulation num rique des diff rents transferts de chaleur par rayonnement de courte et grande longueur d onde par convection et par conduction dans les cours En nous appuyant sur le logiciel Solene l application de cet outil num rique permet d obtenir l ensemble des informations microclimatiques d sir es en r gime variable permettant l int gration des diff rents transferts de chaleur Ainsi apr s avoir d crit les principes g n raux de mod lisation de la simulation chaque niveau les param tres d entr e et les conditions initiales n cessaires aux diff rents calculs sont pr sent s L organisation des programmes d velopp s dans ces perspectives traduit la d marche mise en uvre Un programme de calcul des flux solaires incidents transmis transmission c Un programm
236. ux solaires transmis a travers couronne v g tale prennent en compte le fait que la masse foliaire des arbres pr sents dans la sc ne ne laissent passer que 10 de l nergie incidente Dans un deuxi me temps avec un pourcentage de transmission de 35 4 voir tableau 7 7 El vide mtr 0 OTr 0 1 m Tr 0 35 5h 6h 7h 8h 9h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h Fig 7 62 transmission travers la couronne v g tale le21 juin Cour 2 3 orientation NS Temp ratures de surface C Heures opaque Transmission 10 Transmission 35 10h00 33 72 33 87 34 24 12h00 41 25 41 45 41 88 14h00 41 37 41 54 41 98 16h00 37 52 37 63 37 92 Tableau 7 7 Temp ratures de surface avec transmission v g tale Cour2 3 orientation NS 4 Voir d tail des r sultats en annexe 192 Les r sultats de simulation montrent que l augmentation des temp ratures de surface due a la transmission solaire marque une variation moyenne de 0 20 C pour un pourcentage de transmission de 10 est une variation moyenne de 0 55 C pour une transmission de 35 Cette porosit permet de mettre en vidence l int r t du choix des types d arbres la densification dans la masse foliaire de la v g tation qui induit de profonds changements a travers le temps quant aux rayonnements solaires incidents transmis au niveau du sol et des fa ades et par cela sur le microclimat r gna
237. vant deux sortes d analyses une premi re analyse globale des bilans d ensoleillement en utilisant les dur es d ensoleillent pour chaque paroi ainsi que les rayonnements directs incidents et une autre analyse plus localis e il s agit des flux solaires nets absorb s et les temp ratures de surface En premier il a t lieu d valuer les dur es d ensoleillement des parois et le sol de la cour choisie selon diff rentes orientations Deux journ es types ont t choisies qui correspondent aux solstice d t et d hiver le 21 juin l t 2003 1 et le 21 d cembre de la m me ann e pour trois orientations Nord sud Est ouest et Nord est Sud ouest 7 4 1 Bilan d ensoleillement Les graphes et tableaux pr sent s ci apr s montrent les r sultats obtenus Ils donnent pour les deux journ es d t le 21 juin et d hiver le 21 d cembre jet pour les trois orientations choisies une visualisation du rayonnement solaire direct incident sur la p riode simul e du lever au coucher de 05h00 19h00 pour l t et de 08h00 a 16h00 pour l hiver Pour les dur es d ensoleillement et pour chaque orientation 1 Les donn es de l t 2003 ont t prises vues qu elles repr sentent l t le plus chaud de la d cennie source station m t orologique Mohamed Boudiaf 153 T Orientation NS Orientation EO Orientation NE SO Fig 7 6 Diff rentes orientations cour rectangulaire 1 3 12h00 l hiv
238. vaporation certaines des composants du climat local Ainsi l existence d un ventuel microclimat due la pr sence d une tendue d eau a t tudi num riquement Un potentiel microclimatique favorable est constat il est maximal jusqu 100m de la berge de la rivi re et correspond un abaissement de temp rature de l air de 6 7 C une hauteur de 1 75 m et s tend de mani re att nu e sur plusieurs centaine de m tre 19 1 10 2 Influence de la v g tation Dans les r gions fortement bois es les arbres interceptent de 60 90 de la radiation solaire emp chant l augmentation de temp rature du sol Ainsi lair sy chauffe dans une moindre mesure qu ailleurs Ce ph nom ne est permanent ou saisonnier suivant qu il s agit d arbres feuillage permanent ou caduc Par ailleurs les arbres emp chent la radiation nocturne la chute de temp rature durant la nuit est donc limit e 10 3 Influence d un site urbanise En ville les apports gratuits provenant des v hicules industries chauffage etc ainsi que la nature du sol et la quantit importante de mat riaux forte inertie r chauffent l atmosph re Le d me de pollution recouvrant les villes limite galement les radiations 19 Vinet J 2000 p35 25 nocturnes de telle sorte qu en moyenne la temp rature en ville est de 3 a 5 C plus lev e qu en site d gag La pollution ralentit le r chauffement matinal de l air et la grande
239. vent a Constantine Gharda a Touggourt Tunis Marrakech etc Cependant lorsque la construction est isol e il est essentiel que le rapport du volume construit la surface d enveloppe soit le plus lev fig 3 7 7 c_ ou re 3u Z ouf 54 i im olor a wre gt 4 JL Z FA 7 EZ SEE LATTES ZF EA Fig 3 7 tissu compacte Marrakech Source The arab city 1982 p5 7 Benadji A 1999 p 36 62 3 4 3 la forme du batie et la radiation solaire Afin de d terminer le r le que peut jouer la g om trie des b timents dans l ensoleillement des espaces construits et espaces libres plusieurs travaux ont fait l objet d tude dont le but est de concevoir et de d terminer la relation entre la forme urbaine et r partition de la radiation solaire sur les surface baties et non baties Dans ce sens on peut citer plusieurs travaux tel que Los S 1981 et Markus T A 1980 Dans ces cas la mise en ensoleillement passe par la manipulation des formes caract ristiques en g n ral le type l ilot cour la barre et la tour Dans le m me objectif nous pr sentons une tude faite par Steemers et al 1996 Dans le but de savoir la meilleur occupation par les batiments plusieurs formes et dispositions ont t choisies pour maintenir la densit d occupation constante le rapport entre surface batie au plancher et non batie a t conserv constant les chercheurs ont opt pur trois choix de formes diff
240. www inecula ouvre yahoo fr Consult le 02 01 2005 Source Piras E1998 http lesowww epfl ch master html Consult le 12 06 2005 http Amww isma arlon be plan plan htm Consult le 19 11 2004 Autres documents Encarta 2003 Encyclop die du XX me si cle en 06 tommes Paris 1917 Le quotidien d Oran 2004 du 25 12 2004 N 4253 Carte de la ville de Constantine ONRS 1983 Revue technique et architecture Architecture climatique N 354 juin juillet 1984 Hachette 2001 Grand dictionnaire Larousse dition Dunod Paris 2001 212 Liste des figures Chapitre 01 FIG 1 1 Zones climatiques dans le monde 13 Fig1 2 Bilan radiatif terrestre fist aient nt tn etant 17 Fig 1 7 Zone de surchauffe de la ville de Constantine 20 Fig 1 8 Dur e d insolation en heures de la ville de Constantine 21 Fig 1 8 n bulosit en octas de la ville de Constantine 23 FIG 1 10 Influence de l eau sur le microclimat 24 Fig 1 11 Influence de la topographie sur le microclimat 26 Fig 1 12 Influence de la densit urbaine sur le microclimat 29 Fig 1 13 llot de chaleur urbain esse ss con redhat ruse dos 2 es osne 30 Chapitre 02 Fig 2 1 R sistance thermique des habits
241. yenne de 675 m par rapport au niveau de la mer cette altitude varie d un point a un autre elle est de 493 m a el_ Menia le pont le plus bas elle peut arriver a 820 du cot de djebel ouahch et elle est a 602 m en plein centre de la ville Source station m t orologique Mohamed Boudiaf Elle est situ e dans la d pression Est entre les cha nes montagneuses de l atlas tellien et l atlas saharien Situ entre la mer est le Sahara son climat est influenc d une part par la mer et d autre part par le Sahara 1 7 2 Interpretation des donn es climatiques L interpr tation des donn es climatiques de la ville de Constantine d apr s le tableau des donn es des l ments du climat voir annexe montre que la temp rature moyenne annuelle est de 16 C La temp rature moyenne minimale est de 7 2 C en janvier tandis que la moyenne maximale est de 26 C pour le mois d ao t etant le mois le plus chaud Les temp ratures augmentent d une allure r guli re jusqu au mois d ao t qui repr sente le mois le plus chaud On peut distinguer deux p riodes une p riode chaude et s che qui s tale du mois de juin au mois de septembre et une autre p riode plus longue qui s tale du mois d octobre au mois de mars parfois on peut consid r le mois d avril un mois confortable tandis que les deux mois avril et mai sont consid r confortable vu que la temp rature moyenne est comprise entre 12 et 18 C Le vent est un param tre instab

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