Chapitre quatre L'évaluation du confort thermique Par les

Chapitre IV. L’évaluation du confort thermique par les techniques d’analyse bioclimatiques

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CChhaappiittrree qquuaattrree

LL’’éévvaalluuaattiioonn dduu ccoonnffoorrtt tthheerrmmiiqquuee PPaarr lleess

tteecchhnniiqquueess dd’’aannaallyyssee BBiioocclliimmaattiiqquueess I- Introduction

Le maintien de l’équilibre thermique entre le corps humain et l'environnement est l’une des

principales exigences, pour la santé, le bien être et le confort, on doit rechercher cet équilibre

avec l’environnement extérieur, qui dépend de la conjugaison de nombreux facteurs.

Certains sont d’ordre individuel comme l’activité, le vêtement… etc.; et d’autre sont des

facteurs de l’environnement, tels que la température de l’air, le rayonnement, l’humidité et les

mouvements d’air.

Bien que l’environnement physique soit constitué par : la lumière, le son, le climat, l’espace et

l’animation, l’influence sur le corps humain est très perçue, réactions physique et

psychologique exercés sur le système de l’équilibre biologique, qui essaye de s’adapter aux

variations provoquées dans son environnement, le résultat est le stress, la fatigue, l’angoisse,

l’épuisement etc. (Olgyay, 1973).

Tant que le métabolisme humain a une réaction très limitée envers ces variations, il faudra

donc la présence d’un moyen intermédiaire, qui facilite l’adaptation de l’être humain avec son

environnement, ce moyen n’est que l’architecture, celle-ci assure l’abri qui lui manqué; et

offre une possibilité d’améliorer le contexte vécu.

Cela nécessite avant tout une compréhension adéquate du « Climat » afin de pouvoir

intervenir, par une architecture modifiant les conditions défavorables de l’environnement.

Le présent chapitre traite la grandeur physique de l’environnement et sa relation avec

l’enveloppe bâtie, en évaluant le confort thermique dans les bâtiments considérés par les

techniques d’analyse bioclimatique.

II- APPROCHE PHYSIQUE DU CLIMAT

II-1 Eléments du climat ;

Le climat d’un lieu dépend de : Sa latitude, Sa circulation atmosphérique générale, Des

conditions de l’environnement et du site…. (Escourrou, 1980)

Le climat d’une région se définit par l’interaction des éléments suivants : La radiation solaire ;

La température ; L’humidité ; Les vents ; Et les précipitations. (Konya, 1980)


131

II-2. Classification du climat dans le monde :

Pendant très longtemps, la climatologie avait été étudiée en relation avec l’agriculture. Les

systèmes de classification des climats étaient reliés à la végétation d’une région, négligeant

ainsi les besoins de l’organisme humain.

L’identification des différentes classes du climat à l’échelle mondiale et régionale se repose

sur des combinaisons de facteurs divers :

- l’appartenance à certaines masses d’air ;

- caractéristiques statiques des climats : précipitations, température, humidité.

- La combinaison de leurs divers éléments au paysage botanique. (Godard et Estienne,

1970)

D’autres facteurs influent les différentes classification en deuxième lieu tels que :

- les rapports terre-mer ;

- la continentalité ;

- l’intervention du relief ;

- L’influence de l’altitude ou de l’abri. (Godard et Estienne, 1970)

Ce qui permet de regrouper les climats en trois grandes catégories :

- climats des hautes latitudes ‘polaires et subpolaires) ;

- climats liés à la circulation zonale ;

- Climats de la zone intertropicale. (Godard et Estienne, 1970 ; Givoni, 1978)

Cependant, la diversification des climats a l’échelle mondiale présente une multitude

de propositions ceci a engendré l’apparition de plusieurs méthodes de classification, dont ou il

faut souligner la complexité des types de climat et l’absence d’une lecture parfaite des zones

définissants la trame climatique a base zonale. (Godard et Estienne, 1970).

Il y’a plusieurs systèmes de classification des climats dont on peut distinguer les méthodes

basées sur les recherches des géographes et des météorologues principalement les trois

suivantes :

1- Méthode de De Martonne ;

Méthode basée sur les précipitations et la température pour le calcul d’un « indice

d’aridité ou d’humidité » ou « facteur de pluie ».

2- Méthode de Koppen ;

Basée sur la température, la pluviométrie et l’humidité. La classification de Koppen,

largement utilisée, se base sur le choix de seuils. Deux types de seuils sont utilisés : des

seuils thermiques et des seuils pluviométriques (Evans, 1980)

Il a pu regrouper les climats en cinq (05) grandes catégories :

1- climats tropicaux humides.


132

2- Climats arides ou désertiques.

3- Climats tempérés chauds.

4- Climats froids

5- Climats des pôles. (Olgyay, 1969).

3- Méthode de Givoni ;

Plus tard, une classification est établie par givoni, faisant référence à une étude

développée par Miller ou on trouve les six grandes catégories :

1- climats chauds :

a- sec et chaud : désertique.

b- Chaud et humide : équatorial et tropical maritime.

c- Sec et chaud et humide.

2- climats tempérés chauds :

d- type moyen occidental

- méditerranéen continental.

- méditerranéen de compagne.

- méditerranéen maritime.

e- type moyen oriental.

3- climats tempérés froids :

f- tempérés froids continental.

g- tempérés froids maritime.

4- climat froids

h- continental froid : Sibérien

i- froid maritime : Norvégien.

j- froid désertique.

k- arctique. (Givoni, 1978).

La classification des zones climatiques présentées, subit des variations à des échelles plus

réduites, dues principalement à l’action de l’homme et de certaines de ses activités et aux

autres éléments de l’environnement naturel.


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Echelle du climat Facteurs affectant le climat Climat global Latitude

Altitude Relation à la mer

Climat régional latitude/altitude Situation continentale Relation aux autres eaux, rivière… Reliefs Relations aux régimes de vent majeurs (temps, côté sous le vent)

Climat local Altitude relative Relation aux eaux Végétation Développement/densité/trafic

Microclimat Topographie Conditions des sols Type de végétation Formes des constructions Type des eaux

Tab-1 : les facteurs affectant le climat Source : (M.Tabeaud, 2000)

II-3.Caractéristiques climatiques et distribution géographique des climats chauds et secs :

II-3-1. Caractéristiques générales du climat chaud et sec

On rencontre les climats désertiques dans les régions subtropicales d’Afrique, d’Asie

centrale et occidentale, d’Amérique du Nord-Ouest et du Sud, et dans l’Australie centrale et

occidentale. (Givoni, 1978).

Il se caractérise par des écarts importants des températures diurnes dépassant 15°C,

d’humidité d’air faible, des radiations solaires intenses, des vents secs et chauds et des

précipitations très faibles (Givoni 1978, Evans 1980, Konya 1980).

II- 3-2. Notion et indice d’aridité :

Le domaine aride se définit à partir de critères climatiques : il correspond aux régions du

globe caractérisées par un bilan hydrique déficitaire résultant, pour l'essentiel, de

l'insuffisance des précipitations par rapport aux prélèvements de l'évaporation. En réalité, de

nombreux autres facteurs interviennent, qui compliquent la notion d'aridité. Car il importe de

tenir compte du régime des précipitations - en milieu aride, celles-ci sont non seulement

faibles, mais rares et irrégulières - et de ses rapports avec le régime thermique, l'insolation, les

vents, le relief...

De nombreux indices d'aridité ont été proposés. Un des plus simples est celui de Köppen, qui

fixe des seuils limitant les régions arides et semi-arides ; pour que ce seuil d'aridité ne soit pas

atteint, les pluies doivent être d'autant plus abondantes qu'elles sont concentrées en été,

lorsque l'évaporation est forte.


134

La notion d’aridité n’a pas pour limites les zones désertiques classiques à climat chaud et sec ;

mais elle intègre aussi les régions ayant des précipitations rares ou irrégulières. L’aridité

affecte 31% environ des terres émergées.

Quatre types de zones arides ont été définis par Godard et Estienne en 1970 :

- désert chaud et classique ;

- désert côtier tropical et subtropical ;

- désert d’abri ;

- désert continental a hiver froid.

A cet effet des formules ont été établi par Martonne et Gausser pour connaître le degré

d’aridité, ces formule combinent les facteurs : température et précipitations.

Indice d’aridité = I = P/t +10……..(01)

Dont : P : précipitations annuelles. T : température moyenne annuelle.

Ou la valeur de cet indice est variable d’une région à autre et sa lecture caractéristique se fait

de la manière suivante : I < 5 : indice d’aridité absolue hyper aridité 5 < I < 10 : indice d’aridité Valeur de l’indice Type de climat

0< Idm<5 Hyper-aride 5< Idm<10 Aride 10< Idm<20 Semi-aride 20< Idm<30 Semi-humide 30< Idm<55 Humide

Tab.2 : Valeurs des indices selon le type de climat

Source : (Guyot.G, 1999).

Exemple des valeurs exprimées par Godard et Estienne en 1970.

Biskra : I = 148/22+10= 4.6

Les régions arides chaudes sont dues essentiellement à l’existence de chapelets de cellule

d’air continental, sec et subsides correspondant à des hautes pressions subtropicales.

Température de l’air : Les régions arides à climat chaud et sec sont caractérisées par des

température élevées pendant la journée, de l’ordre de 40°C à 50°C qui s’abaissent de 15°C à

25°C durant la nuit. (Konya, 1980).

La faible humidité et l’absence de nuages ont pour conséquence une très large amplitude de

température : en été, les rayon solaires non interceptés échauffent la surface du sol jusqu'à

70°C au milieu de la journée, tandis que la nuit une rapide perte de cette chaleur par

rayonnement de grande longueur d’onde refroidit cette surface jusqu'à 15°C, ou moins encore.

Les fluctuations de la température de l’air sont bien sur beaucoup plus faibles, mais malgré

tout une amplitude diurne de 20°C n’est pas rare ; les température durant un jour d’été sont

aux alentours de 40 à 50 °C et la nuit elles sont comprises entre 15 et 25°C. (Givoni, 1978).


135

L’amplitude annuelle est influencée par la latitude géographique sous laquelle les

températures d’été varient moins que celles de l’hiver, si bien que lorsque la latitude

augmente les hivers deviennent relativement plus froids alors les étés subissent peu de

changements, et l’amplitude annuelle est donc plus large. (Givoni, 1978).

Humidité relative : La tension de vapeur d’eau est à peu prés constante, variant selon la

position et la saison de 5 à 15 mm Hg. L’humidité relative évolue donc avec la température

d’air, et peu varier de moins de 20 % dans l’après midi jusqu'à plus de 40 % la nuit, un

changement dans la direction du vent peu apporter de l’air en provenance de la mer et donc

provoquer une augmentation d’humidité. Les pluies sont peu nombreuses et espacées, et bien

que les précipitations se déclenchent parfois a partir d’une haute altitude, l’eau s’évapore le

plus souvent entièrement avant d’atteindre le sol. Mais en certaines occasions, il y’a de

violents et rapides orages éclatant brusquement et durant seulement quelques heures. (Givoni

1978, Evans 1980, Konya 1980).

Radiation solaire : Le rayonnement solaire direct est intense, supérieur à 800 ou 900 W/m2

sur une surface horizontale. Et il est en outre augmenté par le rayonnement réfléchi par les

surfaces arides et de couleur claire voisines. Le ciel est sans nuages pendant la plus grande

partie de l’année, mais les brumes et les tempêtes de poussières sont fréquentes causées par

des courants convectifs dus a l’échauffement intense de l’air a proximité du sol ; elles se

produisent surtout l’après midi. (Givoni, 1978).

Vents : Locaux et chauds, La vitesse des vents est en général faible le matin, augmente vers

midi pour atteindre son maximum l’après midi ou elle est accompagnée fréquemment de

tourbillons de sable et de poussière. (Givoni 1978, Konya 1980).

Evaporation et précipitations : Les précipitations varient d’une région à d’autre, selon le

mouvement des vents et des masses d’air humides, elles sont peu abondantes et irrégulières

par rapport a une évaporation massive. (Givoni 1978, Konya 1980).

II- 3-3. La distribution géographique :

D’après Konya les climats chauds et secs sont situés entre 20°N et 25°S et largement entre

15°N et 30°N. Leur répartition géographique se présente comme suit :

L’Afrique : tout le Sahara, l’Egypte, ainsi que le Sud de l’Afrique et le désert du Kalahari.

L’Amérique de nord : le Nord du Mexique, le Sud de la Californie et des montagnes

rocheuses.

L’Amérique du Sud : le Nord Est brésilien, du Pérou a la Patagonie, la bande désertique

oblique par rapport a la chaîne des Andes.

L’Australie : les deux tiers du continent, sauf l’Est et quelques franges littorales.


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L’Asie : une partie du proche et moyen orient, la Péninsule arabique, une partie de la

Mongolie, les plateaux Tibétains, l’Asie centrale russe, le Turkestan chinois, les bas pays de

l’indus. (Givoni 1978, Konya 1980).

II-3-4.Classification du climat en Algérie : L’Algérie pays étendu sur une superficie de plus

de deux (02) kilomètres carré lui confère une variété dans le paysage géographique et

climatique. Son territoire est compris entre 18° et 38° latitude Nord et entre 9° longitude Est.

Il se caractérise par des zones côtières de la méditerranée, les hauts plateaux, les régions

montagneuses et le désert. (Recommandations architecturales, 1978).

Figure.2- : Zones climatiques d’hiver et d'été

Source : (Ministère de l'habitat, 1993) La classification des zones climatiques en Algérie permet de distinguer trois zones

principales. Le tell se caractérise par un climat tempéré humide de type méditerranéen, les

hautes plaines par un climat de type continental et le Sahara par un climat chaud et sec.

(Recommandations architecturales, 1978).

Zones climatiques

HIVER

Limites du confort Zones climatiques

ETE Températures (°C) Humidité relative (%)

H1

Littoral

H1a 21-25 22-70 E1

Littoral H1b 20-24 20-70

H2

Hauts plateaux

H2a 21-26 21-69 E2

Hauts plateaux H2b 20-25 23-75

H3

Sahara

H3a 22-27 19-65 E3

Sahara H3b 23-27 19-60 E4

H3c 23-28 20-62 E5

Tab.3 : les limites des températures et des humidités relatives déterminants chaque zone climatique

Source : (recommandation architecturales ; p21)

Fig.1. Les zones arides : L'aridité n'est pas identique dans tous les déserts puisqu'elle résulte de la situation géographique ; elle dépend de la combinaison entre les précipitations totales, leur répartition saisonnière et les températures.


137

III-PRESENTATION DU CAS D’ETUDE

III-1 Analyse climatique :

a- Climat et microclimat de Biskra : Le climat a toujours joué un

rôle déterminant dans la définition de la forme du bâtie, il

intervient au côté d'autres facteurs aussi importants tel que le

social, le culturel, et l'économique. Le rôle de l'architecte est de

pouvoir concilier entre les exigences de l'homme et son

environnement. Ceci doit passer par une étude climatique globale

de la région d'implantation du cas d’étude.

b- Situation : Le site qui servira pour l’analyse du confort thermique dans les lieux de travail

a travers ses deux dimensions subjective et objective est situé à une latitude de 34°48’ et une

longitude 05°44’ Est, au versant Sud de l’Atlas au Pré-Saharien Algérien. Cette situation est

parfaitement représentative pour l’analyse de la perception du confort thermique dans une

région aride a climat chaud et sec, dont, le rayonnement solaire et la température constituent

des importants éléments influant sur : l’échauffement de l’enveloppe du bâtiment, la

modification des ambiances intérieure, ou se manifeste l’influence des aspects thermiques et

énergétiques du soleil clairement sur la forme bâtie.

c- Caractéristiques générales du climat de Biskra :

Vu la situation de la ville de Biskra entre deux zones a climats distinctes ; la nature

géomorphologique du bassin et le caractère semi désertique de la région ; ont engendré à la

ville un climat « rigoureux » caractérisé par un été très chaud et sec et hiver froid la nuit, avec

d’importants apports énergétiques notamment en période estivale. Les données

météorologiques relatives à l’année 2003 proviennent de la station météo de Biskra montrent

que : La température moyenne varie entre une valeur maximale de 43°C et une valeur

minimale de 04°C Avec une forte insolation, dépassant les 3500 h/an, et un intense

rayonnement solaire direct qui peut atteindre 900 à 1100 W/m2 sur un plan horizontale, le

climat de Biskra présente un régime thermique très contrastés. Des amplitudes pendant la

journée et des contrastes thermiques saisonniers. En été, la température à l'ombre dépasse

facilement les 49°C et l'amplitude entre le jour et la nuit atteint environ 15°C, alors que

l'humidité relative reste faible et d'environ 27%. Par ailleurs en hiver la température extérieure

peut descendre à -2°C la nuit avec des précipitations rares et irrégulières. En plus de ces

caractéristiques défavorables, on assiste pendant les demi-saisons à des violents vents de

sables qui peuvent atteindre 100 km/h.

Figure.3: situation de la ville de Biskra

Source : (GEOATLAS, 1998, Graphi-Ogre)


138

d- Microclimat de Biskra :

Le développement de la ville de Biskra a été fait à l’instar des villes du Nord, marginalisant

ainsi les caractéristiques climatiques très rudes de la région. La prolifération des masses

bétonnées et des larges rues asphaltées a contribué à la détérioration du microclimat. La

température des surfaces goudronnées peut atteindre 353°K à cause de sa couleur et son

horizontalité.

Cet état est aggravé en été par la chaleur dégagée des appareils de climatisation, les

moyens de transport terrestre et surtout l'absence des espaces de végétations et des plans d'eau

(albédo : 0,35). L'ensemble des constructions modernes (immeuble de 4 à 5 étages) à Biskra

demeurent caractérisées par :

- une dispersion des citées urbaine, exposant ainsi le bâtiment aux contraintes

climatiques, particulièrement solaire.

- une orientation arbitraire des bâtiments ou le même prototype peut être soumis à

diverses orientations avec des façades comprenant de larges baies vitrées.

- choix inadapté des matériaux de construction utilisés.

- Absence des espaces verts et bleus.

- Aucune protection de l’intensité des radiations solaires et des radiations réfléchies du

sol et des bâtiments environnants.

- Insectes, sables et tempêtes (vents) de sable, grâce à la négligence de traitement

microclimatique. (Tabet Aoul, 2000)

La première conséquence, le bâtiment ne performe

plus avec son environnement. Le déficit du confort

thermique est compensé par un usage energivore

par la climatisation conventionnelle.

Figure-4 : représentation de la trajectoire du soleil en projection stéréographique. Diagramme solaire de la ville de Biskra. Source : atlas solaire

Figure.5: PDAU de Biskra en 1998.

Source : D.U.C Biskra


139

III-2 ANALYSE ARCHITECTURALE :

La ville de Biskra est devenue chef-lieu de la wilaya de Biskra à partir de 1974 c’est ce qui lui

a permis de regrouper un grand nombre d’équipements publics. Elle est dotée d’un nombre

considérable de bâtiments non résidentiels.

En dehors, des équipements industriels existant en périphérie, il existe des équipements a

caractère commercial, administratif, éducatif, culturel, religieux et sportif répartis au sein du

tissu urbain de la ville qui malgré qu’il n’englobe pas une zone administrative définie, les

sièges administratifs sont souvent localisés au niveau des avenues principales, probablement

pour une meilleure accessibilité et repérage. La surface totale de la commune est de 12.770 ha

où la surface urbaine de la ville actuelle est grossièrement de 2.800 ha avec une population de

199.768 habitants, estimée en 2003 (DPAT-Biskra, 2003).

Les équipements à caractère de bureaux sont relativement nombreux, dont certains sièges

administratifs occupent des bâtiments réhabilités étant conçus initialement comme des

habitations ou des établissements éducatifs. Ces transformations s’opèrent pour de multiples

raisons, notamment économiques.

III-2.1. Critères de choix de l’échantillon :

Vu l’absence totale de toute étude sur les espaces de bureaux il a été jugé utile de procéder à

l’étude exploratoire, notre choix de l’échantillonnage est justifier par :

- diversité de la morphologie urbaine et architecturale de la ville;

- les types des lieux de travail choisis sont représentatifs des différentes périodes de la

croissance urbaine de la ville (coloniale, post-colonial, contemporain);

- le balayage de toutes orientations possibles.

- le choix est basé essentiellement sur la recherche d’une diversité morphologique et

typologique d’un exemple à l’autre.

III-2.2. Classification des cas d’étude :

Les cas d’études ont été essentiellement classés selon la variable d’étude comme suit ;

1- classification des lieux de travail suivant leur typologie architecturale : type

colonial, post colonial contemporain.

2- classification suivant leur orientation.

3- Classification suivant leur organisation spatiale : (organisations : linéaire,

centrale topologique, radiale…).

4- Classification suivant la typologie des bureaux : (cloisonnés, paysagés.)

Donc on peut prendre les critères de choix suivants en considération :


140

III-2.2. 1- la typologie architecturale des bâtiments :

Notre présente étude ne s’intéresse que par les bâtiments construits comme espaces de

bureaux dès le départ. Des bâtiments à caractère administratif, bâtis à l’origine pour abriter

une activité sédentaire ont été répertoriés. Chronologiquement les bâtiments administratifs de

la ville de Biskra appartiennent à différentes périodes datant de 1896 à 2004 et répartis dans

les différents tissus urbains de la ville. Ces bâtiments constituent des principaux sièges

administratifs de la ville dont on peut les classés en trois groupes :

GROUPE 01 :

Les bâtiments hérités de l’ère coloniale tels que : L’hôtel de ville « l’A.P.C », la maison de

culture, la direction de l’éducation (l’académie), la Daïra, l’ex direction de l’emploi de

jeune….

GROUPE 02 :

Les bâtiments de l’ère post- coloniale : se sont Les bâtiments construits juste après

l’indépendance (la période de la construction et de l’établissement des secteurs économiques),

dont on peut citer : L’hôtel des finances « impôts », le siège du trésor public, la direction de

la jeunesse et du sport « DJS »

GROUPE 03 :

Les bâtiments contemporains, plusieurs bâtiments a caractère administratifs ont été construits

dans la période allant de 1980 a 2004 dans le cadre de l’amélioration de la ville de Biskra en

tant que chef lieu de la wilaya de Biskra parmi ces bâtiments on peut citer :

Le siège de la wilaya de Biskra (la DPAT, DRAG, cabinet de la wilaya ), la direction de

douanes, la direction des moudjahidine, le siège de la CASOREC, le siège de la SONELGAZ,

la S.A.A , la SETEB, le siège de la CNAS, la DUC, la DLEP, la DTP………etc

III-2.2. 2- l’orientation :

Les cas d’études ont été essentiellement choisis selon les variables d’étude (les ambiances

physiques de l’environnement), ces composantes (température, humidité, vitesse de l’air,

température radiante) déterminent la notion du confort thermique dont le choix de

l’orientation constitue un élément très important dans la prise en compte des données

climatique d’une part et de la perception du confort dans les espaces considérés d’une autre

part, donc suivant l’orientation des axes des bâtiments on peut distinguer quatre groupes :

- Groupe 01 : Axe Nord- Sud : La DPAT, La maison de culture, la DJS, DRAG.

- Groupe 02 : Axe Est- Ouest : Les impôts, Le trésor, la DLEP, la DUC, la DRAG

- Groupe 03 : Axe Nord -Est / Sud- Ouest : La direction des moudjahidines

- Groupe 04 : Axe Nord- Ouest / Sud- Est : APC, la SONELGAZ, la daïra …


141

III-2.2. 3-l’organisation spatiale :

Le système d’organisation est généralement le résultat de la recherche d’une rationalité dans

la structure, le système de distribution et le fonctionnement marié à la recherche d’une

richesse de composition spatiale.

Les espaces constituants un bâtiment a caractère administratif nécessitent des besoins

différents, et peuvent :

- avoir des fonctions spécifiques et des formes spécifiques.

- être flexibles dans leur utilisation et peuvent être manipuler avec liberté.

- être particuliers pour le bâtiment d’un point de vue fonctionnel ou ont une signification

particulière dans l’organisation globale.

- avoir des fonctions similaires et peuvent grouper dans une entité fonctionnelle ou répétée

dans une séquence linéaire

- nécessiter une exposition extérieure pour des besoins spécifiques (ensoleillement, confort,

aération, ventilation, éclairage, vue….

- nécessiter d’être différenciés pour des besoins d’intimité, ou d’isolement (bureau des

directeurs et chefs services..)

- devoir être facilement accessibles ;

Les principales formes d’organisation spatiales qu’on peut rencontrer sont :

L’organisation centrale :

C’est une composition stable, compacte, concentrée, qui consiste en un certain nombre

d’espace secondaire groupés autour d’un espace central (hall, patio..). Elle implique un

principe de hiérarchie, l’espace central est relativement grand, imposant et dominat. La

circulation dans ce type d’organisation peut être radiale, en boucle, ou spirale

L’organisation linéaire :

une séquence ou série d’espace répétitifs. Elle consiste essentiellement en un alignement

d’une série d’espaces. a cause de son caractère allongé l’organisation linéaire exprime une

direction et signifie le mouvement, l’extension et la croissance.

L’organisation radiale :

Cette organisation combine les éléments de L’organisation linéaire et celle centrale. L’espace

central est le point de départ de plusieurs autres organisations linéaire dans un sens radial.

Alors qu l’organisation centrale est introvertie l’organisation radiale est extravertie et orientée

dans un sens centrifuge.

L’espace central est généralement régulier les extensions linéaire peuvent être identiques dans

la forme et la taille et garde une certaine régularité dans l’organisation radiale, néanmoins ces


142

extensions linéaire peuvent être différentes les des autres si leurs fonctions sont différentes ou

si elle obéissent a des contraintes de site.

L’organisation topologique :

Régit par la proximité et l’assemblage en grappe, les espaces sont groupés par la proximité ou

par l’existence de traits visuels communs. Cette organisation n’a pas de structure géométrique

fixe.

En revanche, on distingue deux formes de compositions d’organisation spatiale des

bâtiments a caractère administratif en général au niveau des cas étudiés. La forme centrale ;

distribution autour d’un patio ou d’un hall central, c’est le principe d’introverti. La forme

axiale : organisation spatiale Distribuée le long d’un couloir, c’est une forme extravertie.

III-2.2. 4- La typologie des bureaux inventoriés :

l’étude a révélé que le type de bureaux le plus fréquent dans la ville de Biskra est le bureau

cloisonné. Sauf quelques exceptions aux niveaux des sièges importants tels que la wilaya,

l’A.P.C et le trésor public.

Synthèse :

De tous les bâtiments présentés précédemment, et suivant la classification adoptée, on a choisi

un bâtiment de chaque groupe. Ce que peut être considéré comme un échantillonnage typique.

Les exemples choisis sont :

- L’hôtel de ville de biskra (l’A.P.C) :

- L’hôtel des finances (les impôts)

- La direction de la planification et de l’aménagement de territoire (LA D.P.A.T)


143

Tab-4 : récapitulation des exemples étudiés. Le tableau ci-dessous récapitule les principales caractéristiques des différents modèles de bureaux

existants au niveau de la ville de Biskra, suivant les critères de choix proposés et la grille d’analyse adoptée.

LES BATIMENTS

LES PHOTOS

LES CRITERES L’APC les

impôts DPAT la DJS moudjahidine le trésor SONALGAZ cabinet de la wilaya DSA DLEP DRAG

TYPOLOGIE ARCHITECTURALE colonial Post-

colonial contemporain Post- colonial contemporain Post-

colonial contemporai

n contempor

ain contempora

in contemp

orain contempor

ain

ORGANISATION SPATIALE centrale radiale linéaire linéaire radiale linéaire linéaire linéaire centrale linéaire linéaire

Bâtim

ent

L’orientation principale Des façades

NO & SE E & O N & S SO.S &

NE.N E & O NO.O & SE.E E & O S & N Vers

l’intérieur E & O E & O

Nombre d’étages R+ 1 R+3 R+ 2 R+ 1 R+2 R + 2 R+2 R + 2 R + 1 R + 1 R +3 La couleur des murs

ext\ int Bleu ciel\

blanc Crème\ crème

Crème\bleu ciel

Blanc\ jaune crème\ crème Jaune\

jaune Jaune\blanc Marron\ crème

Crème\ blanc

Jaune\ blanc

Marron\ blanc

épaisseur des murs ext 55 cm 30 cm 30 cm 30 cm 20 cm 30 cm 40 cm 30 cm 30 cm 30 cm 30 cm

Bure

aux

Taux d’occupation par bureau type. 2 a 4 2 a 4 2 a 3 1 a 2 2 a 5 1 a 3 1 a 2 2 a 4 1 a 2 2 a 3 2 a 5

Nb de fenêtres/bureau 1 3 2 1 1 2 2 2 1 1 2 Sur tot de fenêtres/bureau 1.25 5.1 3.15 3.67 2.4 4.2 3.6 1.5 1.25 1.95 1.8

Cloisonné nombre 29 18 24 18 25 48 30 150 14 20 50

% 93.1% 100 % 100 % 100 % 96 % 100% 100% 100% 100 % 100% 100 % Commun paysagé (salle)

nombre 2 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

% 6,9 % 0 % 0 % 0 % 4% 0 % 0 % 0 % 0 % 0 % 0 %

Les dimensions d'un bureau type (a, b) \ la surface (m2)

5 x 3,4 m =

17 m2

3,5 x 3,6 m = 12,6

m2

4 x 4 m = 16 m²

4 x 4 m = 16 m2

3 x 4 m = 12 m2

3,3 x 5 m =

16,5 m2

3,6 x 4 m = 14,4 m2

3,2 x 3 m =

9,6 m2

3,2 x 3,6 m = 11.52 m2

3,9x4,7m =

20,21 m2

5 x 3,5 m =

17,5


144

III-2.3. - ETUDE DES BATIMENTS DE BUREAUX CHOISIS :

III-2.3.1 L’hôtel de ville (l’APC) :

Situation : Le siège de la mairie de Biskra (ou de

l’Assemblé Populaire Communal) daté de 1896, est

implanté dans le tissu colonial.

Vue Aérienne.1 : situation de l’hôtel de ville -A.P.C- de Biskra

Source : google, Europe technologies image, 2007 Le tissu colonial est en forme de damier inclinée par

rapport à l’axe Est-Ouest suivant un angle de 45°. La

largeur des voies est égale à 10 m et la hauteur moyenne

des constructions atteintes un étage plus rez-de-chaussée.

Organisation spatiale :

- Le siège de la mairie occupe un îlot de 40 m x 30 m.

L’organisation du plan est centrale autour d’un patio

découvert.

- Une entrée monumentale matérialise la façade principale,

orientée nord ouest.

- l’orientation Nord-Ouest Pour bénéficier probablement

d’un meilleur éclairage naturel, un nombre important de

bureaux sont orientés vers la façade sud-est.

Figure -8 : L’hôtel de ville de

Biskra (2004), vue sur le patio

Fig -7 : L’hôtel de ville de Biskra (2004),

Source : auteur

Fig -6 : L’hôtel de ville de Biskra (1896), un exemple

des bâtiments de bureaux coloniaux

érigé dans le style du mouvement dit "arabisance".

Source : http://afn.collections.free.fr/pages/biskra.html


145

- Le nombre total des bureaux est trente et un, parmi lesquels dix-huit sont orientés sud-est

et deux bureaux situés dans le sous-sol.

- Les surfaces des bureaux varient entre 9 et 15 m² (3 x 3 m à 5 x 3 m), jusqu’à 40 m² pour

les plus grands (5 m x 8 m)

- Le taux d’occupation des bureaux varie avec l’activité et il est en moyenne de 2 à 3

personnes par bureau, à l’exception des deux grands bureaux où le nombre dépasse 6

personnes.

- Les fenêtres protégées par des persiennes sont à l’origine assez grande (2,3 m2)

Figure -9 : L’hôtel de ville de Biskra, vue sur

un bureau type.

Source : auteur.


146

Figure -10 : L’hôtel de ville de Biskra, plan du R.D.C et 1ier étage.

Source : auteur, relevés

III-2.3. 2.L’hôtel des finances « impôts » :

Situation :

L'hôtel des finances (ou le siège de la direction centrale des impôts) de la ville de Biskra est un

bâtiment administratif de deux étages construit depuis 1969 classé comme post- colonial.

Vue Aérienne.2 : situation de l’hôtel des finance –les impôts- de Biskra

Source : Google, Europe technologies image, 2007

Le bâtiment a une situation très intéressante vis-à-vis des artères principales de la ville, et étant à

la proximité de certains autres équipements publics.


147

La façade principale est fortement caractérisée par l’horizontalité générée par l’orientation des

ouvertures et parfaitement symétrique

Dans un plan carré dont la cage d’escalier est au centre, les bureaux sont distribués le long d’un

couloir en forme de U. A l’exception de trois bureaux au 2e étage et deux bureaux dans le 1er

donnant vers un patio, tous les autres bureaux donnent directement vers l’extérieur.

Figure -12 : L’hôtel des finances « les impôts » de la ville de Biskra, plan du R.D.C.

Source : auteur, relevé

figure-11 : situation de l’hôtel des finances

–les impôts- de Biskra.


148

Le nombre total des bureaux est de quarante-huit. Le taux d’occupation par bureau est de 2 à 4

personnes, ce qui est jugé -par les employés eux-mêmes comme très élevé par rapport à la surface

des bureaux.

Figure -13 : L’hôtel des finances « les impôts » de la ville de Biskra, plan du 1ier étage.

Source : auteur, relevé

La surface moyenne des bureaux est égale à 16 m 2 et leur forme type est le carré.

Pour ce qui est de l’éclairage et de la ventilation naturelle, chaque bureau est éclairé par de

grandes fenêtres positionnées horizontalement (Fig.12). Les fenêtres ouvrantes à l’australienne

ont une surface de 1,7 m2 pour chacune. Elles sont protégées par des volets en permettant aux

occupants le contrôle des rayonnements solaires.


149

Plan 1ier et 2ieme, façade principale

Vue sur le hall Vues d’extérieur Vues d’intérieur

Figure -14 : Différents plans, vues façades de l’hôtel des finances « les impôts » Source : auteur, relevés


150

III-2.3.3 .La direction de la planification et de l’aménagement de territoire (LA DPAT)

Situation : situé en face de la place publique (Elhoria) donnant sur "la Rue E. Abdelkader". Vers

l’ouest, le siège de la wilaya donne directement sur les voies de "Benramdane" qui est un quartier

actif de commerce.

figure-15 : situation de la -DPAT- de Biskra

source : PDAU, Biskra 1996

Occupé par plusieurs directions techniques de la wilaya, y compris, la Direction de la

planification et de l’aménagement du territoire DPAT.

Vue Aérienne.2 : situation la DPAT- de Biskra

Source : Google, Europe technologies image, 2007 Le siège de la wilaya de Biskra est constitué actuellement de

quatre blocs de bâtiments de bureaux qui ont été construits

successivement l'un après l’autre.

C’est Le 2eme bâtiment, désigné ici –par les initiales de l’une

des administrations qui l’occupent- "la DPAT" a été construit

en 1984. Ce bâtiment –DPAT- est occupé par plusieurs

directions et agences : "L’assemblé populaire de la wilaya"

au R.D.C. "l’inspection de l’environnement", "la direction du

tourisme" et "la direction de l’industrie et des mines" au 1ier

Photo -4 : DPAT, vue sur le patio.


151

étage "la direction de la planification et de l’aménagement du territoire", et "le service personnel"

au 2e étage.

Le nombre total des bureaux est de cent (100) bureaux. Le taux d’occupation est de 2 à 3

personnes par bureau, avec quelques bureaux individuels pour les responsables. Les bureaux sont

d’une surface moyenne de 12,6 m2.

Figure -16-a : DPAT, la façade principale./ Source : auteur, relevé

La ventilation et l’éclairage naturel du bâtiment sont assurés par deux patios. Un des patios est

ouvert vers la façade sud.

Figure -16-b : DPAT, plan de 1ier et 2ieme étage./ source : auteur, relevé

Les fenêtres donnant vers l’extérieur (non vers le patio) ont une surface de 1,575 m2 et elles sont

protégées par des éléments en claustra, reprenant le style du premier bloc de la wilaya.


152

III-2.4. Récapitulation des exemples choisis :

L’objectif de cette analyse est d’identifier les spécificités architecturales des bâtiments à caractère

de bureaux existants dans la ville de Biskra. L’investigation a touché les relevés des plans et les

détails de conception.

Cependant, les principaux résultats de l’étude des bâtiments de bureaux peuvent être résumés

dans les points suivants :

La typologie des bureaux inventoriés : cette étude a révélé que le type de bureaux le plus fréquent

dans la ville de Biskra est le bureau cloisonné. En revanche, on distingue deux formes de

composition de la conception du bâtiment en général ; la forme centrale ; distribution autour d’un

patio ou d’un hall central et la forme axiale ; distribution le long d’un couloir.

Forme des bureau : on distingue deux formes de bureaux ; le carré et le rectangle qui dominent

dans presque tous les modèles.

La ventilation : Tous les bâtiments étudiés assurent leur ventilation de manière naturelle par les

fenêtres ouvrantes vers l’espace extérieur (la rue ou la cour) ou vers un patio (d’aération).

Le conditionnement de l’air ambiant : La nature du climat a imposé l’installation d’un

climatiseur pour chaque bureau, les chauffages ne sont pas tellement nécessaires d’après les

utilisateurs de ces bureaux. Les conceptions d’un certain nombre de bâtiments ont pris en

considération le positionnement des appareils de conditionnement (climatiseurs et chauffages).

Malgré cela, des opérations de modification survenant issues du changement de l’utilisation de

l’espace ont causé, dans plusieurs cas, des altérations au niveau de l’aspect extérieur (déformation

de la façade par les corps des climatiseurs non couvert et mal positionnés, et les conduites de

dégagement de CO2 pour les chauffages.

L’éclairage naturel : est parfaitement assuré par les ouvertures qui donnent sur l’extérieur .

Nombre et Taille des ouvertures : L’étude des bâtiments datant de périodes différentes a révélé

que les bâtiments les plus récents sont ceux qui possèdent les fenêtres les plus petites.

Cependant il apparaît que le nombre des fenêtres existants dans un bureau type varie entre un et

trois dont la taille de la fenêtre varie entre 1.25 m² a 5.1 m² mais n’est pas le seul indice influant

dans le comportement des usagers vis a vis des ouvertures.

La protection des fenêtres : La protection des fenêtres varie suivant la conception du bâtiment en

général; brise-soleil, claustras, persiennes et fenêtres protégées par des éléments saillants de la

façade elle-même. On remarque, aussi que l’utilisation de ces éléments architectoniques a pour

objectif beaucoup plus la décoration des façades que la protection contre l’ensoleillement.


153

La couleur : A part de rares exceptions, les couleurs dominantes des espaces intérieurs sont les

couleurs claires telles le beige, le jaune clair et le blanc cassé pour les parois latérales. Le plafond

est systématiquement peint en blanc.

Cette étude a révélé l’existence d’une variété d’espaces et de conceptions dans les bâtiments de

bureaux à Biskra.

Tab-5 : les exemples choisis

Le balayage de tous types de bâtiments a caractère administratif, toutes orientations

possibles, toutes organisations spatiales et tous types de bureaux peut nous aider à effectuer une

analyse quantitative et qualitative du confort thermique des lieux de travail au niveau de la ville

de Biskra cas représentatif des zones arides a climat chaud et sec. Le prochain point traite

l’analyse quantitative du confort thermique dans les lieux de travail choisis comme cas d’étude,

c’est une analyse bioclimatique basée sur des données météorologique de l’année 2004.

Les exemples choisis

LES PHOTOS

LES CRITERES

L’APC les impôts DPAT

TYPOLOGIE ARCHITECTURALE

colonial Post- colonial contemporain

ORGANISATION SPATIALE centrale radiale linéaire

Bât

imen

t

L’orientation principale Des façades

NO & SE E & O N & S

Nombre d’étages R+ 1 R+3 R+ 2 La couleur des murs ext\ int Bleu ciel\ blanc Crème\ crème Crème\bleu ciel

épaisseur des murs ext 55 cm 30 cm 30 cm

Bure

aux

Taux d’occupation par bureau type.

2 a 4 2 a 4 2 a 3

Nb de fenêtres/bureau 1 3 2 Sur tot de fenêtres/bureau 1.25 5.1 3.15 Cloisonné nombre 29 18 24

% 93.1% 100 % 100 % Commun paysagé (salle)

nombre 2 0 0

% 6,9 % 0 % 0 %

Les dimensions d'un bureau type (a, b) \ la surface (m2)

5 x 3,4 m = 17 m2

3,5 x 3,6 m = 12,6 m2

4 x 4 m = 16 m²


154

III-3 Analyse Bioclimatique : Après le traitement des données climatiques et leur projection sur les différents graphes et

diagrammes, différentes stratégies peuvent être appliquées pour approcher les conditions du

confort thermiques.

DONNEES CLIMATIQUE DE BISKRA - L’ANNEE 2004- Les mois Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juill Aout Sept Oct Nov Déc

Parametre -1 - Température de l'air EN °C

T MAX 19,7 21,9 27,9 28,7 30,6 45,8 46,1 46,9 37,9 32,9 28,1 18,2

T MIN 3,1 4,3 7,7 11,4 16,9 21,1 29,1 26,9 24,2 19,5 16,7 5,1

T MOY 11,4 13,1 17,8 20,05 23,75 33,45 37,6 36,9 31,1 26,2 22,4 11,7 Parametre -2 - Humidité relative en %

Hr MAX 80 73 70 62 58 50 45 45 65 72 80 82 Hr MIN 52 41 40 32 30 25 24 23 30 38 53 57

Hr MOY 66 57 55 47 44 37,5 34,5 34 47,5 55 66,5 69,5

Parametre -3 - Vitesse du vent en m/s Vitesse du vent FF 3,5 4,2 3,2 5,2 4,1 3,1 2,5 2,8 2,3 2,8 3,2 3,1 Direction du vent DD NO NO NO N O O SE SE S E NO NO

Parametre -4 - Nébulosité en %

N 1 0 5 8 5 3 1 0 2 4 1 1

Tab-6 : données climatiques de biskra. Source : internent, satellite, station météorologique

données climatiques

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

Janv

Févr

Mars Avril

MaiJu

inJu

illAou

tSep

tOct

Nov Décmois

T (°

C) T MAX T MIN T MOY

Graphe-1 : données climatiques de Biskra Paramètre Température-

Source : internent, satellite, station météorologique


155

données climatiques

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Janv

Févr

Mars Avril

MaiJu

inJu

illAou

tSep

tOct

Nov Décmois

H (%

) Hr MAX Hr MIN Hr MOY

Graphe-2 : données climatiques de Biskra Paramètre humidité-

Source : internent, satellite, station météorologique

III-3-1.L’Évaluation du confort thermique par les techniques d’analyse bioclimatiques ;

Après le traitement des données climatiques de l’année 2004 (données moyennes mensuelles)

recueillies auprès de la station météorologique et les données climatiques horaires mensuelles de

Biskra pour l’année 2004 (surtout les mois de mars et juin 2004) recueillies auprès de satellite

(internent) ; et après leur projection sur les différents diagrammes et graphes, différentes

stratégies de chauffage et refroidissements peuvent être appliquées sous formes de dispositifs

passifs et actifs pour approcher les conditions du confort thermique dans les cas d’études choisis.

III-3-1.1. Méthode de Olgyay

Le chauffage est nécessaire pendant les mois froids : mois de janvier, février, mars, novembre et

décembre (1, 2, 3, 11,12) ;

Les mois d’avril, mai et octobre (4, 5, 10), des périodes de confort sont généralement ressenties

pendant le jour, et le chauffage est souvent nécessaire pendant la nuit.

Les mois de juin, juillet, août et septembre (6, 7, 8, 9) présentent certaines périodes de confort

pendant la nuit avec la nécessité de rafraîchissement et refroidissement.

Les mois de juillet et août (7, 8) le refroidissement est indispensable.

La figure -17 montre les recommandations adoptées par la méthode de Olgyay


156

figure-17 : analyse bioclimatique suivant la méthode de Olgyay

III-3-1.2. Méthode de Givoni

Durant les mois froids de janvier, février, mars, novembre et décembre, (1, 2, 3, 11,12), la

combinaison de chauffage passif par rayonnement solaire et masse thermique et du chauffage

conventionnel est nécessaire pour satisfaire le besoin en chauffage.


157

figure-18 : analyse bioclimatique suivant la méthode de Givoni

Pendant les mois chauds de juin, juillet, août et septembre, (6, 7, 8, 9), le refroidissement par

évaporation, humidification, ventilation naturelle et masse thermique est indispensable pour

réduire l’inconfort du à la température élevée et de l’humidité faible.

Les mois d’avril, mai (4, 5) et une grande partie (période nocturne) de juin et de septembre (6,9),

un certain confort thermique est atteint.

III-3-1.3. Méthode de Szockolay

En s'inspirant de la méthode de Szockolay (annexe 03), nous avons définit un diagramme

bioclimatique de la région de Biskra dans lequel, il ressort la zone de confort N et des zones de

confort potentiels. Cette méthode s'appuie essentiellement sur les données climatiques de la

région d'étude, et permet le choix des techniques passives et actives à adopter. Parmi ces

techniques, on note la zone de confort potentielle basée sur la masse thermique M, la zone de

confort potentielle utilisant la ventilation nocturne, etc.


158

figure-19 : analyse bioclimatique suivant la méthode de Szockolay L'analyse de la distribution mensuelle de la température et de l'humidité relative de la ville de

Biskra (station météorologique de Biskra) indique que la majeure partie de l'année se situe en

dehors de la zone de confort N, mis à part une partie des mois de septembre, octobre, avril et mai.

Une autre zone englobe les mois de novembre à mars. Durant cette période le bâtiment exige un

chauffage pour assurer le confort des occupants. Le chauffage peut être passive, à gains direct ou

indirect, pouvant subvenir aux besoins calorifiques du volume bâtie. La chaleur captée le jour

peut être restituée la nuit grâce à la masse thermique, car durant cette saison. Les températures

nocturnes sont froides et peuvent atteindre -2°C.

La troisième zone présente une période de surchauffe. Elle est composée des mois de : mai à

septembre. La masse thermique et la ventilation naturelle peuvent assurer un niveau de confort

acceptable, lors d'une bonne partie des mois de mai et de septembre, pour les autres mois les

techniques du confort potentiel s'avèrent incapable d'assurer le bien être des occupants,

particulièrement l'après-midi. Le faible taux d'humidité handicape l'utilisation de ces techniques.

Donc on a souvent recours à l'utilisation des systèmes de refroidissement évaporatif. Un

refroidissement évaporatif avec une climatisation conventionnelle en appoint assure un confort

thermique d'une part et réduit les dimensions des échangeurs des installations de refroidissement

d'autre part.


159

III-3-1.4.Analyse En % (méthode de Novell) : Méthode de l’abaque de Novell

1- reporter sur le tableau les températures maximales, minimales, et moyennes dans les cases

qui leurs sont réservées. voir tableau.

2- multiplier la température moyenne par la valeur S correspondante a chaque heure.

3- ajouter à ce produit la valeur de la température minimale du mois correspondant.

4- arrondir cette température au plus proche degré et l’inscrire au coin supérieur de la case

réservée.

5- relier les cases qui ont une amplitude de 05 °C.

6- déterminer la zone de surchauffe par des limites au niveau des heures et des mois.

METHODE DE NOVELL (méthode de %) Les mois Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juill Aout Sept Oct Nov Déc

T MAX 19,7 21,9 27,9 28,7 30,6 45,8 46,1 46,9 37,9 32,9 28,1 18,2

T MIN 3,1 4,3 7,7 11,4 16,9 21,1 29,1 26,9 24,2 19,5 16,7 5,1

T MOY 11,4 13,1 17,8 20,05 23,75 33,45 37,6 36,9 31,1 26,2 22,4 11,7

Heure σ TEMPERATURE APPROXIMATIVE POUR CHAQUE DEUX HEURES

00h 0.222 5,63 7,21 11,65 15,85 22,17 28,53 37,45 35,09 31,13 25,32 21,67 7,70

2h 0.139 3,24 6,12 10,17 14,19 20,20 25,75 34,33 32,03 28,54 23,14 19,81 6,73

4h 0.096 3,64 5,56 9,41 13,32 19,18 24,31 32,71 30,44 27,20 22,02 18,85 6,22

6h 0 3,10 4,30 7,70 11,40 16,90 21,10 29,10 26,90 24,20 19,50 16,70 5,10

8h 0.111 3,50 5,75 9,68 13,63 19,54 24,81 33,27 31,00 27,66 22,41 19,19 6,40

10h 0.586 4,92 11,98 18,13 23,15 30,82 40,70 51,13 48,52 42,48 34,85 29,83 11,96

12h 0.861 6,12 15,58 23,03 28,66 37,35 49,90 51,47 58,67 51,06 42,06 35,99 15,17

14h 1.0 8,02 17,40 25,50 31,45 40,65 54,55 56,70 53,80 55,40 45,70 39,10 16,80

16h 0.917 8,71 16,31 24,02 29,79 38,68 51,77 53,58 50,74 52,81 43,53 37,24 15,83

18h 0.694 8,66 13,39 20,05 25,31 33,38 44,31 55,19 52,51 45,85 37,68 32,25 13,22

20h 0.444 6,97 10,12 15,60 20,30 27,45 35,95 45,79 43,28 38,05 31,13 26,65 10,29

22h 0.306 5,75 8,31 13,15 17,54 24,17 31,34 40,61 38,19 33,75 27,52 23,55 8,68

Tableau-7 : température calculée pour les besoins de confort Dans la région de Biskra,

D’après la méthode de novell.

D’après la méthode présentée par Novell (Novell, 1981), la région de Biskra se caractérise par

32 % de besoin de chauffage et 60 % de besoin d’ombre, dont 28 % de confort et 40 % de besoin

de refroidissement et rafraîchissement .


160

- Confort, 28 % zone de confort thermique 60 % de besoin d’ombrage

- Zone de chaleur (surchauffe), 40 % de chaleur

Et besoin de refroidissement et rafraîchissement

- Zone de froid : 32 % de besoin de chauffage

Les Isothermes : L’isotherme est une représentation graphique de la variation de la température

en 24 heures, durant les mois de l’année. Cette représentation permet une lecture facile de la

répartition thermique pendant les 24 heures caractéristiques pour chaque mois.

Dans la région aride de Biskra, l’isotherme se distingue par trois grandes aires :

Une aire de froid ou la température est inférieure a 15°C , et une grande aire de surchauffe, la

zone de confort comprise entre 18 et 25°C occupe l’aire la plus petite.

après le lever et le coucher du soleil, la courbe des températures change rapidement de sens, cette

caractéristique concerne les régions à climat chaud et sec et montre les écarts importants entre les

températures du jour et celles de la nuit. Cette lecture graphique rapproche sensiblement de

l’évaluation bioclimatique obtenue par la méthode de Novell (voir § 4.3.4).

figure-20 : analyse bioclimatique suivant la méthode des isothermes

Synthèse de l’analyse bioclimatique :

L’analyse des données climatiques et leur projection sur les différents diagrammes ont permis de

déterminer les zones de confort et les stratégies a adopter pour répondre aux problèmes

d’inconfort hygrothermique dans le bâtiment dans la région aride de Biskra.

La construction à grande inertie thermique, satisfaisant un déphasage de transfert de flux de

chaleur d’au moins 8 heures est recommandée pour satisfaire le confort thermique le long de


161

toute l’année. Pendant les mois les plus froids (décembre, janvier et février), l’utilisation du

chauffage conventionnel est nécessaire. Tandis qu’un gain d’énergie par rayonnement solaire est

suffisant durant les mois froids de novembre, mars et avril. La saison chaude et sèche (de juin a

septembre) nécessite deux procédés naturels de rafraîchissement dans un climat aride : le

refroidissement par humidification et évaporation, et la ventilation nocturne pour dissiper l’air

chaud de l’intérieur : une protection du rayonnement solaire direct est nécessaire durant cette

saison. En résumé, il est recommandé d’assurer l’ombrage des espaces urbain par la présence des

écrans végétaux et passages piétons couverts, profiter des orientations nord et sud, et de

l’introvertie vers les cours et les patios, dotées d’ouvertures moyennes a petites protégées des

radiations solaires directes et permettant une ventilation naturelle et efficace.

Le tableau ci-dessous montre la synthèse de l’analyse bioclimatique obtenue par les diagrammes

de Givoni, Olgyay, Szocholay, la méthode de Novell et l’isotherme

Dominance principale Dominance secondaire

Les mois Janv Févr Mars Avril Mai Juin Juill Aout Sept Oct Nov Déc

Chauffage Gain de chaleur par rayonnement Confort Ventilation

Refroidissement par radiation

nocturne

III-3-2.LES INDICES THERMIQUES

III-3-2.1 L’analyse thermique par simulation :

Depuis l'engouement du début des années 80, d'importants progrès ont été faits dans l'approche

climatique de l'architecture. Trois éléments-clefs sont notamment apparus :

- Assurer un meilleur confort thermique ne signifie pas dépenser plus d'énergie.

- La qualité de l'intégration des dispositifs techniques dans le cas des solutions actives est

primordiale : des solutions intéressantes existent.

- De nouveaux outils de dimensionnement sont arrivés à maturité, permettant de mieux

prendre en compte la complexité des phénomènes en jeu.


162

La « performance énergétique » du bâtiment pourra être estimée soit à partir des méthodes

de calcul manuels, soit à partir de logiciels informatiques qui feront une « simulation »

permettant d’avoir le niveau de confort (température) et la consommation du bâtiment. L’emploi

de logiciels est beaucoup plus performant que les méthodes de calculs manuels (surtout lorsque

l’on cherche à optimiser les résultats en essayant différentes combinaisons) mais cela demande

l’intervention d’un thermicien compétent.

Le dimensionnement d'un projet climatique relève avant tout du bon sens et de

l'expérience. Cependant la complexité des phénomènes et le nombre de paramètres en jeu rendent

difficile l'appréciation correcte du fonctionnement thermique d'un bâtiment : seul le recours à des

outils informatiques permet alors d'approcher correctement la "réponse thermique" du bâtiment,

c'est a dire son niveau de confort, mais aussi ses besoins de chauffage et de rafraîchissement. On

distingue trois grandes familles d'outils de calcul :

- Les outils simplifiés (guides de dimensionnement, abaques ou méthodes de calcul sur tableur)

- Les logiciels de simulation " lourds"

- Les logiciels de simulation intermédiaires

L’investigation par simulation fait appel à trois moyens, afin de tester le comportement thermique

d’un bâtiment dans une région donnée. La construction par échelle réelle du bâtiment à étudier,

puis on procède à l’enregistrement des conditions à étudier; Cette méthode a comme avantage, la

vérification des résultats obtenus par d’autres méthodes, mais pour tester ou évaluer le

comportement thermique d’un bâtiment, avec liberté et une facilité de changement de variable, on

préfère procéder à sa modélisation, soit à une échelle réduite, ou à l’aide d’une modélisation par

ordinateur, moyennant un logiciel spécialisé. La modélisation à échelle réduite n’est pas pratique,

du fait que les échanges et les phénomènes thermiques varient avec le changement d’échelle,

ainsi qu’elle manque de flexibilité, d’où il est difficile de varier l’orientation, les propriétés

thermo physiques, les conditions climatiques etc.

Cependant l’évaluation par simulation informatique à l’aide d’un logiciel offre un avantage par

sa flexibilité et les moyens très économiques qu’elle prédit. Finalement elle est très préconisée

pour ce genre de test, le chercheur aura une liberté de varier les différents paramètres concernant

le bâtiment et les données climatiques du site à étudier.

Les modèles de simulation thermique doivent répondre aux besoins de l’investigation, ainsi

que matérialiser l’effet conjugué des phénomènes thermiques, dont :

- Les échanges thermiques à travers le bâtiment, par les trois modes de transfert,

conduction, convection et rayonnement.


163

- La ventilation et le mouvement de l’air.

- Les gains de chaleur, par rayonnement solaire à travers les murs et surfaces transparentes.

- L’ombrage des parois opaques et transparentes dû aux différentes occultations.

- Les apports internes entraînés par les équipements, l’éclairage et les occupants.

En fin un logiciel de simulation thermique doit fournir les résultats concernant le comportement

bioclimatique du bâtiment ou un élément architectural, sous forme de tableaux ou graphes,

simplifiant la lecture en évaluant à la fin le confort thermique à l’intérieur du bâtiment.

III-3-2.2 Choix du logiciel de simulation thermique :

En général les modèles de simulation thermique ont en commun, les mêmes caractéristiques dont

ils simplifient les conditions réelles du projet en fixant certaines hypothèses de départ (Sriti,

1996). L’un de ces logiciels, qui a prouvé son efficacité sur le champ de la recherche scientifique

et universitaire le Derob-Lth sous Windows; développé dans le laboratoire de simulation

numérique, de l’école d’architecture de l’université de Texas à Austin. Le Derob-Lth sera l’outil

de base pour l’analyse thermique à effectuer, (l’étude de comportement thermique des bureaux en

zones arides).

III-3-2.3 Description du modèle de simulation " Derob-lth " : Derob-Lth est un logiciel

élaboré pour étudier le comportement thermique des bâtiments, c’est un outil flexible de

simulation, composé de huit 08 modules ; Six des modules sont utilisés pour calculer les valeurs

des températures, le chauffage et le refroidissement. Les calculs sont exécutés pour chaque heure

pendant une période indiquée de la simulation, ils sont influencés par les facteurs climatiques tels

que la température extérieure, et le rayonnement solaire. Des propriétés concernant l'ambiance

intérieure du bâtiment, peuvent être calculées en se basant sur ces résultats simulés, où ils sont

présentées à l'aide d'indices, dont l'indice vote moyen prévisible (PMV), le pourcentage

prévisible d’insatisfaction (PPD), et les températures effectives globales et directes,

simultanément un module reproduit une image du modèle de bâtiment crée.

Derob-Lth peut simuler des bâtiments ayant des géométries arbitraires, les éléments du bâtiment

peuvent être décrits par une des cinq formes disponibles.

Les indices de confort : Le logiciel DEROB-lth calcule le confort thermique, dans un espace par

les indices suivants : le « PMV», le " PPD», et les températures effectives.


164

fig-21 :Température opérative Top

Source : DEROB-lth

III-3-2.1 Le cas d’étude : Le programme du confort thermique calcule l’un des indices

disponibles pour un seul espace de forme rectangulaire ou carrée ce qui coïncide avec notre cas :

bureaux de formes régulières carrées et rectangles de 12 à 20 m².

Le nombre des cas étudiés et de l’ordre de quatre bureaux types.

Les bureaux types choisis sont presque présent dans tous les lieux de travail étudiés

précédemment donc durant la simulation on va changer les orientations suivant les façades

disponibles pour chaque exemple.

Les exemples choisis sont :

- L’hôtel de ville (l’A.P.C) :

- L’hôtel des finances (les impôts)

- La direction de la planification et de l’aménagement de territoire (LA D.P.A.T)

Typologie Architecturale

- Colonial : construction en pierre

- Post colonial : construction en parpaing mais relativement ancienne

- Contemporain : construction en brique et béton armé avec isolation thermique

Les orientations : les quatre orientation sont disponibles

- Groupe 01 : Axe Nord- Sud : La DPAT.

- Groupe 02 : Axe Est- Ouest : Les impôts.

- Groupe 04 : Axe Nord- Ouest / Sud- Est : APC.

Le taux d’occupation : Les bureaux choisis sont occupés par 1 à 4 occupants ce qui limite le

nombre des exemples a quatre exemples.

Ouvertures : Le nombre des ouvertures est entre 03 et 04 ouverture : Deux portes et deux

fenêtres, ou une porte et deux fenêtres.


165

Le tableau ci-dessus présente les caractéristiques de chaque bureau type : tab-8 : les bureaux types choisi pour la simulation thermique

Les cas Forme géométrique : Plan et coupe caractéristiques observation

Bure

au ty

pe 0

1

Taux d’occupation : 01

occupant par bureau

Ouvertures : une porte et

deux fenêtres

Surface : 12 m²

Appliqué pour

- les trois lieux de travail

- les six orientations

N, S, E, O, N.O, S.E

Bure

au ty

pe 0

2


occupants par bureau

Ouvertures : Deux portes

et deux fenêtres

Surface : 14 m²

Appliqué pour




Bur

eau

type

03




deux fenêtres

Surface : 16 m²

Appliqué pour




Bure

au ty

pe 0

4




deux fenêtres

Surface : 20 m²

Appliqué pour


- les six orientations :



166

Pour évaluer le degré du confort thermique pour un autre espace on doit refaire la simulation

en indiquant l’espace concerné. Pour notre étude on utilisera le vote moyen prévisible "PMV",

qui est plus évaluatif que les autres indices, ainsi qu’une vérification à l'aide de "la

température opérative « Top » (voir chapitre II § VI-2 -9).

III-3-2.4 Méthodologie de simulation :

L’objectif de la simulation est d’évaluer quantitativement les potentialités bioclimatiques des

bureaux en zones arides, pour ce faire, l’utilisation d’un logiciel ou programme offre la

possibilité de varier le maximum de paramètres et propriétés thermiques dans un temps très

limité, ce qui est avantageux à l’égard des autres méthodes expérimentales.

La création d’un volume « virtuel » donne plus de liberté à l’investigation et le contrôle des

effets combinés, à la fois les éléments physiques et les conditions climatiques, où il est

indispensable de savoir maîtriser les potentialités du logiciel ou programme.

Afin de tester concrètement le comportement thermique des bureaux choisis comme cas

d’étude, on doit exploiter le logiciel de sorte qu’il assure simultanément la combinaison et

l’interaction des phénomènes thermiques, dont l’ensoleillement, les mouvements de l’air et les

échanges thermiques…etc ; ce qui rapproche les résultats du confort thermique perçu.

Cependant L’exactitude des résultats dépend de différents facteurs dont, la modélisation du

bâtiment qui doit être représentative du réel, les dimensions, les propriétés thermo physiques

des matériaux de constructions, l’orientation ainsi que les données climatique de la région

étudiée.

Les paramètres génériques :

Tous Les paramètres qui peuvent influencer d'une façon ou d'une autre, le comportement

thermique d'un bâtiment, sont qualifiés génériques, ainsi que chaque variation de ce

paramètre, causera par conséquence, le changement des propriétés des ambiances intérieures.

Pour établir une étude sur la performance thermique des bureaux, on doit se baser sur tous les

éléments modifiants qui peuvent influencer d’une manière ou d’autre, le fonctionnement des

phénomènes climatiques. Trois paramètres génériques sont particulièrement intéressants pour

étudier le comportement thermique d’un bâtiment en climat chaud (Izard, 1993).

- L’inertie thermique ;

- Le contrôle d’ensoleillement ;

- La configuration géométrique :

- Orientation

- La mitoyenneté

- Le régime de ventilation.


167

a- L’inertie thermique :

L'inertie thermique est d'une influence suprême sur le comportement thermique du bâtiment

vis-à-vis des conditions climatiques et l'environnement immédiat.

En tant que paramètre générique elle regroupe les propriétés thermiques des matériaux

utilisés, leurs dimensions…..etc.

b-La protection solaire : La protection solaire relève la maîtrise de trois paramètres, la

configuration géométrique, l’orientation et la mitoyenneté.

b-1 la géométrie : l’espace bureau est constitué par le toit et les quatre parois :

Le toit : plan horizontal qui reçoit les rayons solaires relativement avec la hauteur des

éléments entourant.

Les murs : selon la forme et la position, chaque mur reçoit des rayons solaires ; qui varient

avec le mouvement du soleil.

b-2 L’orientation : Elle influence l’interaction entre la géométrie et l’ensoleillement; où on

va devoir varier l’orientation du bâtiment pour distinguer la différence qui peut être

provoquée.

b-3 la mitoyenneté : La plupart des études sur le comportement thermique, pris le bâtiment

(ou une partie) isolé de son contexte, mais son traitement dans son environnement -où la

présence des bâtiments mitoyens influence le comportement thermique des espaces- peut

considérablement changer les résultats.

c-La ventilation :

Le DEROB-LTH offre la possibilité d’activer trois options pour la ventilation : L’infiltration,

le mouvement de l’air entre les volumes ainsi que la ventilation forcée provoquée par le vent.

Les trois types de ventilation sont activés durant la simulation. Mais le paramètre ventilation

est pris invariant par une ventilation naturelle d’une vitesse v = 0,1m/s,

d- Chauffage, refroidissement, apports internes : Afin de s’approcher aux résultats de la

perception du confort thermique présentés dans le chapitre suivant et pour estimer le

comportement thermique réel de bâtiment, et évaluer la perception réel du confort thermique,

on considère l’espace sans équipements de chauffage et de refroidissements, ainsi que tout

apports internes.


168

Choix des paramètres invariants :

D’après les recommandations d’Evans, et d’Izard on admet que :

- Les fenêtres sont à simple vitrage, protégées par des rideaux (limite du logiciel).

- Les ouvertures ont un rapport de plein et vide de 10% à l'extérieur et 15 % à

l’intérieur.

- La réflectivité du sol est fixée à 30% (M.Capderou.1985).

- Le coefficient de convection extérieur est fixé à 20 w/m².cº.

- Le coefficient de convection intérieur sera calculé par le logiciel.

- La résistance du sol 1.87 m².cº/w.

Pour les éléments constructifs :

- l’absorptivité des surfaces extérieures et intérieures est fixée à 70%.

- l’admittance des surfaces extérieures et intérieures est fixée à 87%.

Afin de dégager les potentialités bioclimatiques dues aux différents paramètres génériques,

l’inertie thermique est fixée et ne sera pas variée, à cet effet on a utilisé une inertie optimale

permettant de mieux s’adapter avec les variations climatiques. Les murs extérieurs sont

constitués par : Les murs : les murs sont supposé avoir un retard de 8h, les murs intérieurs

(les cloisons) sont en brique de 15cm. Les murs extérieurs varient selon le type de

construction comme suit :

Type 01 L’APC : Les murs extérieurs sont constitués par : une couche extérieure de plâtre

(2cm), pierre (40cm), couche de plâtre (2cm)

Type 02 les impôts : Les murs extérieurs sont constitués par: une couche extérieure d’enduit

ciment (2cm), parpaing (20cm),couche de plâtre (2cm).

type 03 la DPAT: une couche extérieure d’enduit ciment de (2cm), en brique de 30 cm avec

lame d’air (15+05+10cm), couche d’enduit ciment (2cm) .

Le toit terrasse : se compose comme suit : chape de béton (3cm), isolation thermique (5cm),

table de compression (4cm), hourdis (16cm), crépissage de ciment (2cm), d’un facteur

d’absorption 0.40.

III-3-2.5 Choix des conditions intérieures : Pour notre étude l'évaluation du confort

thermique, repose sur le vote moyen prévisible "PMV", qui est l’indice de confort thermique

le plus évaluatif, ainsi qu'une vérification avec un autre indice de confort qui est " la

température opérative globale". L’échelle du "PMV" est comme suit : -3 " très froide" / -2 "

froide " /-1 " légèrement froid (frais)/ 0 " neutre " /+1 " légèrement chaud"/+2 " chaud "/ +3 "

très chaud " / (voir chapitre II § VI-2 -8).


169

III-3-2.6 Les données climatiques :

Les données climatiques sont indispensables pour l’analyse thermique par simulation, en

permettant l’évaluation du comportement thermique des bureaux à travers deux saisons

(printemps et été) de l’année. Pour des raisons d’objectivité et de méthodologie, la simulation

est faite pour les deux journées de références de l’année, solstice d’été – le 21 juin 2004- et

équinoxe de printemps le 21 mars 2004. On a utilisé les données climatiques horaires

mensuelles de l’année 2004 de Biskra recueillies par satellite (voir annexe : donnée

climatique) représentant les zones arides, donc les deux journées de simulation sont suffisant

pour comparer les résultats obtenus par logiciel informatique et celles tester par questionnaire

de perception.

DONNEES CLIMATIQUES HORAIRES DE BISKRA POUR :

LE 21-03- 2004 et le 21-06-2004

Location : BISKRA

Month : MARS/JUIN

Operating days: 21

Condition: H

Altitude: 87 (m)

Standard time longitude : 0.00 (degrés)

Longitude : 5.73 (degrés)

Latitude : 34.80 (degrés)


170

DONNEES CLIMATIQUES HORAIRES DE BISKRA POUR LE 21-03- 2004

LEGENDE : Symboles Paramètres Unités H Heures h JOUR Jour de l'année / Ta Température de l'air °C RH Humidité relative % G-Bh Rayonnement direct horizontal

W/m²

G-Gh Rayonnement global horizontal G-Dh Rayonnement diffus horizontal FF Vitesse du vent m/s DD Direction du vent °

N Nébulosité % H JOUR Ta RH G-Bh G-Gh G-Dh FF DD N 1 80 14,2 38 0 0 0 1,6 120 0 2 80 13,5 37 0 0 0 1,4 62 0 3 80 12,7 36 0 0 0 1,5 67 0 4 80 11,9 53 0 0 0 2,1 82 1 5 80 11,2 56 0 10 0 2,4 84 0 6 80 10,5 57 50 125 74 3,1 198 0 7 80 12,6 41 48 254 658 2,3 215 0 8 80 15,1 34 125 365 456 2,3 48 0 9 80 16,9 31 123 831 584 2,1 198 1 10 80 18,5 27 254 925 574 1 215 2 11 80 20,5 24 152 264 258 1,2 197 3 12 80 21,1 21 152 246 269 1,2 218 2 13 80 22,5 20 254 285 512 3,2 245 6 14 80 22,9 25 236 731 345 2,1 236 1 15 80 23,1 28 245 325 265 1,2 168 3 16 80 23,1 34 365 651 123 4,3 187 4 17 80 23,2 36 563 256 125 5,2 45 5 18 80 23,5 37 254 187 69 8,1 158 2 19 80 23,8 39 0 32 28 7,5 45 2 20 80 18,5 38 0 0 0 9,8 84 1 21 80 18,1 41 0 0 0 10,1 152 0 22 80 17,2 46 0 0 0 11,2 176 0 23 80 16,9 44 0 0 0 12,2 185 0 24 80 15,6 45 0 0 0 13,1 190 0

DONNEES CLIMATIQUES HORAIRES DE BISKRA POUR LE 21-06- 2004 H JOUR Ta RH G-Bh G-Gh G-Dh FF DD N 1 172 33,6 36 0 0 0 6,2 17 3 2 172 31,6 36 0 0 0 6,1 50 3 3 172 31,5 38 0 0 0 5,2 145 4


171

4 172 31,2 42 0 0 0 3,5 80 4 5 172 31 42 0 0 0 2,8 69 5 6 172 32,2 40 45 103 75 3,1 89 5 7 172 33,5 37 42 205 165 2,1 105 6 8 172 34,6 35 140 390 251 3,3 10 3 9 172 36,5 31 165 514 348 4,1 65 2 10 172 37,5 28 340 698 351 5,3 120 8 11 172 41,2 24 502 840 340 5,1 15 7 12 172 41,5 25 560 920 350 4,2 85 6 13 172 42,9 21 585 909 310 3,9 65 3 14 172 43,5 20 575 869 265 3,5 90 2 15 172 44,2 19 464 695 230 2,2 120 1 16 172 44,2 20 430 575 142 2,8 85 0 17 172 43,5 19 250 371 111 2,8 35 1 18 172 42,6 22 102 115 65 2,1 20 0 19 172 40,6 23 0 21 21 2 300 1 20 172 39,2 23 0 0 0 2,4 35 1 21 172 38,5 24 0 0 0 4 35 4 22 172 37,1 26 0 0 0 3,2 10 2 23 172 35,2 30 0 0 0 1,8 65 1 24 172 33,9 32 0 0 0 2,5 110 2

tab-9: les données climatique de 21-03-04 et 21-06-04 Source : internent, satellite, station météorologique

III-3-2.7 Les résultats :

Les tableaux synthétiques des différents résultats, sont représentés par les deux indices de

confort thermique. Le "PMV" (Vote moyen prévisible) et la température opérative globale

"Top", pour les deux journées références de l’année (le 21-mars-2004, et le 21- juin 2004);

journées représentatives de printemps et été 2004 où il est perceptible que le changement de

saisons, d’orientation, de taille, de matériaux et de taux d’occupation influe le comportement

thermique des espaces.

Les résultats de l’analyse thermique par simulation sont présentés sous forme de tableaux,

permettant la lecture des différents résultats, (voir tableau III-1 à III-3).

Mais reste l’un des inconvénients de ces tableaux c’est qu’ils ne permettent pas la

comparaison entre les comportements thermiques des différents cas simulés.

Le traitement des résultats :

- Des graphes regroupant des résultats se rapportant à plusieurs simulations ont donc,

été établis de manière à faciliter l’étude comparative.

- Pour évaluer le niveau de confort thermique perçu suivant les deux indices thermique :

le vote moyen prévisible "PMV", et la température opérative « Top », on doit se

référer aux norme ISO 7730 (voir annexes). Suivant les normes de l'ISO 7730 les

seuils de confort pour la température opérative sont comme suit :

- Pour l'été : 22.5°C < Top < 28°C


172

- Pour l’hiver : 20°C < Top < 23.5°C

Les mêmes normes recommandent, que le confort dans une ambiance n’est atteint que

pour un PMV : -0.5 < PMV < +0.5.

- Selon J.L Izard, PMV = -1 représente une ambiance légèrement froide (fraîche) et

PMV =1 représente une ambiance légèrement chaude; Ce qui nous permet de

considérer une ambiance d’un confort thermique acceptable si -1< PMV <1. (Voir

chapitre II § VI-2 -8 .2)

Tableau III-1 : Résultats de l'analyse thermique par simulation

1ère VARIANTE / LA DPAT

INDICES PMV Top SAISONS ETE PRINTEMPS ETE PRINTEMPS

B.T ORIENTATIONS 10H 15H 10H 15H 10H 15H 10H 15H

BU

REA

U

TYPE

01

NORD 0,40 2,71 -1.33 -1.11 28.23 37.14 16.84 18.13 EST 0,45 2.85 -1.36 -1.14 28.42 37.59 16.68 17.94 OUEST 0,46 2.75 -1.35 -1.12 28.49 37.20 16.74 18.16 SUD 0,46 2.78 -1.36 -1.13 28.51 37.40 16.68 17.93 NORD- OUEST -0,36 0.83 -1.62 -1.33 25.62 30.34 15.70 17.14 SUD- EST -0,32 0.97 -1.64 -1.36 25.80 30.90 15.57 16.95

BU

REA

U

TYPE

02

NORD -0.30 0.99 -1.63 -1.34 25.90 31.08 15.62 17.15 EST -0.30 1.11 -1.64 -1.36 25.90 31.62 15.57 16.94 OUEST 0.20 2.21 -1.18 -0.97 27.67 35.30 17.88 19.07 SUD 0.21 2.19 -1.21 -1.03 27.76 35.38 17.66 18.74 NORD- OUEST 0.25 2.29 -1.20 -1.02 27.89 35.65 17.74 18.86 SUD- EST 0.27 2.34 -1.21 -1.02 27.99 35.93 17.68 18.73

BU

REA

U

TYPE

03

NORD -0.45 0.51 -1.48 -1.25 25.38 29.14 16.47 17.63 EST -0.43 0.54 -1.50 -1.25 25.48 29.30 16.42 17.69 OUEST -0.41 0.60 -1.49 -1.24 25.56 29.59 16.47 17.73 SUD -0.43 0.78 -1.50 -1.26 25.54 30.36 16.42 17.57 NORD- OUEST 1.81 7.51 -2.50 -1.90 30.42 48.04 8.07 11.46 SUD- EST 1.93 7.79 -2.56 -1.96 30.87 48.83 7.65 11.12

BU

REA

U T

YPE

04

NORD 1.92 7.76 -2.55 -1.95 30.90 48.77 7.78 11.21 EST 1.89 7.47 -2.53 -1.90 30.75 47.96 7.87 11.40 OUEST -0.41 2.15 -2.68 -2.06 24.23 33.85 8.79 12.03 SUD -0.27 2.39 -2.68 -2.12 24.65 34.63 8.70 11.86

NORD- OUEST -0.27 2.37 -2.68 -2.09 24.78 34.66 8.76 11.87

SUD- EST -0.27 2.39 -2.69 -2.11 24.76 34.39 8.64 11.96


173

Graphe III-1-a : Résultats de l'analyse thermique par simulation 1IERE VARIANTE / LA DPAT – LE PMV-

TOP ETE / PRINTEMPS 2004 - LA DPAT-

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00N

OR

D

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

BUREAU TYPE 01 BUREAU TYPE 02 BUREAU TYPE 03 BUREAU TYPE 04

BUREAUX ET ORIENTATIONS

PMV

ETE

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

PMV

PRIN

TEM

PS

Top ETE 10H PMV ETE 15H PMV PRINTEMPS 10H PMV PRINTEMPS 15H

Graphe III-1-b : Résultats de l'analyse thermique par simulation

1IERE VARIANTE / LA DPAT- LA TOP-

PMV ETE / PRINTEMPS DPAT

-4

-2

0

2

4

6

8

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E



PMV

PMV ETE 10H PMV ETE 15H PMV PRINTEMPS 10H PMV PRINTEMPS 15H

Pour le siège de la DPAT :

Dans les graphes (Graphe III-1-a et Graphe III-1-b) qui représente le comportement

thermique des bureaux types 01, 02, 03, et 04 sous les conditions climatiques d’été et de

printemps, on remarque que :


174

À 10H : il est perceptible que les bureaux a petite taille (01 et 02) orienté : nord et est assure

un degré de confort plus intéressant que les bureaux a grande taille, notamment pour les

orientations défavorables telles que : l’Ouest et le Sud-Est.

Le PMV =1,81 pour le bureau type 02, il se réduit a PMV = -0,41 pour le bureau type 04.

À 15h : on remarque toujours que l’orientation vers le nord et l’est permet de modérer les

Températures à l’intérieur des bureaux, traduit par : –0,36 < PMV < 2,15, pour les modèles de

bureaux a petite taille et un 0,29 < PMV < 7,51 pour les bureaux a moyenne et grande taille

Ainsi que le confort thermique, est garanti par seulement le bureau type 01 et 02 orientés

Nord et Est


2IEME VARIANTE / L’APC

INDICES PMV Top

SAISONS ETE PRINTEMPS ETE PRINTEMPS B.T ORIENTATIONS -0.79 -0.03 -1.31 -1.30 23.91 26.95 17.19 17.24

BU

REA

U

TYPE

01

NORD -0.76 0.01 -1.31 -1.30 24.10 27.09 17.24 17.29 EST -0.76 0.04 -1.31 -1.31 24.12 27.24 17.24 17.25 OUEST 0.04 0.73 -0.92 -0.83 28.25 30.76 20.14 20.73 SUD 0.08 0.74 -0.92 -0.83 28.24 30.83 20.28 20.83 NORD- OUEST 0.08 0.77 -0.92 -0.83 28.24 30.95 20.30 20.90 SUD- EST -0.93 -0.40 -1.24 -1.24 23.42 25.60 17.70 17.70

BU

REA

U

TYPE

02

NORD -0.90 -0.37 -1.24 -1.24 23.56 25.74 17.70 17.70 EST -0.90 -0.32 -1.24 -1.24 23.58 25.87 17.70 17.70 OUEST -0.27 0.29 -0.99 -0.92 26.79 28.98 20.07 20.39 SUD -0.27 0.32 -0.99 -0.92 26.82 29.02 20.07 20.39 NORD- OUEST -0.27 0.38 -0.99 -0.92 26.88 29.24 20.07 20.39 SUD- EST -0.79 -0.03 -1.31 -1.30 23.91 26.95 17.19 17.24

BU

REA

U

TYPE

03

NORD -0.92 -0.42 -1.18 -1.18 23.57 25.47 18.10 18.10 EST -0.92 -0.48 -1.18 -1.18 23.51 25.36 18.10 18.10 OUEST -0.92 -0.45 -1.18 -1.18 23.57 25.40 18.10 18.10 SUD -0.62 -0.07 -1.03 -0.97 25.31 27.20 19.23 19.51 NORD- OUEST -0.65 -0.16 -1.03 -0.97 25.13 26.89 19.23 19.51 SUD- EST -0.65 -0.15 -1.03 -0.97 25.13 27.01 19.29 19.51

BU

REA

U T

YPE

04

NORD -1.08 -0.90 -1.17 -1.17 22.93 23.61 18.14 18.14 EST -1.08 -0.90 -1.17 -1.17 22.93 23.63 18.14 18.16 OUEST -1.08 -0.90 -1.17 -1.16 22.94 23.64 18.19 18.18 SUD -0.73 -0.45 -1.03 -0.99 24.83 25.94 19.28 19.51

NORD- OUEST -0.74 -0.53 -1.03 -0.99 24.80 25.65 19.33 19.51

SUD- EST -0.74 -0.47 -1.03 -0.99 24.88 25.77 19.33 19.52


175

Graphe III-2-a : Résultats de l'analyse thermique par simulation 2 IEME VARIANTE / L’APC– LE PMV-

PMV ETE / PRINTEMPS L'APC

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E


B U REA UX ET OR IEN T AT ION S


Graphe III-2-b : Résultats de l'analyse thermique par simulation 2 IEME VARIANTE / L’APC- LA TOP-

TOP ETE / PRINTEMPS 2004 - L'APC-

0

5

10

15

20

25

30

35

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SU

D

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST



PMV

ETE

0

5

10

15

20

25

PMV

PRIN

TEM

PS


Pour le siège de l’APC :

Le confort thermique est atteint le printemps à 10H par tous les types de bureaux orientés :

Nord, Est, Sud, Ouest, Nord Ouest et Sud Est. (-1< PMV<+1)

Ainsi qu'il est atteint le printemps à 15h par les bureaux type 01, 02, 03 et 04 orientés : Nord,

Est, Sud, Ouest, Nord Ouest et Sud Est. (-1< PMV<+1)

En été à 10H, le confort thermique est assuré surtout pour les bureaux type 01 et 02 orientés

Nord, Est, Nord Ouest et Sud Est, et pour les bureaux type 03 et 04 orientés Nord et Est.

Le confort thermique est atteint en été à 15h par les bureaux type 01 et 02 orientés Nord, Est

et Nord Ouest, et les bureaux type 03 et 04 orientés Nord.


176

Donc le siège de l’hôtel de ville APC assure le meilleur confort thermique au niveaux des

bureaux en s’appuyant sur le vote moyen prévisible le « PMV » ou la température opérative

« TOP » selon la norme ISO 7730.


3 IEME VARIANTE / LES IMPOTS

INDICES PMV Top

SAISONS ETE PRINTEMPS ETE PRINTEMPS B.T ORIENTATIONS 10H 15H 10H 15H 10H 15H 10H 15H

BU

REA

U

TYPE

01

NORD 1.14 5.41 -2.17 -1.63 29.24 44.11 10.99 13.19 EST 1.24 5.69 -2.17 -1.70 29.64 44.97 10.84 13.56 OUEST 1.24 5.79 -2.17 -1.68 29.68 45.30 10.84 13.62 SUD -0.26 2.27 -2.40 -1.89 24.82 34.41 10.50 12.33 NORD- OUEST -0.29 2.20 -2.40 -1.91 25.00 34.00 10.60 12.60 SUD- EST -0.29 2.30 -2.40 -1.90 25.30 34.73 10.80 13.20

BU

REA

U

TYPE

02

NORD 0.57 3.21 -1.39 -1.13 28.70 38.75 16.47 17.97 EST 0.61 3.19 -1.39 -1.13 28.88 38.60 16.48 17.91 OUEST 0.62 3.34 -1.39 -1.13 28.91 39.30 16.48 17.96 SUD 1.41 3.65 -0.81 -0.47 33.77 40.71 21.77 23.80 NORD- OUEST 1.46 3.78 -0.78 -0.45 33.90 41.80 21.70 23.51 SUD- EST 1.54 3.84 -0.81 -0.48 33.80 41.65 21.80 23.55

BU

REA

U

TYPE

03

NORD 0.14 1.91 -1.22 -1.04 27.52 34.43 17.74 18.82 EST 0.18 2.10 -1.24 -1.05 27.63 34.86 17.64 18.68 OUEST 0.18 2.06 -1.24 -1.06 27.73 35.37 17.65 18.61 SUD 0.63 1.99 -0.90 -0.66 30.50 35.70 20.75 22.19 NORD- OUEST 0.64 1.99 -0.90 -0.67 30.70 36.04 20.75 22.12 SUD- EST 0.62 2.05 -0.92 -0.67 30.57 36.45 20.76 21.19

BU

REA

U T

YPE

04

NORD -0.42 0.82 -1.54 -1.54 25.11 29.88 15.83 15.79 EST -0.43 0.74 -1.54 -1.54 25.09 29.75 15.83 15.80 OUEST -0.43 0.73 -1.54 -1.54 25.09 29.85 15.83 15.81 SUD 0.83 1.89 -0.98 -0.86 31.48 35.48 20.62 21.36

NORD- OUEST 0.72 1.77 -0.98 -0.85 31.29 35.41 20.62 21.41

SUD- EST 0.72 1.83 -0.98 -0.86 31.29 35.52 20.62 21.36


177

Graphe III-3-a : Résultats de l'analyse thermique par simulation 3 IEME VARIANTE / LES IMPOTS– LE PMV-

PMV ETE / PRINTEMPS LES IMPOTS

-4

-2

0

2

4

6

8

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E

NO

RD

EST

OU

EST

SUD

N- O S- E


B U R EA U X ET O R IEN T A TI ON S


Graphe III-3-b : Résultats de l'analyse thermique par simulation 3 IEME VARIANTE / LES IMPOTS- LA TOP-

TOP ETE / PRINTEMPS 2004 - LES IMPOTS-

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SUD

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SUD

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SUD

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST

NO

RD

ES

T

OU

ES

T

SUD

NO

RD

- OU

ES

T

SU

D- E

ST



PMV

ETE

0

5

10

15

20

25

PMV

PRIN

TEM

PS


Pour le siège des impôts :

Dans les graphes (Graphe III-3-a et Graphe III-3-b) qui représente le comportement

thermique des bureaux types 01, 02, 03, et 04 sous les conditions climatiques d’été et de

printemps, on remarque que :

À 10H : il est perceptible que les bureaux a petite taille (01 et 02) orienté : nord et est assure

un degré de confort plus intéressant que les bureaux a grande taille, notamment pour les

orientations défavorables telles que : l’Ouest et le Sud-Est.

Le PMV =1.54 pour le bureau type 03, il s’augmente a PMV = 3.84 pour le bureau type 04.

À 15h : on remarque toujours que l’orientation vers le nord et l’est permet de modérer les

Températures à l’intérieur des bureaux, traduit par : –0,29 < PMV < 0.84, pour les modèles de


178

bureaux a petite taille et un 0,72 < PMV < 2.10 pour les bureaux a moyenne et grande taille

Ainsi que le confort thermique, est garanti par seulement le bureau type 01 et 02 orientés

Nord et Est

III-3-2.8 Synthèse de la simulation thermique :

Les zones arides se caractérisent par un soleil très intense en été, mais en saison froide la

hauteur du soleil est de l’environ de 45° à midi, en orientant une face vers l’équateur (le sud)

elle recevra le maximum des radiations intenses.

Les faces, SO, O ou NO recevront une augmentation d’ensoleillement le soir et la température

augmentera, où l’on doit éviter ces orientations.

La face EST recevra le maximum d’ensoleillement le matin ainsi que la face SUD recevra de

plus radiations solaires intenses le matin en hiver et moins en été.

L’orientation des bâtiments affecte l’ambiance intérieure de deux manières, par la régulation

de l’influence de deux facteurs climatiques distincts :

- Le rayonnement solaire et ses effets d’échauffement sur les murs et les pièces

orientées selon différentes directions.

- Les problèmes de ventilation en rapport avec la direction des vents dominants et

l’orientation de la construction, les vents d’hiver provoque l’inconfort en baissant la

température, et c’est tout a fait le même pour les vents chauds d’été qui augmentent la

température ambiante; pour cela on doit éviter le plus possible les vents indésirables.

(Givoni, 1980).

Le cumul des effets traités, la typologie architecturale, l’orientation, les ouvertures et la forme

géométrique avec l’effet des paramètres invariants, fixés avant la simulation, par une inertie

optimale des matériaux utilisés, rapport du plein et vide des murs, une ventilation naturelle

d’une vitesse v = 0,1m/s, et sur la base des tableaux synthétiques des résultat, et sur la base

des graphes, on peut conclure ce qui suit :

Le confort thermique optimal exprimé par un PMV = 0, n’est atteint pour aucun des cas

simulés à travers l’hiver et l’été, pour le matin et l’après-midi.

Selon Izard, PMV = -1 représente une ambiance légèrement froide (fraîche) et PMV=1

Représente une ambiance légèrement chaude .Ce qui nous permet de considérer une ambiance

d’un confort thermique acceptable si -1<PMV <1.

Le confort thermique est atteint le printemps à 10H par les bureaux type 01, 02, 03 et 04

orientés : Nord, Est, Nord Ouest et Sud Est.

Ainsi qu'il est atteint le printemps à 15h par les bureaux type 01, 02 et 03 orientés : Nord, Est,

et Nord Ouest.


179

En été à 10H, le confort thermique est assuré pour les bureaux type 01 et 02 orientés Nord,

Est, Nord Ouest et Sud Est, et pour les bureaux type 03 et 04 orientés Nord et Est.

Le confort thermique est atteint en été à 15h par les bureaux type 01 et 02 orientés Nord, Est

et Nord Ouest, et les bureaux type 03 et 04 orientés Nord.

Les bureaux types au niveau du siège de l’hôtel de ville APC expriment le meilleur confort

thermique à atteindre, tandis que Les bureaux types au niveau du siège de la DPAT n’assurent

aucun confort surtout les bureaux type 03 et 04 et pour n’importe quelle orientation. Les

bureaux types au niveau du siège de l’hôtel des finances « les impôts » assurent un confort

thermique acceptable pour tous type de bureaux mais pas pour toutes orientations.

Les remarques qui viennent d’être formulées attestent d’un certain degré, l’effet considérable

du paramètre orientation sur les Potentialités bioclimatiques de l’espace bureau en milieux

arides.

C o n c l u s i o n Ce chapitre a été consacré à l’évaluation du confort thermique par les techniques d’analyse

bioclimatique, et par conséquent l’estimation du comportement thermique des espaces

bureaux selon plusieurs variables. Après l’analyse climatique et microclimatique de la zone

concernée, une analyse typo morphologique et architecturale vise a reportorier les différents

types des lieux et espaces de travail a travers la ville de Biskra.

Trois lieux de travail ont été choisis et étudiés : l’APC, la DPAT, et les impôts. Quatre

bureaux types ont été classés comme cas d’étude.

L’étude est approchée à travers la variation de la typologie architecturale, l’orientation,

l’organisation spatiale et les types de bureaux à simuler.

L’analyse bioclimatique a été fait suivant deux procédés :

Le premier : est l’estimation du confort par les diagrammes bioclimatiques : dont on peut citer

les diagrammes de Olgyay, Givoni, Zockolay, et l’abaque de Novell.

Le deuxième : est l’évaluation du comportement thermique des espaces bureaux a travers la

simulation thermique a l’aide d’un logiciel informatique.

L’objectif de la simulation est d’évaluer quantitativement les potentialités bioclimatiques des

bureaux en zones arides, pour ce faire, l’utilisation d’un logiciel ou programme offre la

possibilité de varier le maximum de paramètres et propriétés thermiques dans un temps très

limité. Les résultats de simulation sous forme d’indices thermiques montrant l’effet de

plusieurs variables sur la nature du confort thermique à l’intérieur des bureaux.

Des graphes regroupant des résultats se rapportant à plusieurs diagrammes et simulations ont

donc, été établis de manière à faciliter l’étude comparative.

Documents

Chapitre quatre L'évaluation du confort thermique Par les