Les caractéristiques des facteurs climatiques en climat chaud et aride)

Le climat d‘une région donnée est déterminé par les régimes de variations de plusieurs éléments et leurs combinaisons. En général Les principaux éléments climatiques à considérer dans la conception urbaine et lors de la conception d‘un bâtiment en particulier, et influant sur le confort thermique humain sont :

 Le soleil (le rayonnement solaire)

 La température

 L‘humidité

 Le vent

 Les précipitations

On doit prendre en considération que les conditions climatiques peuvent varier d‘une journée à une autre ou d‘une année à une autre ; il est nécessaire de tenir compte des variations à partir de ces moyennes pour une vision plus claire et plus réaliste.

4.2.1.1. Le rayonnement solaire

Le rayonnement solaire désigne l'ensemble des ondes électromagnétiques émises par le Soleil. Il se compose donc d'ultraviolets, de lumière visible, d'ondes radio en plus des rayons cosmiques.

La répartition énergétique des différentes longueurs d'ondes du rayonnement électromagnétique du Soleil est appelé spectre solaire (figure ci-dessous).L'intensité de cette énergie diminue et sa distribution spectrale se modifie par l'absorption, la réflexion et la diffusion lors de son passage par l'atmosphère terrestre.

Figure III. 8. Répartition énergétique des longueurs d'ondes du rayonnement électromagnétique.

Source : https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16759#c6053

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Donc Le spectre observable depuis la surface de la Terre est donc un spectre de raies d‘absorptions (Voir figure III.9).Ainsi, à la surface de la Terre le rayonnement solaire comprend : 5% d'ultra- violet, 40% de lumière visible et 55% d'infrarouge, les IR étant porteurs de l'essentiel de l'énergie thermique.

L'énergie que transmet le Soleil à la surface de l'atmosphère par son rayonnement est égale à 1350 Watts/m² (c'est la constante solaire). Cependant, en traversant l'atmosphère, des parties de ce rayonnement sont réfléchies, absorbées ou diffusées (voir figure III.10), ce qui diminue significativement cette valeur. Cette diminution est d'autant plus forte que la couche d'atmosphère est importante. Ainsi, l'énergie que nous transmet le Soleil dépend de plusieurs facteurs comme l'épaisseur de l'atmosphère où l'on se trouve ou encore la position du Soleil et sa valeur atteint dans les meilleures conditions 900 à 1000 Watts/m².

Dans les régions chaudes et arides, la radiation solaire est le facteur le plus important. A cause des températures élevées et l‘aridité du climat les habitants tentent de se protéger contre l‘ensoleillement dans ce climat pénible. Ce dernier influe sur le confort thermique et par conséque nce sur la conception architecturale et urbaine dans ces régions.

Figure III. 9. Le spectre lumineux. Source :

http://jacob.patrick.free.fr/opalereader/co/etude_eclairage_web/co/spectre.

html

1. Puissance émise par le soleil : 63 500 kW/m².

2. Constante solaire : 1 370 W/m².

3. Rayonnement réfléchi.

4. Rayonnement absorbé et diffusé.

5. Rayonnement solaire à la surface de la Terre (max : 1 000 W/m²).

Figure III. 10. L'absorption, la réflexion et la diffusion de la radiation solaire.

Source : https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16759#c6053

l'at mosphère terrestre

III- SUR LE CONFORT THERMIQUE ET LE CLIMAT

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4.2.1.2. La tempé rature de l’air

« la notion de température est avant tout fondée sur des sensations de chaud et de froid, même si, dans le cadre de la théorie cinétique des gaz, elle est liée à la vitesse moyenne des molécules d'air, paramètre que l'on ne peut guère mesurer directement. Il faut par ailleurs rappeler que, dès qu'il existe entre deux corps ou entre les diverses parties d'un même corps une différence de température, il y a tendance à égalisation des températures par échange de chaleur. »

(Brichambaut et Leroy 1995) Et selon Larousse la température de l‘air est l‘ensemble des conditions atmosphériques variables, traduites par l'homme en sensations relatives de chaud ou de froid, et dont l'appréciation exacte est fournie par l'observation du thermomètre.

A la lumière de ce qui est présenté ci-dessus la température est une grandeur physique qui indique le taux d‘échauffement et de refroidissement de la surface de la Terre. De ce fait, les régimes diurnes et nocturnes de la température de l‘air dépendent des variations de la température de surface. La température de l‘air est aussi modifiée avec le changement d‘altitude (Samira Bellara 2005).

D‘après l‘étude climatique dans notre cas d‘étude (régions chaudes et arides) la température de l‘air extérieur est très élevée pendant les jours d'été où elle peut atteindre 40 jusqu‘à 50 °Cà l'ombre.

Aussi, La température de surface peut atteindre 70 °C à cause du rayonnement solaire. Par rapport à l'amplitude thermique journalière pendant la période chaude, elle est aux environs de 15 jusqu‘à 25

°C.

4.2.1.3. L’humidité relative

L‘humidité relative de l‘air physiquement, elle représente la quantité d‘eau que contient cet air sous forme de vapeur, incolore et inodore. Mais on peut exprimer cette humidité sous plusieurs formes, et la mesurer par diverses méthodes selon la grandeur que l'on veut déterminer (Christian Perrin 1993).

Elle est l‘expression en pourcentage du degré hygrométrique ce qui représente le rapport entre la quantité de vapeur d‘eau que contient l‘air pour la même température (Samira Bellara 2005). Il existe deux types d'humidité (DAOUD 2006) :

 L'humidité absolue de l’air

Qui correspond à la quantité de vapeur d'eau en grammes contenue dans un volume d'un mètre cube d‘air. Elle a une influence importante sur l'humidité de l'air à l'intérieur du bâtiment. Si l'air est trop sec, des poussières et des décharges électrostatiques peuvent causer l'inconfort, s'il est trop humide, des dégâts (moisissures, pourritures) peuvent être causés par la condensation.

 L'humidité relative de l’air (degré hygrométrique)

Exprimée le plus souvent en pourcentage, c‘est le rapport entre l'humidité absolue et la quantité maximale que peut contenir l'air .On peut la calculer ou la lire sur un diagramme psychométrique.

Toutefois l'humidité relative est un indicateur très pratique pour les concepteurs, avec la température ambiante elle peut définir les conditions du confort thermique. Sur le diagramme suivant, on constate que si on sature l'air à 15°C il suffit alors de le réchauffer jusqu'à 27°C pour atteindre les conditions désirées (Voir la figure ci-dessous III.11).

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Cette grandeur ne dépend que de la température. Dans notre cas d‘étude l'évolution de l'humidité est contraire à celle de la température, elle atteint 20% l'après- midi pour qu'elle augmente la nuit vers 40%.Cette caractéristique est dû au manque de végétations et de surfaces d'eau dans ces régions. Le taux d‘humidité influe aussi sur la qualité de l'air qui peut porter des poussières et des grains de sables, cela augmentant l‘effet de l‘aridité.

4.2.1.4. Le vent

Le vent est le mouvement au sein d'une atmosphère, c'est la masse de gaz située à la surface d‘une planète. Les vents sont globalement provoqués par un réchauffement inégalement réparti à la surface de la planète provenant du rayonnement stellaire (énergie solaire), et par la rotation de la planète. Sur Terre, ce déplacement est essentiel à l'explication de tous les phénomènes météorologiques.

Le vent est mécaniquement décrit par les lois de la dynamique des fluides, comme les courants marins. Il existe une interdépendance entre ces deux circulations de fluides. Cet élément est défini par deux paramètres : Sa vitesse moyenne et sa direction.

L'effet thermique du vent se fait par l'échange de température entre le corps humain et l'environnement extérieur. La différence de pression peut provoquer une ventilation à l'intérieur des bâtiments, comme elle peut modifier le taux de cette dernière, il est donc nécessaire pour les concepteurs de décider s‘il faut se protéger des vents ou s‘il faut en profiter (DAOUD 2006).

Dans notre cas d‘étude, les zones chaudes et arides sont principalement caractérisées par un déplacement d'air continental sec, chaud et protégées contre les perturbat ions pluvieuses. Donc, Il est nécessaire de se protéger contre ces vents ou de bien réfléchir avant de penser à une utilisation du vent à l'intérieur du bâtiment.

Figure III. 11. Diagramme psychrométrique montrant l’importance de l’humidité dans la détermination des limites et zones de Confort thermique.

Source : DAOUD. 2006

III- SUR LE CONFORT THERMIQUE ET LE CLIMAT

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4.2.1.5. Les précipitations

En météorologie, le terme précipitation désigne toutes les eaux météoriques qui tombent sur la surface de la terre, tant sous forme liquide (bruine, pluie, averse) que sous forme solide (neige, grésil, grêle) et les précipitations déposées ou occultes (rosée, gelée blanche, givre,...). Elles sont provoquées par un changement de température ou de pression. Les précipitations constituent l‘unique

« entrée » des principaux systèmes hydrologiques continentaux qui sont les bassins versants.

Dans ces régions chaudes et arides et selon notre étude climatique La répartition annuelle des précipitations est marquée par une importante période de sécheresse les mois de mai, juin, juillet, août, et septembre, où les précipitations sont très rares et faible. Le reste paraît plus humide.

4.2.2. Les mesures de protections de confort thermique dans ce climat pénible (Chaud et