Effets aérodynamiques en milieu urbain :

Le vent est un paramètre principal du microclimat des villes. En milieu urbain, la capacité de ventilation par le vent est diminuée et perturbée à cause de la présence d’obstacles : bâtiments, arbres, qui font obstacle sous forme diverses.

Figure 26: Comportement de l’écoulement du vent en rencontre de plusieurs obstacles (vue en coupe). Illustré par l’auteur.

140

Robitu M. (2005). Etude de l'interaction entre le bâtiment et son environnement urbain : influence sur les conditions de confort en espaces extérieurs. Thèse de doctorat, Ecole Centrale de Nantes et Université de Nantes.

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L’écoulement du vent circule dans les vides urbains, les rues canyons et les espaces dégagés. En outre, la porosité urbaine modifie l’écoulement du vent. Il n’atteint pas la surface du sol plus la rugosité est grande puisqu’elle est liée à la hauteur du bâti.

Cette hauteur est appelée la hauteur de déplacement Zd qui peut être égale à la hauteur de la canopée urbaine.

Au-dessus de la canopée urbaine, la vitesse du vent est accentuée pour des altitudes Z.

Figure 27: Perturbation de l’écoulement du vent en zone rugueuse (canopée urbaine).

Source : J COLIN141.

La rugosité du sol (végétation, construction…) réduit la vitesse moyenne du vent par les

forces de frottement qui créent une agitation importante appelée la turbulence142.

Prenant le cas de l’écoulement du vent à travers la zone de déplacement dans deux sites de densité différente. Le premier constitué d’une surface sur laquelle les obstacles sont très rapprochés, l’écoulement se produit au-dessus de la hauteur de rugosité avec un déplacement rectiligne, appelé écoulement laminaire.

Dans le deuxième cas, qui présente des obstacles très espacés, l’écoulement est freiné face à un obstacle ensuite il regagne la surface ; il se crée donc un écoulement turbulent engendré par les obstacles.

141 _{Colin, J. (2001). Définition d’une approche de la modélisation de la rugosité aérodynamique en milieu urbain.}

Thèse de maîtrise de Géographie. Université Louis Pasteur de Strasbourg.

142

Gandemer, J. (1981). The aerodynamic characteristics of windbreaks, resulting in empirical design rules.

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Figure 28: Comportement du vent en fonction de l’espacement entre les constructions.

Source : Emmanuel BOZONNET et al.143

4.2.1. Effets du vent en milieu urbain :

La localisation, la rugosité du site, la topographie et l’aménagement urbain (bâtiments, arbres, places publiques,…) sont des facteurs qui influencent l’écoulement du vent à l’échelle microclimatique.

Nos villes actuelles présentent des constructions très élevées avec des rafales de vent qui nuisent au confort des piétons contrairement aux villes traditionnelles à tissu dense et à

hauteur homogène relativement faible qui assure un bon confort au vent144.

Figure 29: Evolution de la couche limite du vent en fonction de la rugosité du sol.

Source : Pierre FERNANDEZ et al.145

143 _{Bozonnet, E. et al. (2002). Simulation thermo-aéraulique du microclimat urbain à l'échelle d'une rue de type}

canyon. Congrès IBPSA France, France. pp.n.a. ⟨hal-00312390⟩.

144 _{Liébard, A & De Herde, A. (2005). Traité d’architecture et d’urbanisme bioclimatiques, Ed Le moniteur, p}

359 a.

145

Fernandez, P & Lavigne, P. (2009). Concevoir des bâtiments bioclimatiques : Fondements et méthodes, Ed Le

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Afin de bénéficier des impacts positifs du vent et se protéger de ses effets négatifs, il faut profiter de la capacité du vent à disperser les polluants au niveau du sol et des toits à une

vitesse moyenne qui ne dépasse pas 2m/s pour éviter la gêne pour le piéton146.

Un autre aspect à favoriser est celui de protéger les espaces publics des vents froids et dominants tout en favorisant la ventilation naturelle grâce aux brises d’été.

Nous allons présenter l’impact du vent au niveau du sol pour certaines configurations géométriques :

- Effet de coin : Il s’agit d’un phénomène d’écoulement localisé aux angles des

bâtiments.

L’élévation de la différence de gradient de pression entre la façade face au vent et celle qui est en dépression augmente la vitesse du vent. Cela peut être évité par la création d’une ceinture d’arbres de protection au niveau de coins.

- Effet de barre : C’est l’écoulement du vent qui arrive à un bâtiment sous forme de

barre caractérisé par une déviation en virile pour une incidence de 45°C. Le phénomène s’accentue si la longueur de la barre est supérieure à 8 fois la hauteur (8×h) avec une hauteur inférieure à 25 m.

- Effet Venturi : C’est l’effet d’entonnoir provoqué par le rétrécissement d’un passage

au niveau d’un coin amenant vers une ou plusieurs rues.

La vitesse du vent est augmentée au niveau de l’étranglement et est empiré par la présence d’angles arrondis.

- Effet de canalisation : Cet effet apparait le long d’une rue rectiligne et peut augmenter

la vitesse du vent à travers ce couloir.

Une source de gêne plus importante peut être ressentie tout au long de la rue avec l’association des phénomènes de canalisation et de venturi.

- Effet Wise : relatif à la création d’un rouleau tourbillonnaire lorsque deux bâtiments

sont disposés parallèlement et que l’un est très élevé par rapport à l’autre. Une gêne sera ressentie par le piéton dûe à la forte composante verticale du vent.

- Effet de sillage : concerne la circulation du vent en aval d’une construction. Plus la

densité du bâti est importante plus cet effet sera moins important.

- Effet de tourbillon amont : il est provoqué par l’impact direct du vent sur la façade du

côté amont.

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- Effet de passage sous immeuble : il apparait lorsque l’écoulement du vent traverse le

dessous des bâtiments soit dans le cas de pilotis ou de vide traversant le bâtiment de part en part. L’effet s’accentue lorsque le vent est parallèle à l’axe du trou.

- Effet de désaxement : Cet effet apparait entre deux zones de pressions différentes, il

est créé par le décrochement des bâtiments implantés parallèlement et désaxés l’un par rapport à l’autre.

- Effet de pyramide : ce phénomène provient d’un tissu à caractère pyramidale avec une

hauteur décroissante de bâtiments.

- Effet de maille : cet effet est créé par la juxtaposition des bâtiments qui forment une

poche.

Figure 30: Zones critiques de l’écoulement du vent.

Source : Alain LIEBARD et al.147

147

Liébard, A & De Herde, A. (2005). Traité d’architecture et d’urbanisme bioclimatiques, Ed Le moniteur, p 359.

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