27 40 50 60 80 1.0…….. Ecoulement rasant
0.74…… Transition à un sillage perturbé 0.5…….. sillage perturbé
0.4……. transition à une rugosité isolée 0.33…… rugosité isolée 0.25..…. rugosité isolée Petit canyon 3 (60m/20m) 20 40 60 80 1.0……..Ecoulement rasa nt 0.5……. sillage perturbé
0.33…... transition à une rugosité isolée 0.25…… rugosité isolée Canyon de longueur moyenne 5 (100m/20m) 20 34 40 60 100 140 1.0 ………Ecoulement rasant
0.6 ………transition à une rugosité isolée 0.5 ………sillage perturbé 0.33 ……..sillage perturbé 0.20 ……..rugosité isolée 0.14 ……..rugosité isolée Long canyon 7 ( 140m/20m) 20 40 74 100 140 1.0 ……….Ecoulement rasant 0.5 ……….sillage perturbé
0.27 ……..transition à une rugosité isolée 0.2 ……….rugosité isolée
0.14 ………rugosité isolée
Tableau n°1 : Régime d’écoulement en fonction des trois dimensions H,L et W
Source : L.J.Hunter, I.D.Watson et G.T.Johson, 1991
2-2- Effets thermiques dans une rue de type « canyon » :
Le canyon urbain est un élément important de la structure urbaine des villes. La quantité de rayonnement solaire reçue par un canyon dans l'ensemble dépend de la géométrie de celui-ci définit par ses trois dimensions L,H et W ainsi que de son orientation. De plus, les propriétés des matériaux employés et la nature des revêtements des façades, de la chaussée et des toits des bâtiments sont importantes, non seulement du point de vu de leur conductivité thermique, mais également de leur réflectivité ou albédo.
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Ventilation limitée :L’air dans un espace canyon est en général très calme, il en résulte de cette situation qu’un espace de type « canyon » connaît des températures stables, avec des échauffements et des refroidissements limités (faibles amplitudes). Dans les climats arides et semi arides, Le confort est souvent obtenu en été, sauf en cas de températures météo très
Chapitre IV:Impact de la géométrie des canyons urbains sur les variations micro climatiques
élevées accompagnées d’un vent fort, et très temporairement lorsque le rayonnement solaire pénètre dans le canyon. Les possibilités de ventilation par vent faible sont extrêmement limitées. Ces espaces sont en permanence dans l’ombre en hiver sauf lorsque le soleil se présente dans l’axe du canyon.13
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Phénomène de convection :La convexion naturelle s’y développe aussi bien à l’échelle du quartier qu’à l’échelle du canyon. C’est ce qu’a illustré Levis-Alvares en 1991 en simulant les écoulements de l’air dans un « canyon » d’une part en régime isotherme, et d’autre part en chauffant un des deux bâtiments. La recirculation principale est alors scindée en deux en raison des phénomènes de convection qui naissent le long du bâtiment de droite14 (Figure n°9°).
Figure n°8 : L’effet thermique des bâtiments sur la circulation de l’air
dans une rue de type « canyon » Source : Stéphane Glockner, 2000
2-3- Effets radiatifs dans un espace de type « canyon » :
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Phénomène d’ inter réflexion ou piégeage solaire:La prise en compte du rayonnement solaire et des échanges radiatifs entre les bâtiments est de première importance puisque la modification du bilan thermique de surface, en raison de présence des bâtiments est une des causes de l’existence d’in îlot de chaleur au dessus des villes. En effet, T.R.Oke a pu prouver en 1987 que pour une même superficie du sol, la surface totale offerte au rayonnement solaire est plus grande à la ville qu’à la compagne.
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BENADJI, Amar. Adaptation climatique ou culturelle en zones arides : cas du Sud-Est Algérien. Thèse de Doctorat. Université de d’Aix-Marseille1.1999.p107
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GLOCKNER ,Stéphane. Contribution à la modélisation de la pollution atmosphérique dans les villes. Thèse de doctorat. Université Bordeaux1. 2000 .p20
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Le rayonnement solaire ne parvient pas à pénétrer dans le canyon que lorsqu’il se présente dans le plan axial de celui-ci, ce qui dépend de l’orientation de ce plan. Le rayonnement solaire est alors piègé et peut provoquer des échauffements instantanés important. Mais la durée de ce phénomène est faible pendant la journée suivant l’orientation de la rue.15
Ce phénomène connu sous le nom de piégeage solaire ou inter réflexion peut se produire dans les canyons urbains au cours duquel le rayonnement solaire soit reflété plusieurs fois successives laissant plus d'occasion à l'absorption16 (figures n°9-a et 9-b).
Figure n°9-a: Figure n°9-b : Phénomène de réflexion
Phénomène d’inter réflexion dans un « canyon » Source : Joëlle dans un « canyon » Pernot Goyette et Raphaël Compagnon, 2003
Source :Stéphane Glockner,2000 15
BENADJI, Amar. Adaptation climatique ou culturelle en zones arides : cas du Sud-Est Algérien. Thèse de Doctorat. Université de d’Aix-Marseille1.1999.p107
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Chapitre IV:Impact de la géométrie des canyons urbains sur les variations micro climatiques
CONCLUSION :
Ce chapitre qui a traité l’unité urbaine de base qui est la rue, contribue à l’évaluation de la dimension climatique de la conception de celle-ci à travers les éléments qui la définissent : la géométrie et l’orientation.
Le présent chapitre a été réparti en deux parties. La première fût consacrée à l’aspect géométrique de la rue, et dans laquelle on a procédé d’abord par la définition du concept « Rue », puis on a donné la classification des rues en fonction de leurs géométrie notamment le ratio de la hauteur moyenne des construction sur la largeur de la rue (H/W), jusqu’à arriver à déterminer le concept « canyon » sur lequel on a accentué l’approche étant donné qu’il constitue l’objet de toute notre recherche. La deuxième partie a traité l’impact des canyons urbains sur les variations microclimatiques en traitant les trois effets climatiques prépondérants qui sont les effets aérodynamiques, thermiques et radiatifs.
Cette approche nous a éclairci le rôle que peut jouer la rue vis-à-vis des paramètres du climat et en premier lieu le vent et le soleil. Il s’est avéré qu’une hauteur importante des constructions , jumelée à une largeur réduite des rues crée un effet d’ombre considérable et augmente la vitesse de l’air lorsque le vent traverse l’axe de la rue. En contre partie, l’étroitesse du canyon peut engendrer l’effet d’inter réflexion favorisant l’occasion à l’absorption de la chaleur par les surfaces minérales constituant les façades des immeubles. Dans ce cas une ventilation naturelle s’avère nécessaire, et donc surgit l’importance de l’orientation du canyon qui devra être orienté dans le sens des vents dominants d’été, seul moyen de chasser la chaleur piégée à l’intérieur du canyon.
Le prochain chapitre fera la continuité de celui là. Il traitera la relation entre la géométrie des canyons et le confort thermique extérieur.
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Impact de la géométrie des canyons urbains sur le confort thermique extérieur – cas du coudiat de Constantine