Université Mohamed Seddik BENYAHIA – Jijel Faculté des Sciences et de la Technologie
Département d’Architecture
Mémoire présenté pour l’obtention du diplôme de : MASTER ACADEMIQUE
Filière : ARCHITECTURE
Spécialité : ARCHITECTURE
Présenté par : Manel ZAIMEN
Novembre 2020
THEME :
L’EFFET DE LA FACADE ADAPTATIVE SUR LE CONFORT THERMIQUE INTERIEUR DANS LES EQUIPEMENTS PUBLICS
EN ALGERIE
Composition du Jury :
Abdelhafid KHELLAF MAA, Université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Président du jury
Djenette LAOUAR MAA, Université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Encadrant du mémoire
Med Lamine CHOUGUI MAA, Université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Membre du Jury
En premier lieu, je tiens à remercier le bon Dieu « ALLAH » le tout puissant et miséricordieux, qui m’a donné la force, la patience et la volonté pour accomplir ce modeste travail.
De plus, je tiens à exprimer :
Un profond respect et remerciement à mon encadreur Mme LAOUAR Djenette, pour ses conseils judicieux et la confiance qu’elle a placé en moi.
Toute ma gratitude à Mr CHOUGUI Mohamed Lamine, Mme BOUHIDEL Nour El Houda, Mme BENAIDA Fatima Zohra et Mme YAHI Amira Ichraf, pour leurs suggestions et leurs orientations précieuses.
Mes remerciements les plus sincères à mes parents pour leurs soutiens incontestables.
Ma profonde reconnaissance à tout le corps enseignant qui a assuré ma formation durant tout le cursus universitaire.
Mes remerciements les plus chaleureux à tous ceux et à toutes celles qui
m’ont soutenue et aidée, de près ou de loin, notamment mes ami(e)s,
cousins et cousines.
Je dédie ce mémoire à :
Mon cher papa.
Ma chère maman.
Chers parents, je vous dédie ce travail, témoin de ma gratitude éternelle et de mon amour toujours grandissant.
Mes chers frères, CHAHINEZ, ANIS et RANIA pour leur amour et leur soutien sans faille.
Ma chère, ASMAA, ma seule et unique amie, pour son aide, son soutien incontestable et les moments les plus fous que nous avons partagés.
Tous ceux et celles qui me sont chers, qui m’aiment et que j’aime.
A la mémoire de mes grands-pères ZAIMEN HOUCINE et BENAIDA
MAHFOUD, qui ne sont plus parmi nous mais que je n’oublierai jamais.
I
Remerciements
Dédicace
Tables des matières.
………..I Liste des figures.
………...V Liste des tableaux.
……….VIII Liste des abréviations.
……….IX
INTRODUCTION GENERALE
Introduction.
………...1
Problématique.
………..2
Hypothèses.
……….3
Objectifs de la recherche.
………..3
Motivation du choix de thème.
………..3
Méthodologie de recherche.
………3
Structure de mémoire.
………..4
CHAPITRE I : ENVELOPPE ARCHITECTURALE ET FACADE ADAPTATIVE Introduction.
………...5
I. Enveloppe architecturale.
……….5
I.1. Définition.
……….5
I.2. Aperçu historique.
………...6
I.3. Les éléments affectant l’enveloppe.
……….….9
I.4. Apparition des enveloppes adaptatives.
………..9
II. Façades adaptative.
……….10
II.1. Définition.
………10
II.2. Mouvement en façade adaptative.
………..12
II.2.1. Echelles de l’adaptation.
……….12
II.3. Classification et propriétés des dispositifs de la façade adaptative.
………13
II.3.1. Panneaux rigides mobiles.
……….13
II.3.2. Panneaux isolants mobiles.
………...16
II.4. Types de contrôle des systèmes de la façade adaptative.
………17
II.4.1. Le contrôle extrinsèque.
………..17
II.4.2. Le contrôle intrinsèque.
………...17
II.5. Emplacement structural de la façade adaptative.
……….17
II.6. La performance des façades adaptatives.
………...18
II
II.6.1. Robustesse et flexibilité.
……….19
II.6.2. L’adaptabilité.
………19
II.6.3. La multi-capacité.
………19
II.6.4. L’évoluabilité.
………19
II.7. Effet de la façade adaptative sur la durée de vie du bâtiment.
……….…20
II.7.1. La physique pertinente.
………...20
II.7.2. Les échelles temporelles...
……….….21
Conclusion.
………..22
CHAPITRE II : ISOLATION THERMIQUE ET CONFORT INTERIEUR Introduction.
………23
I. Confort intérieur.
………23
I.1. Définition.
………...23
I.2. Types de confort.
………...23
II. Isolation thermique.
………24
II.1. Définition.
……….24
II.2. But de l’isolation thermique.
………...24
III. Confort thermique en architecture.
……….25
III.1. Notion de confort thermique.
………...25
III.2. Facteurs affectant le confort thermique.
………..25
III.2.1. Paramètres liés à l’individu.
………...26
III.2.2. Paramètres liés à l’ambiance extérieure.
……….27
IV. Le bilan thermique du corps.
………27
IV.1. Conduction.
………..28
IV.2. Convection.
………...29
IV.3. Rayonnement.
……….29
IV.4. Evaporation cutanée.
………..30
IV.5. Les échange de chaleur par voie respiratoire.
………...30
V. Facteurs d’inconfort thermique.
………30
V.1. Effet des courants d’air.
………..30
V.2. Effet de l’asymétrie d’un rayonnement thermique.
………30
V.3. Effet de gradient thermique vertical de l’air.
……….30
V.4. Effet de la température du sol.
………..31
VI. Evaluation du confort thermique.
……….31
VI.1. Indices du confort.
………31
III
VI.1.1. Indice de vote moyen prévisible.
………..31
VI.1.2. Pourcentage prévisible d’insatisfaits.
……….32
VI.1.3. Indice de la température effective.
………33
VI.1.4. Indice de la température résultante.
………..34
VI.1.5. Indice de la température opérative.
………...34
VI.2. Les diagrammes bioclimatiques.
………...35
VI.2.1. Diagramme d’Olgyay.
………...35
VI.2.2. Diagramme de Givoni.
………..37
VI.2.3. Tables de Mahoney.
……….38
Conclusion.
………..…39
CHAPITRE III : FACADE ADAPTATIVE ET CONFORT THERMIQUE INTERIEUR Introduction.
………....40
I. Mécanisme de façade adaptative pour améliorer le confort thermique. .
……….40
I.1. Collecte de données.
………..40
I.2. BMS.
………...…...40
I.3. Réaction de la façade.
………...40
II. Façades adaptatives pour améliorer le confort thermique intérieur.
………...41
II.1. Centre d’architecture Helio Trace.
………....41
II.2. Q1 Building.
………...42
II.3. Al Bahar Towers.
………...44
II.4. Campus de l’université égypto-japonaise des sciences et de la technologie.
………47
III. Façades adaptatives et les équipements publics en Algérie.
………...50
Conclusion.
………...51
CHAPITRE IV : CAS D’ETUDE, SIMULATION ET RESULTATS Introduction.
………....52
I. Aperçu sur la ville de Jijel.
……… ………52
I.1. La situation.
………..52
I.2. La climatologie.
………53
I.2.1. La température. ..
……….53
I.2.2. L’humidité relative de l’air. ..
………... ……….54
I.2.3. Le régime des vents. ..
………..54
I.2.4. Les précipitations. ..
………....…………..55
II. Présentation du cas d’étude.
……….…...56
IV
II.1. Présentation de l’hôtel Dar El Aaz.
………....56
II.2. Le dossier graphique.
………...58
II.3. La chambre choisie.
………..60
III. La simulation numérique.
………...…...60
III.1. Les logiciels de simulation utilisés.
……….…60
III.1.1. Ecotect. ..
……… ……….60
III.1.2. Méteonorm. ..
……… …………..……….61
III.2. La méthode de simulation.
……….……61
III.3. Le type de façades utilisées.
……….…62
III.4. Les conditions internes.
……….…..63
III.5. Les étapes de simulation.
……….……63
IV. Présentation des résultats.
………...…...66
IV.1. Les radiations solaires directes.
……….…66
IV.2. Résultats des apports solaires.
……….……67
IV.3. La température intérieure sans et avec le système proposé.
………68
Conclusion.
………...70
CONCLUSION GENERALE Conclusion générale.
……….71
Recommandations.
……….72
Références bibliographiques.
……….73 -Annexes
-Résumé
-Abstract
صخلملا
V
CHAPITRE I : ENVELOPPE ARCHITECTURALE ET FACADE ADAPTATIVE
Fig. 01 : Définition de l’enveloppe selon différents auteurs
………6
Fig. 02 : Les huttes traditionnelles en Ouganda
………..….7
Fig. 03 : Exemple de façade avec des éléments décoratifs
………7
Fig. 04 : Exemples de façade du mouvement moderne
………...8
Fig. 05 : Type d’une façade dynamique intelligente
……….………8
Fig. 06 : Les éléments affectants l’enveloppe du bâtiment
………9
Fig. 07 : Le Pavillon des Etats-Unis
……….………10
Fig. 08 : Concept de l’adaptative en littérature
………11
Fig. 09 : Les différents types de changements des deux échelles
………12
Fig. 10 : Types des échelles du mouvement de la façade adaptative
………13
Fig. 11 : Les panneaux coulissants
………14
Fig. 12 : Exemples de bâtiments en panneau coulissant
………14
Fig. 13 : Les panneaux pivotants
………14
Fig. 14 : Exemples de bâtiments en panneau pivotant
………15
Fig. 15 : Les panneaux pliants
…… ………15
Fig. 16 : Exemples de bâtiments en panneau pliant
………15
Fig. 17 : Un type de panneau isolant mobile
………16
Fig. 18: Système du contrôle extrinsèque
………17
Fig. 19 : Système du contrôle intrinsèque
………17
Fig. 20 : Coupe schématique : position de la façade
………18
Fig. 21 : Les échelles temporelles du mouvement de la façade adaptative
………21
CHAPITRE II : ISOLATION THERMIQUE ET CONFORT INTERIEUR Fig. 22 : Types de confort
………...……….24
Fig. 23 : Les paramètres influant sur le confort thermique
………...26
Fig. 24 : L’impact de l’activité et le métabolisme sur la température du confort
………26
Fig. 25 : Les échanges de chaleur
………...28
Fig. 26 : Echange par conduction
………28
Fig. 27 : Echange par convection
………...29
Fig. 28 : Echange par rayonnement
………29
Fig. 29 : Diagramme de correspendance entre le PMV et le PPD
………...32
Fig. 30 : Graphe de l’indice de la température effective
………...34
Fig. 31 : Diagramme d’Olgyay
………...36
VI
Fig. 32 : Démarche de la méthode de Givoni
………...37
Fig. 33 : Diagramme de Givoni
……….38
CHAPITRE III : FACADE ADAPTATIVE ET CONFORT THERMIQUE INTERIEUR Fig. 34 : Fiche technique du centre d’architecture Helio Trace
………...41
Fig. 35 : Model adaptative du centre d’architecture Helio Trace
………..42
Fig. 36 : Fiche technique du bâtiment Q1
………...42
Fig. 37 : Système de la façade Q1 Building
………...43
Fig. 38 : Les ailettes verticales constituantes le système d’ombrage de Q1 Building
………...43
Fig. 39 : Fiche technique d’al Bahar Towers
………44
Fig. 40 : Le processus de conception
………44
Fig. 41 : Une unité de type parapluie de la façade du bâtiment
………..45
Fig. 42 : Une partie assemblée de la façade du bâtiment
………...45
Fig. 43 : Comparaison entre les systèmes communs et le système adaptative
……….46
Fig. 44 : Simulation avant et après l’ajout de système d’ombre
………...46
Fig. 45 : Vue extérieure du bâtiment résidentiel
……….………...47
Fig. 46 : 3D du salon (espace concerné par l’étude)
……….………47
Fig. 47 : Schéma de principe de montage du système
……….………48
Fig. 48 : Etapes de fonctionnement du système cinétique
……….………48
Fig. 49 : Graphe de température de l’air intérieur et extérieur par heure
……….……49
Fig. 50 : Graphe du rayonnement solaire direct par heure
……….………49
Fig. 51 : Diagramme de consommation d’électricité sans avec système
……….……50
CHAPITRE IV : CAS D’ETUDE, SIMULATION ET RESULTATS Fig. 52 : Situation de la wilaya de Jijel
………...52
Fig. 53 : Graphe de température moyenne (1991-2010)
………...53
Fig. 54 : Graphe évolutif de l’humidité relative mensuelle (1991-2010).
………54
Fig. 55 : Graphe de la vitesse de l’air par mois (1991-2010)
……….55
Fig. 56 : Diagramme des périodes des vents (1991-2010)
………55
Fig. 57 : Diagramme de précipitation mensuelle moyenne (1991-2010).
………56
Fig. 58 : Situation de l’hôtel Dar El Aaz.
……… ………...57
Fig. 59 : Plan entre sol de l'hôtel Dar El Aaz
………...58
Fig. 60 : Plan R.D.C. de l’hôtel Dar El Aaz
………...58
Fig. 61 : Plan étage courant de l’hôtel Dar El Aaz
……….59
VII
Fig. 62 : Plan 4ième étage de l’hôtel Dar El Aaz
………59
Fig. 63 : Plan de terrasse de l’hôtel Dar El Aaz
………..59
Fig. 64 : La chambre choisie (une suite)
……… ………..60
Fig. 65 : Type de dispositif d’ombrage choisi
……… ………61
Fig. 66 : Façade simple.
……… ………...62
Fig. 67 : Façade avec dispositif d’ombrage ouvert à 45°.
………62
Fig. 68 : Façade avec dispositif d’ombrage ouvert à 90
. ………63
Fig. 69 : Capture de l’interface de logiciel Ecotect.
……… ………64
Fig. 70 : Capture de l’interface de logiciel Ecotect. Choix de localisation.
………64
Fig. 71 : Capture de l’interface de logiciel Ecotect. Modélisation du cas d’étude.
………65
Fig. 72 : Capture de l’interface de logiciel Ecotect. L’icône »Zone Management ».
………65
Fig. 73 : Capture de l’interface de logiciel Ecotect. Choix de type de l’analyse.
……… ……66
Fig. 74 : Capture de l’interface de logiciel Ecotect. Choix du jour de l’analyse.
………66
Fig. 75 : Moyenne journalière cumulée des radiations directes incidentes (façade actuelle).
…67 Fig. 76 : Moyenne journalière cumulée des radiations directes incidentes (façade adaptative).67 Fig. 77: Les apports solaires annuels (sans dispositif d’ombrage adaptatif).
………68
Fig. 78 : Les apports solaires annuels (avec dispositif d’ombrage adaptatif).
………68
Fig. 79 : Graphe de la température intérieure sans et avec système proposé (21 juillet).
…………69
Fig. 80 : Graphe de la température intérieure sans et avec système proposé (15 janvier).
………69
VIII
CHAPITRE I : ENVELOPPE ARCHITECTURALE ET FACADE ADAPTATIVE Tableau 01 : Les différents domaines physique du changement de la façade adaptative.
………20
CHAPITRE II : ISOLATION THERMIQUE ET CONFORT INTERIEUR
Tableau 02 : Les différentes définitions du confort thermique
………..25 Tableau 03 : Correspendance entre PMV et échelle de sensations thermiques
………32 Tableau 04 : L’interprétation des indices PMV et PPD
……….………...33
CHAPITRE IV: CAS D’ETUDE, SIMULATION ET RESULTATS
Tableau 05 : Fiche technique de l’hôtel Dar El Aaz
……….………...57
Tableau 06 : Les différents conditions à l’intérieur de la chambre
……….………63
IX
CABS Climate Adaptive Building Shells.
PIM Panneau Isolant Mobile.
BMS Building Management System.
SGB Système de Gestion de Bâtiment.
Ti Température intérieure.
Te Température extérieure.
HR Humidité relative.
INTRODUCTION GENERALE
1
Introduction
Le monde est de plus en plus menacé par les catastrophes naturelles, ces problèmes majeurs de l’environnement, comme le réchauffement climatique et le phénomène de l’effet de serre, sont dus généralement par l’activité humaine qui contribue en grande partie aux changements climatiques et à la perturbation de l’équilibre de la planète.
Vu ces changements et ces transformations, qui s’opèrent dans le monde, non seulement de l’environnement mais aussi ceux de la percée des technologies, il faut agir par une action immédiate et adapter de nouvelles méthodes à long terme, qui prennent en compte l’environnement, le climat et l’utilisateur.
L’Algérie est parmi les pays de zone subtropicale, caractérisée par un climat qui varie du nord jusqu’au sud. Son littoral est d’un climat méditerranéen, chaud et sec en été, humide et frais en hiver. Dans ces régions, le contrôle solaire est un problème à résoudre pour la conception de l’enveloppe architecturale en général et celui de la façade du bâtiment en particulier, car les températures extrêmes, chaudes ou froides, peuvent provoquer des effets gênants pour l’homme. C’est pourquoi, l’architecte doit adapter de nouveaux concepts et de nouvelles méthodes pour assurer le confort thermique des usagers, qui est un élément important dans la conception des bâtiments.
La façade est l’un des éléments les plus importants dans le bâtiment. Elle a un impact considérable sur la quantité de chaleur à ajouter ou à retirer pour conserver un climat intérieur confortable. Avec le développement technologique de ces dernières décennies, les nouvelles techniques ont conduit la conception architecturale vers de nouvelles générations de façades, telle que la façade adaptative pour faire face aux transformations climatiques extérieures.
« Cette prochaine génération de façade se compose de systèmes multifonctionnels et
hautement adaptatifs, où le séparateur physique entre l’environnement intérieur et extérieur
est en mesure de modifier ses fonctions, ses caractéristiques ou son comportement au fil du
temps en fonction des exigences de performance transitoire et des conditions limites, dans le
but d’améliorer la performance globale du bâtiment. » (Loonen, R. et al., 2015)
2
C’est dans cette perspective que s’inscrit notre travail de recherche, tout le long duquel, nous nous -essayons de montrer l’importance de la façade adaptative et son impact sur le confort thermique intérieur, afin d’avoir des bâtiments où la modernité puisse s’exprimer avec toutes ses déclinaisons. Nous nous basons précisément sur les connaissances et les méthodes offertes par les logiciels informatiques afin d’orienter le bâtiment vers une conception confortable thermiquement.
Problématique
A cause des problèmes majeurs de l’environnement et les besoins pour une vie plus confortable, la façade traditionnelle n’est plus un moyen efficace pour assurer le confort thermique espéré par les occupants des différents bâtiments conçus.
Les pays développés ont eu recours à des solutions qui varient en termes de matériaux, de composants et de systèmes, afin d’améliorer le rendement des bâtiments, protéger l’environnement et répondre aux besoins des occupants.
De ce fait et pour une meilleure rentabilité, les architectes ont opté pour le concept de la façade adaptative, qui améliore l’ambiance thermique intérieure et réduit la consommation énergétique dans les équipements, par un système technologique intelligent, qui réagit avec l’environnement extérieur.
En Algérie, la façade est conçue d’une manière standard et prototypique, sans prendre en considération le climat et la région. C’est pour cette raison que les occupants des bâtiments se plaignent de l’inconfort thermique durant toutes les saisons de l’année. Afin de répondre à leurs besoins en énergie, ils se dirigent vers des moyens mécaniques.
Pour toutes ces raisons, l’Algérie doit améliorer le rendement de ses constructions, en utilisant les nouvelles technologies d’une façon adéquate, afin de mieux répondre aux besoins des utilisateurs.
Ce constat établi, plusieurs questionnements relatifs à ce thème peuvent être débattus :
Pourquoi la façade adaptative et quel est leur impact sur le confort thermique intérieur ?
Comment la façade adaptative peut-elle diminuer la consommation
énergétique ?
3
Hypothèses
A travers notre recherche, nous essayons de vérifier les hypothèses suivantes :
La façade adaptative peut offrir un confort thermique à l’intérieur de l’équipement.
La façade adaptative peut être un bon isolant thermique dans les équipements.
La façade adaptative peut assurer la quantité de chaleur nécessaire à l’intérieur.
L’ambiance thermique intérieure peut être influencée par la façade adaptative.
Objectifs
L’objectif visé dans notre recherche est l’obtention d’un niveau de confort thermique en étudiant l’influence de la façade adaptative dans les équipements hôteliers par rapport à leur demande au confort thermique intérieur. De ce point de vue les points suivants seront considérés :
Réduire les gains de chaleur solaire dans le bâtiment.
Assurer le confort des utilisateurs.
Diminuer la consommation énergétique durant la période estivale et hivernale.
Motivation du choix de thème :
Le concept de la façade adaptative étant un thème d’actualité et peu connu dans notre pays, nous tentons à travers notre modeste recherche d’ouvrir une petite perspective sur cette nouvelle technologie, qui pourrait à court ou à moyen terme, devenir une vraie source d’innovations, à vulgariser, en Algérie.
Notre choix est porté sur ce thème pour l’ensemble des qualités architecturales de la façade adaptative, les performances thermiques qu’elle offre aux utilisateurs et aux différentes fonctions qu’elle exécute, tels que la protection solaire, l’amélioration du confort intérieur, la collecte et le rejet de la chaleur.
Méthodologie de recherche
Mettant en œuvre ce qui nous a été enseigné tout au long de notre cursus et vu l’intérêt
que nous portons au domaine de l’architecture, nous avons été interpelée par une multitude de
questionnements sur l’état du confort thermique en Algérie et notamment dans les équipements
publics. Ces interrogations, nous ont conduites à l’élaboration de ce travail pour une modeste
contribution sachant pertinemment qu’elle n’est que virtuelle. Notre vœu est de pouvoir
4
concrétiser, un jour, nos ambitions afin de protéger notre environnement, perfectionner la qualité de vie des usagers et améliorer le rendement de ces équipements.
Afin d’atteindre les objectifs visés et vérifier les hypothèses posées, nous allons procéder, en premier lieu, par une recherche bibliographique et documentaire qui permet une meilleure compréhension des éléments les plus importants qui se rapportent à notre sujet.
Ce mémoire se présente sous une forme binaire : une partie théorique et une partie opérationnelle :
Approche théorique :
Dans cette partie, nous passerons en revue la présentation de notre thème en l’occurrence la façade adaptative auquel se rattache notre objet d’étude, le confort thermique, afin de vulgariser les notions de base et d’approfondir nos connaissances, en présentant quelques exemples.
Approche opérationnelle :
Dans cette approche, l’étude se fait sur un équipement public, « l’hôtel dar el Aaz à Jijel », qui consiste à faire une simulation à l’aide des logiciels (Méteonorm et Ecotect), dont le but est d’appréhender l’effet de la façade adaptative sur le confort thermique intérieur et répondre à toutes les interrogations soulevées.
Structure du mémoire
Introduction générale
Conclusion générale Partie
opérationnelle Support
théorique
Structure du mémoire
La façade adaptative et le confort thermique des équipements publics Façade adaptative
Confort thermique et ses paramètres
Cas d’étude, simulation et
résultats
CHAPITRE I : ENVELOPPE ARCHITECTURALE ET FACADE
ADAPTATIVE
5
Introduction
L’évolution architecturale, les nouvelles tendances, ainsi que le développement technologique, offrent aux architectes d’aujourd’hui une liberté conceptuelle qui fait du bâtiment architectural un chef d’œuvre. Partant de son enveloppe extérieure et ses façades variables (écologique, intelligente, adaptative…..etc.), le bâtiment contemporain basé sur des éléments performants joint l’utile à l’agréable.
Les façades adaptatives sont parmi les nouvelles technologies qui ont touché le domaine de l’architecture, dans le but de gérer les besoins des occupants dans le bâtiment.
Dans ce chapitre, nous allons tenter d’aborder la définition d’enveloppes et façades adaptatives puis déterminer leurs propriétés, leurs performances, et leur impact sur la durée de vie du bâtiment.
I. Enveloppe architecturale I.1. Définition
L’enveloppe d’un édifice désigne la partie visible de tout édifice, que l’on se situe à l’intérieur ou à l’extérieur de celui-ci. En ce sens, l’enveloppe joue un rôle d’interface avec l’extérieur. Mais c’est avant tout une protection, une matière permettant de se protéger de l’intérieur contre le climat extérieur (Adler, 2006).
L’enveloppe d’un bâtiment peut être une interface, une liaison, un espace de transition
entre différents milieux. Elle peut être aussi considérée sous différents aspects (Fig. 01).
6 Fig. 01 : Définition de l'enveloppe selon différents acteurs.
Source : Herant, P. (2004), adapté par l’auteur.
Selon Faure (2007), l’enveloppe est décrite comme une carte d’identité du bâtiment et de l’architecte. Cet élément de transition entre l’intérieur et l’extérieur, joue un rôle très important du point de vue social, humain, architectural et énergétique.
De ce qui précède, l’enveloppe en architecture est considérée comme une peau qui protège la construction et l’utilisateur du climat environnant. Comme nous pouvons aussi dire qu’elle est une frontière entre le bâtiment de l’intérieur et son environnement de l’extérieur, pour assurer le confort des occupants et donner une touche esthétique à la façade.
I.2. Aperçu historique
L’enveloppe du bâtiment était développée à travers les différentes civilisations connues en architecture. En ce qui concerne le vernaculaire, l’enveloppe représente un simple abri soit une caverne, grotte, hutte, etc. pour se protéger du vent, soleil et pluie (Fig. 02).
Ar chit ec te In gé nieur The rmic ien Oc cupa nts
Une surface de contact entre le
bâtiment et l’urbanisme.
Un point de liaison entre des composants
passifs et des systèmes actifs.
Une zone de transition entre une ambiance intérieure et
un environnement extérieur.
Elément de confort thermique et visuel.
Parois constituent un
facteur d’esthétique.
7 Fig. 02 : Les huttes traditionnelles en Ouganda.
Source : https://maison-monde.com/huttes-traditionnelles-ouganda/ (Consulté le 20/02/2020)
Au fil du temps, l’abri a pris un aspect esthétique avec des motifs décoratifs tout en ouvrant l’habitat vers l’extérieur (Fig. 03).
Fig. 03 : Exemple de façade avec des éléments décoratifs.
Source: https://books.openedition.org/psorbonne/5825 (Consulté le 20/02/2020)
8
Avec la révolution de l’architecture moderne et l’apparition de l’acier et l’utilisation du béton armé, la conception des façades est complètement variée. Elle est devenue un élément libre sans fonction porteuse, ce qui a conduit à l’apparition du mur rideau (Fig. 04).
Fig. 04 : Exemples de façade du mouvement moderne.
Source: (1) https://www.pinterest.fr/pin/812618326496635093/ (2)
https://www.pinterest.co.uk/pin/342977327848943284/ (Consultés le 20/02/2020).Traitée par l’auteur.
Avec le développement technologique qui a touché presque tous les domaines, l’architecture a vécu l’apparition d’un type d’enveloppe active telle que la façade adaptative (Fig. 05).
Fig. 05 : Type d'une façade dynamique intelligente.
Source: https://www.arch2o.com/dynamic-facades-the-story/ (Consulté le 20/02/2020)
9
I.3. Eléments affectant l’enveloppe
Si l’enveloppe extérieure contemporaine représente aujourd’hui la touche artistique du concepteur, elle a toujours été d’un rôle structurel extrême, en regroupant les éléments suivants (Fig. 06) :
Fig. 06: Les éléments affectants l'enveloppe d'un bâtiment.
Source : Auteur.
I.4. Apparition des enveloppes adaptatives
Au cours des dernières décennies, des enveloppes de bâtiment sont apparues avec de nouvelles formes interactives au climat.
La façade du Buckminster Fuller, du pavillon des Etats Unis construit pour l’Expo 1967 de Montréal fut l’une des premières enveloppes climatiques adaptatives automatisées (Fig. 07), qui utilise des matériaux développés, l’automatisation dynamique avec microprocesseurs embraqués, capteurs sans fil et actionneurs et de nouvelles techniques de conception pour la fabrication dont le but est d’avoir une enveloppe à haute performance (Trubiano, 2012).
Toiture: représente la partie supérieure d’un édifice, qui joue un rôle protecteurdu l’intérieur
contre les intempéries et l’humidité.
Fenêtre: Une baie, ouverture pratiquée dans un mur ou une façade, avec ou sans vitre pour permettre la pénétration de la lumière, la vision vers l’extérieur et habituellement l’aération ….
Façade: La façade est un concept qui désigne la surface extérieure d’un bâtiment.
Verrière: vitrage de grande dimmension faisant partie du toit ou d'une grande baie vitrée.
Dalles et murs du sous sol: plaque horizontale ou
verticale sert à la couverture du bâtiment.
10 Fig. 07 : Le Pavillon des Etats-Unis.
Source: https://www.wikiwand.com/fr/Exposition_universelle_de_1967 (Consulté le 01/03/2020)
L’architecture adaptative se base sur une nouvelle définition du confort thermique, qui intègre la question du dynamisme de l’architecture et la participation des occupants (Cole et al, 2008), dans cette optique, cette architecture améliore le confort de l’occupant et les performances énergétiques du bâtiment en proposant des opportunités d’adaptation.
L’enveloppe adaptative pourrait être expliquée comme une enveloppe qui possède des capacités de changer ou d’adapter son comportement et de contrôler avec souplesse les paramètres d’une enveloppe de bâtiment, pour répondre à un changement climatique, afin d’améliorer le confort intérieur.
II. La façade adaptative II.1. Définition
Les pratiques architecturales ont pris un nouveau chemin vers de nouvelles conceptions des façades, qui utilisent de nouvelles technologies et des composants réactifs, pour faire face aux conditions météorologiques inconstantes.
La façade adaptative est considérée comme l’une de ces nouvelles conceptions qui recouvrent plusieurs définitions. Nous allons citer ici les définitions les plus utilisées dans la description de cette dernière.
Selon Loonen, R. (2010), le mot « adaptatif » dans le contexte des façades de bâtiments
est souvent associé dans la littérature à une longue liste de termes similaires (Fig. 08).
11 Fig. 08 : Concept de l’adaptative en littérature.
Source: Loonen, R. (2010).
D’après, Loonen et al. (2015): « cette prochaine génération de façade se compose de systèmes multifonctionnels et hautement adaptatifs, où le séparateur physique entre l’environnement intérieur et extérieur est en mesure de modifier ses fonctions, ses caractéristiques ou son comportement au fil du temps en fonction des exigences de performance transitoire et des conditions limites, dans le but d’améliorer la performance globale du bâtiment. »
Ce type de façade, d’après Premier (2013), est basé principalement sur l’utilisation de systèmes d’ombrage solaire associés à des matériaux et des technologies intelligents. Les façades adaptatives appartiennent à la catégorie des « interfaces dynamiques » et sont capables de réagir activement avec l’environnement extérieur, afin d’assurer une optimisation du confort intérieur du bâtiment.
De plus, les façades adaptatives appelées aussi « CABS», représentent un concept
d’architecture adaptative, où l’adaptation se déroule spécifiquement au niveau de la coquille du
bâtiment (Loonen, R. et al., 2013).
12
On peut dire aussi qu’elle est intelligente et dynamique, capable d’ajuster sa forme, son orientation ou son ouverture en temps réel selon les conditions externes, internes et les besoins des occupants dont l’objectif est d’assurer le confort des utilisateurs et améliorer la performance globale du bâtiment (Ghaffarian-Hoseini et al. 2012).
D’après les différentes définitions, nous pourront définir la façade adaptative comme une peau de construction capable d’ajuster son comportement, afin de répondre automatiquement aux paramètres climatiques extérieurs et les besoins dynamiques des occupants, en influant directement l’environnement intérieur du bâtiment. Cette technologie active vise également à améliorer la durabilité des constructions en perfectionnant le fonctionnement de l’enveloppe, afin de répondre d’une manière adéquate aux exigences thermiques, lumineuses, acoustiques, aérauliques, énergétiques et esthétiques.
II.2. Mouvement en façade adaptative II.2.1 Echelles de l’adaptation
On distingue deux classes du mécanisme adaptatif de ces façades, une classe entraîne des changements de propriétés au niveau macro-échelle et l’autre au niveau micro-échelle, comme décrit dans la (Fig. 09) et la (Fig. 10).
Fig. 09: Les différents types de changements des deux échelles.
Source: Loonen, R. et al. (2013), traitée par l’auteur.
Les différents changements
Changements dans la configuration de la coque
du batiment
Biais de composants complétés à l'extèrieur de
la coquille
sous systèmes de
la coquille
Mouvement de toute la
façde
Changements dans la structure interne d'un
matériau
dans les propriétés thermophysiques
Echange d'énergie d'une forme
à l'autre
13
II.3. Classification et propriétés des dispositifs de la façade adaptative
Les dispositifs adaptatifs sont divers et variés. Selon Schumacher, le mouvement est « résultant du passage d’une position stationnaire à une nouvelle position stationnaire » (Schumacher et al. 2010).
D’après Schumacher et al., (2010) et Moloney (2011), on distingue deux grandes familles de mouvements de plans, qui forment les différentes typologies de mouvement des dispositifs.
II.3.1. Panneaux rigides mobiles
Dans cette catégorie, on peut classer trois types de mouvement des dispositifs :
Les panneaux coulissants: Ce type de panneaux (Fig. 11) se coulisse, d’une façon générale, dans un axe parallèle à la façade pour laisser apparaitre l’ouverture. Son rôle est de réguler l’énergie solaire par sa capacité d’occultation, créer de l’intimité et favoriser la conservation thermique. Il ne fait que dégager une partie de la façade. (Fig. 12)
Fig. 10: Types des échelles du mouvement de la façade adaptative.
Source: Loonen, R. et al. (2013), traitée par l’auteur.
Les échelles d'adaptation
Macro-échelle
Changements dans la configuration de
la coque du batiment
Micro-échelle
Changements dans la structure interne
d'un matériau
14 Fig. 12: Exemples de bâtiments en panneau coulissant.
Source : Du Montier, C., (2013).
Les panneaux pivotants : Le panneau pivotant (Fig.13) offre une grande diversité de mouvements et de fonctions. Il peut se déployer perpendiculairement à l’enveloppe en pivotant sur un axe horizontal ou vertical. Il a un rôle efficace pour réfléchir le rayonnement solaire et contrôler l’apport de lumière. (Fig.14)
Fig. 11: Les panneaux coulissants.
Source: Schumacher et al. (2010).
Fig. 13: Les panneaux pivotants.
Source: Schumacher et al. (2010).
15 Fig. 14: Exemples de bâtiments en panneau pivotant.
Source: Du Montier, C., (2013).
Les panneaux pliants: Cette catégorie (Fig. 15) est similaire aux panneaux pivotants, ce qui les diffère est que ses quatre points d’attache assurent une grande rigidité face au vent, consomme moins d’espace quand il est ouvert (Fig. 16).
Fig. 15: les panneaux pliants.
Source: Schumacher et al. (2010).
Fig. 16 Exemple de bâtiments en panneau pivotant.
Source: Du Montier, C., (2013).
16
II.3.2. Panneaux isolants mobiles
Le principe de ces panneaux est d’inclure une isolation thermique dans les panneaux précédents. Les dispositifs des panneaux isolants mobiles (Fig. 17) peuvent être flexibles ou rigides en fonction principalement de leur utilisation et de leur emplacement.
Des auteurs comme Brown et al. (2000) et Zaheer-Uddin (1990) considèrent ce type de panneau comme un système ayant un fort potentiel dans la réduction des déperditions thermiques des fenêtres, la surchauffe et l’inconfort visuel potentiel que génère la transparence.
Langdon ) 0891 ( affirme que Le PIM permet de réduire les déperditions thermiques de 40% à 60%.
Fig. 17: Un type de panneau isolant mobile.
Source: https://www.20min.ch/fr/story/un-panneau-solaire-mobile-plus-performant-et-isolant- 606963122885, (Consulté le 22-04-2020).
17
II.4. Types de contrôle des systèmes de la façade adaptative
II.4.1. Le contrôle extrinsèque
Les façades adaptatives avec ce type ont une capacité de bénéficier de la rétroaction, car la rétroaction implique que les effets de la configuration actuelle (d’action) peuvent être comparés à l’état désiré (point de consigne), si nécessaire le comportement de l’enveloppe du bâtiment peut être ajusté activement (Teuffel, 2004). (Fig.18)
II.4.2. Le contrôle intrinsèque
Les façades adaptatives avec un contrôle intrinsèque s’auto-ajustent grâce au comportement adaptif qui se déclenche automatiquement par des stimuli environnementaux comme la température, l’humidité relative, les précipitations, vitesse et direction du vent, le rayonnement solaire, la couverture nuageuse ou niveau de CO². (Fig. 19)
Fig. 19: Système du controle intrinsèque.
Source: Loonen, R., (2010), traitée par l’auteur.
II.5. Emplacement structural de la façade adaptative
Comme le représente la figure ci-dessous, il y’a trois possibilité d’emplacement de la façade adaptative (Fig. 20):
Le cas le plus utilisé est de placer la façade adaptative en face de la peau extérieure du bâtiment (système mur rideau) (Fig. 20(c)). Ce type est très avantageux pour la protection
Fig. 18: Système du contrôle extrinsèque.
Source: Loonen, R., (2010), traitée par l’auteur.
Entrée
Données
Signal de
Commande
Actions
Capteur
FA
Processeur Actionneur
Contrôleur
Entrée Actions
FA
18
solaire. Cependant, cette position entraine une plus grande usure, ce qui engendre une durée de vie plus courte et des risques de dysfonctionnement du système.
La deuxième option consiste à intégrer le système adaptatif dans la structure primaire (Fig. 20(b)). Elle permet une démarcation de la surface en verre, son impact est moindre sur l’effet visuel de la façade et permet aussi une protection du système contre les particules de poussière.
La dernière possibilité est de placer la façade derrière la structure principale, ce qui offre la possibilité d’éliminer complètement le risque d’endommagement (Fig. 20(a)).
II.6. La performance des façades adaptatives
Les enveloppes des constructions, en général, ont des aspects de performances qui doivent être pris en considération dans le processus de leur conception, tels que :
Contrôler le flux de chaleur.
Etre esthétiquement agréable.
Contrôler le débit de vapeur d’eau.
Contrôler la lumière et le rayonnement solaire.
Etre économique.
De ce fait, la façade adaptative se diffère des systèmes statiques par des moyens de flexibilité pour soutenir plusieurs performances.
(a) (b) (c)
Fig. 20: Coupe schématique : Position de la façade: (a) devant, (b) dans la peau, (c)derrière.
Source: Sommer, (2010).
19
II.6.1. Robustesse et flexibilité
D’après Saleh et al. (2009), la robustesse et la souplesse sont les deux stratégies de conception qui font référence à la capacité d’un système de gestion du changement, c’est-à-dire la résistance du système face aux changements environnementaux. Ce concept vise à réduire les conséquences négatives dues aux changements externes, mais n’a pas la capacité d’éliminer les causes de celui-ci.
D’autre part, la flexibilité est définie comme des systèmes conçus pour maintenir un niveau élevé de performance en temps réel lorsque l’environnement d’exploitation ou les exigences du système changent d’une façon prévisible ou imprévisible (Olewnik et al. 2004).
II.6.2. L’adaptabilité
Elle est considérée comme un système caractérisé par la capacité à fournir les fonctionnalités prévues, en tenant compte de plusieurs critères, dans des conditions variables grâce aux variables de conception qui modifient leurs valeurs physiques au fil du temps (Ferguson et al. 2007).
D’après Hoes et al. (2011), l’adaptabilité des CABS contribue également à créer des gains grâce à la technologie de la capacité de stockage thermique dans les constructions, ce qui peut aider à atténuer les problèmes de confort et aussi limiter la redondance dans la capacité installée de chauffage et de refroidissement.
C’est pour cette propriété que les façades adaptatives offrent un potentiel d’économies d’énergies par rapport aux bâtiments conventionnels, car les précieuses ressources énergétiques de notre environnement peuvent être exploitées activement, mais seulement à des moments où ces effets sont jugés favorablement.
II.6.3. La multi-capacité
Selon Ferguson et al. (2007), ce concept provient de l’existence des exigences de performance non simultanées, ou de la nécessité de remplir de nouveaux rôles au fil du temps.
La multi-capacité offre la possibilité de différencier les propriétés et le comportement de l’enveloppe pour différentes positions de la coque du bâtiment au même temps.
II.6.4. L’évoluabilité
Les besoins et les circonstances futurs du bâtiment ne sont pas toujours connus avant sa
conception. L’évoluabilité est une propriété de flexibilité qui gère, à long terme, les
20
changements de conditions venant de l’extérieur (climatiques, de l’environnement urbain…), ou de l’intérieur (changement de fonction organisationnelle du bâtiment, nouvelle disposition de l’espace…).
II.7. Effet de la façade adaptative sur la durée de vie du bâtiment
Comme l’enveloppe du bâtiment forme la division entre les zones intérieures et l’environnement ambiant, elle est inévitablement affectée par les fluctuations climatiques qui changent avec le temps. La plupart des systèmes de façade adaptative sont conçus pour réduire l’impact de ces changements sur le bâtiment et augmenter le confort des occupants (Loonen et al. 2013).
II.7.1. Physique pertinente
Tableau 01: Les différents domaines physiques du changement de la façade adaptative.
Thermique
L’adaptation provoque des changements dans l’équilibre énergétique du bâtiment par conduction, convection, rayonnement et stockage de l’énergie
thermique.
Optique
Le comportement adaptatif influence la perception visuelle des occupants par des changements dans les surfaces transparentes de la coque du bâtiment.
Flux d’air
un flux d’air à travers la limite de la façade est présent, le comportement adaptatif est influencé par la direction et la vitesse de l’air.
Electrique
L’énergie est convertie en électricité dans la zone périphérique du bâtiment, ou la consommation d’électricité est un élément essentiel du principe de
fonctionnement.
Source: Loonen et al., (2013), traité par l’auteur.
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II.7.2. Les échelles temporelles
Fig.21: Les échelles temporelles du mouvement de la façade adaptative.
Source: Loonen et al. (2013), traitée par l’auteur.
•Les changements par secondes sont provoqués par les variations rapides de la vitesse et de la direction du vent.
Secondes
•La couverture nuageuse et la disponibilité en plein jour sont nécessaires pour que les façades adaptatives modifient leur degré de transparence dans l'ordre de minute.
Minutes
•les façades adaptatives s'ajustent dans l'ordre des heures en suivant la trajictoire du soleil.
Heures
•La présence des occupants dans le batiment, l'air ambiant et la disponibilité du rayonnement solaire suit un schéma diurne qui pousse les façades à se changer au niveau de cette échelle.
Diurnes
•La façade s'adapte à travers les différents conditions au cours des saisons.
Saisons
22
Conclusion
Avec les changements climatiques et le réchauffement de la planète et tant que l’enveloppe du bâtiment représente la frontière entre le climat et l’intérieur, la conception réussie de cette dernière devienne une tache de plus en plus complexe, en raison d’une demande croissante pour satisfaire les exigences de performance environnementales, sociétales et économiques. Pour cela l’architecte doit se tenir à jour dans ce monde dynamique et mettre l’enveloppe des constructions en relation plus proche des conditions climatiques
La façade adaptative appartient aux nouveaux techniques. Comparativement à la façade ordinaire, elle contribue à l’amélioration de l’environnement intérieur, vue leur adaptabilité climatique aux conditions environnementales extérieures en fonction de la trajectoire solaire, dont elle s’ajuste aux rayonnements solaires directs.
Donc cette génération, avec ses mécanismes développés, ses fonctions, ses
caractéristiques, doit être prise en considération par l’état et les architectes, non seulement
puisqu’elle est un thème de tendance mais aussi sa capacité d’agir aux fluctuations
environnementales, en changeant leurs comportements et propriétés, dans le but est d’améliorer
le confort intérieur et la performance des bâtiments et satisfaire les occupants.
CHAPITRE II : ISOLATION THERMIQUE ET CONFORT
INTERIEUR
23
Introduction
Pour l’être humain, dans son habitation ou dans son lieu de travail, le confort et la satisfaction ont toujours été un but à atteindre.
Le confort thermique est probablement l’un des éléments essentiels dans la conception des bâtiments, dont l’objectif est d’assurer une sensation de chaleur en hiver et de préserver des non surchauffes en été.
Cette thématique importante est générée par la combinaison de plusieurs facteurs et paramètres liés au bâtiment, au climat et aux utilisateurs. Donc l’isolation thermique des constructions joue un grand rôle dans l’obtention du confort intérieur.
De ce fait, nous avons jugé utile de répertorier certaines de ces notions et d’en donner la définition. Les concepts sont, certes, nombreux et divers, mais nous avons retenu ceux qui répondent le plus à nos besoins immédiats.
I. Confort intérieur I.1. Définition
Selon LAROUSSE, le confort est un ensemble de commodités, des agréments qui produit le bien-être matériel ; bien-être en résultant : qui a tout le confort.
Selon Desmons, J. (2009) : «Le confort est une notion subjective, une ambiance donnée qui peut satisfaire un individu et pas un autre. »
Nous pouvons le définir aussi comme un degré de désagrément ou de satisfaction produit par l’environnement ambiant intérieur d’un bâtiment.
I.2. Types de confort
Le confort se divise en plusieurs types démontrés dans (Fig. 22).
24 Fig. 22 : Types de confort
Source: Editée par l’auteur
II. Isolation thermique II.1. Définition
Isoler un bâtiment thermiquement c’est de le protéger contre la chaleur, dont l’objectif est de minimiser les transferts de chaleur.
C’est la propriété que possède un matériau de construction pour diminuer le transfert de chaleur entre deux ambiances. Elle permet à la fois de réduire les consommations d’énergie, de chauffage ou de climatisation et d’accroitre le confort (Mazari, 2012).
Selon Dr. Mohammed (2005), l’isolation thermique est une technique ou un moyen matériel pour limiter le transfert de chaleur par conduction, convection et rayonnement entre l’extérieur et l’intérieur d’un logement. Il retarde le flux de chaleur à l’intérieur ou à l’extérieur d’un bâtiment en raison de sa haute résistance thermique.
II.2. But de l’isolation thermique
Augmenter le niveau du confort thermique.
Protéger la construction contre les pervers des chocs thermiques successifs et d’autres.
Diminuer le coût de chauffage.
25
III. Confort thermique en architecture
III.1. Notion du confort thermique
Le confort thermique est une notion très complexe, difficile de lui donner une définition précise. De la part de Givoni (1978), le confort thermique ne peut être établi que si les mécanismes d’autorégulation du corps humain soient à un niveau minimum d’activités.
Plusieurs définitions sont établies pour clarifier le terme du confort thermique (Tableau 02).
Tableau 02: Les différentes définitions du confort thermique.
D’après Liébard et De Herde (2005)
la définition de Moser cité par Khadraoui, (2019)
Sassine (2013)
« le confort thermique est défini comme un état de satisfaction vis-
à-vis de l’environnement thermique. Il est déterminé par l’équilibre dynamique établi par échange thermique entre le corps
et son environnement »
« le confort est lié aux sentiments, à la perception, à l’humeur et à la situation. Sa définition fait à la fois appel
à une approche négative (absence de confort, qui se caractérise par exemple par l’absence de douleur…) et à une approche positive (bien-
être, satisfaction) ».
Le confort est notion subjective varie d’un individu à un autre,
selon plusieurs facteurs.
III.2. Facteurs affectant le confort thermique
Il dépend de six paramètres de différentes nature : physiologiques, comportementaux et environnementaux, liés à l’individu et à l’environnement (Cantin, R. et al, 2005) (Fig. 23).
Source : Edité par l’auteur.
26 Fig. 23: Les paramètres influant sur le confort thermique.
Source: Khadraoui, M. (2019).
III.2.1. Paramètres liés à l’individu
Le métabolisme : C’est la production de chaleur interne du corps humain permettant de maintenir celui-ci autour de 37,6 C°. Ce paramètre varie en fonction de l’activité qui influe directement sur la température du confort (Liébard et De Herde, 2005). (Fig. 24)
Fig. 24: L'impact de l'activité et du métabolisme sur la température du confort.
Source: Liébard et De Herde, (2005).
27
L’habillement : Représente une résistance thermique aux échanges de chaleur entre la surface de la peau et l’environnement. La vêture joue le rôle d’isolant thermique, surtout en période hivernal.
III.2.2. Paramètres liés à l’ambiance extérieure
La température de l’air (Ta): Un paramètre très important qui influe sur la température du confort. Elle intervient dans l’évaluation du bilan thermique de l’individu au niveau des échanges convectifs, conductifs et respiratoires. Dans un local, la température de l’air n’est pas uniforme, des différences de températures d’air se représentent également en plan à proximité des surfaces froides et des corps de chauffe (NEUF, 1978).
La température radiative moyenne : Appelée encore température opérative ou température résultante sèche. Elle intervient dans les échanges par rayonnement.
L’humidité relative de l’air: Selon Liébard et al. (2005), entre 30% et 70%, l’humidité relative influence la sensation de confort thermique. Une humidité très forte dérègle la thermorégulation de l’organisme car l’évaporation à la surface de la peau ne se fait plus, ce qui augmente la transpiration.
La vitesse de l’air : Influence sur les échanges de chaleur par convection, elle intervient dans la sensation de confort thermique de l’occupant dès qu’elle est supérieure à 0.2m/s¹¹. En général, la vitesse de l’air à l’intérieur du bâtiment ne dépasse pas 0.2m/s¹¹, sauf en cas de mauvaise conception. (Liébard, A. et De Herde, A., 2005)
IV. Le bilan thermique du corps
Les échanges de chaleur, cutanés et respiratoires (Fig. 25), mettent le corps humain en
interaction permanente avec son environnement. Le bilan thermique à l’équilibre met en jeu ces
phénomènes interactifs.
28 Fig. 25: Les échanges de chaleur.
Source: Diaz, M. L., (2013).
IV.1. Conduction (K) (Fig. 26)
Un mode de transfert de chaleur par contact direct entre le corps et une surface à température différente. Elle dépend des températures de surface et d’un coefficient d’échange thermique (Francoise Thellier ,2015).
Fig. 26: Echange par conduction.
Source: Mazari, M., (2012).
29
IV.2. Convection (C) (Fig. 27)
Échange de chaleur entre la peau et l’air qui l’entoure. Elle dépend de la température et la vitesse de l’air.
Fig. 27: Echange par convection.
Source: Mazari, M., (2012).
IV.3. Rayonnement (R) (Fig. 28)
C’est un mode d’échange à distance entre la surface du corps et les parois qui l’entourent par propagation des ondes électromagnétiques.
Fig. 28: Echange par rayonnement.
Source: Diaz, M. L., (2013).
30
