Contribution au confort thermique des constructions par les toitures végétales dans les zones d’habitat au Maghreb, cas de l’Algérie

Département d’Architecture

Projet présenté pour l’obtention du diplôme de :

MASTER ACADEMIQUE

Filière :

ARCHITECTURE

Spécialité :

ARCHITECTURE HABITAT ET DURABILITE

Présenté par :

BELIMANE ZINEB

CHETTIBI MOUNIRA

LAIB AHLEM

Date de Soutenance : 13 Juillet 2019 Composition du Jury :

BOUTELLIS Toufik M.A.A, Université M.S.B. Jijel. Président du jury.

LEHTIHET Med. Chérif M.C.B Université M.S.B. Jijel. Directeur de mémoire. OUARI Mounia M.A.A, Université M.S.B. Jijel. Membre du Jury.

THEME :

CONTRIBUTION AU CONFORT THERMIQUE DES

CONSTRUCTIONS PAR LES TOITURES VEGETALES DANS LES

ZONES D’HABITAT AU MAGHREB

1

Avec un énorme plaisir, un cœur ouvres et une immense joie, que je

dédie mon travail avec tous mes respects...

A mes chers parents :

Ma tendresse…mon soleil…ma confiance à toi ma mère

« Hanifa»

Tu représentes pour moi le symbole de la générosité par

excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a

pas cessé de m’encourager et de prier pour moi Aucune dédicace ne

saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous

les sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance.

Mon enseignant…mon soutien…ma force…à toi mon Père

«Rabeh»

Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le

dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde

ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien

être, Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon

éducation et ma formation

« Que dieu vous garde »

A mes chers frères et soeurs :

Amina, Fairouz, Khawla, Mohemed, Amir, et mon oncle Farid. Les mots

ne suffisent rarement pour exprimer l’attachement et l’affection que je

porte pour vous. Puisse Dieu vous garder, éclairer votre route et vous

aider à réaliser à votre tour vos vœux les plus chers.

A tous les membres de ma famille, petits et grands.

A mon trinôme mounira et Zineb, je vous souhaite une vie

pleine de santé, amour, bonheur.

A mes Chères amies

Oumia, Amal, Asma, Islem, Seif. Je ne peux trouver les mots justes et

sincères pour vous exprimer mon affection et mes pensées, Vous êtes

plus que des amies, vous êtes des soeurs sur qui je peux compter. En

témoignage des plus beaux souvenirs que nous avons passés ensemble. ,

je vous souhaite une vie pleine de bonheur

A toute mes collègues d’architecture promotion 2019 à l’université de Jijel.

A mes enseignants d'architecture dans mon cursus universitaire.

1

Avec un énorme plaisir, un cœur ouvres et une immense joie, que je

dédie mon travail avec tous mes respects...

A mes chers parents :

Ma tendresse…mon soleil…ma confiance à toi ma mère «

Djamila»

Tu représentes pour moi le symbole de la générosité par

excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a

pas cessé de m’encourager et de prier pour moi Aucune dédicace ne

saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous

les sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance.

Mon enseignant…mon soutien…ma force…à toi mon Père «

Said»

Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le

dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde

ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien

être, Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon

éducation et ma formation

« Que dieu vous garde »

A mes chers frères et soeurs :

Le grand « Sayah »et sa femme Saliha, « Yassine »et sa femme Wahiba,

« Hamoudi », « Saber », mes chères soeurs « Fouzaia, Radia ; Rayanne

et Zeneb » les bougies de maison. Les mots ne suffisent rarement pour

exprimer l’attachement et l’affection que je porte pour vous. Puisse Dieu

vous garder, éclairer votre route et vous aider à réaliser à votre tour vos

vœux les plus chers.

Pour mon bien aimé et nos poussins de la maison :

Baraat arahmaine ;Mirale ; Iyad ; Israe et Tassnime

A tous les membres de ma famille, petits et grands.

A mon trinôme Zineb et Ahlem, je vous souhaite une vie

pleine de santé, amour, bonheur.

A mes Chères amies

oumia, amel,ahlem, bessma , et ma compagnie d’enfance aida, Je ne

peux trouver les mots justes et sincères pour vous exprimer mon

affection et mes pensées, Vous êtes plus que des amies, vous êtes des

soeurs sur qui je peux compter. En témoignage des plus beaux souvenirs

que nous avons passés ensemble. , je vous souhaite une vie pleine de

bonheur

A toute mes collègues d’architecture promotion 2019 à l’université de Jijel.

A mes enseignants d'architecture dans mon cursus universitaire.

1

Avec un énorme plaisir, un cœur ouvres et une immense joie, que je

dédie mon travail avec tous mes respects...

A mes chers parents :

Ma tendresse…mon soleil…ma confiance à toi ma mère «

fatima»

Tu représentes pour moi le symbole de la générosité par

excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a

pas cessé de m’encourager et de prier pour moi Aucune dédicace ne

saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous

les sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance.

Mon enseignant…mon soutien…ma force…à toi mon Père «

mouloud»

Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le

dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde

ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien

être, Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon

éducation et ma formation

« Que dieu vous garde »

A mes chers frères et soeurs :

Imane, nadjoua, moman, wissem, adem. Les mots ne suffisent rarement

pour exprimer l’attachement et l’affection que je porte pour vous. Puisse

Dieu vous garder, éclairer votre route et vous aider à réaliser à votre

tour vos vœux les plus chers.

A tous les membres de ma famille, petits et grands.

A mon trinôme mounira et Ahlem, je vous souhaite une vie

pleine de santé, amour, bonheur.

A mes Chères amies

oumia, amal, samia, rokia, asma, amel, fatima , zino. Je ne peux trouver

les mots justes et sincères pour vous exprimer mon affection et mes

pensées, Vous êtes plus que des amies, vous êtes des soeurs sur qui je

peux compter. En témoignage des plus beaux souvenirs que nous avons

passés ensemble. , je vous souhaite une vie pleine de bonheur

A toute mes collègues d’architecture promotion 2019 à l’université de Jijel.

A mes enseignants d'architecture dans mon cursus universitaire.

I

Dédicace

Table des matières………...……….I

Liste des figures…………..………VIII

Liste des tableaux………..……….X

Abréviations……….…..…...XI

CHAPITRE INTRODUCTIFE

Introduction générale………...

...

Motivation du choix………..…………...…...01

Problématique de recherche…………..………...….……02

Hypothèse………....……..…..03

Objectifs ……….………...03

Méthodologie de recherche

.

Structure du mémoire ……….05

CHAPITRE 01 : GENERALITE SUR LES TOITURES VEGETALISEE

Introduction

1. Concept

2. Les composants de toit végétale

2.1- La structure portante………..……….…07

2..2- une couche d'étanchéité………...………...07

2.3- une couche éventuelle de drainage et de filtration………….………...………...07

2.4- un substrat de croissance……….…..…..07

2.5- une couche végétale ………...………...07

3. Type de toiture végétalisée

3.1- Type extensif……….………...…...08

3.2- Type intensif……….……...09

II

5.1- La structure portante ………...…...…...…….12

5.2-Un complexe isolant ………..………...…..…12

5.3- Un système d'étanchéité………...………...…...12

5.4- Un système de drainage ………..………..……….….12

5.5- Un système de filtration………...…….13

5.6- Un substrat de croissance avec bande pourtour………...……...13

5.7- Une couche végétale………...14

6. Classification des toitures végétalisée

7. Critères de choix du système végétal

8. Les avantages et les inconvénients des toits végétalisées

8.1- Les avantage des toitures végétalisées………...………..……….16

8.2-Les inconvénients des toitures végétalisées………....………...…….…….………..17

Conclusion……….……….………..…...

CHAPITRE 02 : LA NOTION DE CONFORT THERMIQUE

Introduction

1. Notion de confort thermique

2. Les aspects du confort thermique ………...….20

3. Les paramètres affectant le confort thermique

3.1. Les Paramètres liés à d’ambiance extérieure………...21

3.1.1. La température de l’air ambiant ……….…...21

3.1.2. La vitesse de l’air ………...……..……….21

III

3.2.2. L’activité ………..……….…..………..22

3.3. Les paramètres liés aux gains thermiques internes ………..………22

4. Les approches du confort thermique

4.1. Approche statique du confort thermique ………...………23

4.1.1. L’aspect physiologique du confort thermique ……….…………..…….…...23

4.1.2. L’aspect physique du confort thermique ……….………...……23

4.2. Approche adaptative du confort thermique ………...25

5. Evaluation de confort thermique

5.1. Indices pour l’évaluation de confort thermique ……….…….…...27

5.1.1. Les indice PMV et PPD ……….…..…….…..27

5.1.2. La température de l’air ambiant (Ta) ……….….28

5.1.3. La température opérative (Top) ………..29

5.2. L’évaluation de confort thermique par les enquêtes in situ ………...…...29

5.3. L’évaluation de confort thermique par outils graphique ……….………30

5.3.1. Définition du diagramme bioclimatique ……….…………...…30

5.3.1. Utilisation du diagramme bioclimatique ………...31

6. Confort et inconfort

7. Comment améliorer le confort thermique et diminuer sa facture

énergétique

7.1. Comment améliorer le confort thermique de son habitation en hiver?...33

IV

CONFORT THERMIQUE

Introduction

1. Le rafraichissement passif des bâtiments : intégration du végétal sur

autour du bâtiment

2. Statu des espaces végétaliser attenants aux bâtiments

3. Stratégie de rafraichissement passif des bâtiments en intégration la

végétation……….…….……40

3. 1. Rafraichissement par la végétalisation des espaces au contact des bâtiment……...41

3.2. Forme de végétalisation des espaces au contact et sur les bâtiments……...……...42

4. L’impact des toits végétaux sur le rafraichissement intérieur

4.1. L’impact sur les température de l’air intérieur ………...…..…...…………..……....43

4.2. L’impact sur les températures surfaciques de la toiture ………...…….44

4.3. L’impact sur l’amplitude des températures surfaciques..……….…………..…...….44

4.4. L’impact sur le flux de chaleur..…………..……….………...……...46

5. Les paramètres influents sur l’efficacité thermique de toiture végétale

5.1.1-Type de climat ………...….…46

5.1.2-L’humidité relative ………...47

5.1.3-La vitesse du vent ………....………...47

V

6.1-L’isolation de la toiture………..…...48

6.2-Les caractéristiques du substrat………..49

6.3-L’épaisseur du substrat………....…49

6.4-La teneur en eau du substrat………..…...49

6.5-Albédo du substrat et sa couleur………...……...50

6.6-Les caractéristiques de la végétation………...…51

6.7-Le pourcentage de couverture foliaire………..………..….51

6.8-L’épaisseur de la couverture foliaire et épaisseur des feuilles………51

Conclusion

CHAPITRE 04 : CAS D’ETUDE

Introduction

1-Présentation de la wilaya de Jijel

1.1-Situation géographique………...……….…..…..53

1.2-Données climatologiques de la région de Jijel………...………...54

1.2.1-Les température……….………...…………...……54

1.2.2-L’humidité de l’air………..………..………...55

1.2.3-Le vent……….…………...…………55

1.2.4-Les précipitations………...…………...56

2. Analyse de cas d’étude

2.1-Les plans………...………...….……..57

2.2- Organisation et orientation………57

VI

2.3.1- Orientation………...………….………58

2.3.2- le type de dalle extérieure………..………..58

2.3.3- les matériaux………...………...……….…...59

4. La simulation

4.1- Description de la simulation………...……..……59

4.1.1- Méthodologie de la simulation………...…….…59

5. Présentation de logiciel de simulation Ecotect 2011

6. Les démarches de simulation par L’ECOTECT

6.1. Préparation des plans………....……60

6.2. Paramétrage de l’Ecotect Analysis………..…...…...61

6.3. Importation des plans………...…..63

Conclusion

CHAPITRE 05 : L’ANALYSE ET L’INTERPRETATION DES RESULTATS

Introduction

1-Modèle de construction prévue pour la simulation

1.1- Composition des éléments constructifs de l’enveloppe du Scénario 01……….68

1.2-Composition des éléments constructifs de l’enveloppe du Scénario 02 ……….68

2. Interprétation des Résultats de simulation

2.1.Effet de la toiture végétale sur le confort thermique intérieur en période estival…...69

2.2.Impact de la toiture végétale sur la consommation énergétique en période estival...71

2.3.Effet de la toiture végétale sur le confort thermique intérieur en période hivernale..71

2.4.Impact de la toiture végétale sur la consommation énergétique en période hivernale.73

3. Synthèse

VII

Fig : 1.2: Toiture verte extensive……….…….07

Fig : 1.3: Toiture jardin………08

Fig : 1.4: Végétation semi intensive……….09

Fig : 1.5: Couches des toits végétalisés………10

Fig : 2.1: les gains thermiques internes d’un espace………21

Fig : 2.2: le métabolisme humain……….…22

Fig : 2.3 L’interaction thermique entre le corps humain Et son environnement……….…….23

Fig : 2.4: Correspondances entre PMV et PPD………27

Fig : 2.5: Diagramme bioclimatique du bâtiment : Limites de la zone du confort thermique (rose), de la zone d’influence de la ventilation à 0,5m/s (VV’ orangé) et de l’inertie thermique (MM’ vert), de la zone d’influence du refroidissement évaporatif (EC et EC’ gris), de la zone de non-chauffage par la conception solaire passive (H et H’ jaune)………30

Fig : 3.1: Divers aménagements complémentaires aux espaces verts collectifs………..37

Fig : 3.2: Températures de l’air intérieure des bâtiments avec et sans toit végétal…………..41

Fig : 3.3: Les amplitudes thermiques diurnes moyennes ; des températures de l’air(Ta), des températures surfaciques externes du toit de référence(Tr) et du toit végétal(Tg)…………..43

Fig : 3.4: La réduction des températures surfaciques extérieures du toit végétal, pour les 9climats………..…..44

Fig : 3.5: Flux de chaleur total diurne à travers le toit végétal pour différentes épaisseur d’isolation……….46

Fig : 3.6: Flux de chaleur selon différentes épaisseurs de substrat. Climat chaud et sec…….47

Fig : 3.7: Le flux de chaleur à travers le toit végétalisé selon la teneur en eau du substrat….47 Fig : 4.1: situation géographique de la wilaya de Jijel et ses limites………...51

Fig : 4.3: Moyennes mensuelles de l’humidité durant la période 2012- 2016……….…52

Fig : 4.4: Précipitations totales des températures durant la période 2012- 2016……….…….53

Fig : 4.5: plan de situation………54

Fig : 4.6: maison individuel………..54

Fig : 4.7: plan de RDC……….54

Fig : 4.8: plan de 1 étage………..54

Fig : 4.9:plan 2eme étage………...54

Fig : 4.10: coupe représente les différents couches de la dalle………55

Fig : 4.11: Ecotect analysis 2011……….……57

Fig : 4.12: Plan de 2eme étage………….……….…...58

Fig : 4.13: définir les données climatiques de Jijel……….……….59

Fig : 4.14: le paramétrage du logiciel.………..59

Fig : 4.15: modifie l’unité en mètre dans les préférences user……….60

Fig : 4.16: Dessin en 3D………..……….60

Fig : 4.17: Dessiner en 3D« visualiser »………..60

Fig : 4.18: les différentes propriétés de la dalle en béton ………61

Fig : 4.19: Définir la période et l’heure d’étude.………..…62

Fig : 4.20: tapis de mélange de sédum.………63

Fig : 4.21: les différentes propriétés de la dalle en végétation.………63

Fig:5.1 :Comparatif de température extérieure et intérieure espace avec toiture nue…….…66

Fig : 5.2 :Comparatif de température extérieure et intérieure espace avec toiture végétale extensive………...67

Fig : 5.3 : besoins mensuels en énergie pour chauffage/climatisation de l’espace étudié…...68

Fig : 5.4 : Comparatif de température extérieure et intérieure espace avec toiture nue…...…68

Fig : 5.5 : Comparatif de température extérieure et intérieure espace avec toiture végétale extensive………..……….69

Tableau : 2.1: Paramètres influents sur la sensation de confort thermique………..20

Tableau : 2.2: Correspondances entre PMV et échelle des sensations thermiques………36

Tableau : 2.3: valeur de a en fonction de la vitesse de l’air………..28

Tableau : 2.4: les données du diagramme bioclimatique………29

Tableau : 4.1 : les propriétés physique des matériaux de construction……….56

APP : polypropylène atactique

CNERIB : Centre National de la Recherche de l'Industrie du Bâtiment.

DTR : documents techniques réglementaires.

EPDM : éthylène-propylène-diène monomère FPO : flexible polyoléfine

DXF : drowing exchange format

HQE : Haute Qualité Environnementale. LAI : Leaf Area Index.

NNW : nord *nord ouest

NRC : National Rresearch Canada.

PMV : Predicted Mean Vote.

PPD : Predicted Percentage of Dissatisfied.

PVC : polychlorure de vinyle de chlorure SBS : styrène butadiène styrène

SSE : sud sud est

TA : La température de l’air.

TA : Température ambiante ou température sèche, mesurée par un thermomètre ordinaire.

TG : du toit végétal.

TMRT : La température moyenne radiante.

TOP : La température opérative.

TP : Température des parois, celle-ci est égale à la moyenne des températures des parois environnantes pondérées par leur surface.

TPO : thermoplastique polyoléfine TR : du toit de référence.

TRS : Température résultante sèche.

1

Introduction générale

Le développement rapide dans le domaine de l'architecture et ses conséquences sur l'homme moderne constituent le plus grand défi de notre monde d'aujourd'hui, les tendances architecturales variant pour faire face au problème de la population, qui a conduit à l'émergence d'une expansion dans la direction horizontale et verticale des bâtiments résidentiels et des changements négatifs qui en ont résulté. Entre l'homme et son environnement. En raison de l’augmentation constante de la population qui a entraîné l’étouffement des villes, il a fallu augmenter le nombre de bâtiments et d’établissements de logement, d’écoles, d’hôpitaux, d’usines et de sociétés, etc., ce qui a entraîné une forte diminution des espaces verts dans les villes. Le problème de la pollution atmosphérique est dû à l’augmentation des sources de pollution provenant de sources diverses, qu’il s’agisse de voitures, d’usines ou d’autres, qui utilise de plus en plus de produits manufacturés préjudiciables à l’environnement et à divers matériaux de construction, avec la disparition de la plante verte, seul candidat naturel aux

polluant atmosphériques.

Par conséquent, la solution pour augmenter les espaces verts est la technologie de la construction de toits verts dans les toits des bâtiments, cette technologie qui vise à atteindre tous les avantages humains d’esthétique, de loisir, d’économie, de santé et autres, mais l’important est de préserver l’environnement et de garantir le confort thermique du bâtiment et de réduire l’impact de l’îlot de chaleur urbain.

Motivation du choix du thème

La construction confortable de faible consommation énergétique est une priorité majeure des concepteurs actuellement, à travers des démarches écologiques des bâtiments du futur qui doivent être passifs en termes d’évaluation du confort thermique. Pouvant amener à des recherches pour trouver des solutions à l’amélioration des ambiances thermiques intérieures et de sentiment de bien-être et ainsi la réduction de la consommation énergétique soit pour le rafraichissement ou bien pour le chauffage.

Problématique

La conservation de l'énergie dans les bâtiments est devenue la plus importante à l'heure actuelle en raison de la consommation croissante d'énergie dans le secteur domestique en raison

2

De l'utilisation du chauffage et de la climatisation pour assurer une atmosphère confortable et saine.

En Algérie, le secteur résidentiel et tertiaire se trouve parmi les secteurs les plus énergivores, avec une consommation de 46% de l'énergie finale et de 28% de l'énergie primaire.1

L'amélioration de l’efficacité énergétique dans le secteur des bâtiments constitue donc un axe de progrès prioritaire, à travers des démarches et conceptions écologiques dans la construction de demain qui doivent être passives, alors en vue d’optimiser la consommation énergétique d’un bâtiment il est nécessaire de caractériser les ambiances intérieures en termes d’évaluation de température et d’humidité relative.

Différentes solutions innovantes de construction peuvent être mises en œuvre, mais le recours à l’utilisation des bâtiments végétalisés constitue une solution passive, performante, susceptible de répondre en partie à cette problématique énergétique et environnementale.

La végétalisation des bâtiments représente une approche écologique qui vise à réduire la consommation énergétique nécessaire à la climatisation en période estivale par l’amélioration du confort intérieur des habitations.

A l’issue de cette problématique, les questionnements qui s’imposent, et auxquels notre étude tentera de trouver des réponses sont les suivants :

 peut-on, par l’introduction de la toiture végétalisée, améliorer au mieux les conditions de confort thermique intérieur sans avoir recours aux techniques de climatisation énergivores



Hypothèses

Pour répondre aux questions de recherche soulevées dans la problématique, nous avons formulé les hypothèses suivantes :

1_{BOUCHERBIT Amal : Les défis de la végétalisation de l’enveloppe extérieure des bâtiments pour l’optimisation}

du confort thermique : Option architecture et technologie. Université de Mohamed SeddikBenyahia – Jijel- Année2017- 2018.p6.

2

 Les toitures végétalisée permettent des gains en chauffage et en climatisation ainsi qu’un confort thermique accru.

 Les toitures végétalisée pourront réduire le rayonnement solaire incident sur la toiture d’une part et transformer l’énergie solaire en énergie latente d’autre part ce qui favorise le rafraichissement intérieur de l’immeuble.

3

OBJECTIFS

Afin d’apporter des solutions aux problèmes d’inconfort thermique dans les constructions .Notre étude a la une but principale qui est évaluer et mesuré l’impacte de toit végétale sur le confort thermique et sur le niveau de bien-être d’un bâtiment sous le climat de Jijel.

Méthodologie et outils de recherche

Afin de répondre à ces objectifs, l’étude s’est attelée à confirmer ou à infirmer ces hypothèses à travers une structuration de la recherche qui va s’articuler autour de deux parties :

La 1ère partie théorique:

Elle consiste en une recherche bibliographique et documentaire scindée en trois chapitres ayant pour objectif de cerner et de comprendre les éléments théoriques de base en rapport avec le sujet de recherche et contribuant à la canalisation de la présente étude vers les objectifs ciblés.

 Le premier chapitre a pour objet de définir les différents concepts des toitures végétalisées.

 Quant au deuxième chapitre, étudie la notion et les paramètres du confort thermique.

 Dans le troisième chapitre on va aborder l’impact de la toiture végétalisée sur le confort thermique.

Une 2ème partie :

Concerne le volet pratique nous abordons l’approche opérationnelle ou le travail expérimental qui est notre propre contribution. Ce travail consiste à une comparaison de la variation de la température interne de deux structure, l'un avec toit végétalisé et autre avec toit classique pour évaluer l’effet de la végétation sur le confort thermique du bâtiment. Elle est structurée en deux chapitres.

 Le quatrième chapitre (cas d’étude) : consacré à l’étude climatique de Jijel, qui permet de déterminer les caractéristiques de son climat, d’évaluer les besoins en confort thermique. Au sein du même chapitre une simulation sur un exemple d’habitat individuel (non végétalisée) à l’aide d’un programme numérique « ECOTECT », qui permettra de comparer les résultats obtenus avant et après l’intégration de la végétation au niveau de la toiture, dans un but de vérifier la performance et l’efficacité de chacune d’elle sur le confort thermique des bâtiments.

3

 Le cinquième chapitre concerne l’analyse et l’interprétation des résultats. Et enfin une conclusion générale.

Structure du mémoire

Introduction générale et problématique

Introduction

Motivation du choix du thème

Problématique Hypothèse Objectifs Méthodologie de recherche Structure du mémoire

3

Partie théorique Partie Pratique

Chapitre 01 : généralité sur les toitures

végétales

Chapitre 02 : la notion du confort

thermique

Chapitre 03 : l’impact de la végétation

sur le confort thermique

Chapitre 04 : le cas d’étude

Chapitre 05 : l’analyse et

l’interprétation du résultat

6

Introduction

Les toitures végétales ne sont pas nées aujourd’hui ; mais elles sont connues depuis des milliers d’années. Après avoir été remplacées avec le temps par le béton, les tuiles ou les ardoises. Elles sont revenues de nos jours comme une solution de base pour fournir un confort thermique aux bâtiments.

En plus de sa capacité à retenir l’eau, une toiture végétale permet également d’économisé l’énergie tant en chauffage qu’en climatisation. Dans un contexte de réchauffement climatique, les toits verts connaissent un intérêt grandissant. En plus d’offrir de multiples avantages, écologiques comme techniques, ils permettent également d’embellir les espaces urbains en intégrant les bâtiments dans leur environnement.

1. Concept

Une toiture végétalisée est un espace vert créé en installant plusieurs couches de substrat de croissance et des plantes sur une couverture traditionnelle. Alors que les villes s’étendent toujours un peu plus, accompagnées de leurs lots de bitume et de béton imperméabilisant la surface et supprimant des espaces naturels, le concept de la végétalisation de toiture véhicule une image écologique et esthétique qui masque des intérêts loin d’être négligeables.

L’été, les plantes d’un toit vert protègent l’immeuble contre les rayons solaires et, grâce au phénomène d’évapotranspiration, peuvent atténuer voire éliminer les gains thermiques, ce qui contribue à rafraîchir et à réduire les besoins énergétiques en climatisation du bâtiment. L’hiver, l’isolation supplémentaire fournie par le substrat contribue à réduire les besoins énergétiques en chauffage de l’immeuble.1

Figure 1: Les différentes couches d'un toit vert. source :(www.batireco.fr).

1_{l’ALEC / l’AGEDEN :Toiture végétalisée . Mise à jour août}

7

2. Les composantes d’un toit végétal

Un toit vert ou toit végétal est constitué essentiellement de cinq composantes. En partant du support de toit, on retrouve :

2.1. La structure portante :

En béton, acier ou bois (ces deux derniers uniquement pour les toitures à végétation extensive et semi-intensive) elle doit supporter le poids de l’installation prévue qui peut doubler lorsqu'elle est gorgée d'eau en cas de pluie.

2.2. Une couche d'étanchéité :

Une barrière anti racines et une membrane d'étanchéité séparent le système du toit vivant du bâtiment isolé qui se trouve en dessous.

2.3. Une couche éventuelle de drainage et de filtration :

En cas d'excédent d'eau, une couche de galets le filtre puis, les réservoirs s’il en existe se remplissent et enfin elle se déverse dans les canalisations d’assainissement. Pendant les périodes sèches, l'eau stockée remonte vers les racines.

2.4. Un substrat de croissance :

La terre végétale naturelle déjà trop lourde le devient encore plus quand elle se gorge d'eau (majoré à 75%). Les architectes des toits verts utilisent donc un substrat. Le substrat va permettre aux plantes de se développer, d’ancrer leurs racines et de retenir l’eau. Les matériaux utilisés sont généralement des mélanges de terre ou de compost végétal mélangé à des matières minérales.

2.5. Une couche végétale:

On peut rechercher un aspect engazonné, de type prairie, et même souvent un aspect de jardin doté de buissons. Pour les premiers, on plantera surtout des plantes succulentes, de type sedum et de plantes adaptées aux milieux secs. Les sédums stockent l'eau, absorbent les pluies qui ruisselleraient sur un toit plat ordinaire.2

2_{Nassirou Tahirou :bâtiment bioclimatique : étude de l’impact thermique d’une toiture verte et réduction des}

8

3. Type de toiture végétalisée :

Selon l'épaisseur du substrat, les toits végétaux sont classifiés comme extensives, intensives et semi intensives :

3.1. Type extensif :

C’est un procédé plus facile à mettre en œuvre car les plantes n’utilisent que peu de terre (6 à 20 centimètres d’épaisseur). Particulièrement adaptée aux bâtiments de grande superficie, toits inclinés ou habitations déjà existantes, ce sont des espèces peu exigeantes en eau et en soins, avec de faibles besoins nutritifs (mousses, sédums, graminées, plantes grasses) qui les constituent. Elles poussent habituellement dans les milieux arides et incultes et ne doivent pas être taillées ni tondues. Il n’est pas nécessaire de les arroser. Seul inconvénient, ce type de toiture n’est pas praticable (ne peut être ni cultivé, ni piétiné).

Figure 2: Toiture verte extensif. Source :(www.aujardin.info).

9 3.2. Type intensif:

Il s’agit d’une « amélioration» de la terrasse-jardin, dans la mesure où les matériaux de culture sont dûment sélectionnés (des substrats spécifiques se substituent à la terrevégétale,

et la couche de drainage participe généralement aussi à la rétention en eau). Le choix des végétaux (plantes couvre-sol par exemple) et la conception d’ensemble s’orientent vers un

entretien plus limité que dans la solution «traditionnelle».

Figure 3: Toiture jardin. Source : (www.wikipedia.org).

3.3. Type semi-intensif :

Elle disposera d’une épaisseur de terre supérieure à 20 cm. Préconisée pour les petites et moyennes surfaces, la toiture permet d'accueillir une végétation à fort développement racinaire et aérien de type horticole tel que les graminées, gazons, plantes vivaces ou arbustes. Comparable aux jardins ordinaires, il est possible d'y semer ou d'y cultiver toute sorte de végétaux. Du fait de la surcharge importante, le bâtiment doit être adapté, il est donc préférable de s'adresser à des professionnels pour vérifier la capacité des

10

structures du bâtiment avant toute intervention. Il peut permettre une inclinaison de l'ordre de 0 à 30 ° (0 à 50 %) de la toiture.3

Photo 4 : Végétation semi intensive. Photo 5 : Végétation semi intensive.

Source : (www.meple.com).Source :( cdurable.info).

4. Comparaison entre les types des toits végétaux:

La différence entre les trois types se repose essentiellement sur les niveaux d’épaisseur de substrats de croissance, les charges additionnelles sur les structures du toit, sur le type de végétation qu’on souhaite faire pousser et sur le degré plus ou moins important d’entretien qu’on doit leur consacrer4

Tableau1 : Comparaison entre les types des toits végétaux. Source :(http://www.referencenature.fr).

Critères

Végétalisation

extensive

Végétalisation

semi-intensive

Végétalisation

intensive

Image

l’ALEC / l’AGEDEN : Toiture végétalisée . Mise à jour août 2016.p2. [ENLIGNE]

https://www.infoenergie38.org/wp-content/uploads/toiture_vegetalisee.pdf.

4_{BOUCHERBIT Amal : Les défis de la végétalisation de l’enveloppe extérieure des bâtiments pour}

l’optimisation du confort thermique : Option architecture et technologie.Université de Mohamed Seddik Benyahia – Jijel- Année2017- 2018.p6.

11

Support

Admissible

béton Béton, acier, bois Béton, acier, bois

Choix de la

végétation

Restreint (sedum, mousses,

vivaces)

Large (Vivaces, petits arbustes, gazon) Très large (arbustes, arbres, gazon)

Poids du

système

(kg/m²)

Epaisseur

du substrat

(cm)

Arrosage

Accessibilité

Entretien

5.Les composants des toitures végétalisée :

Une toiture végétalisée est constituée d’un certain nombre de composantes. En partant du support de toit, on trouve (voir figure) :

Figure 6: Couches des toits végétalisée.

12 5.1. La structure portante :

Elle peut être en béton, acier ou bois et doit supporter le poids de l’installation prévue qui peut doublé voire triplé lorsqu'elle est gorgée d'eau en cas de pluie ou de fonte de la neige accumulée. De façon générale, il convient d’intégrer la surcharge inhérente au poids de la terre végétale humide et aux piétons dans le calcul des structures portantes. Le toit peut être plat ou incliné (35° au maximum). Il est recommandé de construire des terrasses avec une pente minimale de 1 à 2 %, pour diminuer l’épaisseur de la couche drainante et donc le poids de la structure.

5.2. Un complexe isolant :

L’isolation de la toiture constitue une phase essentielle dans la construction ou la rénovation d’une maison. L’isolation toiture permet de conserver la chaleur qui s’évacue facilement par le toit et de réaliser ainsi des économies énergétiques et financières.

5.3. Un système d'étanchéité :

Comme pour toute toiture, elle est essentielle. L'importance de la couche d'étanchéité ne doit jamais être sous-estimée ; une terrasse végétalisme bien faite fuit beaucoup moins que si elle ne l'était pas, mais les coûts de réparation d'une fuite sont souvent au moins doublés comparés aux toitures-terrasses classiques. Le complexe isolant doit être résistant à la compression et aux racines. Les membranes bitumineuses SBS (éventuellement APP) sont les plus adaptées, mais dans leurs versions "anti-racine" uniquement. Elles offrent une épaisseur plus importante que leurs sœurs synthétiques et présentent moins de problème de recyclage selon leurs promoteurs. L'application en deux couches d'une membrane anti-racine est recommandée. Il est aussi possible de mettre en œuvre des étanchéités en polyoléfine dites TPO ou FPO (cartouche éthylène propylène + polypropylène), le caoutchouc synthétique (EPDM) et le PVC. Les choix des espèces de plantes, le type de drainage (barrière composée d’une couche d’air) et l’entretien régulier rendent inutile le traitement herbicide inclus dans le bitume. Cependant, la réglementation exige l’ajout d’une couche anti-racine car les fabricants d’étanchéité utilisent du bitume qui est une base "attirant" les racines.

5.4. Un système de drainage :

Selon l'inclinaison de toit, la résistance de la structure portante et l'épaisseur et la nature du substrat, une couche drainante peut être mise en œuvre. C'est le plus souvent du

13

polyéthylène gaufré qui crée un espace de drainage d'environ 10 mm de hauteur dirigeant l'eau de pluie vers le drain du toit ou vers les gouttières extérieures. Le drain peut être aussi composé de cailloux, graviers, plaques de polystyrène alvéolées et nervurées, Enkadrain.

5.5. Un système de filtration :

Pour éviter le colmatage du système de drainage par des particules du sol/substrat, il est éventuellement possible de lui adjoindre un filtre géotextile non-tissé qui retient les fines particules du sol et laisse l'eau s'égoutter. Ce géotextile absorbe aussi l'eau qui la traverse, offrant un milieu humide pour les racines des plantes. Cependant, le non-tissé offre peu de résistance aux racines qui le pénètrent en réduisant son efficacité. On le recouvre donc généralement encore d'un autre géotextile traité anti-racine.

5.6. Un substrat de croissance avec bande pourtour :

Le substrat doit être léger et résistant à la compaction tout en retenant l'eau. Sa composition est généralement un mélange de terre et/ou de compost végétal de feuilles ou d'écorces mélangé à des agrégats de pierres légères et absorbantes (pierre ponce, matériau expansé tel que des billes d'argile, éventuellement récupération de déchets de tuiles broyés, particules de lave, zéolithe, pouzzolane...) ayant un diamètre de 3 à 12 mm. Les agrégats représentent un volume variant de 40 à 70 % du substrat de culture en fonction de l'épaisseur de substrat, de l'irrigation (si engazonnement) et du type de culture souhaité. L'épaisseur totale du substrat peut ainsi être réduite à seulement 10 cm d'épaisseur, voire moins pour les rouleaux pré végétalisées de sédums. 15 cm est en zone tempérée l'épaisseur minimale convenant aux plantes très résistantes au gel. 15 cm sont nécessaires aussi pour bénéficier d'une plus grande variété de plantes. Il faut attacher une importance majeure quant au renforcement de la structure d’un immeuble existant car la terre devient très lourde lorsqu'elle est saturée d'eau avec des risques de dommages à l'étanchéité et à stabilité. Autrement, les capacités du substrat de croissance : de rétention en eau, de perméabilité, de résistance à l’érosion et de densité, conditionnent son bon fonctionnement. Il est conseillé d'aménager une zone stérile (non végétalisée) composée dégraver d'une granulométrie comprise entre 16 et 32 mm autour de la descente d’eau et le long de la bordure du toit. La largeur de la bande pourtour est de 30 à 50 cm.

14 5.7.Une couche végétale :

Techniquement, toutes les plantes peuvent pousser sur les toits mais certaines peuvent nécessiter des soins constants pour les préserver d'un soleil permanent, du gel et des grands vents. Dans la plupart des cas, soit en végétalisation semi-intensive ou extensive, la végétation ne sera qu’herbacée ou arbustive. Elle sera choisie en fonction du climat de la région, de l’ensoleillement, de la pente du toit, de l'épaisseur du substrat, etc. De manière générale, on devrait privilégier des plantes vivaces et indigènes très résistantes aux températures extrêmes et qui s'implanteront rapidement pour couvrir les surfaces de sol afin de réduire son assèchement par le soleil et le vent. Les plantes couvre-sols ont aussi l'avantage de laisser peu de place aux herbes sauvages ou indésirables et de réduire l'entretien. Les plantes alpines et rudérales conviennent parfaitement à cet usage. Selon l'épaisseur et le type de substrat et le climat local, certaines plantes peuvent être proscrites. Ceux qui veulent favoriser la biodiversité chercheront à y favoriser les espèces plus locales, mais adaptées à ces « milieux extrêmes » très secs et chauds au plus fort de l'été et exposés aux chocs thermiques de forte amplitude. Les rouleaux « pré-végétalisée » peuvent être ré enroulés pour contrôle ou réparation de l'étanchéité. Certaines terrasses sont couvertes de plantes en godets qu'on peut enlever ou déplacer.5

6. Classification des toitures végétalisée :

Les toitures sont classées en générale selon leur accessibilité et selon leur pente. D’après le centre national de la recherche de l’industrie du bâtiment (CNERIB) la

classification en Algérie selon l’accessibilité regroupe : - Les toitures terrasse inaccessibles.

- Les toitures terrasse accessibles à la circulation piétonnière et au séjour. - Les toitures terrasse technique ou « à zone technique ».

- Les toitures terrasse accessibles à la circulation et au stationnement des véhicule légers.

- Les toitures terrasse accessibles à la circulation et au stationnement des véhicule lourds.

5

BOUATTOUR Med : Lavégétalisation des bâtiments. Paris –2009.p14/15/16/17. [ENLIGNE]

15

- Les toitures terrasse- jardins.

D’autre part, la classification selon les pentes comporte : les toitures à pente nulle, les toitures plates et les toitures inclinées.6

7. Critères de choix du système végétal

Le premier critère auquel on pense est souvent le critère visuel. Pourtant les toitures ne sont pas toujours visibles et lorsqu’elles le sont, de nombreuses contraintes annexes sont à prendre en compte pour le choix des végétaux. Adaptation aux conditions des toits . Dans le choix des espèces, le premier critère à prendre en compte pour obtenir un bon résultat est évidemment la capacité à résister aux conditions contraignantes du toit. Les principales caractéristiques recherchées sont la résistance à la sécheresse, à la chaleur, au vent et la capacité à pousser sur un sol superficiel. La flore des friches urbaines et autres habitats caractérisés par un sol mince pauvre en matière organique (routes de campagne, sections de béton…) fait parti du panel dans lequel il convient de chercher. Les plantes correspondant à ces critères sont les plantes :

· Couvre-sol qui pousse en touffe ou en coussin. · Formant des racines secondaires dans le substrat.

· A feuilles succulentes qui stockent une grande quantité d’eau. · Dont les feuilles ont une cuticule épaisse.

· A feuillage gris ou argenté dont les poils réduisent la perte hydrique.

· Géophytes (bulbes, tubercules…) souvent très esthétiques. Lorsque la partie aérienne réapparait au printemps.

· Au système racinaire superficiel et dense (graminées…). · A feuilles sempervirentes.7

6

BOUCHERBIT Amaldans le cadre de mémoire architecture .Option architecture et technologie. Intitule :

« Les défis de la végétalisation de l’enveloppe extérieure des bâtiments pour l’optimisation du confort thermique». Université de Mohamed Seddik Benyahia – Jijel- Année2017- 2018.p14.

7

PDF :optimisation de la biodiversité sur les toitures végétalisée . p 03. [ENLIGNE]

16

8. Les avantages et les inconvénients des toits végétalisée :

8.1. Les avantage des toitures végétalisée :

La toiture végétalisée présente de nombreux avantages, tant sur le plan de l’esthétique et de la durabilité, que dans une perspective de protection de la biodiversité et de l'environnement en milieu urbain.

 Intérêt écologique et sanitaire :

La toiture écologique, qui peut par ailleurs s’inscrire dans une démarche de Haute qualité environnementale ou HQE, permet :

• une amélioration de la qualité de l’air. • une atténuation des îlots de chaleur urbains. • une augmentation de la superficie d’espaces verts.

• une filtration et une épuration biologique des eaux de pluies. • une régulation des débits hydriques.

 Impact technique :

Techniquement, la stabilité et l’étanchéité des toitures végétalisée sont supérieures à celles des toitures plates classiques. Cette technique améliore le confort acoustique du bâtiment et offre en outre :

• une protection sur l’étanchéité • Une isolation phonique

 Impact sur le confort été/hiver :

Les toitures végétalisée améliorent le confort thermique du bâtiment, humidifient l'air ambiant et offrent :

• une protection contre les chocs thermiques.

• une inertie thermique permettant de réaliser d’importantes économies d’énergie.  Impact paysager :

17

Judicieusement conçues, les toitures végétalisée redonnent aux villes, notamment industrielles, une indéniable valeur esthétique et valorisent l’habitat en offrant une bonne solution pour que le bâtiment s’intègre dans son environnement.

8.2.Les inconvénients des toitures végétalisée :

L'ajout d'un substrat de culture et de végétaux nécessite une structure suffisamment forte du toit, une étanchéité parfaite, une pente relativement faible.

Contrairement à un toit classique, une toiture végétalisée demande un savoir-faire pour sa conception : il faut donc faire appel à une entreprise qui possède une longue et solide expérience.

Intégration et cohabitation plus difficile avec des panneaux photovoltaïques qui doivent être intégrés à la toiture pour pouvoir bénéficier du tarif de rachat de l’électricité le plus avantageux.

Le prix pour des toitures denses est en moyenne 4 à 5 fois plus cher qu'un toit normal. Nécessite un accès facile pour l'entretien (indispensable les premières années)

.

Conclusion :

La toiture végétalisée est l’une des solutions les plus économiques, attrayantes et respectueuses de l’environnement disponibles afin de répondre à la demande grandissante en matière de construction et de gestion de bâtiments écologiques.

La toiture végétalisée améliore le confort thermique en faisant écran au

rayonnement direct du soleil sur les matériaux de couverture ou d'étanchéité. Ils contribuent aussi à l’atténuation de l’effet de chaleur par le phénomène de l’évapotranspiration et le refroidissement des plantes.

8_{MESSAAD Ghada :L’impact des enveloppes végétalisée dans l’amélioration du confort hygrothermique a}

l’intérieur d’un bâtiment de l’enseignement supérieur – cas de Guelma :Option Architecture écologique. Université de 8 Mai 45 Guelma- Année 2017-2018.p18/19.

18

Enfin, Les toitures végétalisée sont des éléments importants à observer dans les bâtiments pour améliorer le confort thermique intérieur des espaces.

19

Introduction

Le confort en architecture reflète un degré de satisfaction ou de bonheur issu par les différents standings qu’on peut trouver au sein d’un édifice. Autrement c’est un bien-être matériel résultant des commodités de ce dont on dispose (Larousse).

Nous allons à travers cette étude mettre en évidence un aspect essentiel du confort, c’est le confort thermique qui s’intègre à la classe physique du confort.

Le confort thermique est une sensation liée à la chaleur qui est propre à chacun lorsqu'on est exposé à une ambiance intérieure. En hiver, un bon confort thermique doit garantir une sensation suffisante de chaleur, et en été, il doit limiter cette chaleur pour éviter les surchauffes, donc il correspond à un état d’équilibre thermique entre le corps humain et les conditions d’ambiance dépendants à plusieurs paramètres.

Enfin, signalons que le confort thermique est le compromis entre les critères principaux : la température ambiante, l’humidité relative, le rayonnement des parois, l'absence de courants d'air, la qualité d’air (poussières, odeurs …).

À cet effet le confort thermique a toujours était un défi majeur pour les constructeurs, et considéré comme soucis important lors de la conception architecturale dans le but d’aboutir à un bien-être de l’habitant par le bonheur thermique.

1. Notion de confort thermique :

La notion de confort thermique désigne l’ensemble des multiples interactions entre l’occupant et son environnement ou l’individu est considéré comme un élément du système thermique.1

Qu’est-ce que ça veut dire le confort thermique ? Le confort thermique est défini comme «un état de satisfaction du corps vis-à-vis

de l’environnement thermique».

Dans les conditions habituelles, la sensation

de confort est très subjective. Toute personne a des besoins particuliers et ressent à sa façon les données et

1 _{CANTIN, R et al : Complexité du confort thermique dans les bâtiments » in actes de 6éme congrès européen de}

20

contraintes de son environnement. Il n’y a donc pas de confort absolu. Ceci est d’autant plus vrai qu’un individu peut s’adapter à un climat et finir par le trouver « confortable ».2

2. Les aspects du confort thermique :

 Aspect physique : L’homme est représenté comme une machine thermique et on considère ses interactions avec l’environnement en termes d’échange de chaleur.

 Aspect psychologique : Il concerne les sensations de confort éprouvées par l’homme et la qualification des ambiants intérieurs.

 Aspect physiologique : Il concerne les conditions pour lesquelles les mécanismes d’autorégulation du corps sont un niveau d’activité minimum

 Aspect sensoriel : État d’esprit exprimant la satisfaction de son environnement l’individu ne peut pas dire s’il veut avoir plus froid ou plus chaud.

Mondiale du développement durable ont constitué le cœur des débats de cette conférence internationale.3

3. Les paramètres affectant le confort thermique :

La sensation de confort thermique est de plusieurs paramètres (tableau 1) :

a)

Au nombre de quatre, est la température de l’air ; la température moyenne radiante ; la vitesse de l’air ; et l’humidité relative de l’air.

b)

Ils sont multiples ; on recense notamment deux paramètres principaux qui sont l’activité et la vêture de l’individu.

c)

Gains gégène dans l’espace par des sources internes autres que le système de chauffage (éclairages ; appareils électriques ; postes informatiques …..…

2 _{HAFRAT Fateh : L’effet de la ventilation naturelle à travers les ouvertures sur le confort thermique dans les}

chambres orient sud : Option architecture et environnement. Université d’Amar thelidji-Laghouat. 2014-2015.

3

HICHOUR Nour el Houda : l'effet de la conception architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa. Université de Mostaganem Abd Elhamid Ibn Badis. 2014, Page 02-03. [EN LIGNE]. www.slideshare.com

21

Tableau 1 : Paramètres influents sur la sensation de confort thermique

Source : (www.slideshare.com).

Paramètres liés à l’individu L’activité physique et l’habillement Paramètre lié à l’environnement La température de l’air, les sources de

rayonnement (radiateurs, soleil), la température des surfaces environnantes, la vitesse relative de l’air par rapport au sujet l’humidité relative de l’air

Autres influences Gains thermiques internes, de gré d’occupation des locaux couleurs, ambiance………etc.

3.1. Les Paramètres liés à d’ambiance extérieure : 3.1.1. La température de l’air ambiant :

La température de l’air, ou température ambiante (Ta). Est un paramètre essentiel du confort thermique. Elles interviennent dans l’évaluation du bilan thermique de l’individu au niveau des échanges convectifs, conducators et respiratoires.4

3.1.2. La vitesse de l’air :

La vitesse de l’air joue un grand rôle dans les échanges convectifs et évaporatoires, elles interviennent dans la sensation de confort thermique de l’occupant ; liés à la présence de courants d’air froids ou chauds localisés.

3.1.3. L’humidité relative de l’air :

L’humidité relative de l’air influence les échanges évaporatoires cutanés, elle détermine la capacité évaporatoire de l’air et donc l’efficacité de refroidissement de la sueur.

Selon Liébard. A «entre 30°/° et 70 °/° l’humidité relative influence peu la sensation

de confort thermique. Une humidité trop 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 ; le corps est la plupart du temps en situation d’inconfort».5

4 _{NEUF : Climat intérieur/ confort, santé, confort visuel, Revue européenne d’architecture N° 7, novembre –}

décembre 1978, p 12.

22

3.2. Les paramètres liés à l’individu : 3.2.1. La vêture :

Les vêtements permettent de créer un microclimat sous- sentimental, à travers leur résistance thermique ; en modifiant les échanges de chaleur entre la peau et l’environnement. Leur rôle essentiel est de maintenir le corps dans des conditions thermiques acceptables, été comme hiver.

3.2.2. L’activité :

L’activité c’est un paramètre essentiel pour la sensation thermique de l’individu définissant directement le métabolisme de l’individu, c'est-à-dire la quantité de chaleur produite par le corps humain.

3.3. Les paramètres liés aux gains thermiques internes :

Avec l’essor de la technologie et des besoins électriques (éclairage, électroménager…) Les apports de chaleur internes ont fortement augmenté. Les appareils électriques transforment en effet quasiment toute l’énergie qu’ils consomment en chaleur. Les postes informatiques sont également de vraies sources de chaleur et les occupants constituent eux aussi une autre source d’apporte interne par leur métabolisme.

Les apports internes comprennent donc, toute quantité de chaleur générée dans l’espace par des sources internes autres que le système de chauffage ces gains thermiques dépendent du type de bâtiment du nombre d’utilisateurs, et de son usage .

D’après Hugues Boivin «le confort des l’espace est directement influencé par le taux

e ces gains internes».6

Figure 1 : les gains thermiques internes d’un espace.

Source : (www.slideshare.com).

6

HICHOUR Nour el Houda, l’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice

23

4. Les approches du confort thermique :

4.1. Approche statique du confort thermique :

L’approche statique envisage l’individu en tant que récepteur passif des excitations thermique avec l’environnement extérieur, le principe de cette approche repose sur le fait que les effets thermiques d’une ambiance sont ressentis au niveau de la peau par des phénomènes de transfert de chaleur (conduction, convection, rayonnement ….) Et de masse (perspiration, transpiration…).7

4.1.1. L’aspect physiologique du confort thermique :

L’homme est un homéotherme c'est-à-dire que sa température centrale est stabilisée à environ 37° en dépit des variations de la température .Il s’agie d’un équilibre entre la thermogenèse (production de la chaleur) et la thermolyse (perte de chaleur).

Cet équilibre permet les performances biologiques, mentales physiques optimales. Le centre de la thermorégulation se situe dans l’hypothalamus, qui permet de maintenir la température interne ; sont de deux types :

- la thermorégulation chimique (par la production interne de chaleur).

-la thermorégulation physique par la modification des paramètres d’ambiances ou

de vêtures.

4.1.2. Aspect physique du confort thermique :

L’homme est représenté comme une machine thermique et on considère ses interactions avec l’environnement en termes d’échange de chaleur. Donc l’aspect physique concerne le métabolisme et les déférents transferts de chaleur entre l’homme et l’environnement.

24

4.1.2.1. Le métabolisme :

Figure 2 : le métabolisme humain.

Source :( www.slideshare.com).

Le métabolisme (noté M) qui s’exprime en Met, représente la quantité de chaleur, produite par le corps humain, par heure et par mètre carré de la surface du corps au repos ainsi que la chaleur produite par l’activité humaine (fig 2). C’est une grandeur toujours positive et non nulle, l’activité métabolique minimale vitale est évaluée à 0.7 Met. Mais cette valeur est en fonction des paramètres physiologique notamment le poids, la taille, et le sexe.8

Selon Pierre Fernandez, on peut distinguer trois niveaux de métabolisme:  Métabolisme de base : nécessaire à la vie de l’être humain.

 Métabolisme de repos : c’est la chaleur minimale produite dans des conditions pratiques de repos par exemple en position assise.

 Métabolisme de travail : qui dépend de l’activité physique par exemple l’activité de sport.9

4.1.2.2. Les échanges thermiques de confort thermique :

Ces échanges thermiques suivent cinq modes différentes qui sont : la conduction, la convection, le rayonnement, l’évaporation et la respiration comme nous l’illustrent sur la figure3.

8 _{Ibid. P 05.}

9 _{. MAZARI. Mohammed : Étude et évaluation du confort thermique des bâtiments à caractère public : Mémoire}

de magister en architecture, septembre 2012. p 12. .

25

Figure 3: L’interaction thermique entre le corps humain

Et son environnement. Source: (www.slideshare.com).

4.2. Approche adaptative du confort thermique :

L’approche adaptique considère que les personnes ne sont pas passives vis-à-vis de leur environnement intérieur, mais jouent un rôle actif dans le maintien de leur confort thermique c'est-à-dire que l’homme peut agir sur son environnement en fonction de ses besoins et de sa perception du climat .

Humphreys considère le principe suivant : « si une modification des conditions

climatiques se produit et provoque de l’inconfort, les personnes entreprendront des actions visant rétablir leur confort ».10

4.2.1. Adaptation comportementale d’ajustement :

Adaptation comportementale d’ajustement est la capacité d’un individu d’agir sur son environnement pour retrouver une situation de confort thermique, elle le place comme acteur de son environnement, et implique certain contrôle sur celui-ci. Dans l’approche adaptative, le comportement est une manière de corriger une sensation thermique. Nous distinguons deux formes d’adaptation comportementale.11

 Personnelle : l’daptation se fait par changement de paramètres de confort liés à l’individu (veture, activité) ou par d’autres comportements (changement de lieu, prendre une boisson chaude ou froide…)

10 _{HICHOUR Nour el Houda,l’effet de la conception architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa.}

Université de Mostaganem Abd elhamid Ibn Badis, 2014-2015, P 08. [EN LIGNE]. www.slideshare.com.

11

DARMOUCHI Lwiza : confort thermique intérieure des constructions par les procèdes passif :option