3- Effets types dus au vent 3.1 Effet de trous sous immeubles

École Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble > M1CV2 1

Thermique urbaine > positionnement

Paramètres des ambiances thermiques1- Les descripteurs microclimatiques2- Les descripteurs spatiaux3- Les descripteurs des fonctions et des usages4- Les descripteurs de la perception microclimatiques

Le phénomène vent à l’échelle urbaine1 – Vent, couche limite et rugosité2 – Comportement général du vent3 – Effets types dus au vent

Exemple


Descripteurs des paramètres d’ambiances1- Les descripteurs microclimatiques

1.1 Associés à l’ensoleillement. La situation est au soleil ou à l’ombre. La durée de l’ensoleillement : SOLENE (Cerma) -

simulations sur maquette (HELIODON) + observations in situ.. La température opérative du soleil : perception de la

chaleur sur la peau (thermomètre cylindrique = tpt d’un corps noir dans une enceinte fermée). Vise à caractériser les échanges convectifs et rayonnés par un corps avec son environnement.

1.2 Associés au vent. La vitesse du vent . L’orientation du vent. Le champ des pressions et des turbulences

( station météo, échelle Beaufort, rose des vents)


Descripteurs des paramètres d’ambiances1.1 Associés à l’ensoleillement (Exemple)

La place du Commerce à Nantes - Exposition Sud

Cf. Y. Lecorrre



La place du Commerce à Nantes

Exposition Sud-Ouest Exposition Nord-Est

Cf. Y. Lecorrre



La place du Commerce à NantesDurées d’ensoleillement cumulées au solstices et équinoxes

Cf. Y. Lecorrre



La place du Commerce à NantesDurées d’ensoleillement cumulées au solstices et équinoxes

Cf. Y. Lecorrre



1.2 Associés au ventLa place du Commerce de Nantes - Résultats de N3S

Cf. Y. Lecorrre




Cf. Y. Lecorrre




Cf. Y. Lecorrre



1.3 Associés à la température. La température de l’air (station météo). La température de paroi : pas utilisé en thermique

urbaine


Descripteurs des paramètres d’ambiances

1- Les descripteurs microclimatiques1.4 Associés à l’humidité

. Le taux d’humidité (station météo)

. Influence de pièce d’eau (simulation)

Cf. J. Vinet



1- Les descripteurs microclimatiques

1.5 Associés à la pluie. La pluviométrie (station météo). La qualité des précipitations : pluie battante (associé au

vent), pluie fine ou bruine, grosse pluie, averse (connotation temporelle)



1- Les descripteurs microclimatiques

1.6 Associés à la qualité du ciel. La qualité de la couverture nuageuse : dégagé, couvert

(conséquence sur les aspects lumineux). L’altitude de la couverture nuageuse : ciel bas, un

plafond bas, un voile élevé (station météo : niveau altimétrique de la couverture nuageuse)

(. La description et l’identification des nuages)

1.7 Associés à la lumière. L’éclairement s’exprime en Lux sur un

plan de référence (le plus souvent, le sol).. La luminance : quantité de lumière

perçue par un observateur (caractérise entre autre l’éblouissement, dépend de la position de l’observateur).



2- Les descripteurs spatiaux

. L’échelle de la ville et du quartier

. L’échelle des volumes bâtis, dans leur forme, leurs proportions, leur disposition relative

. L’échelle du dispositif architectural (portique, auvent…) ou du dispositif urbain (coin de rue, intersection ou profil en baïonnette…)

. L’échelle du « dispositif végétal »

. Les qualités thermiques des matériaux : conduction / rayonnement


Descripteurs des paramètres d’ambiances3- Les descripteurs des fonctions et des usages

. Les fonctions de l’espace : lieu passage, un accès aux immeubles, aux commerces et au réseau de transport…

Cf. Y. Lecorrre


Descripteurs des paramètres d’ambiances3- Les descripteurs des fonctions et des usages

. Les usages ou quelles sont les attitudes observées ou projetées

-contempler, flâner, courir, attendre, donner rendez-vous, consommer, être assis, être debout, être appuyés contre, rencontrer, discuter, se regrouper, se retrouver…

-Les allures, les rythmes : allure de marche et traversées du lieu, durée du séjour en station debout ou assise, rythme des activités rythme des lieux


Descripteurs des paramètres d’ambiances4- Les descripteurs de la perception microclimatiqueÉlements physiologiques


. Les attitudes du corps. attitudes gestuelles (ouvrir/fermer un manteau, nouer

dénouer une écharpe, relever son col, tenir une baleine de parapluie, se découvrir, porter des lunettes de soleil, une casquette, …

. attitudes corporelles : marche détendue ou crispée, refermée sur soi, position assise contemplative…

. Les expressions du visage : mobilité de la tête, du regard, balayage visuel ou focalisation du regard, expression de la gêne, ou du confort…

4- Les descripteurs de la perception microclimatique



Thermique urbaine > positionnement du problème

Paramètres des ambiances thermiques1- Les descripteurs microclimatiques2- Les descripteurs spatiaux3- Les descripteurs des fonctions et des usages4- Les descripteurs de la perception microclimatiques

Le phénomène vent à l’échelle urbaine1 – Vent, couche limite et rugosité2 – Comportement général du vent3 – Effets types dus au vent

Exemple


Le phénomène vent à l’échelle urbaine1- Vent, couche limite et rugosité

. Vent caractérisé par sa. Vitesse instantanée. Les variations de vitesse ou turbulences

. Vitesse moyenne évolue en fonction de l’altitude et de la nature des aspérités du terrain (rugosité)

. A partir d’une certaine hauteur ZG au dessus du sol (couche limite), la vitesse moyenne est constante.



Cf. Chatelet et alii



. Pour avoir de faibles vitesses de vent sur des façades et au niveau des cheminements, on a intérêt à construire dans des zones rugueuses des édifices de faibles hauteurs.

2- Comportement général du vent

2.1 Obstacle bas (h<15m) … le vent passe par dessus



Le phénomène vent à l’échelle urbaine2- Comportement général du vent

2.2 Obstacle haut (h>15m). Création d’un effet Venturi (concentration des filets fluides + décollement)



Le phénomène vent à l’échelle urbaine2- Comportement général du vent

2.3 Variation rapide du profil de l’obstacle. Décollement des filets fluides + création d’un tourbillon



Le phénomène vent à l’échelle urbaine2- Comportement général du vent2.3 Variation rapide du profil de l’obstacle. Décollement des filets fluides + création d’un tourbillon

On n’est pas forcément à l’abri du vent derrière un obstacle !



Le phénomène vent à l’échelle urbaine2- Comportement général du vent2.4 Combinaison d’obstacles

Cf. Chatelet et aliiVent

résultant


Le phénomène vent à l’échelle urbaine2- Comportement général du vent2.5 Se protéger des grandes vitesses du vent au niveau du sol

Dévier le vent par dessusProtéger Z1Créer des pertes de charges avec de la végétation

Z1



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.1 A l’échelle urbaine


. On définit l’effet du vent par un coefficient pour une hauteur donnée.= (vitesse du vent avec la construction ) / (vitesse du vent sans construction)

. Si ψ < 1 , alors la construction réduit l’effet du vent au niveau du sol

. La vitesse maximum admise de confort pour le piéton est v = 5m/S


Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.1 A l’échelle urbaine. Des zones libres de l’ordre de 160 000 m2 (terrain de sport) provoque la retombée du vent : les bâtiments en aval doit donc être considérés comme en zone périphérique

. Les ensembles de tours en « semis » ne produisent pratiquement aucun effet de rugosité à cause de leur grande hauteur et des larges espaces entre elles.

. Les tissus anciens, par leur densité et leur faible hauteur créent un effet de protection.Cependant, des accidents aérodynamiques peuvent se produire dans ce type de tissu au pied de grands éléments


Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.1 Effet de trous sous immeubles. Définition : phénomène d’écoulement dans les trous ou passage sous immeubles

. Conditions d’existence : h > 15m



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.1 Effet de trous sous immeubles. Quantification du phénomèneInfluence de l’incidenceLes pilotis peuvent jouer un rôle de pales de guidage



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.1 Effet de trous sous immeubles. Quantification du phénomèneInfluence de la hauteur Plus le bâtiment est élevé, plus le confort est diminué



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.1 Effet de trous sous immeubles. Quantification du phénomèneComparativement aux pilotis les trous sous immeubles ont un niveau d’inconfort légèrement moins élevé

R- les cours entouréesd’immeublessur pilotis présentent un confort acceptable



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.1 Effet de trous sous immeubles

. Conseils pratiques-Orienter les immeubles sur pilotis ou avec « trous » sous une incidence parallèle au vent- Fournir le pied des immeubles de végétation et des constructions- Introduire au niveau des volumes de liaison des éléments introduisant des pertes de charges- Éviter les immeubles à pilotis de forme pleine- Diviser les flux au pied des immeubles en augmentant la porosité du bâtiment Cf. Chatelet et alii


Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.2 Effet de coin. Définition : phénomène d’écoulement aux angles des constructions qui mettent en relation la zone de surpression amont et la zone de dépression latérale du bâtiment.

. Quantification du phénomène



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent

3.2 Effet de coinConseils pratiques

Ceinturer le volume par un élément en rez-de-chaussée

Entourer l’élément élevé de constructions telles que :

. Diminuer progressivement les hauteurs

. Les angles arrondis diminuent la variation de vitesse aux angles

. Prévoir des éléments poreux aux angles

. Densifier (végétation, construction basse) le voisinage immédiat des coins



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.3 Effet de sillage. Définition : circulation fluide tourbillonnaire en aval des formes. QuantificationImmeubles parallélépipédiques

Persistance de l’effet sur 4 x hAire exposée = h x 2e

Conseils pratiques-Le jeu végétal brise l’effet de sillage- plus l’environnement bâti est denseplus l’effet de sillage est atténué



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.4 Rouleau tourbillonnaire. Définition : rouleau tourbillonnaire au pied de la face au vent

Conseils pratiques-Densifier l’environnement proche- introduire des auvents déflecteurs-introduire une porosité au-dessus du niveaupiéton




Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.5 Effet de barre. Définition : déviation en vrille de l’écoulement au passage d’une barre pour une incidence voisine de 45° . Conditions d’existence

. Hauteur moyenne h < 25m

. Longueur minimale de la barre L > 8h

. Espacement trop grand, pas d’effet



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.5 Effet de barre. Conditions d’existenceEnvironnement proche de hauteur moyenne : effet atténué

Environnement proche est une barre parallèle : l’effet barre se conserve sur la première barre




Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.5 Effet de barre. Conseils pratiquesBarre parallèle au vent : écoulement peu perturbéBarre orienté orthogonalement au vent : effet réduit

. Doter orthogonalement les barres d’aspérités : l’écoulement ne peut pas vriller

. Espacer les bâtiments pour éviter l’effet barre



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.6 Effet Venturi. DéfinitionPhénomène de collecteur formé par des constructions dessinant un angle ouvert au vent. La zone critique pour le confort se situe à l’étranglement



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.6 Effet VenturiPas d’effet Venturi dans les cas suivants



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.6 Effet VenturiPas d’effet Venturi dans les cas suivants



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.6 Effet VenturiPas d’effet Venturidans les cas suivant



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.6 Effet VenturiVenturi particuliers : formes courbes créent des tuyères aérodynamiques. L’effet de survitesse est violemment amplifié



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.6 Effet VenturiConseils pratiques. Réaliser des bras poreux- Ne pas axer la bissectrice de l’ouverture du collecteur suivant les vents dominants-Construire le moins haut possible-Réduire la longueur des bras- Densifier l’environnement immédiat- Ouvrir ou fermer franchement l’angle Venturi- Prolonger un maximum au-delà de l’étranglement l’un des bras



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.7 Effet de canalisationDéfinition. Ensemble construit formant un couloir à ciel ouvertUne canalisation ne constitue pas une gêne particulière si ce n’est qu’il peut transmettre une anomalie sur toute sa longueur (Venturi)



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.7 Effet de canalisationConditions d’existence. Parois peu poreuses-largeur du couloir < 2h(si largeur > 3h, l’effet s’estompe)

Conseils pratiques-Proposer une direction de rues sous incidence comprise entre 90° et 45°(attention à l’effet barre)-Laisser des espacements (porosité) définissant mal les liaisons- Favoriser les décrochements de bâtiments pour introduire des pertes de charges- Introduire une largeur > 2h



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.8 Effet de mailleDéfinition. Juxtaposition de bâtiments qui forment une alvéole ou une poche… dépend de la hauteur h et de l’orientation du vent



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.8 Effet de mailleInfluence de la hauteur h et de l’orientation du vent



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.8 Effet de mailleMaille sifflet : inconfortable



Le phénomène vent à l’échelle urbaine3- Effets types dus au vent3.8 Effet de maille

Conseils pratiquesl’effet de protection des mailles est d’autant plus net- que le rapport (S/h2) est faible. (ou S, surface de la maille et h, hauteur des bâtiments)

- les mailles sont fermées au vent

- que l’ouverture est minimum, soit < 0,25 fois le périmètre

- qu’elles sont remplies de constructions de hauteur voisine de celle des bras de la maille.


Thermique urbaine > exemple

F. Huchet


F. Huchet


F. Huchet


F. Huchet


Ramos, Musy, Groleau - Cerma















École Nationale Supérieure d’Architecture de Grenoble > M1CV2 66Ramos, Musy, Groleau - Cerma


Thermique urbaine > Bibliographie du cours. CHATELET, A. et alii, Architecture Climatique - Tome 2, Edition EdiSud, 1998, 159 p.

. LE CORRE Y. , De la mise en évidence de l’incidence des facteurs micoclimatiques sur la perception du piéton en milieu urbain, DEA Ambiances architecturales et Urbaines, 1998, 89 p.

. SAFER Nassim, Caractérisation et visualisation des ambiances thermiques dans les espaces extérieurs, DEA Ambiances architecturales et Urbaines, 2002, 75 p.

. VINET J., Prise en compte de l’humidité dans les ambiances architecturales et urbaines, DEA Ambiances architecturales et Urbaines, 1996, 89 p.

. IZARD Jean-Louis, archi bio. Parenthèse : Marseille, 1979, 120 p.

.BARDOU P. et ARZOUMANIAN V. archi de soleil., Parenthèse : Marseille, 1979, 120 p.

. Les illustrations de l’exemple du quartier Malkoff sont extraites des communications suivantes :. HUCHET DU GUERMEUR [Directeur de la mission GPV, Nantes-Métropole], Le

grand projet de ville Malakoff-Pré Gauchet : problématiques environnementales et outils SIG.

. F. RAMOS, [Chercheur, Laboratoire CERMA, Ecole d’Architecture de Nantes ] , Un SIG 3D pour l’analyse environnementale des projets urbains

Les images de synthèse du quartier Malakoff ont été réalisées par l’équipe du Cermacomposée de D. Groleau, M. Musy, D. Siret.

Tous ces éléments cités sur le projet Malakoff sont téléchargeables sur le site http://dniepr.cerma.archi.fr/sig/

Documents

3- Effets types dus au vent 3.1 Effet de trous sous immeubles