Revue des Energies Renouvelables Vol. 15 N4 (2012) 639 659

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Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent

et la ventilation naturelle extrieure

S. Bouketta 1*

et Y. Bouchahm 2

1 Dpartement dArchitecture, Facult des Sciences et de la Technologie Universit Mohamed Seddik Ben Yahia

Cit Ouled Assa, B.P. 98, Jijel, Algrie 2 Laboratoire de lArchitecture Bioclimatique et lEnvironnement, ABE

Institut dArchitecture, Universit Mentouri

B.P. 325, Route Ain El Bey, Constantine, Algrie

(reu le 8 Juin 2012 accept le 29 Dcembre 2012)

Rsum - Le vent est lun des facteurs qui dterminent le succs ou lchec dun espace

public. Comme il reprsente un lment assez perceptible du microclimat urbain, il exerce

une grande influence sur le confort thermique. Il peut tre une source de ventilation en

t, ou une source de nuisances en hiver. Lintrt de cette tude est de mettre en vidence

leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

extrieure dans la ville de Jijel. Une campagne de mesures in situ a t mene, pendant

laquelle la temprature de lair, lhumidit relative et la vitesse du vent ont t

enregistres simultanment pour deux cas dtude diffremment situs, gomtries

distinctes, durant les priodes hivernale et estivale. Les rsultats montrent que la

gomtrie du plan de masse et la disposition des formes bties sur celui-ci dtermine et

modlise lcoulement du vent. Pour le climat humide de Jijel et son rgime des vents, une

gomtrie clate du plan de masse est dconseiller pour un site en altitude. En

revanche, elle sera de mise pour les zones situes basse altitude. Le logiciel envi-met

3.1 beta 4 nous a permis deffectuer une simulation numrique et de vrifier les rsultats

obtenus par la campagne de mesures. Grce llaboration de divers scnarii et

linterprtation des rsultats, nous sommes mme daffirmer que larrangement des

constructions sur le plan de masse a une influence directe sur lcoulement du vent.

Abstract Wind is one of the factors that determine the success or failure of an open

space. As it is a fairly perceptible element of the urban microclimate, it has a great

influence on thermal comfort. It may be considered as a source of freshness and

ventilation in summer; but it could be a nuisance by causing a state of discomfort for

pedestrians in winter. The object of this research is to bring out the effect of the urban

geometry of the layout on the wind circulation and the outdoor natural ventilation in the

town of Jijel. This is expressed form by a campaign of in-situ measures during which air

temperature, relative humidity and wind speed have been simultaneously surveyed on tow

study sites having different geometries, during the winter and summer periods. Data

interpretation corroborates the fact that the arrangement of the built-up parts on the

layout has a bearing on the wind circulation. For such a humid climate as the one

prevailing in Jijel and its wind conditions, the scattered ordering on the layout will be

advised against for a high altitude site. Conversely, the scattered arrangement has to be

proposed for a lower altitude. The ENVI-met 3.1 beta 4 made it possible for us to realize

a digital simulation and to check the results obtained during our campaign of

measurements. By interpreting simulation results, we are in a position to state that the

arrangement of the buildings on the layout has an influence on the wind circulation.

Mots cls: Microclimat urbain - Vent - Gomtrie urbaine - Mesures in situ - Envi-met.

* sb.archit@yahoo.fr ybouchahm2@gmail.com

S. Bouketta et al.

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1. INTRODUCTION

Dernirement, lespace public fait lobjet dune attention particulire due au souci

damliorer la qualit de la vie dont dpend fortement la sensation de bien-tre.

Lvaluation du confort dans ces espaces ncessite une connaissance approfondie de

nombreux paramtres lis au milieu urbain, comme la temprature de lair, lhumidit

relative de lair, la pluviomtrie, le vent et le rayonnement solaire.

Le vent est un paramtre climatique trs sensible et un phnomne dune grande

complexit. De ce fait, connatre et comprendre le vent est un enjeu important.

Cependant, plusieurs tudes exprimentales et thoriques ont t ralises travers le

monde, afin dtudier leffet de lcoulement du vent, tenant en compte divers

paramtres.

Zhang et al., (2005) constatent, par simulation que le champ de vent dpend

fortement de lagencement des btiments et de la direction du vent [1]. Ltude de

Bocken et al., (2007), quant elle, suggre que la vitesse du vent augmente dans les

passages entre les btiments parallles selon la largeur de ces passages [2]. Cela a t

confirm par Katarzym et al., (2004) en tudiant linfluence de la disposition des

btiments sur laugmentation de la vitesse du vent et ses effets sur le confort des pitons

a t examin par dans la rgion de Varsovie [3].

Dans le mme contexte, Mazouz et al., (2008), ont prouv les mmes rsultats dans

une tude exprimentale en soufflerie [4]. Gomes et al., (2006), ont examin les effets

du vent sur et autour des btiments avec des formes irrgulires, en particulier en forme

de L et U, en utilisant des donnes exprimentales et numriques. Il a t constat que la

rpartition de la pression peut changer considrablement avec la forme du btiment et

langle dincidence du vent [5].

Dautres tudes comme celle de Bonneaud et al., (2001) [6], et de Chen (2007( [7],

sintressent lvaluation de limpact de la morphologie urbaine sur le vent, afin de

dterminer la conception optimale dun ensemble urbain. Ces recherches montrent que

les espacements entre btiments dterminent le niveau dabri, dexposition au vent dans

une entit urbaine.

A cet effet, la prsente sintresse tudier leffet de la gomtrie urbaine sur

lcoulement du vent et la ventilation naturelle extrieure sous le climat humide de la

ville de Jijel.

2. CLIMAT DE LA VILLE DE JIJEL

Jijel, ville ctire, situe au Nord-Est de lAlgrie, entre les mridiens 5 et 625 Est

de Greenwich, et entre 10 et 3650, Hmisphre Nord. Cette rgion est caractrise par

un climat maritime mditerranen et considre comme lune des villes les plus

humides et pluvieuses de lAlgrie. Elle appartient au climat mditerranen, pluvieux et

doux en hiver, chaud et humide en t.

En ce qui concerne le rgime des vents (Fig. 2), au cours de la saison hivernale, la

vitesse maximale du vent varie entre 20.3 m/s au mois de Dcembre et 17.8 m/s au mois

de Mars.

Pour la saison estivale, la vitesse maximale du vent varie entre 14.9 m/s au mois

dAot et 18.2 m/s au mois de Septembre.

Selon la rose des vents effectue par les services de la station mtorologique de

Jijel, (priode du 01/01/99 au 31/12/08), on constate que, (Fig. 3):

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

641

Fig. 1: Situation gographique de la wilaya de Jijel et ses limites

(Source: Direction du Tourisme de Jijel et www.wilayadejijel.net)

La frquence des vitesses du vent se rpartit par classes comme suit: de 1 3 m/s: 11.1 % ; de 3 6 m/s: 30.5 % ; de 6 10 m/s: 11.6 %; de 10 16

m/s: 1.4 %. Pour la direction Nord classe de 3 6 m/s, la frquence est 4.76 %.

La frquence des vents calmes est de 45.45 %. La frquence des vents forts est de 1.4 %.

Fig. 2: Exemple de la rose des vents mensuels (1988-2007) (Source: Station mtorologique de Jijel)

Fig. 3: La rose des vents annuelle 1999 2008

(Source: Station mtorologique de Jijel)

S. Bouketta et al.

642

3. PRESENTATION DES CAS DETUDE

Afin de mieux rpondre nos objectifs, deux cas dtude aux microclimats

diffrents, situs dans le primtre urbain de la ville de Jijel, ont t slectionns (Fig.

4). Ce choix est tributaire essentiellement des deux paramtres de lloignement et de

laltitude par rapport au niveau de la mer et la gomtrie du groupement.

Fig. 4 : Situation des cas dtude par rapport lACL de Jijel (Source: Google Earth, 2010)

3.1 Cas dtude N1

Situ au centre de la ville historique de Jijel (ct Sud-Ouest), le cas dtude N1 est

loign de la mer de 700 m sur une altitude de 16 m. Ce quartier dhabitats collectifs se

compose de sept (07) btiments, dont quatre (04) surlevs sur une hauteur de R+4 et

trois (03) ayant une hauteur de R+3 (Fig. 5).

Fig. 5: Situation du cas dtude N1 (plan, coupes et vues)

Lensemble est organis sous forme denclos (U) formant ainsi un espace central

clos servant daire de stationnement (Fig. 6). Il est marqu par la prsence dune

vgtation assez dense (essentiellement des arbres dalignement) par rapport aux autres

zones urbaines de la ville de Jijel, dont lespce dominante est le platane ( feuilles

caduques). Le tissu urbain limitrophe est caractris par un trac orthogonal crant ainsi

des perces perpendiculaires la cte maritime.

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

643

Fig. 6: Simulation de leffet des masques au niveau du cas N1, logiciel Ecotect v5

3.2 Cas dtude N2

Sur les hauteurs Sud de la ville de Jijel, se trouve le quartier des 460 logements.

Cette zone urbaine a vu natre les premires Z.H.U.N. (zone dhabitat urbaine nouvelle)

de la ville. Ce quartier se trouve 3 km environ de la mer, sur une altitude de 200 m. Il

se compose de btiments en R+4, de diffrentes configurations (Fig. 7) et dun

groupement scolaire (Fig. 8).

Le quartier est quasiment dpourvu damnagements extrieurs, principalement les

espaces verts, l o on remarque la dominance de lasphalte et de bton crant un

microclimat diffrent du prcdent. Le tissu urbain, quant lui, est htrogne.

Fig. 7: Situation du cas dtude N1, (plan, coupes et vues)

Fig. 8: Simulation de leffet des masques au niveau du cas N2 logiciel Ecotect v5

S. Bouketta et al.

644

Tableau 1: Caractristiques des deux cas dtude

Cas dtude Localisation Caractristiques

N1

Centre ville

(Noyau colonial)

Altitude = 16 m

- Ratio H/W = 0.44 (forme dgage)

- Passages couverts sous btiments-Trous

- Espace central dgag

- Prsence de vgtation assez dense

- Proche de la mer (700 m)

N2 Hauteur de la ville

Altitude = 101 m

- Ratio H/W = 0.44 (forme dgage)

- Absence totale de vgtation

- Distance la mer (3 km)

4. INVESTIGATION ET DEROULEMENT

DE LA CAMPAGNE DE MESURES

Lobjectif principal des mesures est destimer leffet de la gomtrie urbaine sur

lcoulement du vent, ainsi que les variations microclimatiques entre les cas dtude

choisis. Les relevs horaires des paramtres, de la temprature de lair (C), de

lhumidit relative (%) et de la vitesse du vent (m/s) ont t effectus laide dun

appareil multi-fonction modle LM-8000 (Fig. 9) au niveau des stations choisies (Fig.

10).

Linvestigation sest droule pendant la journe du 24/02/2010 pour la priode

hivernale et celle du 01/07/2010 pour la priode estivale. La prise des mesures est

effectue une distance de 1.50 m au dessus du sol.

Fig. 9: Instrument de mesure, modle LM 8000 utilis

Fig. 10: Localisation des diffrents points de mesure

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

645

5. ANALYSE ET DISCUSSION

DES RESULTATS DE LINVESTIGATION

5.1 Priode hivernale

La journe du 24/02/2010 ft une journe trs variable et instable. Elle tait

ensoleille et trs vente, ds le dbut de la matine, avec un ciel dgag. Elle tait

caractrise par un vent froid de forte intensit et de direction Ouest. Ds laprs midi,

le scnario change quasiment, le ciel est devenu couvert nuageux, avec parfois un

ensoleillement diffus et des vitesses de vent plus fortes et mme plus froides.

Fig. 11: Description de lcoulement du vent dans les deux cas dtude

5.1.1 Cas dtude N1

5.1.1.a Etude de la temprature de lair

La lecture du graphe montre que les tempratures mesures sur site sont plus leves

pendant toute la journe que celles releves la station mtorologique (Fig. 12), avec

des carts qui varient respectivement entre 1.65 2.96 C de 8h 11h, entre 1.93

2.15C de 11h 14h et entre 1.86 2.71C de 14h 17h.

La valeur maximale releve la station mtorologique est de 20.5 C 12 h, alors

que la valeur maximale mesure est de 24.6C enregistre au niveau de la station S3 la

mme heure. Cela peut tre interprt par lvolution des vitesses du vent aux stations

S4, S5 et S6, cet intervalle de temps par rapport aux autres, sans ignorer lexistence de

la vgtation aux stations S1 et S2.

5.1.1.b Etude de lhumidit relative

La plus faible temprature est enregistre au niveau de la station S4, o cet endroit

est devenu ombr laprs-midi (Fig. 12). Le transfert thermique sacclre en fonction

de laugmentation de la vitesse, ce qui donnera lieu un refroidissement rapide.

En ce qui concerne les taux dhumidit, les plus faibles valeurs ont t enregistres

entre 11h 14h la station S3 12h. Cela sexplique par labsence de vgtation cet

endroit et par la nature minralise du sol.

Cependant, les taux les plus levs sont enregistrs la station S4 avec de faibles

tempratures. Quant aux autres points, on enregistre des valeurs moyennement leves

aux stations S1, S2, S6, S5, dues leffet de la vgtation et des arbres ces endroits, et

par leffet de lcoulement du vent froid. (Fig. 13)

S. Bouketta et al.

646

Les vitesses de lair leves vont augmenter le taux de transpiration des feuillages;

les tempratures de feuillage deviennent ainsi plus faibles (Dimoudi et al., (2003) [8]).

Ce qui explique laugmentation de lhumidit ce microclimat, car les vitesses sont

devenues plus fortes et plus froides, ce qui affecte aussi la temprature dans ces stations.

Mais malgr cette hausse, le taux le plus faible reste au niveau de la station S3

Fig. 12: Evolution journalire des tempratures de lair cas N1

Fig. 13: Evolution journalire de lhumidit relative cas N1

5.1.1.c Etude de la vitesse du vent

Les vitesses du vent enregistres dans les points de mesure - prises 1.50 m du sol-

sont plus rduites comparativement celles rcoltes la station mtorologique (Fig.

14), o elles ont t prises 10 m du sol. Ici cest plutt la rugosit du site qui entre en

jeu et la vitesse augmente selon cette dernire (Gandemer et al., (1981) [9], Izard et al.,

(1979) [10]).

La station S3 (Fig. 15) a enregistr la vitesse la plus faible pendant toute la

journe, un faible taux dhumidit et une temprature maximale par rapport

lensemble des stations. Cela est d sa localisation en abri entre les deux btiments.

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

647

Fig. 14: Evolution journalire de la vitesse du vent cas N1

Fig. 15: Effet vent aux stations S3 et S4 Fig. 16: Effet de trous au niveau de S1, S2

La station S4 marque les valeurs les plus leves de la vitesse de vent pendant la

journe, qui atteint une apoge de 8.5 m/s 15h. Cela est du sa disposition en couloir

entre les deux blocs, crant une sorte de canal collecteur (aspirateur) de vent.

Considre comme un passage et un lieu de transition souvent travers par les

pitons, cette zone prsente des vitesses considrables (cas du mauvais temps en hiver),

et est devenue la zone la plus critique vis--vis du confort araulique, engendrant des

gnes et des malaises.

Quant aux stations S1 et S2 (Fig. 16), elles sont situes face aux deux trous sous

immeubles (passages couverts). Leffet de trous est ressenti, car le vent scoule de la

partie en surpression vers celle en dpression. La rentre de lair se fait de faon diffuse

et la sortie par contre est localise en jet, l o se trouvent les deux stations S1 et S2. A

cet endroit de S2, se trouvent aussi deux arbres lun feuilles persistantes et lautre

caduques. Par contre pour la station S1, il y a deux arbres feuilles caduques.

5.1.2 Cas dtude N2

5.1.2.a Etude de la temprature de lair et lhumidit de lair

Le graphe (Fig. 17) dcrit lallure des tempratures journalires mesures sur site

avec des carts qui varient entre 1.24 1.74 C de 8h 11h, entre 0.82 1.26 C de 11h

14h et entre 0.38 1.02 C de 14h et 17h. Un lger croisement entre profils

S. Bouketta et al.

648

senregistre partir de 13h. La valeur maximale releve la station mto est de 20.5C

12h, alors que celle mesure sur site atteint 23.1C, saffiche au niveau de S1 13h.

Fig. 17: Evolution journalire des tempratures cas N2

Fig. 18: Profil journalier des humidits relatives cas N2

Quant aux humidits relatives (Fig. 18), les plus taux levs saffichent S4 et S5

entre 11h et 14h, lies lcoulement de fortes vitesses. Ce site est dpourvu de la

vgtation par rapport aux autres cas dtude, lexception de quelques plantations

timides bordant le couloir o se trouve la station S1.

A cet endroit par contre, saffichent de faibles taux dhumidit 13h, d beaucoup

plus la faible vitesse du vent. La station S3 a trac un profil perturb qui sinverse par

rapport celui de la temprature.

5.1.2.b Etude de la vitesse du vent

Sur cette partie haute de la ville, la direction de vent est perpendiculaire aux

btiments prservant toujours la direction ouest. Ce site urbain prsente des rugosits

varies, attaches la forte densit du cadre bti. (Fig. 19)

La vitesse du vent peut sacclrer au cas o il existe des gradients thermiques dun

endroit un autre ilot de quartier {Chatelet et al., (1998) [11], Bottema, (1993) [12],

Izard, (1979)}. De mme, la vitesse du vent augmente avec laltitude.

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

649

Fig. 19: Profil journalier de la vitesse du vent cas N2

Franchissant le site dune station lautre, lcoulement du vent dcrit des profils

diffrents lis beaucoup plus au changement rapide des conditions climatiques de cette

journe (Fig. 19), plus prononc laprs-midi o la diffrence de pression devient

considrable. De ce fait, on peut diffrencier des zones calmes, des zones protges

(sous le vent) et dautres exposes au vent.

La station S3 affiche les plus faibles vitesses, cela est peut tre d sa localisation

entre des btiments ayant des profils varis (btiment hauts et bas). Cette disposition

spatiale a cr un espace relativement protg et peu vent.

Un profil homogne ayant des vitesses faibles saffichent la station S1, en

revanche un profil chahut (en zigzag) apparat la station S2 o des valeurs leves, en

particulier laprs-midi (atteint lapoge 14h dune valeur de 7.6 m/s) sy

enregistraient. Cela est li aux effets de lagencement spatial de ces btiments parallles,

crant une sorte de canalisation du vent travers ce couloir (prospect de 8m infrieur

2H). A cet effet, on peut considrer lendroit de S2 relativement dsagrable vis

vis du vent.

Les deux stations S4 et S5 sont situes derrire les btiments faisant face la

direction du vent, et ouvertes vers un espace dgag. Ces deux stations ont trac des

profils qui se ctoient presque toute la journe, toutefois les vitesses rcoltes au niveau

de S4 sont leves par rapport celles de S5. On peut dduire que lendroit de S4 est

trs expos au vent et pourra engendrer des malaises et des gnes aux passagers, chose

qui tait confirme travers les observations sur site et par les rponses des

interlocuteurs aux questionnaires.

5.1.3 Comparaison entre les rsultats de la priode hivernale

En cette journe vente dhiver, les deux sites ont reu de fortes vitesses de vent et

qui dpassent, pour la majorit, le seuil limite de nuisance (conventionn 5 m/s. Mais,

cet tat dinconfort d au vent se diffre entre ces quartiers en fonction de plusieurs

critres.

Cette premire analyse nous a guid procder une comparaison entre les stations

de mesure reprsentatives de chaque cas dtude, en terme de vitesse du vent seulement

et de rappeler ce qui suit:

S. Bouketta et al.

650

Les rsultats attestent que la vitesse du vent saccrot avec laltitude. De ce fait, le

cas N2 qui se trouve sur les hauteurs de la ville de Jijel, est le quartier le plus expos au

vent dhiver (moins confortable, plus de gnes et des nuisances). Le cas N1 est le

moins expos sur une basse altitude (plus confortable, moins de gnes).

En termes de forme et gomtrie du plan de masse, le cas N1 ayant une forme en

enclos, est le plus protg contre les vents dhiver. Lautre cas ayant une forme

relativement clate ouverte est moins protg.

5.2 Priode estivale

La journe du 01/07/2010 ft une journe chaude dt.

Nous avons effectu une campagne de mesures dans des conditions de temps

anticyclonique, un temps ensoleill avec un ciel clair dgag, ponctu par des vents frais

de temps autre, prenant une direction Nord Nord-Est pendant toute la journe.

Des conditions stables durant cette journe de mesure sont caractristiques dune

priode chaude dt.

Fig. 20: Ecoulement du vent au niveau des deux quartiers en t

Un examen global des diffrents graphes, reprsentant lvolution journalire des

paramtres mesurs au niveau des cas dtude, a t dvelopp et on a constat ce qui

suit:

Le quartier N1 a enregistr des tempratures ayant comme limite suprieure une

valeur de 30.6 C et une infrieure de 24.5 C (Fig. 21).

En revanche, les humidits releves varient entre 44.1 % et 58.1 % (Fig. 22).

En parallle, on distingue des vitesses du vent entre 0.1 m/s et 4 m/s (Fig. 23).

Quant au quartier N2, il a enregistr une temprature maximale de 32 C et une

temprature minimale de 25C (Fig. 24).

Les humidits relatives par contre varient entre 41.6 % et 56.8 % (Fig. 25).

Les vitesses du vent ont une limite maximale de 4.4 m/s et lautre minimale de 0.3

m/s (Fig. 26).

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

651

Fig. 21: Profil journalier des tempratures de lair cas N1

Fig. 22: Profil journalier du taux dhumidit relative cas N1

Fig. 23: Profil journalier de la vitesse du vent cas N1

S. Bouketta et al.

652

Fig. 24: Profil journalier des tempratures de lair cas N2

Fig. 25: Profil journalier des taux dhumidit relative cas N2

Fig. 26: Variation journalire de la vitesse du vent cas N2

En comparant les tempratures maximales mesures sur terrain avec la temprature

neutre nT (Tableau 2), o: selon Szokolay et al., 2007, [13]:

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

653

)mT31.0(6.17nT

mT est la temprature moyenne des trois mois dt (Juin, Juillet et Aot),

C35.25nTC253/)4.262523(0TmT

De ce fait, le site N1 a un cart de 5.25 C, alors quun cart de 7.65 C caractrise

le site N2.

Tableau 2: Valeurs limites des trois paramtres mesurs pour chaque site

N du Quartier nT (C) T (C)

(min-max)

HR (%)

(min-max)

V (m/s)

(min-max)

N1 25.35 24.5 30.6 44.1 58.1 0.1 4

N2 25.35 25 32 41.6 56.8 0.3 4.4

Ces constats ont permis de ressortir que le cas dtude N1 est un site frais,

confortable vis--vis des tempratures et des humidits. Cela est d la prsence de la

vgtation. Quant au vent, leffet de la basse altitude est confirm, ce site tait aussi

ventil vu son rapprochement la mer.

Le cas dtude N2 est le plus chaud, malgr les vitesses leves, comparativement

au prcdent, vu les tempratures leves et les faibles taux dhumidit. Cela sexplique

par labsence du couvert vgtal et la forte minralisation des sols. Leffet de laltitude

vis--vis des vents est attest.

En termes de confort, le vent agit sur la vgtation, ce qui augmente

lvapotranspiration des arbres et donc il agit indirectement sur lhumidit et la

temprature de lair. Il permet de dissiper le cumul de chaleur et vacue les surchauffes.

Vent et vgtation sont les deux paramtres indissociables qui influent sur le confort

thermique dans les espaces urbains extrieurs en t.

Dans ce contexte, le site N1 est le plus frais en cette journe dt, grce

lexistence de llment vert, ce qui amliore le confort (ombre, ventilation et

fraicheur).

En termes de gomtrie et forme spatiale, les deux plans de masse ont favoris la

circulation de lair et par consquent, ils ont bnfici dune ventilation extrieure. Cela

est li aussi la provenance du vent o les deux gomtries taient bien exposes la

direction du vent.

5.3 Conclusion de linvestigation

Linteraction des rsultats des deux campagnes de mesure nous a permis de mettre

en vidence plusieurs facteurs. La forme clate dun plan de masse a favoris la

ventilation extrieure en t certes, mais elle est susceptible doccasionner des gnes et

procurer des tats dinconfort en hiver.

Le cas N2, dot aussi dun plan de masse clat, tait expos aux vents froids

dhiver et bien ventil en t, au vu sa haute altitude. Ce dernier facteur, quest

laltitude, ne suffit pas pour assurer le confort lextrieur. Ce site est dpourvu de la

vgtation, qui joue un rle important pour le rafrachissement de lair en t, de freiner

les fortes vitesses et de protger le bti en hiver.

De ce fait, il ressort que le cas N1 est le plus performant. Il est protg en hiver,

bien ventil, frais et confortable en t. Son organisation spatiale et sa gomtrie semi

S. Bouketta et al.

654

ouverte (y compris lamnagement, la vgtation) est la forme la plus adquate face au

rgime des vents de la ville de Jijel. Elle favorise une ventilation lextrieur en t, en

vacuant lexcs dhumidit, des surchauffes et des polluants et par consquence induit

une meilleure ventilation lintrieur. En hiver, elle savre la plus protge contre les

effets arodynamiques tout en assurant le confort des usagers.

Pour tester leffet des paramtres gomtriques sur lcoulement du vent, une

simulation numrique laide du logiciel Envi-met 3.1 savre aussi ncessaire pour le

cas le plus favorable.

6. SIMULATION NUMERIQUE

La simulation a t effectue laide du logiciel Envi-met 3.1 Beta 4. Il sert la

modlisation numrique du microclimat urbain (Bruse et al., 1998 [14]). Il est parmi les

premiers modles, qui cherchent reproduire la majorit des processus atmosphriques

influant sur le microclimat, en se basant sur des fondements physiques bien dfinies de

la loi fondamentale de la thermodynamique et de la dynamique des fluides (Ali-Toudert,

2005 [15]).

Elle couvre les deux priodes hivernale et estivale, choisies pour linvestigation. Elle

sest droule pendant les journes du 24/02/2010 reprsentative de lhiver et celle du

01/07/2010 reprsentative de lt.

La simulation concerne seulement le cas N1 considr comme le cas le plus

favorable et performant. Ce dernier a t soigneusement dessin suivant une chelle

convenable. Les dimensions et les hauteurs des constructions, ainsi que la vgtation

ont t reportes afin de pouvoir reproduire la ralit du terrain.

6.1 Simulation de leffet de lespacement des btiments sur le mouvement et la

vitesse du vent

Afin de tester leffet de lespacement entre btiments et son influence sur le

mouvement du vent et sa vitesse, des modifications ont t apportes sur lorganisation

et la disposition des btiments sur ce plan de masse. Dans cet objectif, trois scnarios

ont t dvelopps:

1er scnario N1- Augmentation de la largeur des deux passages latraux quoccupent successivement S3 et S4. La largeur du passage W sera: LW

(largeur du btiment). Ce scnario sintresse amliorer la ventilation en t au

niveau de la station S3 (en hiver, les valeurs de toutes les stations ne dpassent pas

le seuil de nuisance, particulirement S3 et S4)

2me scnario N2- Sparation des trois btiments mitoyens en gardant lalignement initial. L, le plan de masse devient plus clat comme pour le premier

scnario. Il sintresse amliorer la ventilation en t des deux stations S1 et S2,

car elles sont protges en hiver.

3me scnario N3- Elimination du passage au niveau de la station S3 afin de bloquer le vent provenant de cette direction en hiver et donc de protger la station

S4.

Les scnarios proposs sont reports dans le Tableau 3. Chaque scnario est dot

dun dessin en 2D et un autre en 3D fait laide de Lonardo.

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

655

Tableau 3: Scnarii proposs

Dessin en 2D Dessin en 3D Modifications

Eta

t ac

tuel

i

nit

ial

Sc

nar

io N

1

Augmentation de la lar-

geur des deux passages

latraux quoccupent suc-

cessivement S3 et S4. La

largeur du passage w

sera: w = L (largeur du

btiment), (amliorer la

ventilation en t particu-

lirement S3 et S4)

Sc

nar

io N

2

Sparation des trois

btiments mitoyens en

gardant lalignement ini-

tial. L, le plan de masse

devient plus clat que le

premier scnario, (am-

liorer la ventilation en t

particulirement S1 et

S2)

Sc

nar

io N

3

Elimination du passage

au niveau de la station S3

afin de bloquer le vent

provenant de cette direc-

tion en hiver et donc de

protger la station S4

6.2 Rsultats

En utilisant le logiciel gratuit Envi-met, nous tions en mesure dvaluer leffet de la

disposition gomtrique sur le vent et la ventilation naturelle. Il a t retenu que

lagencement des btiments sur plan de masse a une influence sur lcoulement du vent

(Tableau 4, 5).

Dans cet aspect, nos rsultats sont en accord avec plusieurs tudes, telles que celle

de Zhang et al., (2005), Katarzym et al., (2005), Blocken et al., (2004), qui ont montr

par simulation que le champ de vent est fortement tributaire de la disposition des

btiments sur le plan de masse.

En outre, linfluence de la disposition des btiments sur laugmentation de la vitesse

du vent et le confort lextrieur a t dmontre dans leurs recherches. Par contre, il

peut tre conclu, selon le contexte spcifique de ltude, un plan de masse clat peut

S. Bouketta et al.

656

tre gnr pour un emplacement sur une basse altitude dans un climat humide, en

introduisant des modifications vis--vis des amnagements extrieurs afin damliorer

le microclimat.

Tableau 4: Rsultats des scnarii en graphe

Priode hivernale Priode estivale

Eta

t in

itia

l

Sc

nari

o N

1

Sc

nari

o N

2

Sc

nari

o N

3

Leffet de la gomtrie urbaine sur lcoulement du vent et la ventilation naturelle

657

Tableau 5: Rsultats des scnarii sous format data

Priode hivernale Priode estivale

Eta

t in

itia

l

Sc

nari

o N

1

Sc

nari

o N

2

Sc

nari

o N

4

7. CONCLUSION

Il en rsulte de ltude les conclusions suivantes:

Le vent est un paramtre trs sensible variable en vitesse et en direction. Son coulement en site urbain savre donc trs difficile prvoir, de par son interaction

S. Bouketta et al.

658

avec les obstacles selon la variabilit de leur rugosit, leur configuration, leur

porosit, mais aussi lorientation par rapport langle dincidence du vent.

La rugosit rencontre par les vents incidents joue un rle prpondrant dans la modification de lcoulement (vitesse, direction, turbulence) du flux dair.

La vitesse du vent saccrot avec laltitude.

On se rend compte que:

La gomtrie et la disposition des formes bties entre elles sur le plan de masse dterminent lcoulement du vent, et conduisent lapparition de phnomnes

arodynamiques lis cette disposition.

La forme clate dun plan de masse a favoris la ventilation extrieure en t certes, mais elle est susceptible doccasionner des gnes et procurer des tats dinconfort en

hiver.

Une forte exposition aux vents froids dhiver influe sur le confort thermique intrieur et la consommation dnergie lectrique.

Pour un climat humide dot dun rgime des vents comme celui de Jijel, une gomtrie clate du plan de masse sera dconseille pour une situation sur une

haute altitude. A ce stade, la ventilation lextrieur est assure grce laltitude,

mais il suffit davoir une organisation spatiale et une disposition adquate des

btiments favorisant labri en hiver. En revanche, on devra gnrer cette forme

clate pour une altitude basse.

Quant la simulation, nous avons effectu plusieurs tests de simulation, et au cours

de cette exprience, nous avons identifi certaines contraintes au modle Envi-met, ce

qui pourrait limiter notre travail, savoir: le logiciel considre une seule direction du

vent pendant toute la dure de la simulation, alors quen fait, la direction du vent est en

constante volution, mme sil y a une direction dominante, en particulier dans les

zones ctires.

La vitesse de simulation un endroit devient difficile, quand le vent est fortement

influenc par le climat local: une zone ctire, par exemple, est fortement influence par

les brises marines qui se traduisent par dimportants changements dans la vitesse et la

direction. Il ne prend pas en compte leffet de laltitude.

REFERENCES

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Buildings Arrangements, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol.

93, N12, pp. 891 904, 2005.

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Passages between Parallel Buildings - Effect of Wall-Function Roughness Modifications on

the Atmospheric Boundary Layer Flow, Journal of Wind Engineering and Industrial

Aerodynamics, Vol. 95, N9-11, pp. 941 962, 2007.

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