5. LE CLIMAT
Ensemble des phénomènes météorologiques qui
caractérisent l’atmosphère et son évolution en un lieu
donné
Toutes les données climatiques varient dans l’espace et dans le temps.
www.la.climatologie.free.fr
6. LES ÉCHELLES DU CLIMAT
Climat global (macroclimat) : Correspondant à
de vastes espaces géographiques de plusieurs
millions à plusieurs dizaines de million de
kilomètres.
Climat régional: Concerne un espace plus petit
que le macroclimat, il s'agit de quelque milliers à
quelques dizaines de milliers de kilomètres.
Climat local: s’applique à des espaces de l’ordre du
kilomètre ou de dizaines de kilomètres.
Microclimat : Climat d'un espace géographique
très restreinte, significativement distinct du climat
général de la zone où se situe cet espace.
12. LE SOLEIL
Le soleil intervient pour
dispenser lumière et chaleur.
13. Afin de bien comprendre et utiliser l'influence du Soleil
dans un site, il est important de connaître à tout
instant la position du Soleil dans le ciel. Une
information indispensable pour le choix de l'exposition
d'un immeuble, de l'aménagement des parties
extérieures voisines, l'éclairage naturel des pièces
intérieures, l'emplacement des fenêtres, des protections
solaires et de la végétation…etc.
14. A un instant donné, la hauteur et l'azimut du Soleil
déterminent la position du Soleil dans le ciel.
La hauteur du Soleil est
l’angle que fait la direction
du Soleil avec le plan
horizontal.
L'azimut du Soleil est
l'angle créé entre le plan
vertical passant à la fois par
le Soleil et par le lieu
considéré, et le plan vertical
N-S.
15. Ainsi est connue la direction du rayonnement solaire et
peuvent être calculées les surfaces ensoleillées du
bâtiment. Ces calculs tiendront compte des effets
d'ombrage dus au relief, au cadre bâti, à la végétation
ou au bâtiment lui-même.
16. SCHÉMA BASIQUE DE LA COURSE DU SOLEIL PAR RAPPORT AUX
POINTS CARDINAUX ET LA SAISON
La hauteur est maximale au solstice d’été, minimale au solstice
d’hiver
17. TEMPÉRATURE
La température de l’air extérieur est de première
importance. De sa valeur moyenne dépend l’importance
de l’isolation thermique.
En fonction de ses valeurs extrêmes, hivernales ou
estivales, on dimensionnera le chauffage et le
rafraîchissement, naturel ou non.
18. TEMPÉRATURE
La température est essentiellement influencée par
l’ensoleillement, le vent, l’altitude et la nature du sol.
19. L’HUMIDITÉ
L’humidité relative HR est le rapport exprimé en
pourcentage entre la quantité d’eau contenue dans
l’air sous forme de vapeur à la température ambiante
et la quantité maximale qu’il peut contenir à cette
même température.
Elle dépend des précipitations, de la végétation et du
type de sol, du régime des vents et de l'ensoleillement,
qui peuvent favoriser son assèchement.
20. L’HUMIDITÉ
Les stations métrologiques effectuent des relevés de
l’humidité relative moyenne et son évolution
journalière, à l’aide de ces données on peut calculer
l’humidité relative moyenne mensuelle pour tracer
la courbe d’évolution annuelle de l’humidité relative
d’une région.
21. TEMPÉRATURE/ HUMIDITÉ
La température et l’humidité relative jouent un
rôle important dans le confort dans l’espace, leur
connaissance permet d’apporter les solutions
architecturales adéquates
22. PRÉCIPITATIONS
Les précipitations recouvrent une réalité multiple :
pluie, grêle, neige sont les manifestations d’un
même processus fondamental, le cycle de l’eau.
23. PRÉCIPITATIONS
Les précipitations à savoir: la pluie, la neige ou la
grêle, sont d’une importance secondaire.
On s’en protégera en hiver comme en été.
24. VENT
Le vent est un déplacement d’air, essentiellement
horizontal, d’une zone de haute pression (masse
d’air froid) vers une zone de basse pression (masse
d’air chaud) , il se caractérise par trois paramètres :
sa vitesse, sa direction et sa fréquence.
26. LES EFFETS DU VENT
La paroi du bâtiment exposée
frontalement au vent subit
généralement une pression
La paroi du bâtiment située
sous le vent et les parois
latérales parallèles à la
direction du vent subissent
généralement une succion
27. LES EFFETS DU VENT
La paroi du bâtiment exposée
frontalement au vent subit
généralement une pression
La paroi du bâtiment située
sous le vent et les parois
latérales parallèles à la
direction du vent subissent
généralement une succion
l’influence du vent n’est pas à négliger. Une
conception judicieuse permettra de s’en protéger en
hiver et d’en bénéficier en été.
28. Force
[degré
Beaufort]
Vitesse
[km/h]
Vitesse
[m/s]
Qualification Caractéristiques
7 53 15 Très fort Arbres moyens très agités. Gêne à l’avancement
contre le vent.
8 67 19 Tempétueux Gros arbres agités, petites branches cassées.
Marche contre le vent difficile.
9 81 23 Tempête Branches moyennes cassées. Légers dommages
aux maisons, tuiles emportées.
10 95 27 Forte tempête Arbres entiers cassés ou déracinés. Dommages
graves aux maisons.
11 110 31 Violente tempête Graves destructions.
12 125 35 Ouragan Destructions catastrophiques
32. L’INFLUENCE DES CONSTRUCTIONS SUR LE
MICROCLIMAT
L'emploi de matériaux réfléchissants (vitrages) peut
également influencer l'exposition effective d'un
bâtiment.
Un édifice orienté au nord et doté de larges vitrages
clairs pour tirer parti de la lumière naturelle peut se
retrouver dans une situation sud si on construit en
face un bâtiment équipé de vitrages réfléchissants,
précisément pour se protéger de l'ensoleillement. A
l'évidence, les conditions de confort, dans le premier
bâtiment, sont profondément modifiées par la
construction du second
33. L’INFLUENCE DU RELIEF SUR LE MICROCLIMAT
Le relief influence la répartition des températures, les
possibilités d’ensoleillement ainsi que le phénomène de
régime des vents. Les faces exposées au vent sont plus
froides que les faces masquées et si le relief protège
certains sites, il en surexpose d’autres
34. L’INFLUENCE DE L'EAU SUR LE
MICROCLIMAT
La présence d’eau modifie localement l’humidité de
l’air. A grande échelle, les mers et océans
conditionnent le climat du littoral.
35. FACTEURS AFFECTANT LE CLIMAT
Climat local le type de climat régional, le relief, la nature du
sol, les étendues aquatiques (océan, lacs ...)
jouent un rôle important et influent sur les
phénomènes de vents, d'humidité et d'écart de
température.
Microclimat La topographie, les conditions du sol, la
végétation, les formes des constructions influent
sur les caractéristiques générales de
l’ensoleillement, de mouvement de l’air, de la
température et de l'humidité.
38. IMPLANTATION
l’implantation ne détermine non seulement
l’éclairement, les apports solaires, les
possibilités d’aération…etc, mais également la
qualité de l’habitat ( vue, communication..etc.)
L’implantation tient compte du relief, du vent et de
l’ensoleillement
39. L’IMPLANTATION DANS UN SITE URBAIN
L’implantation de bâtiments modifie le microclimat
dans leur environnement immédiat et favorise, ou
aggrave, les conditions climatiques pour les
immeubles voisins; voire surtout pour les espaces
extérieurs.
40. SITE URBAIN: FORTE DENSITE
Les sites urbains sont souvent de petite taille et avec
un taux d’occupation élevé, ce qui implique un choix
d’implantation limité. Il faut donc préserver l’accès
au soleil de la parcelle.
En revanche, cette densité élevée suppose une
meilleure protection climatique et permet des
aménagements qui tirent parti de cette particularité.
SITE URBAIN : DENSITÉ MOYENNE
laisse une plus grande liberté d’implantation tout en
imposant des densités qui nécessitent une étude
attentive de l’ensoleillement. Et, dès trois ou quatre
étages, exclut la possibilité de jardins privés
42. ORIENTATION ET APPORTS SOLAIRES
Au sud : les apports solaires sont plus importants
en hiver car le soleil est bas sur l'horizon.
Cependant les apports solaires d'été seront
doublement ressentis car ils s'ajoutent à une
température de l'air plus importante
A l‘Ouest : les apports sont maximaux en fin
d'après-midi. Ce cas est le plus critique car les
apports importants dus à la faible hauteur du soleil
se cumulent à la chaleur emmagasinée durant
toute la journée ;
A l‘Est : les apports solaires sont maximaux en
matinée.
44. L’EXPOSITION NORD
Elle ne peut être retenue pour les pièces salon-séjour,
souvent à larges baies , car elles sont défavorables pour
la thermique d’hiver.
EXPOSITION EST
Favorise l’installation des cuisines pour bénéficier du
soleil levant et ne pas mettre la pièce en surchauffage
en fin de journée d’été.
45. EXPOSITION SUD
Est la plus favorable à l’ensoleillement d’hiver. En été,
les rayons sont peu inclinés et pénètrent assez peu
dans les pièces, et il est facile de s’en protéger
EXPOSITION OUEST
Serait à proscrire pour la cuisine, surtout pour la
saison d’été ou le soleil est actif en fin de journée, et la
température extérieure est la plus chaude.
48. ORIENTATION SUD
L’orientation Sud préconisée pour la façade principale
d’une habitation, permettant d’avoir plus
d’ensoleillement en hiver et protection solaire facile
en été .
ORIENTATION EST OU OUEST
L’orientation EST ou OUEST est déconseillée pour la
façade principale d’une habitation car l’insolation est
forte et difficile à protéger. Les grandes ouvertures sont
à éviter.
ORIENTATION NORD
L’orientation NORD est à éviter sauf pour les
zones climatiques à forte insolation
49. TYPOLOGIE NORD-SUD
Les immeubles d’habitation avec les façades principales nord-sud
regroupent les locaux habitables au sud et les services au nord. Il
s’agit de petits logements ou de logements sur deux niveaux avec au
maximum une chambre côté nord. La façade sud présente dans ce
cas un bon potentiel pour l’utilisation de l’énergie solaire.
RECOMMANDATIONS:
• Regrouper au Nord les locaux à faibles besoins thermiques et
lumineux (entrées, circulations, sanitaires...)
• Regrouper au Sud les pièces plus utilisées pendant la journée(séjour,
chambres des enfants, cuisine...)
50. TYPOLOGIE EST-OUEST
Les façades principales Est-Ouest sont plus adaptées à
des grands appartements avec séparation jour (ouest),
nuit (est).
INCONVÉNIENTS:
Peu de soleil l’hiver et nécessité de protéger les façades
l’été.
51. ORIENTATIONS INTERMÉDIAIRES
Les orientations intermédiaires peuvent proposer un
compromis entre ces deux situations opposées et
permettre une adaptation au climat local
SUD-OUEST
SUD-EST
Favorable avec
protection
52. COMMENT LIMITER LA PÉNÉTRATION DU
SOLEIL EN ÉTÉ TOUT EN PROFITANT DE SA
CHALEUR EN HIVER ?
64. QUELQUES SOLUTIONS
Ceinturer le volume par un
élément en rez-de-chaussée
Entourer l’élément élevé de
constructions
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
Source : CHATELET, A. et alii,
66. QUELQUES SOLUTIONS
Orienter les immeubles sur
pilotis ou avec «trous» sous
une incidence parallèle au
vent
Fournir le pied des
immeubles de végétation et
des constructions
Éviter les immeubles à
pilotis de forme pleine-
Diviser les flux au pied des
immeubles en augmentant
la porosité du bâtiment.
Source : CHATELET, A. et alii,
68. QUELQUES SOLUTIONS
Barre parallèle au vent : écoulement peu perturbé
Barre orienté orthogonalement au vent : effet réduit.
Espacer les bâtiments pour éviter l’effet barre
Source : CHATELET, A. et alii,
69. VENTS ET OBSTACLES
·les obstacles, c’est-à-dire les obstructions au
vent (bâtiments, arbres,…). Les paramètres à
prendre en compte sont la position et les
dimensions de ces éléments.
Deux catégories d’obstacles doivent être étudiées
en fonction de leur impact sur la vitesse locale du
vent : les éléments étanches à l’air (ex : les
bâtiments) et les éléments poreux (ex : les arbres).
70. Une grande variété de végétation (buissons, arbres et
arbustes) peut être utilisée pour réaliser les écrans
végétaux. Ce type d’écran au vent a du charme et
permet une composition variée de l’espace et du paysage
Ecoulement du vent à travers un
obstacle végétal (Izard & Guyot 1979).
71. Il faut savoir que les constructions forment des
écrans permanents tandis que la végétation peut
présenter des variations de porosité en fonction de la
saison.
Source : Sigrid Reiter
73. L’humidité favorise le développement des allergènes,
des acariens et la présence de moisissures. Elle a un
impact direct sur la dégradation du bâti.
La ventilation a pour but d’éviter les dégradations du
bâtiment et de préserver la qualité de l’air intérieur.
Elle permet d’évacuer l’humidité produite par les
occupants et leurs activités.
L’HUMIDITÉ / VENTILATION
74. LE PRINCIPE DE LA VENTILATION
Est d'assurer le balayage de l'habitat avec :
des entrées d'air dans toutes les pièces principales
telles que le salon et les chambres ;
des sorties d'air dans les pièces de services telles que
les salles d'eau, WC et la cuisine ;
Source: www.onypense.com
75. Le passage de l'air entre les pièces principales et les
pièces de service se fait par les portes. Le tirage de
l'air des pièces de services est réalisé soit par une
aération naturelle, des aérateurs mécaniques
(électriques) ou bien par une Ventilation Mécanique
Contrôlée (VMC) à simple ou à double flux.
77. L’intégration du bâtiment dans son environnement
est le premier principe de l’architecture bioclimatique
: il est indispensable d’avoir une parfaite
connaissance des vents dominants, de la radiation
solaire incidente et des masques solaires voisins, des
risques d’inondations, de la végétation environnante
et des objectifs de confort…
78. DÉFINITION
L’architecture bioclimatique utilise le potentiel local
(climats, matériaux, main-d'oeuvre…) pour recréer
un climat intérieur respectant le confort de chacun
en s’adaptant aux variations climatologiques du lieu.
De ce fait on ne peut définir une unique typologie de
l’architecture bioclimatique : il y en a autant que de
climats.
79. PRINCIPES DE BASE
Définir une stratégie de conception architecturale au
cas par cas et proposer une habitation permettant de
se protéger des fortes chaleurs et des fortes
radiations solaires, utilisant une ventilation
naturelle et offrant un abri confortable en toute
saison
83. IGLO
« Une réponse efficace au froid et au vent est apportée
par l'igloo. La lampe à huile et la chaleur des corps
humains produisent une pellicule de glace sur la face
intérieure de l'igloo et le rendent imperméable à l'air
extérieur » (SUPIC, 1994)
86. COURS ET NOMADISME INTERNE
Une gamme de lieux dévolus aux différentes heures du
jour et donc à des degrés différents de confort. Cette
diversification dans le temps des espaces « vivables » de
la maison introduit une notion de nomadisme interne
des habitants à travers les lieux successifs de leur
habitat : errance quotidienne à la recherche de la
fraicheur. (Alexandroff, 1982)
87. Les salles sur la cour, mi
obscures, relativement closes
sont capables d’amortir une
partie de la chaleur
Les salles aveugles
totalement coupées de
l’extérieur, résistent aux plus
fortes pointes thermique
Les terrasses et cours
couvertes sont habitables le
soir dès l’heure ou la
température extérieure
passe au dessous de la
température intérieure
Source : Alexandroff, 1982
88. Au sein des cours, l’aire de vie diurne extérieure
correspond aux banquettes adossées à l’ombre des
murs encore frais, tandis que l’aire de vie nocturne est
constituée des plates-formes fraiches au centre, loin
des murs devenus réémetteurs de chaleurs.
89. ESPACES INTERMÉDIAIRE
Porches élément dominant
de la façade des maisons
musulmanes , apporte
ombre et repos aux passants
comme aux visiteur
Source : Alexandroff, 1982
90. ESPACE INTERMÉDIAIRE
Iwan : lieu de séjour et d’activité diurne, et de
protection anti-solaire aux locaux fermés de
l’habitation. Souvent il est surélevé et situé de telle
façon que l’air et la lumière pénètrent à toute heure
Iwan + chambre obscure
Source : Alexandroff, 1982
91. ESPACE INTERMÉDIAIRE
Les galeries: jouent un rôle
climatique extrêmement
important qui affecte
l’ambiance aussi bien de la
maison que l’espace
publique. Au niveau de la
chaussée, elles constituent
des espaces publiques
protégés
Source : Alexandroff, 1982
94. TOURS À VENT
Des conduits verticaux
possédant des fentes dans
la partie haute de leurs
façades afin de capter l’air
pour ensuite la diriger
dans la pièce à vivre afin
d’assurer un meilleur
confort thermique pour
des habitants
Source : www.badgir-persian-gulf.com
95. Pendant la journée, le vent
entre dans un des conduits,
descend vers la pièce à vivre et
remonte ensuite par les conduits
opposés. C’est en remontant qu’il
évacue l’air chaud. Cette
évacuation d’air chaud permet
d’abaisser la température
ambiante de la pièce à vivre.
Source : www.badgir-persian-gulf.com
LE PRINCIPE DES TOURS À VENTS
96. Durant la nuit, le vent frais de
l’extérieur descend dans les
conduits, se réchauffe par la chaleur
de l’air stocké durant la journée
dans la pièce à vivre et évacue l’air
chaud autant par les autres
conduits de la tour à vent que par
les portes et fenêtres.Ce cycle
thermique se poursuit jusqu'au
moment où la température des
parois internes et la température
externe se trouvent identique.
Source : www.badgir-persian-gulf.com
LE PRINCIPE DES TOURS À VENTS
99. LES PRINCIPES DE BASE D’UNE CONCEPTION BIOCLIMATIQUE
• Capter le rayonnement solaire
• Stocker l’énergie ainsi capter
• Distribuer cette chaleur dans l’habitat
• Réguler cette chaleur
• Eviter les déperditions dues au vent
100. QUELLE FORME DU BÂTIMENT EST
À SUGGÉRER ?
La compacité est généralement une règle en
architecture bioclimatique car elle permet de limiter
les surfaces déperditives ou soumises à un éclairement
solaire important.
QUELS MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION
CHOISIR ?
Le choix des matériaux se fait en fonction de ceux qui
sont disponibles à proximité. Ils sont particulièrement
adaptés au climat.
101. – Les constructions en pierre locale sont ainsi
adaptées au climat à forte variation de température
journalière.
– Les constructions en bois permettront une rapide
montée en température du bâtiment particulièrement
adaptée aux climats dont l’hiver est très rigoureux
(climat de montagne).
– Les constructions en terre crue ou sable permettent
d’accumuler les fortes radiations solaires et montées en
température et ainsi limiter les risques de surchauffe.
102. COMMENT LIMITER LES VARIATIONS
DE TEMPÉRATURE JOURNALIÈRE ?
L’inertie thermique d’un bâtiment a pour principale
qualité d’amortir les fortes variations thermiques
journalières en créant un déphasage. Lors de
journées chaudes, l’enveloppe lourde (construction
en pierre, mur en terre crue épais) accumule la
chaleur, limitant ainsi les risques de surchauffe.
Durant la nuit, lorsque la température extérieure
diminue, toute la chaleur accumulée durant la
journée est transmise à l’intérieur du bâtiment
évitant ainsi le recours à un éventuel appoint de
chauffage.
107. RÉFÉRENCES
Chatelet,A. et Alii, (1998). Architecture Climatique -Tome 2, Edition EdiSud.
Assurer une bonne protection solaire, guide pratique pour la construction et la rénovation durables
de petits bâtiments.
CAU, (1990). Lotissements sur terrain en pente- RECOMENDATIONS, OPU: ALGER.
C. Loudier-Malgouyres, « Les ensembles d’habitat individuel fermés en Ile-de-France. Des
morphologies surprenantes, à l’encontre des images supposées », Articulo - Journal of Urban
Research [Online], 8 | 2012, Online since 29 June 2012, connection on 26 November 2016. URL :
http://articulo.revues.org/2062 ; DOI : 10.4000/articulo.2062
Climat et microclimat urbain: http://thesis.univ-biskra.dz/
CONCEPTION CLIMATIQUE Selon les cours de Nicolas TIXIER
Lavoye, F. et De Herde, A. (2008). L'architecture bioclimatique / Organisation internationale de la
Francophonie, Institut de l'énergie et de l'environnement de la francophonie.
Liébard, A. & De Herde, A, (2006). Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatiques, Le
Moniteur.
Alexandroff, G. & J. M. (1982) Architectures et climats ; soleil et énergies naturelles dans l’habitat.
Collection Architectures, Ed. Berger Levrault.
Candon N., 1996, La composition urbaine. Note et essai bibliographique, rapport MELTT/DAU/CDU,
éd. Villes et Territoires, Paris-la-Défense.
Supic, P. L'aspect bioclimatique de l'habitat vernaculaire, Arch. & Comport. /. Arch. & Behav., Vol.
10, no 1, p. 27 – 47
Reiter, S. (2007), Elaboration d’outils méthodologiques et techniques d’aide à la conception
d’ambiances urbaines de qualité pour favoriser le développement durable des villes, Thèse de
doctorat, Université catholique de Louvain
Soleil et architecture - guide pratique pour le projet. Editeur : PACER.
