1. CONFORT ET MAITRISE DES
AMBIANCES
Dr Azeddine BELAKEHAL,
Maître de Conférences
Département d’architecture, Université Mohamed KHIDER
2ème année architecture LMD
Module: Théorie du projet
2. Qu’est-ce que le confort ?
Le confort est une notion étroitement liée à la sensation de
bien-être et qui ne possède pas de définition absolue. A
l’époque médiévale, le terme latin Confortare signifiait le
renforcement et la fortification. Au XVIII siècle, le terme
confort signifiait aux anglais un bien-être matériel. Le
terme ne fut introduit en France qu’au XIX et était très lié
aux classes sociales de l’époque (noblesse, bourgeoisie,
ouvrière).
3. Malgré qu’on puisse affirmer que le premier confort atteint
par l’humanité a été certainement la possibilité de disposer
d’un endroit clos et couvert (un vrai abri), la notion de
confort demeure plus vaste et ne peut se limiter aux
seules conditions physiques qui déterminent le confort de
type hygrothermique (température, humidité…etc.),
sonore ou olfactif. Cette notion comprend aussi les
paramètres esthétiques et psychologiques (qualité de la
lumière, les espaces verts, le paysage, la sécurité, le
prestige…etc.).
4. Également les conditions de confort ne sont pas figées
dans le temps et dans l’espace. Bien au contraire, elles
varient socialement (selon le niveau de vie et les
classes), géographiquement (selon les régions) et
historiquement (selon les périodes). Donc, loin d’être une
valeur immanente le confort est une construction
culturelle qui s’élabore et se transforme selon les
mythes et les valeurs dominantes de la culture dans
laquelle il se déploie.
5. K. Slater (1985) indique que ‘le confort est un terme si
nébuleux à définir, et si subjectif, qu’un consensus universel
sur son sens est presque impossible à obtenir’. Toutefois, il
en précise les dimensions en le définissant comme étant ‘un
état agréable d’harmonie physiologique, psychologique et
physique entre un être humain et l’environnement’. Cet état
agréable d’harmonie, comme le précise la définition du
dictionnaire pour le terme confort, est l’état d’une personne
qui exprime un sentiment de bien-être que l’on pourrait
aussi ‘partiellement’ interpréter comme absence de gêne.
6. Pourquoi s’intéresse-t-on au confort ?
A travers les régions et les ères, l’architecture
traditionnelle a essayé de fournir aux humains un abri où
ils se sentent à leur aise et qui les protègent des nuisances
et des dangers de l’environnement extérieur. Les
bouleversements historiques et les développements acquis
tout au long de l’histoire a fait changer les raisons d’intérêt
et parfois même le souci du confort.
7. La crise pétrolière des années soixante-dix a été un
événement qui a remis en cause les produits de
l’architecture moderne où le confort était essentiellement
assuré par des moyens mécaniques coûteux. Une
nouvelle forme d’intérêt au confort de l’usager est
apparue associée à un souci d’économie d’énergie.
L’architecture solaire, issue de cette tendance, est
caractérisée par l’emploi de nouvelles technologies
(capteurs solaires) et d’un héliotropisme exagéré.
8. Ensuite et jusqu’à nos jours, d’autres tendances sont
apparues dont l’architecture bioclimatique, durable, à
haute qualité environnementale…etc. En plus d’une
utilisation rationnelle de l’énergie et le confort de
l’occupant, les nouvelles évolutions tentent de préserver
au maximum l’environnement terrestre par une pollution
minime.
9. De quel confort peut-il s’agir en architecture ?
En architecture, le confort physiologique est étroitement lié
aux exigences thermiques, de lumière (éclairage), sonore,
olfactives…etc. Celui psychologique renvoie à l’état
psychique de l’usager en conséquence aux effets de
l’environnement dans lequel il se trouve. Il est généralement
approché sous le point de vue de la perception de l’espace,
l’intimité, la privacité, le contact avec l’extérieur. Le confort
physique relève essentiellement des aspects ergonomiques
liés au déroulement des activités et leurs effets
dépendamment des conditions offertes par l’environnement.
13. NOTIONS ELEMENTAIRES :
La terre tourne autour du soleil en décrivant une ellipse
aplatie. Au cours de cette ronde annuelle la terre
accomplit, pendant 24 heures, un tour sur elle-même.
L’axe de rotation est incliné et relie les deux pôles nord et
sud.
15. Angles solaires :
On suppose que la terre est immobile et que c’est le soleil
qui tourne autour. L’élément de référence, se trouvant sur
notre planète, par rapport auquel on situe la déclinaison du
soleil est la ligne contournant le diamètre de la terre
(l’équateur).
16. Pour comprendre et évaluer l’influence du soleil sur un site ou
une construction, il est nécessaire de connaître la position du
soleil dans le ciel. Deux angles « solaires » nous donnent cette
information. Il s’agit de l’azimut et de la hauteur solaire.
17. La projection de ces différentes données sur un plan permet
la construction du diagramme solaire.
18. CONTRÔLE SOLAIRE
1. L’étude de l’effet des
masques dus à
l’environnement immédiat.
2. L’étude de l’effet des
masques de l’enveloppe de
la construction.
19. Les besoins de cette construction en
termes de contrôle solaire
Périodes estivales
chaudes
Rafraîchissement
Protection
(Ombrage)
Périodes hivernales
froides
Chauffage
Captage
21. Étude des masques dus à l’environnement
L’environnement extérieur peut fournir certains masques (obstacles)
qui empêcheront les rayons solaires d’arriver à la construction en
question.
Ces masques sont considérés comme avantages lorsqu’ils satisfont
les besoins d’ombrage ou comme inconvénients lorsque le besoin
est un captage de rayons solaires pour le chauffage.
Dans le deuxième cas, une intervention est incontournable. Celle-ci
ne peut s’effectuer sur l’environnement et ses masques mais plutôt
sur la construction et sa conception. Elle pourra concerner autant la
forme de l’enveloppe que sa composition structurelle et constructive
(matériaux de construction). L’intervention pourra même porter sur
l’organisation interne des différentes activités.
22. L’étude des effets des masques dus à l’environnement
s’élabore par une simulation de l’ombrage sur un modèle
réduit (maquette) de la construction et de son environnement
immédiat. Dans le cas où un élément naturel assez proche
fait partie de cet environnement immédiat, il serait
indispensable de le considérer dans cette simulation.
Le modèle réduit de la construction concernée par l’étude
doit contenir tous les éléments de l’enveloppe pouvant y
influencer le comportement de l’ombre (éléments saillants ou
creux, position des ouvertures, qualité surfacique de
l’enveloppe rugueuse ou lisse, présence de végétation,
couverture légère…)
23. Fig. 7 : Principe de construction d’un instrument de simulation
par maquette d’une construction (sans environnement immédiat)
Diagramme des ombres
Modèle réduit de
la construction étudiée
Elément naturel : Arbre
Support
24. En plus du modèle réduit, le support de la maquette doit
contenir le diagramme des ombres de la période concernée
par la simulation. Ce diagramme des ombres permet de
simuler l’ombrage à une heure précise de la journée d’une
période (mois) donnée et à une latitude déterminée
25. Il est impératif que la maquette de la construction et de son
environnement soit disposée, sur son support, dans la même
orientation que le diagramme des ombres (c'est-à-dire que
les orientations soient parallèles et de même direction). La
simulation se fera pour un nombre d’heures permettant
d’évaluer suffisamment l’impact des masques dus à
l’environnement immédiat. Il s’agira en particulier des
périodes d’exposition à l’ensoleillement durant la journée.
26. Un rendu graphique de la simulation à chaque heure est nécessaire.
Ce graphique doit être issu d’une prise de vue photographique du
même instant de simulation. Il consiste en un dessin de la façade
qui distingue les parties ombragées de la façade de celles non-
ombragées. A cet effet, il serait conseillé d’avoir recours au papier
quadrillé pour l’édification du volume de la construction étudiée. Les
mailles orthogonales de ce papier permettront un comptage aisé des
surfaces ombragées et non-ombragées.
A la fin de cette simulation, un bilan rendra compte de l’impact des
masques dus à l’environnement sur le contrôle solaire au niveau
de l’enveloppe de la construction étudiée. Il permettra aussi de
décider, de manière préliminaire, sur les options à mettre en œuvre
lors de l’intervention sur cette enveloppe.
27. Contrôle solaire au niveau de l’enveloppe
Au niveau de l’enveloppe, l’étude du contrôle solaire portera
essentiellement sur la pénétration des rayons solaires à l’intérieur de
la construction qui passent à travers les différents percements qui y
existent (fenêtres ou autres). Il s’agit donc d’étudier, en premier, la
pénétration et le parcours de la tâche solaire formée par l’ouverture
en question au niveau des espaces intérieurs.
1. Tâche solaire
28. Une méthode graphique permet de rendre compte de ce parcours. Il
est, toutefois, très utile de prendre en compte les résultats de
l’étude des masques dus à l’environnement immédiat. Car, il serait
insensé de considérer, lors de l’étude de la tâche solaire à
l’intérieur des espaces concernés, des périodes où les rayons
solaires sont bloqués par des éléments de l’environnement
immédiat.
29. Méthode graphique :
Afin de pouvoir étudier le parcours de la tâche solaire, formée par la
portion de rayons solaires pénétrant à travers une fenêtre, à
l’intérieur d’un espace il serait indispensable de définir au
préalable les données suivantes :
1. La latitude du lieu où se trouve l’espace concerné par l’étude : le
diagramme solaire relatif à la latitude du lieu permet de connaître
le parcours du soleil pour une journée représentative de chaque
mois de l’année.
2. L’orientation de l’ouverture : elle permet de déterminer l’azimut,
pour chaque heure, sur le diagramme solaire.
3. L’heure choisie pour la simulation : elle permet de déterminer la
hauteur solaire, pour chaque heure, sur le diagramme solaire.
4. Les données géométriques de l’espace et l’ouverture (plan,
coupe, façade…).
30. Les étapes à suivre pour
tracer l’empreinte de la
tâche solaire au sein de
l’espace étudié sont
comme suit :
1. Définir l’heure de
pénétration solaire à
étudier et donc les deux
angles solaires (Azimut et
Hauteur solaire).
31. 2. Sur la vue en plan de l’espace étudié, tracer la direction de l’azimut
passant par l’axe du milieu de la fenêtre.
3. Tracer deux lignes parallèles à celle précédente (direction de l’azimut)
et passant par les bords gauche et droit de la fenêtre.
4. Sur la coupe de l’espace étudié, tracer la direction de la hauteur solaire
passant par le bord inférieur de la fenêtre.
5. Tracer une ligne parallèle à celle précédente passant par le bord
supérieur de la fenêtre.
36. Contrôle solaire au niveau de l’enveloppe
2. Protections solaires
Les protections solaires sont des dispositifs appartenant à
l’enveloppe même de l’édifice et dont le rôle consiste en une
obstruction empêchant le rayon solaire d’arriver sur le plan de
l’enveloppe (mur ou toiture) ou de passer à travers ses
ouvertures. La protection solaire peut être fixe ou mobile
37.
38.
39.
40.
41.
42. Le besoin d’une protection solaire est indiqué par la méthode de Novell
(cas de l’ombrage). La protection procure donc un ombrage aux
surfaces (opaques ou vitrées) de l’enveloppe de la construction.
L’enveloppe en elle-même peut constituer un dispositif d’ombrage
47. Les éléments du diagramme solaire :
Le diagramme solaire contient des éléments importants pour la
conception des protections solaires. Il s’agit notamment de la
trajectoire du soleil pour chaque mois de l’année, les heures de la
journée où le soleil est apparent, la hauteur solaire et l’azimut
Trajectoire du soleil
Heure
Hauteur solaire
Azimut
48. Conception de la protection solaire :
La conception d’une protection solaire se fait en un certain nombre
d’étapes successives. Certaines étapes ont déjà été élaborées dans le
cadre de la méthode de Novell (8 à 12). Une fois les heures où l’ombrage
est nécessaire sont reportées sur le diagramme solaire et les périodes où
les types de protections solaires (fixes et mobiles) sont définies, il serait
temps de définir les angles de la protection solaire. Pour cela il serait
nécessaire d’avoir recours au diagramme des masques
Direction de l’orientation de l’ouverture
49. Le diagramme des masques (copié sur du papier transparent) sera
superposé au diagramme solaire (à la latitude du lieu de la construction
étudiée et où ont été définies les périodes d’ombrage et les protections
solaires fixes et mobiles)
50.
51.
52. A partir des angles repérés sur les diagramme des masques et répondant
aux besoins définis par le diagramme solaire (en respect des résultats de la
méthode de Novell) on définit les saillies de la protection solaire (Fig. 16) et
ceci pour un ombrage total (100 %) ou partiel (50%)
53.
54.
55.
56. Il est possible de vérifier l’efficacité de la
protection solaire nouvellement conçue. Il
faudra suivre les étapes suivantes :
1. Reporter sur une copie transparente
du diagramme des masques les angles
de la protection solaire et définir avec un
gros trait les lignes d’ombres procurées
par la protection,
2. Hachurer la zone protégée de la
surface étudiée (dont les valeurs sont
supérieures aux angles de la ligne
d’ombre précédemment définis),
3. Superposer ce diagramme des
masques (transparent),
4. Vérifier si les parcours solaires, relatifs
à la tâche de surchauffe obtenus par la
méthode de Novell, sont suffisamment
obstrués.
58. Méthode de l’abaque de Novell :
1. Reporter sur le tableau les
températures maximales, minimales et
moyennes dans les cases qui leurs
sont réservées.
2. Multiplier la température moyenne
par la valeur S correspondante à
chaque deux heures.
3. Ajouter à ce produit la valeur de la
température minimale du mois
correspondant.
4. Arrondir cette température au plus
proche degré et l'inscrire au coin
supérieur de la case réservée.
ANNEXE
59. 5. Lorsque toutes les valeurs seront déterminées et les cases
respectives sont remplies, on pourra identifier les périodes pour
lesquelles on a besoin d'ombrage, de chauffage ou de
rafraîchissement.
6. Concernant l'ombrage, il faudra repérer par un trait continu les
cases du tableau où les températures sont supérieures à 21,1° C.
7. Afin de connaître en % la période nécessaire pour cette stratégie,
au cours de l'année entière, il faudra calculer le nombre de cases
relatives à l’ombrage et le diviser par 1,44.
8. Sur un diagramme solaire de la latitude choisie, reporter avec un
trait discontinu les heures de chaque mois où l'ombrage est
nécessaire, et qui sont repérées sur le tableau précédent (Au
niveau du tableau, on peut obtenir un besoin d'ombrage même
nocturne, Évidemment l'ombrage ne peut être réalisé que sous les
rayons du soleil).
60. 9. Choisir le dispositif d'ombrage approprié (fixe ou mobile): Il faudra
d'abord déterminer les périodes des trajectoires où on a un double trait
discontinu. C'est à dire là où on a besoin d'ombrage pour deux mois
distincts mais dont la trajectoire solaire est la même. Ceci correspondra
aux dispositifs fixes. Les périodes de trajectoire accompagnées par un
seul trait correspondent aux dispositifs mobiles.
10. Repérer les points du début et de la fin de la première catégorie des
trajectoires.
11. Relier ces points par une courbe continue.
12. Faire de même pour la deuxième catégorie et relier les divers points
par une courbe discontinue.
