[PDF] Modélisation et simulation des microclimats urbains: Étude de l

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Ecole Centrale de Nantes

ECOLE DOCTORALE

CIENCE POUR LǯNGENIEUR, GEO, AR

Année 2012

Thèse de DOCTORAT

Spécialité : RCHITECTURE

ILIEREDOCTORALE AMBIANCES ARCHITECTURALESURBAINES

KHALED ATHAMENA

l'Ecole Centrale de Nantes TITRE

MODELISATION:

ÉTUDE DE LǯIMPACT DE LA MORPHOL

. CAS DES ECO-QUARTIERS. URY PRESIDENT LUC ADOLPHE Professeur, INSA de Toulouse

RAPPORTEURS

BERTRAND CARISSIMO Chercheur Senior, CEREA de Paris

EXAMINATEURS

JAQUES TELLER Professeur, l'Université de Liège MARJORIE MUSY Ingénieur de recherche, CERMA Nantes INVITE SERGE SALAT Docteur, Architecte et Urbaniste, CSTB Paris

JULIEN GUILHOT Ingénieur, CSTB Nantes

Directeur de thèse Pr JEAN-RANÇOIS SINI

498

Modélisation et simulation des

urbaine sur le confort dans les espaces 1

1 , avant

5

Remerciements

De nombreuses personnes ont contribué à l'achèvement de ce travail. Je tiens à les remercier

- Mon directeur de thèseJean François SINI,

- Mes rapporteurs de thèse Christian INARD Bertrand CARISSIMO "‘—" Žǯ‹-±"²- “—ǯ‹Ž• ‘-

porté à mon travail. C'est un honneur p

Luc A,

- Le CSTB Nantes et son équipe pour leur accueil

Julien GUILHOT Maeva SABRE

- Mes deux amis de bureau qui ont joué un

†ǯƒ"‘"†ǡ Nicolas LE ROUX

Adrien COURBOIS

- Marjorie MUSY,

Jǯ‡ profite

†ǯAŽ‰±"‹‡

7

Résumé

Les

Code_Saturne

Solene

indicateurs physico  Žǯ±Žƒ"‘"ƒ-‹‘ de quelques Mot M 9

Abstract

The building elements of urban fabric induce significant change in Code_Saturne software developed by E.D.F) and thermo (Ssoftware Key

Urban morphology, eco

10

Sommaire

Résumé_______________________________________________________________________________________ 7

Introduction générale ______________________________________________________________________ 15

Chapitre I :

La morphologie urbaine et ses interactions avec

I.1 Introduction_____________________________________________________________________________ 20 I.2 La morphologie urbaine et son impact sur l'atmosphère locale________________ 20 I.3 L'influence de la morphologie urbaine sur le microclimat______________________ 23 I.4 L'influence de la morphologie urbaine sur le confort extérieur________________ 28 I.5 Formes urbaines génériques et leur impact sur le confort______________________ 49 I.6 Conclusion_______________________________________________________________________________ 58

Chapitre II :

Eco II.1 Introduction____________________________________________________________________________ 62 11 II.2 Qu'est-ce qu'un éco-quartier et quels sont ces critères ?_______________________ 62 II.3 Analyse urbaine d'éco-quartiers exemplaires en Europe_________________________ 67

II.4 Choix et présentation des cas d'études____________________________________________ 101

II.5 Conclusion______________________________________________________________________________ 110

Chapitre III

Présentation des modèles de simulation et méthodologie du couplage itératif III.1 Introduction____________________________________________________________________________ 112 III.2 Modélisation et simulation avec le modèle thermo-radiatif Solene___________ 112

Solene_____________________________

III.3 Modélisation et simulation avec le modèle CFD Code_Saturne_________________ 121 12 III.4 Les différentes procédures de couplage entre la simulation thermo- radiative et la simulation thermo-aéraulique et principe de couplage itératif 125

III.5 Conclusion_____________________________________________________________________________ 131

Chapitre IV

Validation par la campagne expérimentale EM2PAU IV.1 Introduction____________________________________________________________________________ 134 IV.2 Présentation de la campagne EM2PAU____________________________________________ 134 IV.4 Modélisation numérique du domaine de calcul et conditions initiales et aux limites_____________________________________________________________________________________ 140
IV.5 Validation du modèle de couplage_________________________________________________ 152 IV.6 Effet de l'orientation des parois sur leur comportement thermo-radiatif 184 IV.7 Conclusion______________________________________________________________________________ 191 13

Chapitre V:

Caractérisation du confort extérieur à l'échelle des éco V.1 Introduction_____________________________________________________________________________ 194 V.2 Domaines de calcul et conditions physiques initiales et aux limites________ 195 V.2.1 Choix des journées représentatives des deux climats d'étude______________ 195 V.2.2 Description des domaines de calcul___________________________________________ 198 V.2.3 Conditions aux limites physiques du modèle thermo-radiatif_______________ 199 V.2.4 Conditions aux limites physiques du modèle thermo-aéraulique___________ 202 V.2.5 Les paramètres numériques et hypothèses de calcul________________________ 206 V.3 Choix des indicateurs physico-morphologiques________________________________ 206 V.3.1 Durée moyenne d'ensoleillement______________________________________________ 207 V.3.2 Facteur moyen de vue du ciel __________________________________________________ 209 V.3.3 Albédo solaire moyen___________________________________________________________ 211 V.3.4 La porosité des tissus____________________________________________________________ 213 V.3.5 Conclusion de l'analyse morphologique_______________________________________ 214 V.4 Caractérisation des paramètres de confort des trois quartiers pour les deux scénarios ______________________________________________________________________________________ 215
V.4.1 Analyse des résultats de l'écoulement d'air___________________________________ 215 V.4.2 Analyse des températures de surface__________________________________________ 220 V.4.3 Analyse des températures de l'air______________________________________________ 224 V.4.4 L'humidité de l'air_______________________________________________________________ 225

V.5 Caractérisation du confort à l'échelle des trois quartiers étudiés___________ 226

V.5.1 Indices de confort choisis et méthodologie de calcul________________________ 226 V.5.2 Analyse du confort______________________________________________________________ 228 V.6 Dépendance et indépendance des indicateurs morphologiques avec le confort extérieur : lectures et corrélations_____________________________________________ 236

V.7 Conclusion____________________________________________________________________________ 238

Conclusion générale et perspectives_____________________________________________________ 241 Bibliographie________________________________________________________________________________ 247 Annexes______________________________________________________________________________________ 257 14

Introduction

Depuis quelques

interaction complexe entre les favorisé

Benevolo, 1995) (Rattiet Harzallah, 2007)

Mangin, 1996)

configurations—""ƒ‹‡• ...‘—‡ •‘—• Žǯƒ""‡ŽŽƒ-‹‘ quotesdbs_dbs25.pdfusesText_31

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