1st International Seminar on Civil Engineering, University of Béchar, 2013

Title of the Paper

First A. Author1, Second B. Author2, Third C. Author3

1 First Author’s affiliation1 Second Author’s affiliation

3 Third Author’s affiliation

Résumé – Dans un climat saharien, le confort thermique à l’intérieur des habitations peut être atteint par l’utilisation des climatiseurs, mais ces systèmes de conditionnement des ambiances intérieures contribuent à une importante demande énergétique des bâtiments, notamment en été, et restent générateurs de chaleur à l’extérieur. L’objectif de cet article est d’établir une comparaison entre deux tissus dans la ville de Béchar qui datent de différentes périodes (traditionnelle et actuelle). Nous avons pris comme hypothèse que le tissu traditionnel compact, à base de matériaux locaux consomme moins d’énergie, et que la transformation dans le tissu urbain en matière de formes et de matériaux de construction conduit inévitablement à une transformation dans la qualité du microclimat qui est lui-même le produit d’une interaction entre les milieux urbains et le climat dominant. L’étude de cette interaction nous permet ainsi de penser à concevoir des formes urbaines génératrices d'un microclimat confortable, salutaire à l’environnement, et capable de réduire la facture énergétique. L’ étude faite permet donc de tirer des leçons de constructions traditionnelles et de s’en servir comme principe à suivre dans la conception des bâtiments contemporains et d’ouvrir de nouvelles perspectives pour une revalorisation du savoir-faire ancestral qui a réussi à intégrer la dimension climatique et à créer un microclimat convenable et confortable dans cette organisation spatiale.

Mots clés : Tissu urbain, Microclimat, Architecture traditionnelle, Développement durable, Climat saharien, Indicateur.

I. Introduction

Dans le but de surligner le degré d’influence des tissus urbains sur les variations des microclimats et de remédier aux problèmes de surchauffes estivales, tout en explicitant le rôle néfaste des techniques de climatisation nouvelles qui sont souvent utilisés à domicile, au travail, dans les lieux publics et même dans les véhicules. Cependant, cette solution n’est pas à choisir d'emblée, car en plus de la grande demande en énergie qu’elle crée, une climatisation accrue et généralisée peut entraîner des impacts accentuant le réchauffement climatique. À grande échelle, elle peut occasionner :- Une grande demande en énergie, en particulier aux heures de pointe ; sachant que la proportion d’habitations ayant un climatiseur à domicile a plus que doublé en dix ans à Béchar, passant de 33.8 % en 1998 à 73.2 % en 2008 (D.P.A.T, 2008).- La production de chaleur anthropique par extraction de l’air chaud de l’intérieur du bâtiment vers l’extérieur du bâtiment. De plus, le processus de climatisation (compression et condensation) émet de la chaleur.- L’émission de gaz à effet de serre (CFC, HCFC, HFC) causée par l’utilisation de fluides frigorigènes nocifs.

-La dégradation de la qualité de l’air est une de ses conséquences néfastes sur la santé humaine, principalement en raison du risque de dissémination des bactéries associée surtout aux climatiseurs industriels. Notre étude a été basée sur la configuration de l’interaction entre les paramètres physiques du climat et les transformations de tissus urbains. Pour cela, la démarche mise en œuvre a pris appui sur trois investigations complémentaires : Une approche historique visant à mettre au jour les

transformations de tissus urbains effectuées au cours de l’histoire urbaine de la ville de Béchar. Une approche qualitative basée sur une enquête de

satisfaction faite au niveau de plusieurs quartiers de la ville de Béchar utilisée pour définir le degré de satisfaction des citoyens vis-à-vis du climat au sein de la ville ainsi que le degré de perception du phénomène de surchauffe estivale. Une approche comparative entre deux tissus de

même aspect résidentiel mais dans différentes périodes (traditionnelle et actuelle) et de formes différentes (individuelles compacte et semi collective) qui se fait à l’aide d’indicateurs morphologiques-graphiques : ces derniers s’appuient sur une définition géométrique et

K. Ouahiba et al

une représentation graphique, et ont pour but la description de la forme urbaine de telle sorte à en communiquer les performances qualitatives (ensoleillement, vitesse et direction de vent,.. etc.) et par conséquent la description de la qualité du microclimat. Une approche qualitative basée sur un questionnaire

directif dans les deux tissus. Cette approche qui tente d’expliquer les comportements des habitants dans ces deux cas d’étude, est adoptée pour confirmer les résultats obtenus de l’analyse comparative.

II. Présentation de la zone d’étude

II.1. SituationLa wilaya de Béchar se situe au sud-ouest du territoire national. Elle est limitée par : Adrar à l'Est, le du Maroc à l'Ouest, Naâma et d'El Bayadh au Nord, et Tindouf et d'Adrar au Sud. Elle s’étend sur une superficie de 5050 km2. Elle est située au pied du revers méridional de l’Atlas saharien à une distance de 950km au sud-ouest de la capitale Alger. (Le Sahara occidental ????)

Figure 01. La position géographique de la wilaya de Béchar

II.2. Cadre géographique

Les éléments naturels qui forment le cadre géographique de Béchar sont : L’oued de Béchar qui divise la commune en deux, deux affleurements caractérisés par leurs crêtes abruptes (les deux bargas « EL-GAADA » et « SIDI M’HAMED BEN BOUZIANE »), la chaine montagneuse au Nord, composée de Djebel Horriet (1461m d’altitude) et Djebel Antar (1960m d’altitude). À l’est à une distance moyenne de 15km, s’étend les chaines montagneuses primaires du Djebel Béchar, Djebel OUM EL-GRAF et du Djebel GETTARA.

Figure 02. Le cadre géographique

II.3. Analyse climatique

Le climat de la ville de Béchar se caractérise par : Son emplacement dans un étage bioclimatique

présaharien à hiver doux. Une pluviosité annuelle irrégulière et très faible. Des températures moyennes assez élevées, variant

généralement d'une dizaine de degrés pendant la même journée, atteignant son max en juillet (33.5°c) et sa min en mois de janvier (9.7 °c).

La période comprise entre le mois de mars et de juin est caractérisée par une intensité de vent de sable. Ce dernier souffle dans quatre directions : sud-ouest et nord en hiver / nord-est et sud en été.

L’augmentation des températures et diminution de précipitations par rapport aux périodes précédentes.

Une saison sèche qui s’étend le long de l’année.

Figure 03. Le diagramme ombrothermique de GAUSSEN pour la ville de Béchar

III. Analyse historique de la zone d’étude

Après avoir décrit le climat de la ville de Béchar, on opte à une analyse historique afin de voir comment la régulation du microclimat urbain, par les éléments de la forme urbaine, a été effectuée au cours de l’histoire

Maroc

Temperature.

Précipitations. La durée de

sécheresse.

K. Ouahiba et al

urbaine de la ville de Béchar et cela, à chaque période, en fonction d’un contexte historique spécifique.

Cette régulation a eu lieu, d’abord, par l’adaptation aux variations spatiales du microclimat, puis par une intervention « innovante » avec le mouvement colonial qui a introduit de nouvelles compositions de la forme urbaine, ensuite par une urbanisation accélérée qui a produit des formes urbaines anarchiques, conséquence d’un échec dans la recherche d’une forme urbaine intermédiaire entre le tissu ancien et celui de la ville coloniale. Après cela cette même régulation est apparue sous forme d’une ouverture sur la participation de la société civile par des lotissements, des zones d’habitations sans équipement qui s’éloignent encore plus du centre-ville, et, sous leurs volets, apparaissent des formes d’habitat illicites, et enfin, par des essais de réintégration de l’environnement dans les formes urbaines.

IV. Enquête de satisfaction

Dans le cadre de la mise en place de la dimension sensible dans notre étude, nous nous sommes intéressés à l’élaboration d’une enquête de satisfaction, qui a porté sur le degré de satisfaction des citoyens en ce qui concerne le climat de la ville de Béchar.

Étant donné le caractère aléatoire de l’échantillon de

cette enquête qui comprend un questionnaire de huit questions à compléter directement par le citoyen. Cette enquête a été réalisée dans plusieurs points de la ville où 60 questionnaires entièrement remplis (des 72 distribués) ont pu être traités. Un taux de réponses qui atteint presque 84% peut être qualifié de satisfaisant pour conclure que les climats d’inconfort en été, et l’élévation de la température intérieure des locaux sont des problèmes véritablement ressentis par différentes couches sociales à Béchar.

Pour chaque point d’enquête, il s'agit d’identifier le

degré de perception des citoyens de la croissance de température chaque année et d’exprimer leur opinion dans une échelle allant de «Très satisfait» à «Pas du tout satisfait» pour déterminer le taux de satisfaction thermique à l’extérieur en période estivale.

satisfaisant8%

Pas satisfaisant41%

Pas du tout satisfaisant51%

TOTAL NEGATIF 92%

Figure 04. Résultats d’enquête de satisfaction

V. Analyse comparative

V.1. Présentation des deux zones d’étude

Pour connaître la qualité des microclimats induite de l’interaction entre les formes urbaines et les paramètres du climat, on a recours à une démarche comparative faite entre deux tissus urbains. Dans notre cas on a choisi le Ksar de Béchar (noyau historique de la ville), le deuxième quartier choisis est un tissu actuel qui a gardé les tracés coloniaux et qui possède quelques éléments architectoniques tels que : la galerie marchande en arcades - les passages piétonniers entre bâtiments sous forme de ruelles ouvertes (soit 65 logements).

Afin d’unifier les conditions extérieures, et pour

mieux appréhender les particularités urbaines, les deux tissus choisis sont localisés dans le même pôle urbain (centre-ville), et sont tous deux à aspect résidentiel.

K. Ouahiba et al

Figure 05. Localisation des deux zones d’étude

La catégorie d’indicateurs morphologiques graphiques est celle qui convient le plus dans notre analyse car cette catégorie d’indications vise à décrire la morphologie urbaine de telle sorte à en communiquer les performances qualitatives dont l’intérêt principal est qu’elle s’appuie sur une définition géométrique et une représentation graphique.

V.2. Indicateurs relatifs au bâti

V.2.1.Orientation

L’orientation des bâtiments est un facteur thermique très intéressant qui influe directement sur le changement du microclimat vis-à-vis la direction choisie. Pour les deux cas d’étude, on évoque dans ce point les effets suivants : l'ensoleillement – la direction des vents- l'effet de masque produit par les bâtiments environnants

V.2.1.1. Ensoleillement

Pour connaître la position du soleil en un point géographique donné tout au long de l’année et aux différentes heures, on se sert d'un diagramme en projection cylindrique composé d'Azimuts en abscisse, et d'hauteurs angulaires en ordonnée.

Figure 06. Le diagramme solaire pour une latitude de 31.38° Nord, et 2.41° Ouest (ville de Béchar)

À partir du diagramme solaire la hauteur angulaire du soleil en juillet à 07 :00 H sera de 24°, à 12 :00H ; elle atteindra 78° et son Azimut sera de 0°, à 18 :00H ; la hauteur angulaire sera de 168°.

En superposant le diagramme frontal de la trajectoire du soleil pour le 21 du mois le plus chaud à Béchar (juillet) avec l’axonométrie des deux tissus, on obtient les configurations suivantes

ZONE D’ETUDE -B-

ZONE D’ETUDE -A-

Les ruelles sont ensoleillées la matinée.

12 :00H08 :00H

K. Ouahiba et al

Figure 07. Le Ksar de Béchar le 21 juillet.

Façade non ensoleillée le long de la journée.

Figure 08. Le quartier 65 logements le 21 juillet.

18 :00H20 :00H

08 :00H

12 :00H

20 :00H

Les ruelles sont ombragées l’après-midi.

K. Ouahiba et al

V.2.1.2. Effet du vent

Plusieurs éléments constituent une protection contre les vents de sable et rend les ruelles du Ksar des zones plus ou moins calmes où on note : l’orientation transversale (Est-Ouest) d’un grand nombre des ruelles, la compacité du Ksar, l’étroitesse des ruelles, la forme sinueuse des ruelles.

Figure 09. Les vents de sable au ksar (période estivale)

V.2.1.3. Effet de masque 

Les bâtiments sont susceptibles d’engendrer des ombres sur des espaces ou des bâtiments voisins, on parle alors d’ombre portée. Si un bâtiment se trouve dans le périmètre de l’ombre d’un autre bâtiment, il subira un effet de masque qui sera d’autant plus important que la distance entre les deux bâtiments sera faible.

Dans notre cas, l’effet de masque produit par les bâtiments environnants est faible ; conséquence des hauteurs limitées des bâtiments.

V.2.2. La densité

La comparaison entre les deux densités montre que les constructions du deuxième cas d’étude occupent presque la totalité de l’assiette et remplissent l'espace urbain réservé pour ce quartier.

L'idée erronée dans laquelle tombent la plus part des architectes est qu’il faut construire tous l’espace urbain réservé à tel opération sans prendre en considération l’importance des espaces libres non bâtie soit espaces verts ou espace d’eau ou autres. Ces espaces sont responsables de l’absorption du rayonnement et de la production d’humidité par évapotranspiration.

V.2.3.La compacité

La compacité est un indicateur qui permet de qualifier les volumes construits en indiquant leur degré d’exposition aux conditions climatiques ambiantes.

La compacité du ksar est égale à 0.4 tandis que celle du deuxième tissu est proche de 0.1.Ceci montre que le ksar est un tissu compacte moins exposé aux conditions climatiques que le deuxième tissu.

Figure 10. La compacité des deux cas d’étude

V.2.4.Nature des matériaux d’enveloppe

Les matériaux d’enveloppe reçoivent directement le rayonnement solaire, ces enveloppes gèrent différemment les apports caloriques selon les caractéristiques thermiques de ces matériaux dont elles sont composées. La comparaison entre les propriétés et performances thermiques des matériaux d’enveloppe des deux cas d’étude désignée dans le tableau ci-dessous confirme la qualité optimale de la brique de terre par rapport au matériau de construction du type parpaing.

Il est nécessaire donc d’attirer l’attention vers l’efficacité que présente l’adobe sur les plans

Périmètres dépréditifs (La rue/la place Nouader).

Périmètres non déperditifs (Mitoyens).

Périmètres semi déperditifs (Ruelles et impasses).

K. Ouahiba et al

économique (matériau local-la facilité de mise en œuvre) et de confort thermique (inertie thermique importante).

Tableau 01. Les propriétés et performances thermiques des matériaux.

VI. Conclusion

Dans le but de trouver des solutions optimales à utiliser afin de rafraichir naturellement l’air et diminuer notre grande dépendance aux climatiseurs qui présentent aujourd’hui un acte de consommation, dans une société de consommation individualiste, où chaque individu est centré sur son soi et sur la recherche insouciante de confort, et à la lumière des conséquences de l’utilisation de la climatisation à grande échelle, il s’avère donc très important d’envisager d’autres solutions, plus durables tant pour l’environnement que pour la santé des générations actuelles et futures.

En se basant sur une méthodologie qui s’appuie sur trois approches complémentaires : d’abord, l’approche historique qui nous a donné une idée précise sur l’histoire urbaine de la ville de Béchar, puis l’approche qualitative basée sur une enquête de satisfaction faite sur terrain dans plusieurs quartiers de Béchar. Cette enquête nous a permis de définir le degré de satisfaction des citoyens concernant le climat au sein de la ville ainsi que leurs degrés de perception vis-à-vis de l’élévation des températures d’une année à l’autre. Ensuite une approche comparative de deux tissus résidentiels datant de périodes différentes (traditionnelle et actuelle) nous a conduit à conclure que le tissu traditionnel présente le

tissu par excellence quant à l’adaptation à la nature et qui intègre plus les règles de la bioclimatiqueLa plus intéressante leçon qu’on peut tirer est l’originalité des solutions constructives qui contribuent à la réduction des niveaux d’éclairement lumineux dans les espaces extérieurs (épaisseur des murs- sinuosité des ruelles- matériaux de construction, compacité, passages couverts). L’exploitation optimale de la direction des vents permet de profiter au maximum de l’aération tout en évacuant l’air vicié. L’orientation des bâtiments doit être bien choisie, de manière à favoriser le renouvellement d’air et l’ensoleillement. L’une des missions essentielles d’un urbaniste est de pouvoir intervenir en agissant sur les paramètres suivants : - Les formes urbaines (gabarits, orientation, enveloppe solaire, et coupe des rues). Les espaces extérieurs : matériaux de revêtements, absorption/réflexion. La végétation et pièces d’eau : pour permettre l’évapotranspiration des plantes et le processus de refroidissement de l’air par évaporation de l’eau.Le rôle de l’urbaniste ne consiste pas seulement à intervenir dans un espace libre mais aussi dans un espace déjà construit, et cela se réalise par plusieurs astuces dont on peut noter : la réduction des surfaces imperméables, les revêtements clairs réfléchissant la lumière ainsi que l’implantation d’arbres capables de transpirer en période de forte chaleur

VII. Références

[1] GISELE, Escourrou (1991), Le Climat et La Ville. Paris : Nathan, 123p.

[2] DAVID, Walters and LINDA, Luise Brown (2004). Design First: Design-Based Planning For Communities. Great Britain: Architectural Press, 289p.

[3] ZEKRI.DJ, LEHOUT.A, SOUILAH.N, ALATOU.DJ, Étude des variations thermiques saisonnière dans les régions semi-arides, Algérie.2008, 16p.

[4] MAHI, TABET-AOUL. Impacts du changement climatique sur les agricultures et les ressources hydriques au Maghreb, Les notes d’alerte du CIHEAM N° 48, 4 juin 2008, 6 p.

[5] FEZZIOUI. N, DRAOUI. B, BENYAMINE. M et LARBI. S, Influence des caractéristiques dynamiques de l’enveloppe d’un bâtiment sur le confort thermique au sud Algérien, Revue des Énergies Renouvelables Vol. 11 N°1, Algérie. 2008, p 25 - 34.

[6] BENZERZOUR, Mohamed, transformations urbaines et variations du microclimat : application au centre ancien de Nantes et proposition d’un indicateur « morpho-climatique », Thèse doctorat : Univ. Nantes, 2004, 343 p.

[7] BOZONNET, Emmanuel, Impact des microclimats urbains sur la demande énergétiques des bâtiments, Cas de la rue canyon, Thèse de doctorat génie civil, Univ. La rochelle, 2005,176p.

[8] KADOURI, Ouahiba, Influence des tissus urbains sur la création des microclimats, Cas d’étude : la ville de Béchar, Thèse de magister : Univ. Béchar, 2011, 158 p.

Les cas d’étude

PROPRIETES ET PERFORMANCES THERMIQUES.

Densitékg/m 3

Conductivitéw/m.k

Chaleur spécifique

J/kg.k

Diffusivité

vapeur d’eauµ mu

-A-Le ksar de

BécharBrique de

terre « adobe »

-B-Le quartier

65 logementsparpaing bleu en ciment

Enduitde chaux 1600 0.7 850 7

Enduitde ciment 1900 0.8 850 25

Enduitde terre(adobe crue)

1450 0.635 850 10

Lame d’air50mm

1 0.28 1000 1

16000.65 1008 10

1100 0.95 w/m.k 1080 10