Présentation
Auteur(s)
-
Louis BERTOLO : Ingénieur en chef au Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB)
-
Bernard BOURGES : Ingénieur Civil des Mines, Docteur-Ingénieur, Consultant
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Lire l’articleINTRODUCTION
Ln bâtiment doit répondre aux exigences qui sont liées à sa destination : celles de l’homme dans sa vie privée pour le logement ou dans sa vie professionnelle pour l’atelier ou le bureau, celles de l’animal pour le bâtiment d’élevage, des marchandises pour le lieu d’entreposage ou de stockage, etc. Et, dans chaque cas, les exigences peuvent être de nature et de degré différents : confort acoustique ou hygrothermique, éclairage, pureté de l’air, accessibilité, sécurité, économie d’énergie, etc.
Certaines de ces exigences ne sont pas discutables comme le taux d’oxyde de carbone dans l’air que l’on respire, d’autres sont liées à des considérations économiques ou culturelles comme celles relatives au confort. Cependant, quelles que soient ces exigences, le bâtiment doit y répondre là où il est construit, c’est-à-dire compte tenu des données naturelles et climatiques du lieu.
Aussi, la satisfaction de la plupart de ces exigences repose sur la connaissance et l’appréciation des effets liés au climat extérieur. De ce point de vue, toutes les exigences ne s’expriment pas sous la même forme, et leur satisfaction doit intégrer la notion de risque raisonnable.
Par exemple, dimensionner une installation de chauffage ou de climatisation sur la base du jour le plus froid ou le plus chaud observé de mémoire d’homme n’est pas économiquement acceptable, parce qu’il est tolérable que la température de confort puisse être dépassée pendant une durée limitée sans entraîner de risque majeur. Par contre, le raisonnement n’est plus le même lorsqu’il s’agit de stabilité ou de résistance aux séismes.
La satisfaction des exigences de confort thermique et d’économie d’énergie qui nous préoccupent ici repose sur la connaissance des phénomènes climatiques que sont la température, l’humidité de l’air, le vent et les rayonnements ; les autres données sont de moindre importance pour le bâtiment en France. La conception du bâtiment, c’est-à-dire l’isolation thermique, la protection solaire, les dispositifs de chauffage, de climatisation et de ventilation, doit être telle que les exigences soient satisfaites pour un ensemble de conditions particulières du climat, propres à chaque exigence.
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2. Données climatiques et mesures
2.1 Température
C’est la quantité de rayonnement solaire reçu et absorbé par le sol qui détermine la température de l’air et le climat. La chaleur du sol est transférée aux masses d’air essentiellement par convection, ce transfert étant largement conditionné par le vent.
La température décroît en moyenne de 0,5 oC par degré de latitude de l’équateur aux pôles, cette valeur étant soumise à des variations liées à la répartition des océans et des continents.
Les mouvements verticaux des masses d’air mettent en jeu des phénomènes de refroidissement liés à l’expansion et de réchauffement liés à la condensation partielle de la vapeur d’eau contenue dans l’air, qui peuvent conduire à des anomalies dans la distribution verticale de la température.
En règle générale, les effets conjugués de l’expansion et de la condensation conduisent à une décroissance moyenne de la température avec l’altitude de l’ordre de 1/ 2 à 2/ 3 de degré par centaine de mètres, ce gradient étant très variable selon l’heure de la journée, l’époque de l’année, l’altitude, le relief, etc. Il est plus faible lorsque l’altitude est inférieure à 500 m (figure 2).
Sous certaines conditions, en particulier la nuit par ciel clair, en absence de vent, lorsque l’air est sec, la masse d’air près du sol peut être à une température plus basse que celle au-dessus. Ce phénomène est connu sous le nom d’inversion de température.
La température conditionne les déperditions en hiver et une part souvent non négligeable des apports de chaleur en été, soit par renouvellement d’air, soit par transmission par les parois. Qu’il s’agisse...
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