Contribution à la modélisation thermo-aéraulique du microclimat urbain. Caractérisation de l'impact de l'eau et de la végétation sur les conditions de confort en espaces extérieurs - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2000

Contribution à la modélisation thermo-aéraulique du microclimat urbain. Caractérisation de l'impact de l'eau et de la végétation sur les conditions de confort en espaces extérieurs

Résumé

In summer, temperatures in cities may rise, thereby inducing the so-called « urban heat island » and tremendous consequences on outdoor comfort, health risks, pollutant emission and energy consumption. Replacing vegetation and moist surfaces by concrete or asphalt may enhance these problems Therefore, the aim of this thesis is to quantify the impact of vegetation and water on urban microclimate and comfort through numerical modelling. In the first part, a scientific literature review considers various topics applied to our problem such as urban microclimate, simulations, urbanism, urban forestry and outdoor thermal comfort. This information is relevant to define and interpret further numerical modelling. Numerical simulations based on the coupling of the SOLENE thermal program and the N3S CFD code are proposed to model wind flow, air and surface temperatures. The theoretical principles, hypothesis and coupling methodology are presented here. This set of numerical tools is combined in order to help urban or landscape planners, architects and engineers, to analyse the impacts of different projects on microclimate and on outdoor thermal comfort, under hot summer conditions. To illustrate this approach, an open space in Montpellier (southern France) called the "Place du Millenaire" and designed by Ricardo Bofill is studied, considering various cases (no vegetation, actual vegetation and vegetation in 30 years). The comparative results demonstrate improvements of urban form, microclimate and outdoor thermal comfort.
Les grandes villes, en période estivale, développent de plus en plus fréquemment certains problèmes liés au phénomène d'« îlot de chaleur urbain », comme les pics de pollution et la surconsommation énergétique due à la climatisation. La minéralisation des villes, en remplaçant la végétation et les zones humides par du béton et de l'asphalte contribue à ces nuisances. Notre objectif est alors de déterminer l'impact de la végétation et des bassins ou jets d'eau sur le microclimat urbain et sur les situations de confort thermique ressenties par un individu. Cette étude fait appel aux techniques de modélisation numérique. Dans la première partie, une importante synthèse bibliographique permet de faire le point sur des domaines aussi variés que la micro-climatologie urbaine, la simulation, l'urbanisme, l'arboriculture et le confort thermique en espace extérieur. Ces informations sont utiles lors de la mise en œuvre et de l'interprétation des simulations envisagées. Dans la deuxième partie, nous détaillons la réalisation d'un couplage thermo-aéraulique, basé sur deux outils numériques, SOLENE (logiciel d'ensoleillement et de thermique développé par le CERMA) et N3S (code de mécanique des fluides, développé par EDF). Ce couplage nécessite le développement de programmes spécifiques et de procédures d'interfaçage. Des éléments de validation sur des études de cas référencées, ainsi qu'une comparaison avec des mesures in-situ sont présentés. L'application de cette démarche à une étude de cas urbaine, la Place du Millénaire du quartier Antigone à Montpellier, permet d'analyser l'impact de la végétation sur le microclimat urbain et les conditions de confort en espace extérieur. La comparaison de trois situations, l'une sans végétation, l'autre avec la végétation actuelle et la dernière avec une végétation à taille adulte, démontre une évolution notable au cours des années des conditions microclimatiques et une amélioration sensible des situations de confort.
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Dates et versions

tel-00490049 , version 1 (07-06-2010)

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  • HAL Id : tel-00490049 , version 1

Citer

Jérôme Vinet. Contribution à la modélisation thermo-aéraulique du microclimat urbain. Caractérisation de l'impact de l'eau et de la végétation sur les conditions de confort en espaces extérieurs. Sciences de l'ingénieur [physics]. Université de Nantes, 2000. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00490049⟩
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