Etude numérique du potentiel de rafraichissement des techniques de réduction des ilots de chaleur urbain (ICU) sous climat méditerranéen

Numerical study of the cooling potential of the urban heat island (UHI) mitigation strategies under Mediterranean climate

• Auteur / Autrice : Jeff Fahed
• Direction : Stéphane Ginestet, Luc Adolphe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie civil
• Date : Soutenance le 16/10/2018
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mécanique, énergétique, génie civil et procédés (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LMDC - LABORATOIRE MATERIAUX ET DURABILITE DES CONSTRUCTIONS - Laboratoire Matériaux et Durabilité des constructions [Toulouse] / LMDC
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Antczak
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Ginestet, Luc Adolphe, Dominique Marchio, Youssef Diab, Tathiane Martins, Chadi Maalouf, Elias Kinab
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Dominique Marchio, Youssef Diab

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microclimatologie

Îlot thermique urbain

Mots clés libres

Ilot de chaleur urbain

Microclimat

Envi-met

Confort thermique

Charges de climatisation

Urban heat island

Microclimate

Envi-met

Thermal comfort

Cooling load

Résumé

Le phénomène d’ilot de chaleur urbain « ICU » souvent observé dans les villes à forte densité urbaine, provoque des impacts négatifs surtout sur le confort thermique extérieur et sur la consommation énergétique des bâtiments. D’où l’importance d’intégrer des dispositifs d’atténuation de ce phénomène dans la conception des projets et des espaces urbains. Cette thèse vise à étudier les effets des différentes stratégies de limitation d’ICU sur les paramètres microclimatiques sous climat méditerranéen. Le cas étudié est un quartier compact de la ville libanaise Beyrouth qui est classifié comme un territoire artificialisé. Jusqu’à présent, peu de recherches microclimatiques ont été réalisées pour le cas Libanais et il y absence des codes et des mesures d’adaptation luttant contre l’ICU. Des simulations numériques sont réalisées à l’aide d’un outil microclimatique « ENVI-met », permettant d’identifier le potentiel rafraichissant de chaque stratégie proposée. Ces stratégies sont basées sur l’augmentation de l’albédo des revêtements du sol et de l’enveloppe des bâtiments, l’augmentation des espaces verts et des surfaces végétalisées, ainsi que sur la mise en place des sources d’eau comme les fontaines et les brumisateurs. Les charges de climatisation relatives à chaque mesure d’atténuation ont été évaluées à l’aide du couplage des données extraites avec ENVI-met avec le logiciel Hourly Analysis Program. Le travail de cette thèse a présenté la capacité des scenarios proposés à modifier les charges de climatisation sensibles ainsi que celles latentes. Le confort du piéton est aussi étudié en analysant l’indice de confort PET.

The urban heat island ''UHI'' phenomenon, frequently detected in cities with high urban density, leads to negative impacts especially on outdoor thermal comfort and buildings energy consumption. Accordingly, it is important to integrate mitigation measures into the design of projects and urban spaces. This thesis aims to study the effects of different UHI limitation strategies on microclimatic parameters in Mediterranean climate. The case of study is a com pact district of the Lebanese city Beirut which is classified as an artificial territory. Little microclimatic researches have been done for the Lebanese case and there is a lack of codes and adaptation measures to mitigate the effect of UHI. Numerical simulations are realized using ''ENVI-met'' software, to identify the cooling potential of each proposed strategy. These strategies are based on increasing the albedo of urban surfaces and buildings facades and roofs, increasing green spaces and vegetation surfaces, as well as the implementation of water sources such as fountains and water sprays. The cooling loads for each mitigation strategy were evaluated by linking ENVI-met results to the “Hourly Analysis Program” software. This thesis presented the capacity of the proposed scenarios to modify the sensible and latent cooling loads. The pedestrian comfort is also studied by analyzing the index of comfort PET.