"Influence de la ventilation naturelle dans l'évolution de l'architecture tropicale". "Évaluation de cette influence au travers un regard d'architecte et d'urbaniste exerçant à La Réunion"

"Influence of natural ventilation on the evolution of tropical architecture" "Evaluation of this influence through the eyes of an architect and urban planner working in Reunion Island"

• Auteur / Autrice : Antoine Perrau
• Direction : François Garde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Architecture – physique du bâtiment
• Date : Soutenance le 29/10/2019
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion ; 2010-...)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique et d'Ingénierie mathématique pour l'énergie et l'environnement (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Marjorie Musy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Hyde, Christian Inard, Emmanuel Dufrasnes, Mathieu David, Jacques Gandemer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Climatologie

Aéraulique

Constructions -- Aérodynamique

Constructions -- Économies d'énergie

Architecture vernaculaire

Architecture et climat

La Réunion (France ; île)

Ventilation naturelle

Mots clés libres

Ventilation naturelle

Architecture bioclimatique tropicale

Architecture vernaculaire

Confort thermique

Architecture passive

Aérodynamique

Aéraulique

Climatologie

Droit à la ventilation naturelle

Urbanisme éolien

Natural ventilation

Tropical bioclimatic architecture

Vernacular architecture

Thermal comfort

Passive architecture

Aerodynamics

Air conditioning

Climatology

Right to natural ventilation

Eolian planning

Résumé

Cette thèse propose une approche axée sur l’étude de l’influence de la ventilation naturelle dans l’évolution de l’architecture tropicale, d’hier, aujourd’hui et demain. Ce travail part des constats liés à la crise énergétique et ses conséquences, le réchauffement climatique et l’usage immodéré de la climatisation. Il se focalise sur le milieu tropical en pleine croissance démographique, économique et donc énergétique. Dans un premier temps elle répond à la question : Un climat commun, tropical humide, a-t-il pu produire des typologies architecturales originales et communes, malgré une forte dispersion géographique et temporelle, à une époque où la physique des bâtiments n’avait pas cours. ? Dans un deuxième temps, nous avons tenté de caractériser le confort thermique et par quels dispositifs (architecturaux et techniques) il est obtenu pour une « case » traditionnelle Réunionnaise représentative. Dans un troisième temps, nous nous sommes demandés : Comment transposer ces concepts anciens dans des projets contemporains, en respectant quels principes, avec quels outils et pour obtenir quels résultats ? Ceci à partir d’une évaluation de deux études de cas, L’Ilet du Centre et le collège Bouéni, des outils utilisés, de leur contexte d’emploi et l’efficience de ces dispositifs. Enfin dans un dernier temps nous avons pris conscience de la nécessité d’un changement d’échelle. Nous avons, au travers une étude de cas, la ZAC Cœur de ville de La Possession, étudié comment proposer la transcription et assurer la pérennité de la chaine de ventilation naturelle, étudiée dans les trois premières parties, afin de rendre le concept de ville éolienne applicable, opposable, et donc reproductible. Résultats : En termes de résultats, l’étude de ces exemples a montré l’importance de la ventilation naturelle dans la zone tropicale, l’impact sur les formes bâties, les solutions permettant l’obtention du confort dans une case traditionnelle réunionnaise, mis en évidence le rôle du contexte lointain et proche, le risque de dysfonctionnement en cas de modification de celui-ci, l’intérêt de l’usage approprié de nouveaux outils de conception, dont l’ingénierie aéraulique et de les adapter au contexte géographique, climatique et programmatique. Nous avons alors proposé d’assurer la pérennité de ces dispositifs à l’échelle du bâtiment en passant à l’échelle urbaine. Ce travail de thèse a permis notamment de faire des propositions sur une transposition règlementaire de ces règles dans le PLU. Pour cela, nous avons établis des règles de constructibilité, dans le projet Cœur de ville de La Possession préservant un potentiel de ventilation naturelle aux bâtiments dans la trame urbaine grâce à une approche en ingénierie aéraulique intégrée. La transposition règlementaire de ces règles dans le PLU a enfin permis de définir un droit à la ventilation naturelle. Ceci constitue un premier exemple appliqué d’urbanisme éolien réglementaire tout en mettant en évidence la nécessité d’effectuer un suivi opérationnel rigoureux pour en assurer le succès complet.

This thesis proposes an approach based on the study of the influence of natural ventilation in the evolution of tropical architecture, past, present and future. This work starts from the observations related to the energy crisis and its consequences, global warming and the excessive use of air conditioning. It focuses on the tropical environment, which is experiencing rapid demographic, economic and therefore energy growth. First, it answers the question: Could a common, humid tropical climate have produced original and common architectural typologies, despite a strong geographical and temporal dispersion, at a time when the physics of buildings was not in use? In a second step, we tried to characterize thermal comfort and by which devices (architectural and technical) it is obtained for a traditional representative Reunionese "hut". Thirdly, we asked ourselves: How can we transpose these old concepts into contemporary projects, respecting which principles, with which tools and to obtain which results? This is based on an evaluation of two case studies, L'Ilet du Centre and Collège Bouéni, the tools used, their context of use and the efficiency of these devices. Finally, we have recently become aware of the need for a change of scale. Through a case study, we studied the ZAC Cœur de ville de La Possession, how to propose the transcription and ensure the sustainability of the natural ventilation chain, studied in the first three parts, in order to make the concept of a wind city applicable, enforceable, and therefore reproducible. Results: In terms of results, the study of these examples showed the importance of natural ventilation in the tropical zone, the impact on built forms, the solutions allowing comfort to be obtained in a traditional Reunionese hut, the role of the distant and nearby context, the risk of dysfunction in the event of modification of it, the interest of the appropriate use of new design tools, including aerothermal engineering and their adaptation to the geographical, climatic and programming context. We then proposed to ensure the sustainability of these devices on a building scale by moving to an urban scale. This thesis work made it possible in particular to make proposals for the regulatory transposition of these rules into the PLU. To this end, we have established constructability rules in the Cœur de ville project of La Possession, which preserves the potential for natural ventilation of buildings in the urban fabric through an integrated airflow engineering approach. The regulatory transposition of these rules into the PLU has finally made it possible to define a right to natural ventilation. This is a first applied example of regulatory wind energy planning while highlighting the need for rigorous operational monitoring to ensure its complete success.