ANNEXES : LES SOLUTIONS BIOCLIMATIQUES - BHEE

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et en direction) et variable dans le temps. Elle est due aux obstacles sur le sol et aux
instabilités thermiques, et diminue généralement avec l’altitude.
Tableau A 23. Différents types de rugosité sont définis pour caractériser la nature des écoulements,
adapté de (Gandemer, 1979)
Type de
rugosité
Nature du sol
Influence en
altitude
Vitesse moyenne
au niveau du sol
Turbulence au
niveau du sol
Faible Mer, rase campagne 250-300m Importante Faible 25%
La rugosité de la surface de la terre (Tableau A 23) ralentit donc le vent et transforme une
partie de son énergie en turbulence mécanique. La turbulence étant surfacique, la vitesse du
vent à la surface est inférieure à celle des altitudes élevées (Boyd, 1964).
L’écoulement d’air peut être décrit par les relations suivantes :
- de conservation de la quantité de mouvement
- de conservation de la masse (de continuité)
- de conservation de l’énergie.
Ces relations permettent, sous forme d’équations aux dérivées partielles, de définir les
champs de vitesse U, de pression P et de température T. Afin de simplifier l’étude de
l’écoulement d’air, dans les modèles météorologiques, le champ de vitesse Ui(M,t) est
généralement décomposé en:
Ui i
i
( M , t)
= u ( M ) + u'
( M , t)
[m/s] Équation A 24
- une composante moyenne, ui (M ) sur le temps d’observation T. Elle est supposée
indépendante de T si ce temps d’observation est assez long pour être représentatif : T
varie entre 10 min et 1h (Tareb, 2004)
- une composante fluctuante, ui ( M , t)
, correspondant à la turbulence déclenchée par les
surfaces rugueuses et caractérisée de façon statistique par l’écart type σ en [m/s] sur la
période T choisie.
« Sur le site », les données de vent ne sont généralement pas disponibles et les informations
de la station météo locale doivent être utilisées. Malheureusement, elles sont mesurées dans
des stations situées en site complètement dégagé et ne correspondent que très rarement à la
réalité des fluctuations climatiques du lieu étudié. Des mesures de vitesse de vent sont
disponibles à une altitude fixe, communément 10 m au-dessus du niveau du sol. En
conséquence, la vitesse de vent réelle U doit être correctement ajustée à une hauteur
spécifique et tenir compte de l'orientation du bâtiment, la topographie de l'endroit et la
rugosité du terrain environnant dans la direction de vent. Pour intégrer ce phénomène, la
littérature propose différents profils de vent. On distingue deux grands types de lois : le
profil logarithmique du vent : la vitesse moyenne est une fonction logarithmique de
l’altitude, et la loi de puissance, qui est une loi adimensionnelle empirique représentative
de l’écoulement du vent dans l’ensemble de la couche limite atmosphérique. L’utilisation
des données brutes de la station météorologique peut causer une erreur de calcul
significative, la valeur de la vitesse du vent étant ajustée dans l’équation de la pression du
vent (Équation A 30). C’est une faute classique dans l’application des méthodes zonales
(AIE, 1996). Idéalement, les données de vent devraient être obtenues sur un site local avec
des parties topographiques similaires (i.e. non isolé par des collines). TRNFLOW tient
compte de la différence entre les données météos et les données de site et utilise une loi de
puissance :
Thèse de doctorat - C. FLORY-CELINI 311 Université Claude Bernard