Quels champs d’application ?
Contexte
Histoire des brasseurs d’air plafonniers
Les enjeux de sobriĂ©tĂ© et d’efficacitĂ© Ă©nergĂ©tique dans les territoires ultra-marins
Solution pour les concepteurs
Qu’est-ce que le confort thermique d’un bâtiment ?
Comment le brasseur d’air plafonnier apporte-t-il du confort ?
Implantation et positionnement dans l’espace
Prescriptions pour les maĂ®tres d’ouvrage et les maĂ®tres d’Ĺ“uvre
Règles de l’art pour les installateurs
Sécurité, risques sanitaires
Clés pour les utilisateurs
Traitements climatiques des espaces
Notions de coûts, aides publiques et primes EDF
Questions fréquentes
Qu’est-ce que le guide brise ?
Quelques idées reçues qui ont la vie dure !
Notre domaine d’étude, le rafraîchissement par ventilation artificielle, intéresse principalement la zone intertropicale et particulièrement les territoires ultramarins, délimitée au Nord par le tropique du Cancer et au Sud par le tropique du Capricorne. Ces deux parallèles du globe terrestre délimitent une bande à l’intérieur de laquelle le soleil apparaît au zénith à midi solaire deux fois dans l’année.. Tous ces territoires sont directement concernés par les phénomènes liés au changement climatique. Pour autant, l’ensemble des phénomènes physiques et des solutions techniques entrevues dans ce guide sont totalement utilisables/valables également en France métropolitaine lors des périodes chaudes.
Les territoires ultramarins
On les appelle les DROM-COM, pour Départements ou Régions français d’Outre-Mer et Collectivités d’Outre-Mer. Ils regroupent 2,2 millions d’habitants et sont au nombre de dix : 5 DROM (Guadeloupe, Martinique, Guyane, La Réunion et Mayotte) et 5 COM (la Polynésie française, Saint-Barthélemy, Saint-Martin, Saint-Pierre-et-Miquelon et Wallis-et- Futuna).
Deux territoires ne sont ni COM ni DROM et sont régis par un statut particulier : la Nouvelle-Calédonie et les Terres australes et antarctiques françaises (TAAF).
Ces territoires (la Guadeloupe, Saint-Martin, Saint- Barthélemy, la Martinique, la Guyane française, la Réunion, Mayotte, la Nouvelle-Calédonie, la Polynésie française et Wallis-et-Futuna) sont tous des îles, à l’exception de la Guyane. Au sens des réseaux électriques, ils sont des zones non interconnectées aux réseaux continentaux.
Climats de la zone intertropicale
La latitude d’un lieu détermine (en grande partie) son climat.
Dans les zones géographiquement proches de l’équateur, on rencontre le plus souvent un climat avec des températures toujours élevées et des précipitations abondantes toute l’année : c’est le climat équatorial.
Plus on s’éloigne de l’équateur pour se rapprocher des deux tropiques et bien que la température y reste relativement élevée toute l’année, le climat de ces zones est souvent marqué par une saison sèche plus fraîche et une saison humide plus chaude, avec des précipitations variables : c’est le climat tropical.
Climat tropical
Les îles de la Guadeloupe, de la Martinique, de Saint-Martin, de Saint-Barthélemy, de la Réunion, de Mayotte, de la Polynésie française, de Wallis- et-Futuna et de la Nouvelle-Calédonie bénéficient
toutes d’un climat tropical de type maritime humide.
Bien que des différences spécifiques et des facteurs locaux existent pour chaque territoire (géographie, régime de vents, influences maritimes, etc.), le climat de ces îles comporte des caractéristiques communes :
- Les températures moyennes sont douces toute l’année, se rapprochant des plages du confort thermique (24 à 26°C).
- Le taux d’humidité moyen est relativement haut (entre 70 et 80 %).
- Les précipitations sous forme d’averses sont importantes, notamment près des reliefs.
- Ces îles sont soumises au régime des alizés, les vents d’Est, dont la circulation générale détermine les saisons pluviométriques.
- Le climat est marqué par deux saisons qui dépendent de l’hémisphère où se situe le territoire considéré :
- Une saison sèche (hiver) au cours de laquelle les alizés sont moins chargés en humidité.
- Les températures sont plus fraîches et les précipitations sont moindres, bien que des averses puissent toujours être présentes, mais de courte durée.
- Une saison humide (été) au cours de laquelle les averses sont plus nombreuses et plus intenses. L’atmosphère est chaude et humide. C’est durant cette période que le risque de cyclones et de tempêtes tropicales y est le plus élevé.
- Les intersaisons possèdent des caractéristiques climatiques intermédiaires, bien qu’elles puissent être marquées par des épisodes exceptionnels.
Climat Ă©quatorial
Pour bien distinguer les climats tropicaux des climats équatoriaux, il faut se rappeler que ces derniers n’ont pas de véritable saison sèche, mais des conditions presque constamment humides. En outre, il n’y a pratiquement aucune amplitude thermique affectant leurs températures moyennes annuelles, ni d’écarts dans la durée du jour. Comme indiqué précédemment, les régions les plus proches de l’équateur relèvent du climat équatorial.
Géographiquement proche de l’équateur, la Guyane dispose d’une certaine stabilité climatique. Son climat est de type équatorial et humide avec des variations liées aux oscillations de la ZCIT (Zone de Convergence Intertropicale).
En Guyane, la température annuelle moyenne est d’environ 26° C, avec une amplitude de 2°C entre la moyenne du mois le plus chaud et du mois le plus « frais » de l’année. Ces amplitudes sont faibles sur les zones côtières et légèrement plus marquées dans les terres.
On y distingue 4 saisons :
- La grande saison des pluies, des mois d’avril/mai au mois d’août ;
- La grande saison sèche, de mi-août au mois de novembre ;
- La petite saison des pluies, du mois de novembre/décembre au mois de janvier/ février ;
- La petite saison sèche, également appelée « petit été de mars », au mois de février/mars.
La Guyane est l’une des régions les plus humides au monde. Les mois les plus pluvieux sont les mois de mai et de juin. Les précipitations varient de 2 000 mm à 4 000 mm par an. A Cayenne, les précipitations annuelles sont en moyenne de 2 816 mm.
N.B.
CLIMAT SUBTROPICAL
Le climat subtropical renvoie Ă des latitudes plus Ă©levĂ©es que le climat tropical, avec des climats chauds en Ă©tĂ© mais connaissant une vraie saison froide en hiver, mĂŞme si les tempĂ©ratures restent relativement douces. C’est le cas du climat mĂ©diterranĂ©en ou du climat subtropical humide (Sud-Est des États- Unis, Brisbane en Australie, Durban en Afrique du Sud, etc.). Ces rĂ©gions sont aussi concernĂ©es par ce guide pendant la saison chaude de l’Ă©tĂ©
Impact du réchauffement climatique sur les zones tropicales
À l’exception de la Guyane, toutes les régions entrant dans le champ principal de notre zone d’étude sont des îles : les effets du changement climatique qu’elles subissent comportent donc de nombreuses similitudes, avec toutefois des contextes politiques, sociaux et économiques différents.
Par leur aménagement, concentré sur les littoraux, ainsi que la fragilité de leurs écosystèmes – qui concentrent 80 % de la biodiversité française sur seulement 22 % du territoire national – les DROM-COM sont les territoires français les plus exposés aux impacts du changement climatique :
- blanchissement des coraux influençant directement l’accès à la nourriture et mettant les activités économiques de ces territoires en péril ;
- multiplication des cyclones causant une véritable paralysie des territoires touchés et entraînant de graves répercussions environnementales, économiques et sociales ;
- hausse du niveau des mers conduisant à terme à des migrations forcées des populations avec le risque de perdre leur culture et leur identité, mais aussi au déplacement de zones d’activités économiques situées sur les bandes côtières (Jarry en Guadeloupe : 3e plus grande zone d’activités de France possède de vastes espaces construits à moins de 80 cm au-dessus du niveau de la mer et connaît déjà des épisodes de submersion à marée haute).
Ces conséquences du changement climatique ne sont pas indépendantes mais liées les unes aux autres et menacent sous tous les fronts ces territoires d’exception.
Bien que la Guyane ne soit pas une île, la majorité de la population guyanaise vit sur la bande littorale et est donc exposée à des risques similaires aux autres régions.
Sa forêt, qui représente à elle seule un tiers des forêts françaises, est très vulnérable aux épisodes de sècheresse amplifiés par le changement climatique. La faune et la flore exceptionnelles, ainsi que la population de la forêt amazonienne, sont directement exposées.
La théorie du manguier
Indépendamment des bâtiments, les conditions du climat tropical procurent naturellement des conditions de confort thermique satisfaisantes. C’est ce qu’on appelle la « théorie du manguier » qui signifie :
- être à l’abri du soleil, à l’ombre du manguier (ou d’un arbre à larges feuilles) ;
- bénéficier d’une ventilation procurant une sensation de rafraîchissement (cet effet physiologique sera détaillé dans les parties suivantes) ;
- pouvoir se vêtir davantage lorsque la température passe en dessous du seuil des 20-22°C, notamment avec les effets de l’altitude.
Ă€ l’ombre d’un manguier, un individu est donc en permanence en situation de confort, sous rĂ©serve de bĂ©nĂ©ficier d’une lĂ©gère brise.
Cette théorie a été vérifiée par le travail expérimental de Baruch GIVONI qui a mis en forme ses résultats sous forme de diagrammes de confort. En Guadeloupe, par exemple, les points météo sur une année entière se situent pour l’essentiel à l’intérieur de la zone dite du « polygone de confort élargi » avec une vitesse d’air de 1/ms.
La théorie du manguier montre que chaque individu trouve le confort naturellement, jusqu’à des températures ambiantes de l’ordre de 30-32° C.
Dans un bâtiment bien protégé de l’ensoleillement, dans certaines limites d’hygrométrie en portant la vitesse d’air intérieur de 0 à 1 m/s, la zone de confort acceptable peut être étendue de 3 à 4° C environ.
De nombreuses autres méthodes permettent de caractériser le confort des occupants.
Elles ont des domaines d’application parfois différents et donnent des résultats sensiblement différents eux aussi quant à l’impact des brasseurs d’air sur le confort des occupants :
- l’article B.2.2 de la norme NF EN 16798-1 (qui remplace l’annexe A.2 de la norme NF EN 15251) ;
- le DH inconfort de la RE2020 pour les bâtiments de l’hexagone ;
- les Ă©tudes de Brager et Dean (2000) ;
- ASHRAE Standard 55-2020 ;
- etc.
Ces conditions de confort, résumés par la théorie du manguier, sont communément admises, mais paradoxalement oubliées de nombre
de concepteurs et d’occupants des bâtiments ultramarins. Elles ont récemment été à nouveau confirmées à la Réunion et en Martinique par les travaux du projet COCO, également lauréat du programme OMBREE (BET Imageen et Watt Smart).