Note publique d'information : Les îlots de chaleur urbains (ICU) représentent un phénomène local qui apparait dans
les villes à forte densité. Celui-ci se traduit par une élévation de la température
ambiante dans la zone urbaine par rapport à la zone rurale voisine, et entraîne des
effets négatifs sur le confort extérieur, la qualité de l'air et la consommation énergétique
des bâtiments.Il est donc primordial d’intégrer des dispositifs passifs pour atténuer
ce phénomène dans la conception des projets et des espaces urbains. Les différentes
stratégies de limitation d’ICU sont basées sur l’augmentation de l’albédo des sols
et des enveloppe des bâtiments, sur l’élargissement des surfaces végétalisées, ainsi
que sur la mise en place de sources d’eau comme les fontaines et les brumisateurs.Les
pavés rafraîchissants constituent une technique innovante et prometteuse pour atténuer
les îlots de chaleur urbains. Les pavés rafraîchissants étudiés dans ce travail, permettent
de limiter l’augmentation de la température de surface, grâce à l’évaporation de l’eau
conduite à travers les pores capillaires, de la base alimentée par l’eau vers la surface
exposée au rayonnement solaire. L’effet rafraîchissant du pavé se traduit par la valeur
de sa température de surface, qui dépend principalement de ses propriétés thermo-physiques,
des conditions météo, et des conditions initiales (température initiale, état de saturation).Dans
le contexte de cette thèse, la qualification du pavé pour son effet rafraîchissant,
est réalisée à travers une étude expérimentale divisée en deux étapes. L’objectif
primaire de cette étude, est de trouver les propriétés thermo-physiques du pavé qui
contrôlent sa température de surface, quand ce dernier est soumis aux conditions climatiques
extérieures.Pour ce but, et dans un premier temps, plusieurs pavés sont caractérisés
à travers leurs propriétés thermo-physiques pouvant être en pertinence avec l’effet
rafraîchissant.Dans un second temps, ces pavés initialement saturés, et alimentés
d’une manière continue par l’eau à travers leurs bases, sont exposés simultanément
au rayonnement solaire pendant trois jours estivaux et ensoleillés, et leurs températures
de surface sont surveillées.Finalement, un modèle numérique de transfert de chaleur
et de masse est développé, en introduisant certaines propriétés thermo-physiques mesurées
et les conditions climatiques enregistrées par une station météo proche du lieu d’exposition.
La validation de ce modèle est réalisée en comparant les courbes de variation de la
température de surface, expérimentales et numériques, pendant les jours d’exposition.Les
résultats issus de la campagne expérimentale montrent l’existence d’un couplage entre
les propriétés thermo-physiques du pavé qui contrôle sa température de surface, et
qui dépend du type des pavés (pavé drainant ou non drainant). De plus, la validation
du modèle implique que ce dernier peut être adopté comme outil pour prédire les comportements
hygrothermiques des pavés, et pour les qualifier selon leurs effets de rafraichissement
surfacique.
Note publique d'information : Urban heat islands (UHI) represent a local phenomenon that occurs in high-density
cities. It results in an increase in ambient temperature in the urban area compared
to the surrounding rural area, with negative effects on outdoor comfort, air quality
and energy consumption of buildings.It is therefore essential to integrate passive
devices to mitigate this phenomenon in the design of projects and urban spaces. The
different strategies to limit UHI are based on increasing the albedo of soils and
building envelopes, increasing vegetated surfaces, as well as on the implementation
of water sources such as fountains and misters.Cool pavements are an innovative and
promising technique to mitigate urban heat islands. The cool pavements studied in
this work, allow to limit the increase of the surface temperature, thanks to the evaporation
of the water conducted through the capillary pores, from the base supplied by water
towards the surface exposed to the solar radiation. The cooling effect of the pavement
is reflected in the value of its surface temperature, which depends mainly on its
thermo-physical properties, the weather conditions, and the initial conditions (initial
temperature, saturation state).In the context of this thesis, the qualification of
the pavement for its cooling effect, is carried out through an experimental study
divided into two steps. The primary objective of this study is to find the thermo-physical
properties of the pavement that control its surface temperature, when it is subjected
to external climatic conditions.For this purpose, several pavements are initially
characterized through their thermo-physical properties that may be relevant to the
cooling effect.Secondly, these pavements, initially saturated, and continuously supplied
with water through their bases, are simultaneously exposed to solar radiation for
three sunny summer days, and their surface temperatures are monitored.Finally, a numerical
model of heat and mass transfer is developed, by introducing some measured thermo-physical
properties and the climatic conditions recorded by a weather station close to the
exposure site. The validation of this model is performed by comparing the experimental
and numerical curves of surface temperature variation during the exposure days.The
results of the experimental campaign show the existence of a coupling between the
thermo-physical properties of the pavement which controls its surface temperature,
and which depends on the type of the pavement (draining or non-draining). Moreover,
the validation of the model implies that it can be adopted as a tool to predict the
hygrothermal behaviors of the pavements, and to qualify them according to their surface
cooling effects.
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