Proposition d'indicateurs de confort thermique et estimation de la température radiante moyenne en milieu urbain tropical. Contribution à la méthode nationale d'évaluation des ÉcoQuartiers

Proposal of thermal comfort indices and estimation of the outdoor mean radiant temperature in the tropical urban environment. Contribution to the French eco-neighbourhood evaluation model : the case study of Ravine Blanche in Reunion Island

• Auteur / Autrice : Virginie Grosdemouge
• Direction : François Garde, Mathieu David
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique du bâtiment et génie urbain
• Date : Soutenance le 09/12/2020
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
• 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 : Jean-Philippe Praëne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Inard, Valéry Masson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Quartiers durables

Climat tropical

Constructions -- Isolation thermique

Constructions -- Propriétés thermiques

Saint-Pierre (Réunion) -- Écoquartier Ravine Blanche

Rayonnement thermique

Mots clés libres

Confort thermique extérieur

Température radiante moyenne extérieure

Indicateur PET

Indice universel du climat thermique

Calibration

Écoquartier

Méthode d'évaluation

Climat tropical

Outdoor thermal comfort

Outdoor mean radiant temperature

Physiological Equivalent Temperature (PET)

Universal Thermal Climate Index (UTCI)

Calibration

Eco-Neighbourhood

Assessment tool

Tropical climate

Résumé

Notre étude menée dans l’EcoQuartier (EQ) de la Ravine Blanche, à La Réunion, souligne que les indicateurs développés dans la méthode nationale d’évaluation ne sont pas tous adaptés à notre contexte en milieu tropical. Cette thèse démontre qu’un indicateur de performance des bâtiments basé sur un niveau de confort thermique semble plus adapté en milieu tropical que le strict indicateur énergétique. Une revue de littérature portant sur les différents indices développés afin de quantifier le confort thermique en extérieur a donc été réalisée et nous a permis de porter notre choix sur deux indices pertinents : la PET et l’UTCI. Le confort thermique en milieu urbain tropical est fortement affecté par la température radiante moyenne extérieure (Tmrt), qui est un paramètre physique difficilement caractérisable, aussi bien en termes de mesures que de modélisation et, qui est essentielle au calcul des indices de confort PET et UTCI. Une expérimentation basée sur une méthode de mesure existante permettant d’estimer Tmrt est mise en œuvre. Cette thèse propose également une méthodologie reproductible se basant sur des mesures microclimatiques combinées à des enquêtes de terrain. Une évaluation de la perception du confort thermique des usagers a été menée dans un espace urbain de l’EQ de la Ravine Blanche, avec la problématique du confort d’été. De plus, une comparaison entre différentes méthodes de mesure de la Tmrt (globe noir et globe gris) montre que le choix de la méthode a un impact non négligeable sur les valeurs des indices de confort choisis. Enfin, les indices PET et UTCI ont été calibrés et leurs zones de confort respectives ont été définies pour le climat de Saint-Pierre.

Feedback from the post-occupancy evaluation carried out in the eco-neighbourhood (EQ) of Ravine Blanche, in Reunion Island, shows that some indicators proposed by the French eco-neighbourhood evaluation model are not suitable for specific application in tropical climate. This thesis demonstrates that a building performance indicator based on a level of thermal comfort seems more appropriate in a tropical urban environment. A literature review of the main existing outdoor thermal comfort indices has been carried out. Two relevant indices for application in a tropical climate have been chosen: the PET and the UTCI indices. In addition, this research study mainly focuses on the definition and estimation of the mean radiant temperature (Tmrt), which is one of the most important factors that influence human thermal comfort in outdoor spaces. However, Tmrt is particularly difficult to determine, whether in terms of in-situ measurements or numerical modelling. An experimentation based on an existing methodology has been set up so as to estimate Tmrt. This thesis also proposes a methodology relating to how to conduct field surveys in outdoor environments with micrometeorological measurements. People’s subjective thermal perception in a coastal outdoor urban environment of the EQ of Ravine Blanche has been investigated during summer. Furthermore, two popular radiation measurement techniques in determining Tmrt (black globe & grey globe) have been studied. The choice of the method has an impact on the thermal comfort indices values. Finally, the PET and UTCI indices have been calibrated and their respective comfort zones have been defined for the climate of Saint-Pierre.