A. Analyse de l'influence du vent sur les indices ET et
UTCI
Le but ici est de voir si le vent apporte une réelle
influence sur les valeurs d'indices et si oui, à partir de quel seuil
celui-ci joue un rôle. Deux indices ont alors été retenus
car ils intègrent tous les deux ce paramètre :
? ET, le seul indice simple retenu qui intègre le vent
dans sa formule. ? UTCI, un indice rationnel.
En prenant comme base les mesures du jardin ayant servi
à la comparaison des deux charrettes (de 10h à 14h45), on peut
comparer les valeurs des indices avec les valeurs de vent réelles et
celles simulées (pour 1.5, 3 et 5 m/s).
Pour l'indice ET, on remarque un décalage entre les
courbes qui est dû à la vitesse du vent qui fait baisser de
manière logique les valeurs de l'indice selon l'intensité du
paramètre (Graphique 6).
Evolution de l'indice ET en fonction des vitesses du vent
(28.05.2015 - beau temps - jardin U)
35,00
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
T(°C)
10h00 10h15 10h30 10h45 11h00 11h15 11h30 11h45 12h00 13h00 13h15
13h30 13h45 14h00 14h15 14h30 14h45
Heure
ET (vent réel) ET (vent 1,5) ET (vent 3) ET (vent 5)
36
Graphique 6
En revanche, les tendances générales des courbes
sont à l'augmentation ce qui parait assez étonnant, le vent ayant
plutôt tendance à homogénéiser les conditions
climatiques voire même à rafraichir l'ambiance thermique.
On constate notamment une augmentation de ET de plus de
9°C sur l'ensemble du temps de mesure, lorsqu'il est calculé avec
une vitesse de vent de 5 m/s. En conditions réelles, on observe une
augmentation de seulement 6°C de la part de l'indice. Cette augmentation
élevée, même en conditions très venteuses, laisse
présager un comportement étrange de la part de ET lorsque les
vitesses de vent augmentent fortement.
On observe également une diminution d'environ 3°C
entre une situation à vent fort (5 m/s soit 18 km/h) et une situation
à vent faible (<1 m/s). Ceci traduit probablement le rafraichissement
provoqué par le vent et semble de ce point de vue tout à fait
logique.
En ce qui concerne UTCI, les résultats montrent un
comportement de l'indice qui semble plus indépendant du paramètre
vent que ET (Graphique 7). En effet, à 14h45, on
remarque que les valeurs de l'indice, pour des vitesses de vent réelles,
sont plus faibles de près de 4°C que les valeurs concernant un vent
de 5 m/s, ce qui parait insensé. Il n'y pas de de réelle logique
concernant les courbes du graphique et notamment entre celle du vent
réel et celles des vitesses simulées.
37
De plus, on constate que l'UTCI en situation réelle
augmente légèrement sur l'ensemble de la journée, tandis
que la simulation montre que les indices UTCI augmentent beaucoup plus, ce qui
ne semble pas normal.
Evolution de l'indice UTCI en fonction des vitesses du
vent (28.05.2015 - beau temps - jardin U)
30,00
25,00
20,00
15,00
10,00
5,00
0,00
T(°C)
10h00 10h15 10h30 10h45 11h00 11h15 11h30 11h45 12h00 13h00 13h15
13h30 13h45 14h00 14h15 14h30 14h45
Heure
UTCI (vent réel) UTCI (vent 1,5) UTCI (vent 3) UTCI (vent
5)
Graphique 7
Le vent semble donc être assez secondaire dans
l'explication de l'UTCI. On pourrait logiquement diffuser cette
hypothèse à l'ensemble des indices rationnels. En effet, ces
derniers rassemblent un grand nombre de paramètres physiologiques, en
plus des paramètres climatiques simples, ce qui a tendance à
modérer l'influence de chacune des variables et n'explique donc pas le
comportement de l'indice.
En revanche, pour des indices simples comme ET, le vent est un
paramètre à prendre en considération, car il constitue une
des variables principales dans son établissement et influe donc
logiquement les indices de confort. Il reste cependant plus difficile de juger
de la fiabilité de l'indice lorsque les valeurs de vent augmentent
fortement et d'établir un seuil à partir duquel on observe des
modifications d'indices significatives.
38
3. Comparaison des charrettes
La comparaison et l'évaluation du matériel
destiné aux mesures sont essentielles afin de pouvoir interpréter
les résultats de la manière la plus précise.
Par manque de temps et les mesures étant prioritaires
sur cette partie du travail, cette comparaison s'est faite après notre
campagne de mesures, chose qui aurait dû être l'inverse de
façon logique. Heureusement, aucun souci majeur n'a été
déploré concernant les deux dispositifs.
La comparaison des deux charrettes a fait l'objet de plusieurs
tests, sous différentes conditions météorologiques, afin
de pouvoir juger au mieux de la fiabilité de celles-ci.
Dans un premier temps, nous avons établi quatre mesures
dans la matinée du 26 Mai, entre 9h et 9h45, au niveau du parking de la
Faculté. La journée étant très mauvaise, ces
premières mesures consistaient à établir une rapide
évaluation de l'appareillage. Aucune anomalie n'a été
détectée, les valeurs étant quasiment les mêmes,
ramenée à la précision de chaque capteur.
La deuxième journée de comparaison fut
menée au niveau de la place Kléber, lors d'une matinée
également très instable. Nous avons trouvé
intéressant de pouvoir comparer les charrettes dans différents
environnements. Bien qu'étant une place très minérale,
nous avons pu établir des points de mesure à proximité de
la végétation et des plans d'eau qui bordent la partie Nord de la
place.
Tous les paramètres climatiques étaient
concordants si on se réfère là aussi à la marge
d'erreur de chaque capteur, ce qui est encore une fois satisfaisant.
La dernière journée choisie (28 Mai) a
été menée cette fois-ci de manière plus «
rigoureuse » et dans de bonnes conditions. Cette belle journée
ensoleillée allait réellement nous dire si les capteurs se
comportaient de la même manière et notamment les globes gris, ces
derniers prenant en compte différents paramètres et pouvant
être plus à même de donner des valeurs différentes.
Le jardin universitaire a été notre zone d'étude pour
cette analyse.
Les mesures ont été faites toutes les 15
minutes, de 10h à 12h et de 13h à 14h45, afin de
bénéficier des températures les plus hautes avec un
maximum de rayonnement.
En ce qui concerne la température de l'air (Ta), on
remarque qu'elles sont quasiment les mêmes sur toute la plage de mesures,
à moins de 0.1°C près en moyenne, ce qui est très
satisfaisant.
Les humidités relatives (Hr) ont, quant à elles,
1% d'écart en moyenne, ce qui correspond globalement à la
sensibilité du capteur et n'est donc pas handicapant pour nos calculs
d'indices. On observe cependant un écart plus significatif aux alentours
de 11h45, avec plus de 4% entre les deux valeurs. Ceci reste néanmoins
acceptable du fait du caractère isolé de cette
légère différence.
La température ambiante, paramètre qui nous
intéresse tout particulièrement est également relativement
stable, tout comme les deux températures de l'air. Les écarts
sont en revanche supérieurs à ceux qu'on pouvait observer sur les
deux températures de l'air. Malgré cela, les deux capteurs
restent très fiables entre eux dans leur manière de mesurer ce
paramètre. Il convient de souligner que les globes gris ont
été fabriqués de manière artisanale.
De ce fait, une imprécision lors du montage, même
très légère, peut provoquer une différence d'un
degré entre deux capteurs différents. La taille du globe et
l'émissivité peut également jouer un rôle dans les
écarts obtenus. Pour pallier à ce problème, il sera
nécessaire de continuer cette approche comparative l'an prochain, pour
un futur mémoire de M1 par exemple, afin d'établir des
équations de passage entre les globes gris, pour qu'ils donnent
sensiblement la même valeur à chaque mesure. Ceci pourra
également être fait pour les autres appareils, bien qu'ils soient
censés être plus précis à la base (Graphique
8).
Le rayonnement net et le vent sont des paramètres plus
difficiles à interpréter, du fait du placement des charrettes
entre elles lors de la comparaison (Graphique 9). En effet,
par effet d'ombre (entre les deux charrettes ou par la proximité des
arbres proches du point de mesure), il se peut que les capteurs de vent et de
rayonnement réagissent différemment.
Cela a pu être observé pour les dernières
mesures de rayonnement des deux charrettes. On remarque notamment que les
écarts sont légèrement plus élevés au niveau
des quatre dernières mesures. Cependant, ceux-ci ne sont pas non plus
très importants, ce qui reste satisfaisant pour un paramètre
difficile à estimer de manière optimale.
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Graphique 8
(P) : petite charrette (G) : grande charrette
Comparaison des températures et des
humidités
relatives entre les deux charrettes le
28.05.2015
(Jardin U - ensoleillée)
60,00
10,00
0,00
10h00 10h15 10h30 10h45 11h00 11h15 11h30 11h45 12h00 13h00 13h15
13h30 13h45 14h00 14h15 14h30 14h45
Heure
Ta(P) Ta(G) Hr(P) Hr(G) Tamb(P) Tamb(G)
T(°C) & Hr (%)
40,00
50,00
30,00
20,00
Pour ce qui est du vent, on remarque des écarts de 0.3
m/s en moyenne, dû à la relative précision de
l'anémomètre à hélice lors de vitesses de vent
faibles. Les valeurs relevées restent cependant acceptables, surtout si
l'on tient compte du caractère indicatif du paramètre en question
(Graphique 10).
Comparaison du rayonnement entre les deux charrettes le 28.
05.2015 (Jardin U - ensoleillée)
700,00
600,00
500,00
400,00
300,00
200,00
100,00
0,00
Rn (W/m2)
10h00 10h15 10h30 10h45 11h00 11h15 11h30 11h45 12h00 13h00 13h15
13h30 13h45 14h00 14h15 14h30 14h45
Heure
Rn(P) Rn(G)
40
Graphique 9
V (m/s)
0,80
0,60
0,40
0,20
0,00
2,00
1,80
1,60
1,40
1,20
1,00
Comparaison de la vitesse du vent entre les deux
charrettes le 28. 05.2015 (Jardin U - ensoleillée)
Vent(P) Vent(G)
Heure
Graphique 10
41
Une fois le matériel vérifié et vraiment
fiable, une stratégie expérimentale doit être
élaborée. Celle-ci s'est décidée bien avant de
commencer la comparaison des dispositifs, afin de pouvoir y
réfléchir le plus tôt possible, des changements ayant
été constamment opérés.
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