Confort hygrothermique des logements à Marrakech by Ismail BOUKARKOUR

Confort hygrothermique logements à Marrakech

des

Le rôle du patio dans le rafraîchissement et réchauffement passif en zones à climat aride Mémoire de fin d’études

Séminaire CCA-S810: Pratiques constructives du projet

architectural, regard critique et prospectif

Suzel Balez - Nazila Kahina Belkadi - Marc Leyral Dalil Hamani - Maria Lopez Diaz - Cveta Sourtcheva Kirov Guillaume Fass

Etudiant: BOUKARKOUR Ismail Année universitaire: 2020/2021

La présente étude est issue d’une démarche individuelle réalisée dans le cadre du travail de mémoire de fin d’études à l’École Nationale Supérieure d’Architecture de Paris la Villette, rédigée sous la supervision des encadrants du séminaire Pratiques constructives du projet architectural, regard critique et prospectif.

Confort hygrothermique logements à Marrakech

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Le rôle du patio dans le rafraîchissement et réchauffement passif en zones à climat aride Résumé Aujourd’hui au Maroc, les typologies de logement moderne sont en contradiction avec les formes de constructions traditionnelles. Cela est dû à plusieurs phénomènes, en fait, depuis l’époque du protectorat français et avec le développement rapide de la construction, l’architecture a connu un changement de paradigme prenant un tournant vers la production technique de masse excluant l’architecture traditionnelle, l’artisanat et les ressources locales donnant naissance à une architecture standardisée, uniforme, énergivore et souvent mal adaptée au climat. Ce mémoire a pour but de revaloriser l’architecture traditionnelle, spécifiquement la maison à patio typique à la ville de Marrakech, nous allons étudier le fonctionnement du patio, mesurer son efficacité et nous proposerons des pistes d’amélioration du confort thermique assuré par cet espace en biais des techniques de rafraîchissement et réchauffement passifs. Nous nous attarderons par la suite sur la possibilité de changer son statut d’une pièce de vie de la maison à un espace commun entre plusieurs habitations.

Sommaire

Résumé ......................................................................................................................3 Remerciement..............................................................................................................7 Sommaire.....................................................................................................................4 Introduction...................................................................................................................8 Approche du thème Problématique Démarche Démarche de développement, corpus d’étude et résultats attendus Les résultats attendus Chapitre 1: Le climat aride de Marrakech et ses implications ..................................15 1.Le climat du Maroc..................................................................................................18 1.1. Le changement climatique au niveau national 1.2. Le climat au niveau national 1.2.1 Distribution variée des pluies dans le pays 1.2.2 Distribution annuelle moyenne des températures 1.3 Tendances climatiques de la ville de Marrakech....................................................22 1.3.1. Méthode Givoni: le cas de Marrakech..............................................................24 2 La recherche du confort thermique dans un milieu aride........................................26 2.1 Efficacité/Consommation énergétique dans le bâtiment à Marrakech.................28 2.2. Typologies du logement au Maroc.......................................................................28 3. Qu’est ce qu’un patio?............................................................................................30 3.1Définition générale 3.2. Bref historique du patio marocain 3.3. Logique architecturale et organisation spatiale 3.4Le Dar et le Riyad, deux typologies de la maison à patio 3.5 Méthode de construction: le système constructif des maisons à patio ‘4.Conclusion ............................................................................................................34 Chapitre 2: Le rôle du patio dans le confort thermique dans le logement à Marrakech...................................................................................................................36 1. Les rôles du patio .................................................................................................38 1.1 Le rôle social : comment habite-t-on la maison à patio ? 1.2 Le rôle climatique: Les stratégies de conception bioclimatiques pour répondre au confort thermique d’été et d’hiver 1.2.1 Cycle de régulation thermique de la cour.........................................................40 2.2.2 Stratégie de la maison à patio en tant que régulateur thermique.....................41

5 2.Analyse du confort thermique dans la maison à patio......................................................42 2.1 Indications morphologiques du patio.............................................................................42 2.2 Étude de cas.................................................................................................................44 2.3 Résultat d’analyse et conclusion.................................................................................. 48 3.Analyse du confort thermique dans la maison à patio : Analyse paramétrique................50 3.1 Dimensions du patio 3.2 Les ouvertures et WWR (Ratio d’ouvertures par rapport au murs) 3.3 L’orientation 3.4 Les galeries (calculer l’impact de l’ombrage) 3.5 Les matériaux 3.6 L’eau dans le patio 3.7 Le rôle des végétations 3.8 Le couvre-patio : pour se protéger de la pluie et du froid 3.9 Récapitulatif du modèle du patio optimal 4.Analyse d’une maison individuelle moderne type...........................................................70 4.1Typologie de la maison marocaine moderne 4.1.1 Mode constructif marocain ( actuelle) 4.1.2Simulation thermique d’une maison marocaine moderne............................................72 Conclusion .........................................................................................................................76 Chapitre 3: La réinterprétation contemporaine pour un logement collectif confortable.......78 1.Le logement adapté: Les premiers essais.......................................................................82 1.1Les carrières centrales à Derb Jdid 1.2 Les premières cités verticales, Georges Candilis et Sadrach Woods, 1952 1.2.1 Le Sémiramis 1.2.2Nid d’Abeille 2. Réinterprétation du patio dans le logement collectif........................................................86 2.1Patio centrale vs patio moderne.....................................................................................87 Morphologie L’orientation Possibilité d’une façade extérieure? Urbanisme de la maison à patio Vers un modèle optimal: Proposition...............................................................................90 Conclusion............................................................................................................................94 Annexes............................................................................................................................... Entretien Techniques passives appliquées sur les toitures Tableau de Températures et humidités de la ville de Marrakech en 2019 Bibiographie........................................................................................................................102

Remerciement

Je voudrais adresser mes remerciements les plus sincères à tous ceux qui ont contribué à l’élaboration de ce mémoire. Je tiens avant tout à remercier tout particulièrement mes encadrants dans le séminaire Pratiques constructives du projet architectural, regard critique et prospectif; Nazila Kahina Belkadi, Marc Leyral,Dalil Hamani, Maria Lopez Diaz, Cveta Sourtcheva Kirov et Suzel Balez. Ils m’ont soutenu, encouragé et m’ont aidé à trouver des solutions pour avancer au fil des trois semestres passés. Aussi, j'aimerais exprimer ma gratitude à tous les professeurs, intervenants et toutes les personnes qui par leurs paroles, leurs écrits, leurs conseils et leurs critiques ont guidé mes réflexions et qui ont accepté de me rencontrer et de répondre à mes questions durant mes recherches. Mes remerciements vont enfin à toute personne qui a contribué de près ou de loin à l’élaboration de ce travail et surtout à tous mes collègues qui ont pris le temps de discuter de mon sujet. Leurs échanges et encouragements m’ont été d’une grande aide.

Introduction Le rôle du patio dans le rafraîchissement et réchauffement passif en zones à climat aride

Approche du thème Le logement est un champ qui s’est développé et qui continue de se renouveler au fil du temps, faisant en sorte de produire un espace de protection où l’Homme peut se sentir en sécurité. Une image qu’illustre bien l’architecte Vitruve dans un de ses écrits * : «Adam, après s’être fait un toit avec ses mains réfléchit à la manière de réaliser une sorte de logement pour se protéger de la pluie, mais aussi de l’ardeur du soleil. Et constant ses besoins, il sut se construire une habitation à l’aide de branchages, une hutte, peut-être, découvrit-il une grotte où se réfugier en cas de besoin...». En effet, depuis toujours l’Homme a pratiqué l’architecture pour se protéger des différentes intempéries, de la chaleur, des rayons du soleil et des vents. Ainsi, avec des outils simples et économes, il a pu développer des formes d’habitat locaux fidèles au paysage et adaptées aux conditions climatiques de sa région. On peut citer la tente berbère «la Khaima», les tipis, les yourtes, les dômes, les igloos et plusieurs autres. Ce sont tous des abris saisonniers ou éphémères construits, que ce soit par tradition ou par nécessité, avec des techniques et des matériaux liés au mode de vie particuliers de chaque peuple. Au Maroc, dans les villes impériales, cette conception bioclimatique se traduit à l’échelle urbaine en «la médina» qui, par opposition aux quartiers modernes de type occidental, se définit par une forte densité et des ruelles sinueuses étroites. Ces rues restent majoritairement fraîches et ombragées durant toute la journée, ce qui est avantageux pendant les journées chaudes. De même, à l’échelle de l’habitation, les constructions traditionnelles prennent en compte le climat et respectent les principes de l’habitat bioclimatique : l’orientation du bâtiment, les dimensionnements, le choix des matériaux de construction, la couleur des parois, les faibles surfaces des ouvertures, la protection solaire... Généralement, cette typologie d'habitat est complètement fermée sur l'extérieur, formant une enveloppe compacte. Elle se tourne vers un patio central, et est entourée des quatre côtés par des façades hautes peu exposées au soleil. Elles sont construites * German George, «Vitruve et le Vitruvianisme, introduction à l’histoire de la théorie architecturale », Collection architecture, Presses universitaires romandes, 1991, p. 261.

9 la plupart du temps en terre crue, en paille, en pierre et en bois. Dans ces habitations, le renouvellement de l’air dans l’ensemble de la maison se fait grâce à l’espace central. En effet, le patio devient un élément important qui permet de modérer et réguler le climat intérieur entre le jour et la nuit en jouant le rôle d’espace tampon entre deux climats : un intérieur tempéré et un extérieur chaud et sec. Malheureusement, les typologies de logements modernes sont en contradiction avec les formes de constructions traditionnelles et sont la première menace de la disparition des typologies architecturales de la médina. Cela est dû à plusieurs phénomènes notamment le protectorat et l’industrialisation du secteur du bâtiment. En effet, depuis l’époque du protectorat français et avec le développement rapide de la construction moderne, l’architecture a connu un changement de paradigme prenant un tournant vers la production technique de masse excluant l’architecture traditionnelle, l’artisanat et les ressources locales, donnant naissance à une architecture standardisée, uniforme, énergivore et souvent mal adaptée au climat. Pendant le protectorat, le Maroc a connu une transformation radicale de ses structures politiques, économiques et territoriales**. Plus précisément, à partir des années 1930, le Maroc connaît en effet une expansion économique importante. Dès lors, une véritable explosion de la population urbaine se produisait, d’une part, avec l’accroissement rapide d’une population étrangère Européenne et d’autre part, par une migration rurale, motivée par le travail qu’offrait soudainement l’expansion des villes.*** Face à cela, les conditions de vie en ville deviennent un problème que les autorités ne peuvent plus contourner. La nécessité de répondre aux besoins de la population marocaine, en terme de logements, se fait sentir. De ce fait, le Maroc va ouvrir la voie à plusieurs actions expérimentales auxquelles participeront plusieurs architectes français.**** Ces architectes en charge des différents projets ont développé des systèmes très simples de contrôle climatique des logements grâce à l’emploi d’espaces de transition entre intérieur et extérieur. Ces espaces sont définis par des circulations, comme les coursives et les escaliers, et par des espaces intermédiaires qui prolongent la maison vers l’extérieur, tels que des balcons, des loggias, ou encore des patios couverts. ** Shama Atif, Modèles d’habitats entre persistances et mutations,TYPOLOGIE DE LOGEMENTS MAROCAINS, 2011. *** Ibid **** Ibid

10 Bien que les solutions apportées à l’habitat, pour le plus grand nombre sont diverses et multiples, plusieurs ont fini par être drastiquement modifiées, car elles ne sont au final pas très adaptées aux modes d’habiter Marocain. En effet, il aurait été important de respecter et de prendre en compte le mode de vie et les pratiques des locaux. Aujourd’hui, la situation s’est empiré, car dans certaines régions, comme dans le cas de la région de Marrakech, la température peut atteindre les 49°C en été tandis qu’en hiver, elle est souvent en dessous des 3°C. Les habitants se voient contraints de vivre dans ces conditions de surchauffe et de froid tout au long de l’année. Ils s’y adaptent, alors, par l’utilisation des équipements de chauffage et de climatisation gourmands en énergie électrique, ou qui, faute d’en disposer, se retrouve à vivre dans des espaces thermiquement inconfortables. De plus, ces constructions induisent des coûts d’exploitation élevés d’énergie, tant pour les ménages à faibles revenus que pour l’État qui subventionne ces prix. En effet, le fait de vouloir construire vite et pas cher pour répondre aux besoins d’une grande population a créé une rupture entre architecture et environnement au Maroc. Le béton est un matériau qui est devenu présent dans la majorité des constructions urbaines, ainsi que le verre et la tôle métallique utilisés pour l’enveloppe ou la toiture des bâtiments malgré le fait qu’ils soient des accumulateurs de chaleur. Ces constructions en béton se sont propagées partout donnant forme à un aspect monotone et indépendant du contexte géographique, culturel et social ; que cela soit en zone montagneuse, côtière ou désertique. C’est un modèle adapté aux climats plus froids permettant de capter un maximum de chaleur, qui une fois mis en climat aride, crée un effet de serre créant un îlot de chaleur difficilement contrôlable: l’usage de la climatisation se verra forcément devenir la solution pour ventiler entraînant une consommation d’énergie extrêmement élevée. C’est pour cela qu’il est indispensable d’améliorer cette situation en proposant des alternatives pour une conception écologique avec à la fois un réchauffement et un rafraîchissement passifs. Il est donc question d’arriver, en se référant aux anciennes techniques de construction et avec la mise en œuvre de certaines stratégies bioclimatiques, à réguler le climat extérieur en un climat intérieur plus confortable durant toute une année en zone à climat semi-aride. Ainsi, face à une société qui demande de plus en plus le confort, et qui d'ailleurs a longtemps habité des maisons à patio, cette typologie qui a su prouver son efficacité ther-

11 mique au fil du temps, mais est aujourd'hui laissée à l'abandon. En effet, cette architecture procurait des conditions de confort acceptables tout au long de l'année, et permettait de traverser les périodes chaudes et froides, chose que les constructions modernes n'assurent plus sans le recours à la climatisation ou le chauffage. Cela nous laisse à se demander sur comment peut-on restituer l'hygrothermie que l'élément de patio peut apporter au sein du logement.

Problématique Aujourd'hui on est convaincu que la maison à patio a des qualités d'adaptation climatiques. Cependant au Maroc, il n'existe pas vraiment un cadre réglementaire pour ce type d'habitat. Si le patio est un régulateur thermique au sein du logement, il faut donc savoir le dimensionner et l'architecturer. Quel rôle/effet a le patio traditionnel dans le confort thermique des logements «collectifs» à Marrakech ?

Démarche de développement, corpus d’étude et résultats attendus Il s’agit en un premier chapitre d’analyser le climat de la ville de Marrakech et ses facteurs climatiques (les températures, les précipitations, le rayonnement solaire, l’humidité et vent) afin de mesurer par la suite leur implication sur le confort hygrothermique des logements et en déduire ensuite l’effet sur le confort des habitants. En deuxième chapitre, nous allons définir l’architecture vernaculaire locale ; nous nous intéresserons par la suite à la maison à patio et son évolution jusqu’à aujourd’hui. Ce chapitre identifie le patio comme une solution importante pour la construction dans le climat de Marrakech. Nous allons également essayer de mieux comprendre sa conception et son impact sur le confort. Ensuite, nous proposons une analyse paramétrique pour divers paramètres entrecroisés pour extraire la combinaison optimale pour le meilleur résultat en terme de confort thermique dans une maison à patio. Sur la base de cette conclusion, une maison d’habitation démonstrative est proposée dans ce troisième chapitre.

12 Les résultats attendus Nous proposons une analyse de la maison individuelle moderne ainsi que la maison à patio à la ville de Marrakech ou dans d’autres villes avec la même situation climatique. Le but est de faire ressortir les points forts ainsi que les faiblesses et défaillances dans ce type de logement pour ensuite évaluer le degré de son adaptabilité avec le climat aride. Définir plusieurs préconisations et hypothèses à suivre pour une réappropriation du patio traditionnel et d’autres techniques passives adéquates au climat aride au sein du logement moderne à Marrakech : Aujourd’hui on est convaincu que la maison à patio a des qualités d’adaptation climatiques, ceependant au Maroc, il n’existe pas vraiment des directives de conception pour ce type d’habitat. Donc si le patio est un régulateur thermique au sein du logement, il faut donc savoir le concevoir et le dimensionner.

Chapitre 1: le climat aride de Marrakech et ses implications Il s’agit en ce premier chapitre d’analyser le climat de la ville de Marrakech et ses facteurs climatiques (les températures, les précipitations, le rayonnement solaire, l’humidité et vent) afin de mesurer par la suite leur implication sur le confort hygrothermique des logements et en déduire ensuite l’effet sur le confort des habitants.

Marrakech, ancienne capitale du Maroc, est la 4 ème plus grande ville du royaume après Casablanca, Rabat et Fès. C’est la plus grande ville du sud marocain. Une ville avec une situation géographique particulière ; une plaine, appelée la plaine d’Al Haouz, elle forme un carrefour d’accès aux montagnes du haut Atlas qui la limite du côté Est, à l’océan Atlantique du côté Ouest ou encore au désert marocain qui l’enserre du côté sud. La ville de Marrakech s’est développée suivant un plan radio-concentrique autour de l’ancienne médina. Pendant la période du protectorat français, la ville s’est agrandie hors les remparts donnant naissance à de nouveaux quartiers dont Gueliz, Massira et d’autres. Position géographique de la ville de Marrakech Latitude nord: 31°37’35’’ Longitude: 7°59’42’’ Altitude: 465m environ Source:

https://www.freeworldmaps.net/fr/maroc/

Marrakech, carte générale Source: Said Boujrouf, département de géographie, faculté des lettres, Marrakech

18 1.Le climat au Maroc 1.1 Le changement climatique au niveau national Du jour au lendemain, le «changement climatique» trône l’actualité environnementale, ce phénomène est devenu un des défis les plus emblématiques du 21ème siècle dont aucun pays n’est à l’abri. En fait, la terre ne cesse de se réchauffer, et la carte des précipitations dans les différents coins du monde se modifie en permanence. De plus, plusieurs phénomènes environnementaux extrêmes tels que les inondations, les cyclones, les tempêtes, les sécheresses et les incendies de forêts deviennent plus fréquents et plus graves. Le Maroc n’échappe pas aux conséquences du changement climatique. Selon l’GIEC ( Droupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat), le Maroc connaît déjà des répercussions au niveau de l’évolution des températures et précipitations au niveau du territoire. «le quatrième rapport du GIEC prévoit une diminution au niveau des précipitations qui peut atteindre 20% pour la fin du siècle courant sur le Maroc. L’augmentation au niveau des températures est prévue d’atteindre 2,5°C à 5,5°C suivant les mêmes scénarios du GIEC vers la fin du siècle courant».* Le climat du Maroc est principalement défini par la diversité des formations géologiques le long du territoire ; les dépressions sahariennes du coté Sud ainsi que sa grande ouverture sur l’océan Atlantique du coté Ouest (plus de 3000 km) et sur la mer Méditerranée du coté Nord (plus de 550 km) jouent un rôle essentiel dans la définition des types de climats du territoire marocain. Le climat spécifique d’un lieu est un facteur primordial à prendre en compte dans le processus de conception architecturale d’un projet afin d’assurer le bien-être et le confort au sein des espaces bâtis. Avant d’établir une étude sur les différentes techniques et dispositifs de rafraîchissement passif, faisons d’abord une analyse sur le climat de Marrakech. Cela nous permettra de rétrécir et cerner le domaine de recherche. Notre approche consistera à étudier les éléments essentiels qui caractérisent l’étage bioclimatique de la ville de Marrakech et son évolution dans le temps en se basant sur plusieurs facteurs notamment : la topographie du site, les précipitations (P), les températures (température moyenne, température maximale et température minimale), l’exposition et l’altitude. Cela se fera dans le but d’étudier plus tard les conséquences sur l’architecture locale, pour ensuite proposer des solutions bioclimatiques adaptées à ce type de climat en matière de logement. Nous commencerons par une étude globale du climat du Maroc pour poursuivre ensuite sur celui de la ville de Marrakech. Nous nous baserons dans ce travail sur les données récentes du climat ainsi que les observations et analyses de la station météorologique de Marrakech pendant la période entre 2010 et 2019.

Observatoire Régional de Marrakech, Note sur les Changements Climatiques dans la Région de Marrakech Tensift Al Haouz, 2015, Disponible sur: https://www.4c.ma/medias/le_changement_climatique_dans_la_region_ de_marrakech_tensift_el_haouz.pdf

PORTUGAL

ESPAGNE

Mer méditerranée Tanger

Côte Méditerranéenne Côte Atlantique Nord

Océan Atlantique Nord Rabat

Fes

Casablanca

Côte Atlantique Sud Moyen-Atlas Haut-Atlas

Marrakech

Essaouira

Ouarzazate

Anti-Atlas Agadir

Desert Marocain Tiznit

ALGERIE

Sahara

MAURITANIE

Dakhla

Carte des régions du Maroc Source: carte du monde.fr

1.2 Le climat au niveau national Le Maroc en vue de sa position géographique dispose de différents types de climat le long de son territoire. Il peut être divisé en plusieurs zones déterminées par la nature des influences climatiques subies (océaniques, méditerranéennes, montagneuses, continentales ou désertiques). Le Maroc dispose d’une riche palette de types de climat passant du type méditerranéen (sur la bordure méditerranéenne au nord) au type désertique et sec au Sahara. Globalement, le climat du Maroc est caractérisé par un été chaud avec un taux de précipitations quasiment nul suivi par des périodes de sécheresse fréquentes et imprévisibles. L’hiver au Maroc est modéré sur la bande littorale avec une pluviométrie erratique, froid à l’intérieur du pays et glacial sur les hautes chaînes de l’Atlas. 1.2.1 Distribution variée des pluies dans le pays Au Maroc, les précipitations sont très irrégulières, en terme de période, de quantité et de qualité. Ainsi, ce paramètre de pluviométrie présente une grande variabilité spatiale. En moyenne, sur une année, les précipitations peuvent varier de 16 mm à 1200 mm ; les valeurs annuelles les plus basses sont aperçues au sud du pays et une partie du haut atlas avec un taux de pluviométrie annuel inférieur à 100 mm. Ces valeurs de pluviométrie peuvent être très faibles notamment durant les mois d’été, avec juillet comme le mois le plus sec enregistrant une valeur de précipitations moyenne inférieur à 1 mm, tandis que Février est le mois qui enregistre le plus haut taux de précipitations.* En revanche, plus on remonte vers le nord du pays, plus les valeurs annuelles de pluies s’élèvent jusqu’à dépasser 600 mm au nord-ouest du pays et peuvent atteindre 1 m. Sur l’année, la précipitation moyenne est de 250 mm. 1.2.2 Distribution annuelle moyenne des températures

°C

Globalement, la température au Maroc s’élève de 0°C (parfois moins) majoritairement sur les hauts points des montagnes d’Atlas au nord du pays, jusqu’à atteindre 45°C ou plus dans le sud. À Marrakech, cette amplitude thermique varie du mois le plus froid de l’année (Janvier) avec une température moyenne de 11.3°C, au mois le plus chaud (Juillet) avec une température moyenne qui s’élève à 28.6°C. Et globalement sur une année entière, la température moyenne est de 21,7°C. * N. MOKHTARI, spatialisation des bioclimats, de l’aridité et des étages

de végétation du Maroc, 2013

30 25 20 15 10 5 0

01 02 03 04 05

07 08 09 10 11 12

Courbe de température à Marrakech source: https://fr.climate-data.org

21 Carte des hauteurs des précipitations annuelles au Maroc Source: N. MOKHTARI, spatialisation des bioclimats, de l’aridité et des étages de végétation du Maroc, 2013

Carte des hauteurs des températures moyennes annuelles Source: N. MOKHTARI, spatialisation des bioclimats, de l’aridité et des étages de végétation du Maroc, 2013

1.3 Tendances climatiques de la ville de Marrakech

2Tm 22.6 25.6

Les données de températures et précipitations moyennes mensuelles de l'année 2019 nous permettrons de calculer l'indice d'aridité caractéristique au climat de Marrakech.

31.6 36.2

L'indice xérothermique de Gaussen:

Comme présenté dans le tableau suivant, les mois qu'on peut caractériser comme secs à Marrakech commencent d'Avril jusqu'au fin Octobre. Donc 7 mois sur 12 sont arides durant toute une année.

Les mois secs

L'indice xérothermique de Gaussen nous permettra de définir les mois secs durant une année si la condition suivante est valable: Pm < 2Tm (P en mm et T en °C)

22.4 29.4 57.2 57.2 50 41.8 31.8 24.2

Tableau de Précipitations et températures à la station Marrakech 2019. source:https://fr.climate-data.org

Indice d’aridité de De Martonne Le calcul de cet indice nous permettra de définir le type de climat de la ville en se basant sur l'équation suivante: I = P/(T+10) avec P la hauteur annuelle des précipitations et T la température moyenne annuelle en °C. Si I < 10, le climat est aride Si 10 < I <20, le climat est semi-aride Si 20 < I < 50, le climat est froid, tempéré ou tropical Si I > 50, le climat est équatorial ou montagnard En se basant sur les données du tableau précédent (tableau de précipitations et température à la station de Marrakech pendant l'année 2019), l'indice d'aridité annuel calculé est égal à la valeur 8,5, on conclue donc que le climat est aride.

Quotient pluviothermique et diagramme d’Emberger

Température moyenne maximum (1) pour le mois de Juillet (le mois le plus chaud)

On s’appuiera sur le diagramme d'Emberger pour confirmer le résultat précédent. Ce diagramme délimite tous les étages bioclimatiques en fonction du quotient pluviothermique Q définie par la formule suivante:

M= 37 °C = 310 k

Q= 2000 P: (M^2 - m^2)

m= 6.1 °C = 279,1 k

Avec P cumul pluviométrique annuel en millimètres, M la moyenne des températures maximales journalières du mois le plus chaud en Kelvins (°C+273) et m la moyenne des températures minimales journalières du mois le plus froid en Kelvins également.

P= 250 Q= 27,5

Dans le cas de Marrakech, la valeur de ce quotient est 27.5, donc connaissant la moyenne des températures minimales du mois le plus froid (m = 6.1°C), on peut donc placer la ville de Marrakech dans le diagramme d’Emberger comme le montre la figure au-dessous.

(2) La température minimum est la température la plus basse au cours d'une journée. Elle se produit le plus souvent durant le lever du jour.

Température moyenne minimum (2) pour le mois de Janvier (le mois le plus froid)

(1) La température maximum est la température la plus élevée observée au cours de la journée. Elle se produit le plus souvent en cours d'après-midi.

Marrakech

Hiver froid

Hiver frais

Hiver tempéré

Hiver chaud

Figure : Etages bioclimatiques d’Emberger et position de la ville de Marrakech

1.3.1 Analyse climatique: méthode de Givoni appliquée sur le cas de Marrakech Sur le diagramme, Givoni défini deux zones de confort de base pour une personne au repos à l’ombre avec un habillement adapté à la saison. Ces zones de confort correspondant à différentes plages de vitesse d’air (jusqu’à 1,5 m/s, vitesse au-delà de laquelle un risque de nuisance existe.)» La zone de confort d’été (encadrée en rouge), comprise entre les températures 20 °C et 27 °C. Et la zone de confort d’hiver (encadrée en bleu) comprise entre les températures 18 °C et 25 °C. Ces deux zones s’appliquent à des quantités d’humidité qui varient de 5 g/Kg à 15g/kg. D’autre part, Givoni défini des zones de « confort étendue », où le confort intérieur peut être assuré même avec des conditions climatiques extérieures non confortables (des conditions de surchauffe ou de froid), mais grâce à une stratégie bioclimatique et des paramètres correcteurs, on pourrait les rendre confortables. En se basant sur les données climatiques du mois le plus chaud ( Juillet ) et le plus froid ( Janvier ) en 2019, notons les températures moyennes et l’humidité moyenne de tous les jours des deux mois (calculées dans le tableur en annexe). Après avoir placé toutes les données climatiques dans le diagramme, on pourrait voir les décisions qu’il faudrait prendre pour un projet dans un climat particulier et donc voir à quel moment les conditions hygrothermiques extérieures vont nécessiter le recours à un système de climatisation ou de chauffage (à savoir quand une valeur est hors des cadres des zones de confort). L’interprétation du diagramme appliqué à la ville de Marrakech nous montre deux périodes distinctes, pendant lesquelles plusieurs interventions peuvent être adoptées pour se rapprocher de la zone de confort. Pendant le mois de Juillet ( points en bleu ): Durant le mois le plus chaud d’été, nous pouvons voir sur le diagramme, que dans le cas de Marrakech, le climat se situe durant plus d’une semaine dans la zone de confort d’été pour des teneurs d’humidité inférieures à 11 g/Kg ( pendant ce mois, le confort d’été se ressent les premiers jours du mois). Puis, le climat se situe dans la zone de ventilation, c’est-à-dire que le confort peut être assuré par le mouvement de l’air comme une fenêtre ouverte, ou la présence

25 d’une cour intérieure, patio, etc. Ensuite, un quart du mois se trouve dans la zone de masse thermique, cela correspond à des conditions de température et d’humidité où le confort peut être assuré par un effet de paroi froide par exemple, ou des protections solaires. Il n’y a que quelques jours du mois où le confort est non garanti, dans ce cas une ventilation mécanique est théoriquement nécessaire pour garantir le confort. Pendant le mois de Janvier ( points en rouge ): Durant le mois le plus froid d’hiver, nous pouvons voir sur le diagramme, que dans le cas de Marrakech, la température moyenne qui varie de 23 °C et 30,5 °C pour une humidité qui varie entre 10 g/Kg et 15 g/Kg d’air sec. Pendant la première semaine, les points se trouvent dans la zone où les conditions hygrothermiques nécessitent théoriquement un chauffage, cependant après la première semaine, les conditions climatiques rentrent dans le cadre où le confort peut être compensé par une conception solaire passive du bâtiment. Dans ce cas, le confort peut être atteint par captation de rayons de soleil, cela demande une réflexion architecturale sur l’orientation, les fenêtres, les écrans, etc.).

figure: Diagramme Givoni selon le cas du climat de Marrakech. (Voir annexe pour les données climatiques) Données climatiques de l'année 2019 disponible sur: https:www. historique-meteo.net/afrique/maroc/marrakech/2019/07/

2 La recherche du confort thermique dans un milieu aride Le but principal de cette étude est de chercher à ramener passivement un confort thermique dans les logements dans les zones à climat aride. Mais avant d’essayer d’objectiver cette notion et de s’intéresser aux différentes stratégies bioclimatiques, nous définirons ce qu’est la notion du confort et du bien-être ainsi que ses différentes dimensions. Selon le dictionnaire Larousse, «le confort est la résultante de la sensation de l’aisance qu’apporte l’ensemble des commodités et agréments produisant le bien-être physique et moral»*. En effet, on aperçoit cette sensation dans le logement par les sens ; par la sensation de froid et/ou de chaleur, le sens olfactif (les odeurs), l’ouïe (les bruits et sons) et puis par l’œil (couleurs, éclairage...). Ainsi, Vitruve dans son livre « dix livres d’architecture » explique la relation fondamentale entre le confort, le climat et l’architecture, sont tous étroitement liés entre eux, en effet l’architecture permet de créer des espaces confortables dans des conditions climatiques inconfortables.** Aujourd’hui, dans le logement, le confort est beaucoup plus lié à la question de la chaleur et la thermique. En effet, n’importe la saison, nous cherchons à établir un confort thermique à l’intérieur des logements avec une température ambiante adaptée et agréable. Cette sensation de bien-être repose sur plusieurs paramètres climatiques (la température de l’air ambiant, l’humidité relative de l’air, la vitesse de l’air...), et certains critères totalement subjectifs dépendent de la culture, la sensibilité de l’individu notamment l’âge de la personne et son état de santé. Ce sont des critères importants qui jouent sur la perception du confort thermique. Aussi, l’activité physique pratiquée par l’individu et sa tenue vestimentaire influencent la température dans la pièce habitée.*** Enfin, le confort thermique est cette condition d’esprit qui exprime la satisfaction de l’environnement thermique et qui est évaluée de façon subjective. La réalisation de cet équilibre entre l’énergie thermique produite par le corps et la perte ou le gain de chaleur dans l’environnement dépend de plusieurs variables regroupées en trois ensembles dans le tableau suivant. * **

Dictionnaire Larousse

***

Ibid

Bencherif Meriama, La maison urbaine à patio, réponse architecturale aux contraintes climatiques du milieu aride, Université Mentouri,2013.

Vitruve, modèle tripartite de l’environnement

27 Environnemental La température de l’air Le vent L’humidité La radiation

Personnel Activité physique Habillement

Facteurs contribuants La nourriture La culture L’âge, le sexe, la morphologie L’état de santé

La température est un facteur très important, il détermine les dissipations thermiques ainsi que le mouvement d’air à l’intérieur de l’habitation. Ainsi, le corps humain y résiste très peu. Les plages de température de confort d’été et d’hiver peuvent varier en fonction des variations d’humidité et des vêtements portés. (une plage suggérée de confort est déjà cité dans la partie sur la méthode de Givoni)

température de la peau 45°C (douleur) 30°C - 34°C 42°C (douleur)

température du corps 42°C 40°C 37°C 35°C 25°C

conséquences mort hyperthermie confort hypothermie mort

La vitesse du mouvement d’air affecte l’évaporation de l’humidité de la peau (l’effet de refroidissement par évaporation), dans des conditions quotidiennes, les réactions subjectives moyennes aux différentes vitesses du vent sont :

Vitesse du vent (m/s)

Condition

<0.25

Inaperçue

0.25-0.50

Agréable

0.50-1 1-1.5

Conscience du mouvement de l’air Bruyant

>1.5

Très bruyant

Source: Anup Kumar, «Climate responsive vernacular architecture», mémoire de master, Milan, 2017

28 2.1 Efficacité/Consommation énergétique dans le bâtiment à Marrakech Parmi les secteurs les plus énergivores au Maroc, on trouve le secteur du bâtiment avec une consommation énergétique qui représente approximativement 33 % de la consommation totale d’énergie. Répartie en 7% pour les bâtiments tertiaires et 26% pour les bâtiments résidentiels.* Ces chiffres ne cessent d’augmenter vu la croissance démographique et les créations de nouvelles villes ainsi que le recours en masse aux systèmes de climatisation ou de chauffage selon la nature du climat de la ville et la saison. Et c’est pourquoi l’amélioration du confort et la réduction de charges liées à la climatisation et chauffage avec le recours à des techniques bioclimatiques sont devenue aujourd’hui une priorité absolue. D’après l’AMEE (l’Agence Marocaine pour l’Efficacité Énergétique) le secteur du bâtiment représente à lui seul un potentiel d’économie d’énergie de 40 %**. Cette mission d’efficacité énergétique s’est concrétisée par l’instauration de la loi 47-09 en 2009, qui propose un cadre réglementaire et normatif pour la performance énergétique et thermique dans les bâtiments, et qui d’ailleurs introduit des exigences et des normes à respecter pour l’optimisation des besoins de chauffage et de climatisation.

2.2. Typologies du logement au Maroc Au Maroc, la maison de type moderne, occupe plus de deux tiers du stock national de logements, comme le montre la figure. Sur l’ensemble du parc de logements occupé à titre principal (4,6 millions), 67 % sont des maisons marocaines modernes. Donc, on peut dire que les Marocains préfèrent et privilégient l’acquisition de lots de terrain et l’autoconstruction que l’achat d’appartements moyen ou haut standing ou logements résidentiels sociaux (comme les appartements sociaux à 250 000 dirhams équivalant à 25 000 euros et qui ont connu un essor important depuis le début du siècle).***

Guéliz Annakhil Médina Ménara

Kasba Syba

(-2000 à 0)

(0 à 2000)

(2000 à 9000)

Accroissement absolu des ménages entre 2004 et 2014 par arrondissement à Marrakech. (Au début de l'année 2014, la population totale de la ville de Marrakech est évaluée à 233448 ménages contre 169364 en 2004. Cette population a progressé de 37,8%)

Guéliz 79808 Annakhil 9684 Médina 1025 Ménara 40418

Kasba Syba 332 10400

Nombre de logements nouvellement construit entre 2003 et 2013 par arrondissement

(Source: Evolution de la répartition spatiale de la population dans la ville / Direction générale de Marrakech )

Par catégorie de construction

Amee, Efficacité énergétique dans le bâtiment, disponible sur https://www.amee.ma/fr/expertise/batiment ** Ibid *** El Hadi Drissi Lamrhari, Comportement thermique et économie d’énergie dans un appartement avec différentes mesures d’efficacité énergétique dans les six zones climatiques du Maroc, Thèse, Université Cadi Ayyad, 2012.

29 Face à ce choix des Marocains envers la maison individuelle moderne, le Maroc se voit dans l’obligation de chercher de nouvelles techniques de construction ou de stratégies d’efficacité énergétique et thermique en ce qui concerne le chauffage (réchauffement) et climatiseur (refroidissement) Marrakech est un bon exemple pour caractériser la ville à climat aride. Un climat où l’été est très chaud et l’hiver est très froid : les températures moyennes mensuelles s’échelleront jusqu’à 30° C en Juillet (le mois le plus chaud) et 11 °C en Janvier (le mois le plus froid). Dans cette région, depuis longtemps les familles ont cherché à établir un confort thermique à l’intérieur de leurs habitations avec des dispositifs architecturaux; notamment avec la maison à patio, on a su créer un confort relatif et s’adapter avec les rigueurs du climat aride. À Marrakech, dans les maisons à patio, bien que la chaleur soit difficilement supportable pendant l’été, les habitants vivent à l’intérieur de leurs maisons dans de conditions de vie relativement confortables grâce à cette typologie architecturale adaptée aux contraintes climatiques du site. Cela est possible grâce à cette forme architecturale type, mais aussi grâce aux matériaux de construction (où on favorise l’usage de matériaux locaux tels que la terre crue, le plâtre, la chaux...). Cette typologie de logement longtemps habité par les Marrakchis, a montré son efficacité thermique au fil du temps, or malheureusement aujourd’hui elle est laissée à l’abandon. Cette architecture réalisait des conditions de confort acceptables au courant de l’année, elle permettait de traverser les périodes chaudes et froides, chose que les constructions modernes n’assurent plus sans le recours à la climatisation ou le chauffage. Cela nous laisse à se demander sur comment peut-on restituer l’hygrothermie que l’élément patio peut apporter au sein du logement.

3.Qu'est ce qu'un patio? 3.1Définition générale Selon le dictionnaire Larousse, le patio est l’espace découvert clos autour duquel sont disposées, et sur lequel s’ouvrent, en général par des portiques, les diverses pièces d’une habitation.* Cet espace prend la forme d’une cour intérieure à ciel ouvert, entourée majoritairement par des galeries. Ce lieu d’agrément sert à la fois comme jardin intérieur ainsi qu’un lieu de rassemblement de la famille. 3.2Bref historique On trouve dans les pays de la Méditerranée un grand nombre de maisons à patio ; en Italie, en Grèce, en Espagne, ainsi que dans les pays du Maghreb (Maroc, Algérie, Tunisie). Cet élément, qu’est le patio, tend ses racines dans l’histoire de la maison grecque et la maison romaine qui à l’époque disposaient de vastes cours intérieures. Avec l’arrivée de la civilisation arabe en Afrique du Nord, la maison maghrébine à patio a connu son essor.** Au Maroc, cet espace habitable est souvent associé à la maison traditionnelle qu’on retrouve dans les médinas des villes impériales. C’est un élément fondamental dans la maison, mais aussi dans la fabrique sociale des ménages. Cette architecture s’est maintenue au fil de l’histoire et continue même aujourd’hui à être d’actualité même si elle se retrouve menacée par la disparition totale comme le cas dans plusieurs villes des pays du Maghreb où elles n’existent plus que sous-forme de vestiges. ***

3.3Logique architecturale et organisation spatiale Marrakech, vu du ciel apparaît comme un tissu urbain continu de maisons collées les unes les autres, percées de trous centrales d’une forme majoritairement carrée : les patios. Pratiquement, toutes les maisons sont construites sur la base du même modèle : elles sont souvent mitoyennes sur * Dictionnaire Larousse ** N. Ghrab-Marcos, ‘Analyse et Simulation du Comportement Thermique des Structures Architecturales vis-à-vis des Apports Solaires’, Thèse de Doctorat, Faculté des Sciences de Tunis, 1991

***

Source: Shama Atif, Modèles d’habitats entre persistances et mutations,TYPOLOGIE DE LOGEMENTS MAROCAINS, 2011.

31 trois côtés afin de créer des espaces ombragés et limiter au maximum les surfaces exposées au soleil, elles se font face entre elles par le biais de la façade donnant vers la petite ruelle étroite qui glisse, le Derb*. Cette façade est percée de porte en bois, et certaines possèdent en hauteur de petites ouvertures qui n’éclairent que des espaces secondaires (escalier, ou pièces de service). Elles peuvent monter souvent sur un ou deux étages et rarement trois étages ou plus. La maison traditionnelle est complètement fermée sur l’extérieur, formant une enveloppe compacte carrée ou rectangulaire. L’entrée en chicane, une façon de bloquer les regards extérieurs, débouche directement sur le patio, et par le biais de cet espace, un certain nombre de pièces plus longues que profondes sont distribuées, aérées et éclairées.**** Architecturalement, cet espace reçoit plus d’importance en terme d’embellissement et de décors, il est marqué par une géométrisation des lignes, un ordre et une composition de revêtement précieux (marbre, Zelijs) autour d’une fontaine souvent centrale. Il est le premier espace dessiné lors de la conception de la maison, ses lignes sont souvent orthogonales, les imperfections du parcellaire sont plutôt rattrapées par les pièces adjacentes.***** Généralement, au rez-de-chaussée, on trouve les salons, une ou deux chambres et les pièces dites impures; cuisines et salles d’eau mis à distance de l’espace majeur. À l’étage, on trouve les chambres à coucher, et au sommet se trouve toujours une terrasse entourée de murs plus ou moins élevés pour assurer l'intimité. ****** Le patio a une place centrale dans la maison, mais aussi dans la vie domestique où elle joue un rôle social important. Le centre de la maison ou en arabe «el wüst el daâr» est un espace extérieur, avant tout, dédié à la réunion familiale et à la détente.

****

Shama Atif, Modèles d’habitats entre persistances et mutations,TYPOLOGIE DE LOGEMENTS MAROCAINS, 2011

*****

Quentin Wilbaux, La médina de Marrakech, formation des espaces urbains d'une ancienne capitale du Maroc, L'Harmattan,2001

******

Ibid

Photo aérienne sur la Médina source: Google maps

*Ce sont les voies secondaires qu'on appelle "Derb" et qui mènent aux impasses autour desquelles sont assemblées les maisons, un derb signifie aussi un groupement de logements dans la médina.

Un patio entouré de galeries, Dar qadi , Marrakech

Source: https://www.stirworld.com/ inspire-people-quentin-wilbaux-anarchitect-s-passion-for-the-medina-of-marrakech

3.4Le Dar et le Riyad, deux typologies de la maison à patio En parlant du modèle d’habitat traditionnel à Marrakech, il faut faire la distinction entre deux typologies de maisons à patio ; Dar et le Riyad. Le Dar est une maison dont le patio n’est pas planté contrairement au Riyad qui est de base un jardin clos. Cependant, dans les deux cas, on y trouve dans le patio une fontaine. Les Dars sont bien plus petites et plus étroites que les Riyads, avec des patios hauts et compacts ce qui explique l’absence de la végétation. On trouve aussi deux types de Dars, la maison du pauvre et la maison du riche. La première est une représentation minimale et modeste du concept de la maison à patio, qui sa surface se tend généralement entre 20 et 50 m2, c’est pourquoi on préfère retirer les arbres et ne pas avoir des galeries devant les pièces. Ces petites surfaces sont le résultat du morcellement d’anciens Riyads ou de grandes propriétés.* La maison du riche est au contraire, une maison où l’architecture est plus ordonnée avec un son particulier à la géométrie et à la matérialité. Dans ce type de maison, les surfaces sont plus grandes et la particularité se fait aussi par rapport aux galeries qui précèdent les pièces des quatre côtés. Comme cité précédemment, le Riyad est à l’origine un jardin clos avec au centre une fontaine et qui fait partie d’un ensemble vaste de jardins et patios réservés aux palais. Par contre, à Marrakech, ce terme est particulièrement donné à toute maison où son patio est assez grand en surface (plus de 200 m2 pour un grand Riyad ) ainsi que planté. Donc on peut désigner le Riyad comme un habitat à patio jardin.** Les pièces sur les quatre côtés du Riyad sont souvent précédées par des galeries d’arcades qui créent de l’ombre et marque la circulation et les accès aux différents locaux. Vu la tendance actuelle de la suppression des arbres au sein de la maison, il ne reste aujourd’hui que soixante-sept Riyad de grande taille selon des relevés effectués sur le plan photogramétrique.*** *

Quentin Wilbaux, La médina de Marrakech, formation des espaces urbains d’une ancienne capitale du Maroc, L’Harmattan,2001.

** ***

Ibid Ibid

Nota: La dimension moyenne d'un patio est de plus ou moins 60m2

3.5 Méthode de construction: le système constructif des maisons à patio À l’époque, les maîtres de chantier et les maçons, avaient une méthode particulière de construction : «les fondations plus ou moins profondes s’appuyaient sur des sols rocheux. Après avoir creusé leurs tranchées jusqu’au rocher, ils y jetaient de la chaux vive sur une épaisseur de 20 cm environ, en l’arrosant d’eau, puis ils alternaient les couches de pierres et de chaux, tassées par damage, jusqu’à l’affleurement du sol extérieur. Quant aux murs, ils avaient généralement une épaisseur de quarante centimètres, parfois plus, construites en terre crue et en pierres de petite taille selon la technique traditionnelle du pisé. La grande majorité des façades extérieures de la maison étaient complètement nues ou simplement recouvertes d’un enduit de terre et de chaux, de couleur naturelle.* Les façades intérieures, quant à elles, étaient plus finement travaillées et étaient enduites de terre et de chaux talochées ou projetées à la main ou revêtues de plâtre et de céramique sur les éléments recevant des ornementations (colonnes et murs du patio, les frises des salons...). Les murs des chambres à l’étage sont souvent mois épais. L’étage déborde en encorbellement sur le patio par le biais d’une gallérie qui repose sur l’étage du dessus par des colonnes. ** Les planchers, comme les murs avaient une épaisseur de quarante centimètres approximativement construits en mortier recouvert d’une nappe de terre, plus une épaisseur de plafond en bois ou gypse. Le plancher de la terrasse avait une épaisseur plus importante de terre, fortement damée. Les sols étaient souvent dallés de zellige ou de marbre, ou des deux en même temps souvent aux patios. Les carreaux de zellige servent à l’ornementation intérieure des murs et des piliers ou colonnes.***

Mur en terre

Mur extérieur en brique

Bois peint, plâtre sculpté et zellige

Quentin Wilbaux, La médina de Marrakech, formation des espaces urbains d’une ancienne capitale du Maroc, L’Harmattan,2001

** ***

Ibid Ibid

1.Benchekroun Lyna, Le riad de Fès, faculté d'architecture la Cambra Horta, 2019.

Conclusion Dans ce chapitre, une partie a été consacrée à définir le climat de Marrakech en se basant sur son caractère géographique et ses tendances climatiques. Nous nous sommes focalisés sur les conditions extrêmes du climat de la ville (à savoir le mois le plus chaud et le plus froid), et nous avons vu que ce sont des conditions climatiques généralement dures à habiter, mais que grâce à des techniques architecturales, la vie s’y manifeste notamment à travers l’exemple de la maison à patio. Cette typologie d’habitation typique à la région, se manifeste comme une solution pour cette quête du confort thermique dans le climat aride. C’est une architecture qui a su s’adapter aux contraintes climatiques du site, qui s’est maintenue au fil de l’histoire et qui continue même aujourd’hui à être d’actualité. La maison à patio est une typologie d’habitat qui interagit à la fois avec la géographie du site, le climat, la culture, la tradition et l’histoire. Plusieurs thèmes que nous aborderons au fur et à mesure dans le deuxième chapitre. Nous proposons, donc, une analyse de la maison à patio à la ville de Marrakech ou dans d’autres villes avec la même situation climatique. Le but dans le chapitre suivant est de faire ressortir les points forts ainsi que les faiblesses et défaillances de ce type de logement pour ensuite évaluer le degré de son adaptabilité avec le climat aride.

Chapitre 2: Le rôle du patio dans le confort thermique dans le logement à Marrakech En deuxième chapitre, nous allons définir l’architecture vernaculaire locale ; nous nous intéresserons à la maison à patio et son évolution jusqu’à aujourd’hui. Ce chapitre identifie le patio comme un élément incontournable de la construction bioclimatique adaptée au climat de Marrakech. À cet effet, étudier le rôle de cet espace paraît primordial. Nous allons nous focaliser sur la question de l’habitabilité de la maison à patio à travers la manière dont elle permet à ses usagers d’affronter les contraintes climatiques du milieu. Pour mieux comprendre sa conception et son impact sur le confort, nous proposons une analyse paramétrique du patio. Le croisement de paramètres variés visera à extraire la combinaison optimale qui permettrait d’atteindre le meilleur résultat en terme de confort thermique dans une maison à patio. Nous proposerons ensuite une analyse de la maison individuelle moderne de la ville de Marrakech. Le but est de faire ressortir les points forts ainsi que les faiblesses et les défaillances dans ce type de logement, pour ensuite évaluer le degré de son adaptabilité au climat aride.

1. Les rôles du patio 1.1 Le rôle social : comment habite-t-on la maison à patio ? Le nomadisme saisonnier : un mode d’organisation, centré sur le patio Bien que le logement traditionnel marrakchi se soit vraisemblablement adapté à la rigueur climatique de la région, les modes de vie des habitants n’ont cependant pas entièrement échappé à ces contraintes climatiques et se sont ainsi organisés par rapport à cet espace central qu’est le patio. En effet, le patio est considéré comme le cœur de la maison et de la vie traditionnelle. C’est le centre de l’activité domestique, autour duquel et dans lequel s’organise la vie de la famille. Il abrite toutes les activités nécessitant de l’eau : vaisselle, lessive, culture des plantes... Aussi, on s’y repose pendant une journée chaude, on y joue, on y reçoit des invités, on y papote, etc. Pendant la nuit, les espaces autour se privatisent, alors que pendant la journée les lieux de vie, disposés sur les quatre côtés de la cour, s’ouvrent sur l’unique espace central, ce qui lui donne d’avantage son rôle «d’espace partagé». Une autre vertu du patio, c’est qu’il fonctionne à peu près comme une tour à vent dans lequel descend l’air frais depuis les toits, durant la nuit. Cela permet aux chambres adjacentes de se refroidir plus rapidement. En parallèle à ce changement constant de température dans la maison à patio, les habitants ont adopté un micro-nomadisme au sein de la maison entre été/hiver et jour/nuit.* En effet, les habitants de la maison vivent au rythme des saisons et s’adaptent en fonction des heures de la journée. En été, la vie quotidienne des habitants se déroule dans le patio majoritairement dans la partie nord-est qui reçoit le moins de rayonnement solaire le jour (parfois l’ouverture en toiture du patio est recouverte d’une natte de palmier ou du tissu, retirée par les habitants aussitôt que le soleil se couche). La vie se passe sur la terrasse la nuit où l’air est plus frais. Inversement, en hiver la vie des habitants se déroule sur la terrasse le jour et dans le patio la nuit.** Source de la figure: Morgan Almansa,Patio (s) : entre réalités climatiques et usages différenciés, disponible sur https://dumas.ccsd.cnrs.fr/

Morgan Almansa,Patio (s) : entre réalités climatiques et usages différenciés, disponible sur: https://dumas.ccsd.cnrs.fr/

Ibid

Espaces occupés par les habitants

1.2 Le rôle climatique: Les stratégies de conception bioclimatiques pour répondre au confort thermique d’été et d’hiver 1.2.1 Cycle de régulation thermique de la cour Le patio fonctionne en trois cycles de gain et de perte de chaleur réguliers : pendant la nuit, à midi et en fin d’après-midi. - Premier cycle: Pendant le premier cycle, l’air frais de la nuit s’infiltre dans le patio ainsi qu’à l’intérieur des pièces autour. Les murs ainsi que le sol perdent de la chaleur par irradiation vers le ciel et se refroidissent. pendant ce temps l’atmosphère reste fraîche jusqu’à midi.* - Deuxième cycle: À midi, le rayonnement solaire commence à atteindre le sol du patio, ainsi l’air frais commence à s’échapper des pièces environnantes et monte vers l’ouverture du patio. A ce moment de la journée, la patio joue le rôle d’une cheminée, créant progressivement des courants de convection dans les pièces, ce qui peut offrir un confort supplémentaire. À cette heure, la température ambiante à l’extérieur est très élevée, mais grâce à l’inertie thermique des murs épais, l’énergie thermique ne passe pas à travers les parois. En effet, les murs en adobe sont d’excellents isolants ; «le délai de déphasage pour un mur extérieur d’épaisseur moyenne peut aller jusqu’à douze heures. Étant donné que trois murs sur quatre en moyenne sont des murs mitoyens, la maison est en quelque sorte protégée de tous les côtés et reste isolée des échanges de chaleur pendant la journée».** - Troisième cycle: Pendant l’après-midi, le sol, le patio et l’intérieur de la maison se réchauffent. à cette heure, la majorité de l’air frais emprisonné dans les pièces continue de se vider à l’extérieur de la maison jusqu’au coucher du soleil. En fin d’après-midi, le patio est entièrement protégé du soleil par les ombres des surafces verticales. À l’heure du coucher du soleil, la température de l’air ambiant baisse rapidement. Le patio irradie la chaleur accumulée vers le ciel, et l’air frais commence à s’infiltrer. Un nouveau cycle commence ainsi.*** *

Anup Kumar, «Climate responsive vernacular architecture», mémoire de master, Milan, 2017

** ***

Ibid Ibid

Source: Morgan Almansa,Patio (s) : entre réalités climatiques et usages différenciés, disponible sur: https://dumas.ccsd.cnrs.fr/

2.2.2 Stratégie de la maison à patio en tant que régulateur thermique Le climat aride, comme défini dans le premier chapitre, étant très chaud en été et tempéré et froid en hiver, il nécessite une typologie de logements qui répond à ces contraintes climatiques. Mais, dans une logique de vie en communauté, cette typologie doit aussi être adaptée aux besoins culturels et sociaux. Le patio est donc la solution trouvée : un espace régulateur des paramètres climatiques à l’intérieur de la maison (chaleur, ventilation, humidité relative) entre jour et nuit, apportant un confort thermique aux habitants en jouant le rôle d’espace tampon entre deux atmosphères (intérieure et extérieure). En effet, il est l’élément clé pour un rafraîchissement efficace de la maison. Le plus souvent entouré d’une galerie, le patio constitue une façade intériorisée : les colonnes de la galerie, exposés aux rayons directs du soleil, protègent et maintiennent à l’ombre les parois intérieures, C’est pour cette raison que même lorsque règne la canicule, les pièces du rezde-chaussée baignent toujours dans une relative fraîcheur. En général, le patio permet d’assurer un micro-climat frais à l’intérieur de la maison et une aération continue, et qui plus est passive. Alors, qu’est-ce qui joue sur la qualité du confort thermique à l’intérieur de la maison. Qu’est-ce qui joue sur cette qualité d’ambiance ? Les formes et les dimensions des patios varient selon plusieurs facteurs : la région, le climat, la tradition, mais aussi selon le savoir-faire local en matière de construction. Aussi peut-on différencier et classer les patios à partir de plusieurs critères, à savoir : la forme en plan, les proportions (rapport longueur/largeur, surface au sol, hauteur moyenne des parois), la taille, la position dans la parcelle, les espaces intermédiaires, les ouvertures ou encore la couverture éventuelle... Dans les pages qui suivent nous détaillerons ces paramètres.

2.Analyse du confort thermique dans la maison à patio Cette étude repose sur la spécificité des composants architecturaux du patio et leur interaction avec les facteurs climatiques. Nous allons suivre une démarche de décomposition des composants de la maison à patio d’une part, et des relations qu’ils entretiennent entre eux d’autre part. Cela nous permettra de comprendre la réaction de chaque élément face aux sollicitations du climat. Nous détaillerons les caractéristiques de l’enveloppe et du volume tels que : dimensions, hauteur, percements et ratio ouvertures/parois opaques, rapport vides/pleins, orientation, galeries, éléments d’ombrage, eau et végétation, ainsi que les éléments et matériaux de construction utilisés. Le but est de suggérer une configuration de patio adaptée pour le climat aride, où l’on peut, à l’intérieur de la maison, se procurer de l’ombre et éviter les radiations solaires intenses ainsi que les courants d’air indésirables. 2.1 Indications morphologiques du patio Le patio peut prendre plusieurs configurations géométriques (carré, rectangle, parallélépipède..). Ce qui est important à distinguer dans sa forme, ce sont les proportions (L,l,H) ainsi que l’orientation solaire. Ces paramètres affectent les performances thermiques de la maison. Plusieurs ratios et indices morphologiques nous permettrons d’évaluer le patio en fonction de la pénétration solaire et l’éclairage naturel. - Le ratio d’ouverture du patio Ce facteur montre le degré d’exposition aux rayons solaires par rapport à la taille du patio, il est calculé comme suit :* Ratio d’ouverture= superficie de la cour (m2) / superficie totale du plan (m2) - Le ratio d’aspect Le rapport entre la hauteur et la largeur du patio est également à prendre en compte, il nous permet de définir le degré d’ouverture au ciel. Ce facteur est pris en compte pour la lumière du jour.

Le patio et ses aspects environnementaux, chapitre 4, Thèse, université de Biskra

Fig 1:le ratio R1 Source: John Reynolds, 2002

Le calcul est le suivant : Ratio d’aspect= S / (Hm)^2 S: Surface du patio Hm: Hauteur moyenne des parois entourant le patio Plus le rapport est grand, plus la valeur d’exposition est grande.** Un ratio élevé signifie que la surface du patio est plus grande que sa hauteur, donc que le sol ainsi que les murs qui entourent le patio seront très exposés au soleil.*** Si la cour est large et peu profonde, le patio fonctionne comme capteur de soleil. Alors que s’il est étroit et profond, le patio fonctionne comme un protecteur solaire, dans lequel l’orientation a un faible effet sur la thermique de la maison.**** Dans les régions à climat aride on cherchera plutôt à réduire le ratio. Un grand ratio est plus adéquat dans les régions où l’exposition au soleil est réduite. - Un indice nous permettra de mesurer la vitesse à laquelle le bâtiment se réchauffe pendant la journée et se refroidit pendant la nuit. C’est le rapport entre surface totale du bâtiment (y compris toit et façades) et le volume total, soit : R2= surface totale du bâtiment / volume du bâtiment Si le ratio est élevé cela entraîne un gain de chaleur important pendant l’été et une perte de chaleur pendant l’hiver. Il faut noter que la performance solaire du patio dépend aussi de l’accès solaire et de l’ombrage. En effet, un patio ombragé en hiver peut se transformer en un patio très ensoleillé en été en raison du changement de l’angle d’altitude du soleil*****. Il est donc primordial d’étudier les deux cas. - L’indice de l’ombre solaire: Ce ratio examine l’exposition au soleil d’hiver. Plus l’indice est élevé, plus la cour est profonde, c’est-à-dire que moins de rayonnement solaire atteint le sol ou le mur Nord du patio durant l’hiver.****** Il est calculé ainsi : R(SSI)= hauteur du paroi sud / distance du patio N-S

** ***

Ibid

**** ***** ******

Ibid

S. ABDOU, Investigation sur l’intégration climatique dans la maison traditionnelle du Ksar de Ouargla, Département d’Architecture Faculté des Sciences de la Terre et de l’Aménagement du Territoire, Université Mentouri Constantine, 2004. Ibid Ibid

Le ratio R (Solar Shadow Index)

Source: John Reynolds, 2002

2.2 Étude de cas

Les maisons traditionnelles étudiées ici ont été sélectionnées parmi une variété de typologies de patio vernaculaires de Marrakech. Nous allons examiner à travers ces exemples les différentes configurations du patio selon leurs proportions. Exemple 1 RDC

Exemple 2 RDC

Surface totale du niveau 260 m2

Surface totale du niveau 120 m2

Surface du patio 64 m2

Surface du patio 33,75 m2

Dimensions du patio l=8m

H=7,5m

L=8m

l=4,5m

H= 5m

L=7,5m

Type cube

Type plat (plan rectangulaire)

Ratio d’ouverture du patio 24%

28,12%

Ratio d’aspect

1,13

1,35

Indice de l’ombre solaire

0,75

1,11

Exemple 3 RDC+1

Exemple 4 RDC+2

Surface totale du niveau 188 m2

Surface totale du niveau 300 m2

Surface du patio 50,8 m2

Surface du patio 25 m2

l=5m

2 H=14,5m

L=5m

l=6,2m

2 H=11,5m

L=8,2m

Type carré profond

Type rectangulaire profond

13,2%

17%

0,11

0,38

2,9

1,85

46 Exemple 1 RDC

Exemple 2 RDC

Surface totale du niveau 260 m2

Surface totale du niveau 120 m2

Surface du patio 64 m2

Surface du patio 33,75 m2

Lux

Illuminance été 21 Juillet 13h00 31.40° N, -8° E Type cube

Lux

Type plat (plan rectangulaire)

Illuminance hiver 21 Janvier 13h00 31.40° N, -8° E Ratio d’ouverture du patio 24%

28,12%

Ratio d’aspect

1,13

1,35

Indice de l’ombre solaire

0,75

1,11

47 Exemple 3 RDC+1 Surface totale du niveau 188 m2

Surface du patio 25 m2

Type carré profond

Exemple 4 RDC+2 Surface totale du niveau 300 m2

Surface du patio 50,8 m2

Type rectangulaire profond

Images personnelles tirés du logiciel Velux

13,2%

17%

0,11

0,38

2,9

1,85

2.3 Résultat d’analyse et conclusion Les simulations sont faites sur le logiciel Velux et ont pour but d’étudier l’ensoleillement et son intensité au sein du patio durant des conditions climatiques opposées, à savoir en Juillet pour la saison chaude et en Janvier pour la saison la plus froide. Ces deux mois représentent les conditions météorologiques extrêmes réelles de Marrakech comme démontré dans le chapitre 1. À partir des ratios calculés et des simulations d’illuminance des différents patios, les résultats montrent une large variation de l’environnement solaire pour les différentes configurations de patios dans les bâtiments à RDC (peu profond) ou même à plusieurs étages (très profond).La comparaison a fait ressortir des points positifs ainsi que des défaillances pour chaque cas comme suit: CAS 1: Patio cubique d’une hauteur de murs à peu près équivalente aux dimensions de sa base de forme carrée. Le ratio d’ouverture du patio signifie qu’il est bien exposé au soleil du jour. Le ratio d’aspect n’étant pas très élevé, le sol ainsi que les murs intérieurs orientés Sud et Ouest sont très exposés au soleil durant la journée. Enfin le patio n’étant pas très profond, l’indice de l’ombre solaire n’est pas très élevé, ce qui signifie que le patio reçoit pendant les journées en d’hiver (lorsque le soleil est plus bas) du rayonnement solaire sur une bonne partie des murs Sud et Ouest. CAS 2: Les résultats sont plus ou moins équivalents, à la différence que la forme rectangulaire allongée du patio fait qu’il reçoit beaucoup plus de rayonnement en façade Sud quand le soleil atteint son pic (vers 14h) et beaucoup moins quand le soleil tape sur la façade Ouest (entre 14h et 18h). De plus, l’indice de l’ombre solaire est plus bas, le patio rectangulaire étant moins large selon l’axe N/S. Les rayons solaires ne rentrent pas à l’intérieur du patio de la même façon que le cas 1 et comme en témoigne la simulation, une bonne partie des surfaces du patio reste ombragée. CAS 3: L’étude démontre qu’un patio peu large et très profond n’est pas la bonne configuration à adopter dans le climat de Marrakech si contrasté. De telles proportions engendrent un ratio d’aspect très faible, le soleil ne touche donc en aucun cas le sol de la cour, comme observé sur la simulation. Et en hiver, où l’angle de soleil est plus bas, la situation s’aggrave et les façades reçoivent peu de rayons solaires. Ici le patio fonctionne comme un protecteur solaire, ce qui est bien pour la logique d’été, mais pas pour l’hiver où la température dans les étages inférieurs de la maison risquerait d’être trop basse.

49 CAS 4: Ce cas est un peu mieux adapté que le cas 3 au climat étudié, sans doute parce que l’écart entre la hauteur et la longueur du patio est plus petit. Mais dans l’ensemble, la profondeur de ce cas de figure empêche les rayons solaires de pénétrer dans le patio en hiver. Ce n’est pas la configuration adaptée aux contraintes qui nous intéressent.

Conclusion: D’après les résultats, les patios régulent le niveau d’éclairement solaire extérieur, réduisant ainsi l’exposition au rayonnement direct à l’intérieur de la maison pendant la période estivale. En hiver, lorsque le soleil est plus bas, le rayonnement solaire atteint les espaces intérieurs de la maison par réflexion sur les surfaces verticales orientées Sud et Ouest. On peut en conclure que la morphologie du patio a effectivement un impact important sur la performance globale du logement. À ce stade de développement de l’analyse, nous ne nous pouvons pas prescrire une liste quantitative précise mais nous pouvons donner des intervalles proportionnels utiles. D’après les résultats, nous avons vu que l’utilisation d’un patio profond protège complètement des rayons solaires, seules les parois orientées Sud et Ouest reçoivent les rayons solaires pendant l’été et beaucoup moins pendant l’hiver (à ce moment l’orientation du logement n’a plus aucune importance). Par ailleurs, nous remarquons que le rapport largeur/hauteur est à prendre en considération. En effet quand la hauteur est trop grande en comparaison avec la largeur, on tombe dans le cas du patio profond, faiblement exposé au soleil. Quand la hauteur est trop petite en comparaison avec la largeur, on obtient un ratio d’aspect très élevé, et par conséquent une maison fortement exposée au soleil. Il semble que le cas qui se rapproche le plus de l’optimum est le cas 1, avec un patio de base carrée : les surfaces verticales reçoivent les rayons solaires équitablement, quelque soit l’orientation du logement. Par ailleurs, le rapport largeur/ hauteur (ratio d’aspect +/- égal à 1) permet de bénéficier à la fois des rayons solaires été comme hiver, en maintenant une qualité lumineuse acceptable à l’intérieur du logement.

3.Analyse du confort thermique dans la maison à patio : Analyse paramétrique Pour mieux comprendre la conception et l’impact sur le confort, nous proposons une analyse paramétrique par croisement de divers paramètres. L’objectif est d’extraire la combinaison optimale pour le meilleur résultat en terme de confort thermique dans une maison à patio. Nous prenons l’exemple suivant comme exemple type. Cette maison se développe sur deux niveaux (rez-de-chaussée + 1er étage) surmontés d’une terrasse accessible. À l’intérieur de l’enceinte de la maison se dressent les quatre murs délimitant le patio. Ce dernier mesure environ 7m x 7m. Les pièces habitables ne font souvent qu’environ 2m50 de profondeur et se développent plutôt en longueur. L’explication serait la suivante : les planchers portent des murs intérieurs aux murs extérieurs de l’enveloppe et sont constitués de solivage de bois.

Vue à vol d’oiseau d’une maison à patio Exemple de maison à patio, vues disponibles sur https://lucdupont.wordpress.com

Vue plongeante sur la cour intérieure, sur laquelle donnent toutes les pièces

Plan R+1

Plan RDC

Plan de terrasse Exemple de maison à patio, vues disponibles sur https://lucdupont. wordpress.com

Coupe transversale

52 Pour effectuer ce travail d’évaluation des différentes configurations de patio, nous avons utiliser le logiciel Open studio et Energy plus, qui nous permet, à chaque manipulation ou changement de paramètre, de mesurer les différences en terme de changement de la qualité thermique à l’intérieur de la maison.

Modélisation personnelle sur Sketchup Prenons cette maison à patio comme maison de base. Nous allons donc, à partir de cette référence, agir sur plusieurs paramètres. Nous avons choisi en premier lieu de changer la morphologie du patio, nous agirons sur les dimensions (l,L,H) du patio. Ensuite, nous évaluerons le rapport vide/plein des parois du patio et l’effet du ratio d’ouvertures sur le confort thermique. Nous évaluerons ces paramètres selon deux orientations différentes, à savoir l’orientation du cas existant Nord-Sud et une deuxième orientation du logement selon l’axe EstOuest. Nous verrons par la suite diverses manières d’apporter de l’ombrage à l’intérieur du patio, essentiellement en analysant les galeries entourant les murs intérieurs et leur effet sur le confort thermique. Enfin, nous nous pencherons sur le rôle de l’eau et la végétation au sein du patio.

Openstudio

3.1Dimensions du patio Position du patio/ Forme

Ratio des ouvertures par rapport aux murs

Hauteur (m)

Dimensions (L*l)

cooling

Heating

(Mbtu/ m2/an)

Cooling du mois le plus chaud ( Juillet en Mbtu/ m2 )

Heating du mois le plus chaud ( Janvier en Mbtu/m2 )

Centrée/ carré

7.2

7.5*7.5

125,57

22,83

26,41

7,81

7.2

6*6

126,14

32,65

27,69

11,4

7.2

5*5

128,96

33,28

28,32

11,6

(Mbtu/ m2/an)

Hauteur (m) Dimensions (L*l)

Ratio d’ouverture du patio

Ratio d’aspect

Indice de l’ombre solaire

7.2

20%

1.08

0.96

7.5*7.5

7.2

6*6

12%

0.69

1.2

7.2

5*5

0.48

1.4

Analyse et conclusion Le but de cette partie est de vérifier l’hypothèse affirmée dans l’analyse d’étude de cas précédente. Nous constatons qu’à chaque fois que l’on change les dimensions du patio de façon à ce qu’il soit plus profond et moins large, le ratio d’aspect diminue. À l’inverse l’indice de l’ombre solaire augmente, ainsi que la quantité d’énergie thermique qu’il faudrait retirer ou rajouter respectivement pour les mois les plus chauds et les plus froids. Nous pouvons en conclure qu’un patio dont le ratio d’aspect et dont le indice d’ombre solaire sont les plus proches de la valeur 1 offrent les meilleures performances en terme du confort thermique.

Lux

Illuminance été 21 Juillet 13h00 31.40° N, -8° E Images personnelles tirés du logiciel Velux

Illuminance hiver 21 Janvier 13h00 31.40° N, -8° E Images personnelles tirés du logiciel Velux

Note: Heating/Cooling: la quantité d’énergie thermique qu’il faudrait ajouter/retirer d’un espace pour maintenir la température dans une plage acceptable.

1 Mbtu= 0.3 Watt/h Exemple: 139.11 Mbtu = 40.7 watt/h

3.2 Les ouvertures et WWR (Ratio d’ouvertures par rapport au murs) La maison à patio du Maghreb ne dispose que de peu d’ouvertures sur l’extérieur. Ces dernières sont principalement destinées à faire parvenir l’air frais des rues ombragées jusqu’au patio, pour évacuer l’air chaud vers le haut. À l’intérieur de la maison, le rapport fenêtre/mur est très important car la baie joue le rôle d’échangeur de chaleur et de lumière naturelle. Trois cas ont été testés pour choisir la solution optimisée:

Cas 1: Cas existant Cas 2: Agrandir le pourcentage du ratio sur les façades intérieures orientées Sud et Ouest Cas 3: Réduire le pourcentage du ratio sur les façades intérieures orientées Sud et Ouest

9.5%

Analyse et conclusion On constate qu’en ajoutant ou en supprimant plus d’ouvertures sur les façades orientées Sud et Ouest (qui reçoivent le plus de rayonnement solaire), le confort thermique ne s’améliore point, puisque dans les deux cas (pour un ratio de 5% ou de 9,5%), la quantité d’énergie thermique qu’il faudrait retirer ou ajouter - respectivement pour le mois le plus chaud et pour le mois plus froid - augmente. Ceci n’est pas le but de cet étude, notre objectif étant de diminuer ces quantités. D’après les résultats, l’habitation avec 6% de WWR offre les meilleures performances en terme de pénétration de lumière du jour mais aussi en terme de confort thermique puisqu’elle nécessite moins d’échanges énergétiques afin d’arriver à une température de confort que dans les cas des maisons avec 5% et 9.5% de WWR. Nous pouvons en conclure qu’un ratio de 6% en façade orientée Sud et de 4% de WWR en façade orientée Ouest semble être une plage idéale, quelque soit le WWR des façades orientées Nord et Est. En s’écartant de ces ratios pour les taux d’ouvertures indiqués, nous nous s’éloignons d’une température confortable à l’intérieur de la maison tout au long de l’année.

Existant

Total (%)

nord(%) Est(%)

Sud(%)

Ouest (%)

WWR

6.12

3.24

6.01

4.09

Agrandissement

Total (%)

nord(%) Est(%)

Sud(%)

Ouest (%)

WWR

9.5

3.24

13.96

10.64

Réduction

Total (%)

nord(%) Est(%)

Sud(%)

Ouest (%)

WWR

3.24

2.86

2.49

10.72

Cas 1

10.72

Cas 2

10.72

Cas 3

Comparatif WWR(%)

Pénétration de Lumière du jour

Cooling/Heating (Mbtu/m2/an)

Cooling du mois le plus chaud ( Juillet en Mbtu/m2 )

Heating du mois le plus froid ( Janvier en Mbtu/ m2 )

6 (Existant)

125,57/ 22,83

26,41

7,81

9.5 (Agrandiss.)

+++

128,75/ 24,05

139,11/25,02

29,21

8,4

5 (Réduction)

3.3 L’orientation Le rayonnement incident sur une surface varie en fonction de sa situation géographique (latitude et longitude du lieu) et de son orientation. Sur la base de l’analyse, nous avons établi que les façades intérieures du patio orientées au Sud et à l’Ouest reçoivent le maximum de rayonnement solaire. Dans ce qui suit nous allons comparer deux orientations de notre maison de référence : Nord-Sud et Est-Ouest.

La maison orientée Nord-Sud Le 21 Juillet à 14h00

La maison orientée Est-Ouest Le 21 Juillet à 14h00

Orientation

WWR

Cooling (Mbtu/m2/ an)

Heating (Mbtu/m2/ an)

Cooling du mois le plus chaud ( Juillet en Mbtu/m2 )

Heating du mois le plus froid ( Janvier en Mbtu/ m2 )

Nord-Sud

139,11

25,02

29,21

8,4

125,57

22,83

25,72

7,88

9.5%

128,75

24,05

26,94

8,06

137,46

25,22

28,82

8,4

123,80

23,03

25,37

7,93

9.5%

126,76

24,03

26,55

8,04

Est-Ouest

D’après les résultats montrés sur le tableau ci-dessus, on remarque que l’orientation Est-Ouest donne a priori de meilleurs résultats que l’orientation Nord-Sud. Cependant il faut savoir que la direction des vents est à prendre en compte dans notre analyse. Généralement à Marrakech, les vents Nord-Ouest à Nord-Est et Sud-Ouest à Sud-Est sont les plus fréquents. Une façade orientée vers le Sud semble finalement la plus compatible avec ces tendances. * Nous pouvons en conclure que l’orientation selon l’axe Nord-Sud est à privilégier, sachant qu’une configuration avec un léger décalage offre l’avantage de pouvoir tirer profit des vents. *

Givoni B, 1978. L’homme, l’architecture et le climat. Paris : éditions du Moniteur.

58 Course de soleil pour la maison orientée Nord-Sud en été Le 21 Juillet 31.40° N, -8° E

06h00

07h00

11h00

12h00

16h00

17h00

08h00

09h00

10h00

13h00

14h00

15h00

18h00

19h00

20h00 Images personnelles tirés du logiciel Archicad

60 La course de soleil pour la maison orientée Nord-Sud en hiver Le 21 Janvier 31.40° N, -8° E

06h00

07h00

11h00

12h00

16h00

17h00

08h00

09h00

10h00

13h00

14h00

15h00

18h00

19h00

20h00 Images personnelles tirés du logiciel Archicad

3.4 Les galeries (calculer l’impact de l’ombrage) Autour du patio, se trouve un type d’espace intermédiaire caractéristique : les galeries. Elles sont formées par des successions de colonnes, couvertes et ouvertes, qui donnent directement sur le patio. À Marrakech, la forme traditionnelle la plus répandue est le patio à trois ou quatre galeries à arcades. Ces coursives ont un rôle de distribution intérieure et assurent en outre une protection contre la pluie ou contre le soleil. Celles orientées au Nord sont à l’ombre toute la journée, toute l’année. Les galeries orientées Sud et Ouest font davantage office de seconde peau, car elles empêchent le rayonnement solaire estival d’atteindre les parois intérieures des chambres.

Type de galeries à arcades à Marrakech, Dar El Qadi

Source: https://www.stirworld.com/inspire-people-quentin-wilbaux-an-architect-s-passion-for-the-medina-of-marrakech

Pour cette étude, nous avons choisi de tester trois situations, en prenant pour base le logement orienté Nord-Sud. Cas 1: Une seule galerie, façade orientée Sud. Cas 2: Deux galeries, façades orientées Sud et Ouest Cooling du Cooling Heating Ombrage (Mbtu/m2/an) (Mbtu/m2/an) mois le plus chaud

( Juillet en Mbtu/m2 )

Heating du mois le plus froid ( Janvier en Mbtu/m2 )

Cas existant

125,57

22,83

26,41

7,81

Cas 1 Cas 2 Cas 3

123,48 122,57 122,69

23,09 23,21 23,47

25,41 25,23 25,31

7,94 7,96 8,05

On constate d’abord que l’ajout des galeries influe peu sur la quantité d’énergie thermique nécessaire pour assurer un confort thermique acceptable au sein de la maison. Il apparaît que ce procédé architectural diminue la quantité de chaleur à l’intérieur de la maison pendant la saison estivale. Cependant, leur présence engendre une augmentation de la demande d’énergie thermique pendant l’hiver. Nous pouvons en conclure que les galeries sont très avantageuses pendant l’été, mais deviennent contraignantes en saison hivernale. Dans les riads et maisons à patio à Marrakech, il existe aujourd’hui d’autres techniques d’apport d’ombre de manière plus modulable, tout est restant simple à mettre en place: des rideaux au niveau des galeries ou des tentures au niveau de l’ouverture zénithale du patio peuvent diminuer l’impact des rayons solaires sur l’habitat. Ces éléments sont faciles à retirer aussitôt que le soleil se couche, et surtout pendant les mois froids, où leur usage n’est pas nécessaire.

Techniques d’ombrage dans un patio à Marrakech Source: Photos prises du site Airbnb

3.5 Les matériaux Nous avons détaillé dans ce qui précède la morphologie du patio des points de vue conceptuel et dimensionnel. Nous allons à présent aborder la question des matériaux de construction, puis de l’eau et de la végétation, et enfin des éléments de couverture. Tous font partie intégrante de l’architecture du patio. L’enveloppe constitue la première interface pour répondre aux besoins de confort thermique. Dans les riads, l’épaisseur des murs varie entre 30 cm et 45cm, selon leur position intérieure ou extérieure et selon leur rôle structurel. Cette épaisseur les dotent d’une forte inertie thermique, qui permet de réguler les échanges thermiques de l’intérieur vers l’extérieur. De plus, ils sont le plus souvent maçonnés en pierre pour le soubassement et en adobe (briques de terre crue compacte séchées au soleil) sur tout le reste de la hauteur. La terre crue est un matériau très répandu dans les constructions vernaculaires marocaines et est particulièrement adapté aux milieux arides. Les phénomènes de condensation et d’évaporation de l’eau contenue dans la terre apportent aux parois en adobe des qualités reconnues et remarquables* s’agissant de régulation hygrométrique et de déphasage thermique pouvant aller jusqu’à une demi-journée. Enfin, l’utilisation de revêtements en chaux participe aussi à renforcer l’inertie des murs, par absorption de chaleur. Ainsi, de par leur épaisseur, leur densité et leur composition caractéristiques, ces parois contribuent au confort de vie des habitants. Les murs assurent un rôle de masse thermique, stockent la chaleur provenant du rayonnement solaire. Ils stabilisent la température interne de la paroi, en régulant les variations thermiques diurnes. L’énergie accumulée pendant la journée est dégagée par effet de refroidissement durant la nuit. En hiver, cette radiation nocturne permet aux usagers de bénéficier d’une atmosphère interne tempérée, particulièrement après le coucher du soleil. Durant l’été, les habitants profitent de la fraîcheur des pièces pendant le jour, puis, lorsque les murs commencent à radier le soir, se déplacent vers la terrasse ou les galeries. En créant des courants d’air dans les pièces de vie, ils encouragent un renouvellement de l’air et permettent au patio de jouer son rôle de cheminée.

BARIDON Laurent, Les leçons de la Terre, Paris : éditions des Cendres, 2016, p. 296

Fig 2: l'absorption du rayonnement pendant la journée

Fig 3: le ré-rayonnement pendant la période nocturne Source: Le patio et ses aspects environnementaux, chapitre 4, Thèse, université de Biskra

3.6 L'eau dans le patio Dans le patio, l'eau et la végétation sont des éléments importants. Même lorsque les conditions de confort ne peuvent pas être objectivement satisfaisantes, ces éléments naturels apportent au minimum une sensation visuelle de confort. L’eau, quelque soit sa forme (bassin d’eau, fontaine avec ou sans jets d'eau, arrosage par les usagers), a un impact rapide sur l'humidité relative de l’espace habitable. Ce phénomène de rafraîchissement est dû au changement d’état de l’eau qui passe de l’état liquide à l’état gazeux sous l’effet de la chaleur. Dans les journées chaudes, l’évaporation de l’eau engendre une humidification, donc un refroidissement de l'air environnant. Ceci entraîne une diminution de la température ambiante dans le patio, et par la suite dans les espaces d’habitation adjacents. La fontaine est le point d’eau le plus répandu dans les patios des maisons marrakchia. Cette structure d’agrément trône en évidence au milieu du patio et contribue à l‘esthétique et à l’ordonnancement de l’espace.* De plus, le ruissellement de l’eau est propice à la contemplation et à la relaxation. La fontaine centrale est constituée d’un bassin principal, au sol, orné d’une ou plusieurs vasques en hauteur et un système de jet d’eau en leur milieu, alimenté par une pompe. En terme de matériaux, elle est façonnée dans de la pierre, ou dans du marbre, sur lesquels est posé un revêtement en mosaïque ou un carrelage, traditionnellement aux couleurs très variées.**

Conseils pour créer un jardin, disponile sur: https://jardinsdeverone.com/fontaine-marocaine/

Ibid

Points d’eau au sein des maisons à patio à Marrakech Source: https:// jardinsdeverone.com/fontaine-marocaine/

3.7 Le rôle des végétations La végétation joue un rôle important dans le patio car elle agit comme un régulateur micro-climatique dans le volume. D’une manière générale la végétation influe sur les trois paramètres climatiques : le rayonnement solaire, l’humidité, le vent. Les plantes se montrent particulièrement efficaces durant la période estivale, leur feuillage créant de l’ombre sur le sol, les murs et les ouvertures. Pendant la période froide, si leur feuillage est caduc, les branches laissent pénétrer les rayons solaires, ce qui présente également un avantage. La présence de végétaux dans le patio peut maintenir le taux d’humidité dans le seuil de confort ordinaire, autour 40%. Leur présence aide à la régulation de la température dans les mois les plus chauds. La végétation réduit l’entrée des vents de sable et des poussières dans le patio et dans l’habitation. Une disposition minutieuse des plantes peut même contribuer à contrôler la vitesse des courants d’air dans une direction désirée. Il est bien évident que le type, la taille, la densité et la forme des plantations conditionnent leurs effets et leur capacité à impacter le micro-climat du patio. On pourrait identifier différents trois dispositifs-types de patio végétalisé, en fonction de la hauteur et de la densité des plantes :

Types et hauteurs de la végétation dans des maisons à patio Source: Photos prises du site AIr bnb.fr

Cas 1: Arbustes ou arbres de petite taille agencés à proximité du plan d’eau central. Cas 2: Plantes grimpantes formant une couverture végétale en hauteur du patio. Cas 3: Arbres hauts au feuillage couvrant.

Source: Le patio et ses aspects environnementaux, chapitre 4, Thèse, université de Biskra

Types de plantes Les trois arbres les plus fréquents dans les maisons marocaines sont : le palmier dattier, le bigaradier et l’olivier. Plante

Palmier dattier

Originaire

Moyen-Orient et d'Afrique du Nord.

Feuillage

Persistant épineux.

Taille (H)

Peut croître jusqu'à 20 mètres

Tronc (D)

Peut atteindre 30 cm ou plus

Entretien

Couper la totalité des feuilles abîmées. Tailler l'extrémité des feuilles jaunies Résistance Très résistant aux rayons de soleil.Un palmier peut résister jusqu'à -10°C

Plante

Bigaradier

Originaire

Asie du Sud-Est

Feuillage

Arbre fruitier à feuillage persistant lisse.

Type de terre Taille (H)

Une terre ordinaire, légère, bien drainante et surtout non calcaire. Mesure entre 4 et 8 mètres.

Tronc (D)

Peut atteindre 10 - 15 cm

Arrosage copieux l'été et fortement réduit l'hiver Planter dans à basse température (humide) Résistance C'est un arbre peu rustique au gel (-8 °C). Entretien

Plante

Olivier

Originaire

Feuillage

Feuilles lancéolées, persistantes et coriaces

Type de terre Taille (H)

Sol doit être profond, perméable, bien équilibré en éléments (argile + limons+ sable ) 3à7m

Tronc (D)

Elle aime la pleine lumière, les sols secs, les expositions chaudes. Résistance L'olivier résiste jusqu'à -8 à -10°C en repos végétatif hivernal. La croissance végétative s'arrête à 40°C. Entretien

Infos tirés du site: https://www. aujardin.info/fiches/differents-typesplantes.php

3.8 Le couvre-patio : pour se protéger de la pluie et du froid Couvrir les patios des maisons à patio pendant l’hiver est fréquent dans la ville de Marrakech afin de se protéger de la pluie. On utilisait anciennement des nattes en feuilles de palmier, des tentures ou des bâches pour obstruer l’ouverture. Aujourd’hui, avec les avancées technologiques, on opte de plus en plus pour des systèmes mécaniques. Une des techniques de couverture hivernale du patio se fait avec une bâche transparente en plastique, tendue depuis la terrasse et équipée d’un manchon pour l’évacuation des eaux de pluie, c’est une solution simple et économique mais peu esthétique «Elle est peu esthétique et sa mise en place est contraignante : tendre et fixer la bâche ne peut se faire qu’avec l’aide d’autres personnes et cette opération est généralement ponctuelle, effectuée à la mi-Novembre pour une réouverture du patio début Avril»*. À l’inverse, la solution mécanique est très modulable. Elle donne la possibilité de fermer le patio dès les premières gouttes en cas d’intempéries, puis de l’ouvrir à la mi-journée pour profiter des rayons du soleil, et de le refermer le soir pour éviter les déperditions de chaleur. Cette solution prend le plus souvent la forme d’une structure métallique supportant des plaques de polycarbonate. «Ce matériau convient parfaitement à ce type de système mobile, car plus léger que le verre mais 250 fois plus résistant que ce dernier».**

Le couvre patio, article disponible sur: http://un-riad-au-maroc. over-blog.com/article-le-couvre-patio-pour-se-proteger-de-la-pluie-etdu-froid-116464338.html ** Ibid

Couverture ne plastique

Couverture en polycarbnate

3.9 Récapitulatif du modèle du patio optimal Usages / Programmation

Performances

• Déambulation

• Régulateur thermique

• Détente et repos

• Ombrage

• Culture des plantes

• Ventilation

• Conversation et réunion • Réception des invités • Fête et regroupement • Activités domestiques quotidiennes

69 Éléments de conception

Optimisations

Critiques

• Emplacement du patio

Centré sur l’axe Nord-Sud

• Forme du patio

Carré

• Dimensions

Un patio dont le ratio d’aspect et dont le indice d’ombre solaire sont les plus proches de la valeur 1 offrent les meilleures performances en terme du confort thermique.

• Le ratio d’ouvertures sur les parois verticales

Un ratio de 6% en façade orientée Sud et de 4% de WWR en façade orientée Ouest semble être une plage idéale, quelque soit le WWR des façades orientées Nord et Est

• Orientation du logement

l’orientation selon l’axe Une configuration avec Nord-Sud est à privilégier un léger décalage offre l’avantage de pouvoir tirer profit des vents Ouest-Est. Apport d’ombre de ma- Les galeries sont très nière plus modulable: des avantageuses pendant rideaux au niveau des ga- l’été, mais deviennent leries ou des tentures au contraignantes en saison niveau de l’ouverture zé- hivernale. nithale du patio peuvent diminuer l’impact des rayons solaires sur l’habitat. Maçonnerie en pierre Epaisseur des murs vapour le soubassement et rie entre 30 cm et 45cm, en adobe sur tout le reste Cette épaisseur les dotent de la hauteur. d’une forte inertie thermique

• Galeries et techniques d’ombrage

• Matériaux

Les surfaces verticales reçoivent les rayons solaires équitablement, quelque soit l’orientation.

En s’écartant de ces ratios pour les taux d’ouvertures indiqués, nous nous s’éloignons d’une température confortable à l’intérieur de la maison tout au long de l’année.

• Présence d’eau

La fontaine est le point d’eau le plus répandu.

• Présence de végétation

Mixité végétale en prévili- Pendant la période froide, giant les arbres hauts au si leur feuillage est caduc, feuillage couvrant les branches laissent pénétrer les rayons solaires

70 4.Analyse d’une maison individuelle moderne type 4.1Typologie de la maison marocaine moderne La maison à patio est une typologie d’architecture qui reflète l’excellente compréhension du milieu aride et ses contraintes climatiques, en se faisant l’intermédiaire entre une chaleur insupportable et un intérieur qui baigne dans une relative fraîcheur. Cette régulation thermique est réalisée grâce à plusieurs paramètres morphologiques et plusieurs dispositifs architecturaux que nous avons tenté de quantifier. Ces résultats pourront servir de base pour constituer un ensemble de consignes à suivre par les concepteurs, pour arriver à une configuration optimale du patio. L’architecture d’aujourd’hui, en contradiction avec les formes de constructions traditionnelles, contribue à la disparition des typologies architecturales de la médina et en est la première menace. L’architecture contemporaine, très influencée par le mouvement moderniste, s’appuie sur des principes à l’opposé des dispositifs ancestraux : utilisation de béton pour la construction ; ouverture sur les paysages urbains et l’espace public ; nouveaux équilibres pleins/vides ; façades vitrées ; confort thermique atteint par l’utilisation d’équipement mécaniques... 4.1.1 Mode constructif marocain ( actuelle): Dans le domaine du gros oeuvre au Maroc, un certain nombre de matériaux interviennet dans la construction moderne, on trouve principalement le ciment, l’acier, la brique alvéolaires en terre cuite ou parpaing pour les murs, le béton armé pour la structure généralement en poteaux poutres, hourdis pour les planchers, on trouve d’autres matériaux de produits céramiques et enduits. De point de vue thermique, ces matériaux ont des caractéristiques thermiques défavorables et ne sont sont généralement pas associé à un autre système d’isolation avec d’autres matériaux isolants. Or, les échanges thermiques entre intérieur et extérieur sont régulé par l’épaisseur du mur avec une lame d’air qui varie entre 10 et 25 centimètres.* Les murs:

Mur en briques

Murs en parpaing

Ep de lame d'air de 25cm

Ep de lame d'air de 10cm

Zaid Romani,Abdeslam Draoui, Modes constructifs marocains et réglementation thermique, Faculté des sciences et techniques, Tanger.

Différentes épaisseurs de lame d’air Source: Zaid Romani,Abdeslam Draoui, Modes constructifs marocains et réglementation thermique, Faculté des sciences et techniques, Tanger.

71 Le plancher:

Plancher en béton

La toiture:

Les fenêtres et les protections solaires: Les fenêtres ne sont généralement pas dotée de protection solaire sauf rideau en acier mécanique pour la fermeture. Généralement les fenêtres basiques font ( 120 x 150 cm ), avec un vitrage simple clair d’épaisseur de 2,5mm et d’une menuiserie en aluminium. Le Grillage en fer est un élément de sécurité indispensable qu’on trouve pratiquement sur tous les étages.*

Toiture en Houdis

Rideaux ou voilage des fenêtres Les cadres des fenêtres en PVC ou Acier. Zaid Romani,Abdeslam Draoui, Modes constructifs marocains et réglementation thermique, Faculté des sciences et techniques, Tanger.

Zaid Romani,Abdeslam Draoui, Modes constructifs marocains et réglementation thermique, Faculté des sciences et techniques, Tanger.

4.1.2Simulation thermique d'une maison marocaine moderne Présentation du logement étudié La maison est construite sur une surface de 70 m2, elle se développe sur deux niveaux plus la terrasse. orientée estouest et mitoyenne des côtés nord et sud. Quant au patio , il n’a plus de place dans la maison moderne. Le Rez de chaussée est utlisé comme un espace jour avec un sejour, un salon et une cuisine. C’est dans le premier étage où se déroule les activités nocturnes, donc il est ré- (Est-Ouest) Mur extérieur servé aux chambres à coucher. La terrasse est essentiellement utlisée pour le dressage du linge.

Composants mortier de ciment

brique rouge en terre cuite lame d'air brique rouge en terre cuite mortier de ciment mortier de ciment parpaing Mur extérieur (Nord-Sud) Source:Issam parpaingSOBHY, Effet de La maison est réalisée en poteaux-poutres en béton armé. l’isolation mortier thermique de ciment de l’enveLes murs extérieur sont en aggloméré de granulats de ciloppe surGalet les besoins en chaufBéton armé fage ment avec un revêtement extérieur en enduit de ciment et (Intérmédiaire) Plancher Couche de forme d’une maison typique à Maren plâtre pour l’intérieur. Les planchers sont réalisés en Carrelage rakech, plâtre simulation dynamique poutrelles et hourdis. Ces murs et planchers sont compoet monitoring, Hourdis Université Cadi sés comme suit: Plancher (Toiture) Béton armé 2014 Ayyad, Marrakech, mortier de ciment Carrelage coeff de transmission thermique Epaisseur totale (cm) Composants Epaisseur (cm) mortier de ciment 1.5 Mur extérieur (Est-Ouest)

Mur extérieur (Nord-Sud)

Plancher (Intérmédiaire)

Plancher (Toiture)

Epaisseur totale (cm)

brique rouge en terre cuite lame d'air brique rouge en terre cuite mortier de ciment mortier de ciment parpaing parpaing mortier de ciment Galet Béton armé Couche de forme Carrelage plâtre Hourdis Béton armé mortier de ciment Carrelage

coeff de transmission thermique

10 5 10 1.5 2 20 20 2 50 7 7 1 1 16 4 10 2

Dans ce type de logement, les occupants s’adaptent aux températures élevées de0,44W.m-².K-1 l’été par la climatisation méca28 nique en installant un climatiseur au niveau du séjour, parfois d’autres au niveau des chambres à coucher. Quant au confort d’hiver, dans la majorité des cas, il est assuré par 1,61W.m-².K-1 44 un chauffage électrique. A part, les conséquences économique et environnementales défavorables de ces appareils, l’inconvénient flagrant que1,99W.m-².K-1 les occupants rencontrent, et qui 65 est dû à la non isolation du logement, c’est qu’ils raffraichissent ou chauffent un diamètre restreint ce qui impose d’installer33un nombre important d’appareils pour assurer un 2,22W.m-².K-1 confort total au sein de la maison et par conséquent une facture d’électricité très élevée.

0,44W.m-².K-1

1,61W.m-².K-1

1,99W.m-².K-1

2,22W.m-².K-1

Epaisseur (cm) 1.5 10 5 10 1.5 2 20 20 2 50 7 7 1 1 16 4 10 2

Plan Rdc

Photo de l'entrée de la maison type

Plan R+1

Plan de la Terrasse

Source des photos et plans :Issam SOBHY, Effet de l’isolation thermique de l’enveloppe sur les besoins en chauffage d’une maison typique à Marrakech, simulation dynamique et monitoring, Université Cadi Ayyad, Marrakech, 2014

74 Comme l’exemple de l’étude précedente sur la maison à patio, cette fois nous effectuerons la même démarche paramétrique sur une maison moderne type (sans patio) à Marrakech. Nous allons à partir du cas existant essayer de mesurer à chaque fois l’effet que pourrai avoir, le ratio d’ouverture, l’orientation et une protection solaire sur la performance thermique au sein la maison. Les ouvertures: Nous avons évalué en premier l’effet des ouvertures, essayant d’augmenter dans un premier temps le ratio d’ouverture et dans un second temps le réduir par rapport au ratio existant égale à 7%. Les deux façades n’ont pas de de protection solaire, elles se composent d’ouvertures assez large et un balcon de chaque côté. Le ratio des ouvertures occupe un pourcentage de 20,8% pour la façade Est et 11,8% pour la façade Ouest. En augmentant le ratio d’ouvertures sur ces deux façades, on remarque que la quantité de l’énergie thermique demandé pour arriver à une certaine plage de confort s’éleve, à l’inverse ça diminue quand on réduit ce ratio. Puisque les résultats se rapprochent légèrement, dans ce cas c’est difficile de trancher sur le chiffre du ratio le plus optimale. cela demande une multitude de configurations et de simulations pour enfin arriver à définir un certain interval optimale. L’orientation: Le bâtiment est orienté Ouest-Est, ce qui le rend bien ensoléillé en été le matin quand le soleil se lève ainsi que l’apres-midi, or à cet heure la façade présente une possibilité d’inconfort visuel par éblouissement dû à l’exposition aux rayons solaires de fin de journée. En hiver, étant éclipsée au rayonnement solaire, la façade accentue l’inconfort ressenti par les usagers qui s’additionne au températures déjà basses en fin de journée, il devient difficile de contrôler la froideur et le gel. De plus cet orientation ne permet pas au bâtiment de se protéger des vents. En effet, en comparant les résultats obtenues des deux orientations, on constate encore une fois que l’orientation nord-sud est la plus adéquate avec ce type de climat. protection solaire: Nous avons essayé d’équipé les deux façades avec des protections solaires au niveau des ouvertures (casquette solaire de 1m de large) pour mesurer l’effet d’ombrage. nous constatons que dans toutes les configurations, l’ajout d’une protection solaire améliore le confort thermique au sein de la maison légèrement et cela dans les deux orientations proposées.

Note: L’enveloppe a une faibe isolation assuré par une lame d’air de seulement 5cm. de plus le béton utilié comme matériau de construction est un bon conducteur thermique, ce qui permet aux calories de s’infiltrer rapidement des deux côtés des parois contrairement à la terre.

75 Tableaux récapitulatifs Description (cas1)

Total (%)

nord(%) Est(%)

Sud(%)

Ouest (%)

WWR

7,7

Description ( cas2)

Total (%)

nord(%) Est(%)

Sud(%)

Ouest (%)

WWR Cas existant

11,8

Description ( cas3)

Total (%)

nord(%) Est(%)

Sud(%)

Ouest (%)

WWR

9,5

12,9

N-S

20,8

27,3

Orientation

WWR

Cooling (Mbtu/m2/ an)

Heating (Mbtu/m2/ an)

Cooling du mois le plus chaud ( Juillet en Mbtu )

Heating du mois le plus chaud ( Janvier en Mbtu )

Est-Ouest

172

13,48

34,96

5,8

175,44

35,8

9.5%

177,52

14,4

36,2

6,12

170,56

13,84

35,2

5,72

174

14,92

35,36

9.5%

174

35,6

6,24

Ombrage

WWR

Cooling (Mbtu/m2/ an)

Heating (Mbtu/m2/ an)

Cooling du mois le plus chaud ( Juillet en Mbtu )

Heating du mois le plus chaud ( Janvier en Mbtu )

Casquette de 1m

170,4

13,88

34,84

5,72

172,76

14,36

35,28

9.5%

174,48

14,72

35,6

6,16

170

13,56

34,92

5,84

172,92

15,28

35,52

9.5%

173,25

15,16

35,56

6 6,24

Nord-Sud

E-O

13,8

Casquette de 1m

76 Conclusion: En étudiant les deux modes de construction, le mode traditionnel de la maison à patio ainsi que le mode contemporain, on a pu mesurer le degré de confort assuré par chacune de ces deux typologies. L’ analyse paramétrique de la maison à patio nous a permis de déduire plusieurs critères à respecter et a adopter pour apporter une adaptation aux conditions climatiques arides de la région de Marrakech. Nous avons pu définir une première forme d’adaptation de la conception du patio, en ce qui concerne sa morphologie, son orientation, son degré d’ouverture ainsi que celle des surfaces verticales l’entourant, ses diverses éléments architecturaux apportant de l’ombre ou du rafraichissement passif, ainsi que la possibilité de sa fermeture en cas de besoin sans oublier le comportements et habitudes des habitants qui participent aussi à améliorer la sensation du confort à l’intérieur de l’habitation. En ce qui concerne le logement moderne, on a pu relever plusieurs dysfonctionnements au niveau de l’ensemble du bâtiment que ce soit en hiver ou en été, dans ce type de logement, comme déjà évoqué au début de ce mémoire, les usagers sont confrontés durant toute l’année à un inconfort et une gêne qui dégrade la qualité de leur vie quotidienne.. Ils se retrouvent dans l’obligation de s’y adapter en faisant le recours aux systèmes mécaniques, et cela, pour plusieurs raisons, notamment le volume très ouvert qui favorise largement les échanges thermiques directs avec l’environnement extérieur, le logement est d’une orientation non-optimale, son enveloppe est non isolée, ainsi qu’il est construit avec des matériaux non adaptés, on y trouve aucun système de ventilation naturelle à part les ouvertures, de plus de l’absence d’une protection solaire ou d’un écran végétal. Malheureusement, aujourd'hui, toutes les constructions nouvelles obéissent aux règles de ce système de logement défaillant, ces constructions pillulent partout dans la région de Marrakech et ailleurs dans le Maroc, elles se sont propagées de façon monotone et indépendante du contexte géographique, culturel et social, ce qui illustre une situation d’inconfort alarmante au sein des logements à l’échelle de la ville ainsi qu'à l’échelle nationale.

Chapitre 3: La réinterprétation contemporaine pour un logement collectif confortable

80 Dans ce chapitre, nous allons aborder la question de l’habitat et la densité, la densité dans la ville, et le climat. Cette question est au coeur du débat de la politique de la ville de Marrakech et ailleurs dans le monde. Ce qui motive cette réflexion, c’est le fait de penser l’architecture en parallèle avec l’urbanisme et de développer une typologie d’habitat d’une échelle plus importante que la maison individuelle, et qui répond à la fois à la question du confort thermique par le biais du patio et à la question de l’étalement de la ville avec une conception verticale du logement. En effet, c’est à nous architectes, et acteurs de la ville de mettre en place un algorithme qui répond à la fois aux besoins des citoyens ainsi qu’aux nécessités de la ville, pour que l’espace urbain se développe de manière durable. Aujourd’hui, notre mode de vie devient de plus en plus marqué par l’individualité, nous sommes en quête d’intériorité qui d’une façon ou d’une autre nous coupe du monde extérieur, auquel nous sommes en perpétuelle confrontation. La maison à patio est un parfait exemple qui assure ce besoin de se tourner vers soi. C’est d’ailleurs le cas pour la ville de Marrakech où 67% du parc du logement sont des maisons individuelles, modernes. Donc, on peut dire que les marocains préfèrent et privilégient l’acquisition de lots de terrain et l’auto-construction que l’achat d’appartements de standing ou logements résidentiels sociaux. En premier lieu, nous étudierons quelques expérimentations architecturales datant du 20è siècle, pendant la période du protectorat au Maroc. Ces tentatives de mise en scène du patio traditionnel au sein de logements collectifs et d’îlots plus denses sont issues de réflexions d’architectes français. Ces derniers ont expérimenté dans de nouveaux quartiers, en périphérie de ville, et ont apporté des réponses qui paraissent innovantes, voire même radicales. Il est intéressant de les étudier car c’est une vraie source de confrontation entre l’aspect prospectif de ce mémoire et la réalité. Il s’agit de confronter les choix des architectes à ceux des habitants qui vivent quotidiennement dans leur patios réinterprétés. Dans un deuxième temps, nous exposerons l’intérêt de cette recherche, qui est de trouver une réinterprétation du patio dans le cadre du logement collectif. e l’étude. Nous avons la volonté de proposer une nouvelle typologie d’habitat « collectif » à patio, un choix conceptuel qui apportera à la fois une réponse à la densité dans la ville et au confort thermique dans les logements. L’objet principal de cette étude est de mettre l’accent sur le patio est son importance dans une échelle d’habitation plus importante, après

81 l’avoir analysé à son échelle propre. Changeons son statut d’une pièce de vie de la maison à un espace commun entre plusieurs habitations. Il sera intéressant de s’avoir comment le patio fonctionnera dans ce cas, surtout en terme de morphologie. Pour cela, dans l’organisation du plan, nous noterons que nous prendrons en compte l’analyse paramétrique du patio traditionnel réalisé dans le chapitre 2, cette analyse scientifique dirigera les préconisations prises pour cette proposition. Cette dernière sera considérée comme une expérimentation basée sur des hypothèses et non pas comme un résultat systématique.

Le logement adapté: Les premiers essais Bien que les solutions de l’habitat pour le plus grand nombre sont diverses et multiples, le but est d’adapter l’habitat à une géographie, un climat et une culture spécifiques en prenant en compte les particularités des modes de vie des habitants ainsi que leur situation économique. En effet, le marocain a un mode de vie à lui, ses propres habitudes et un cadre de vie auquel il est accoutumé qu’il faut respecter.

Les carrières centrales à Derb Jdid En 1922, l’architecte Ecochard a pu expérimenter dans le logement marocain dans un quartier de bidonville autour d’une cité industrielle en périphérie de la ville de Casablanca. Son objectif était de proposer différents types d’habitation avec un patio proposant une organisation qui respecte les habitudes traditionnelles de l’habitant marocain. Ce concept, qu’il appelle «trame sanitaire» est de base carrée de 8mx8m, soit 64m2 et permet de loger 350 habitants par hectare, il se développe en rez-de-chaussée avec une à deux pièces, ainsi une cuisine et un sanitaire, et tous s’ouvrent sur le patio. Ce projet s’est étalé sur la périphérie de la ville de façon proliférante : les carrières centrales comptaient 1000 logements en 1952, et 3300 à la veille de l’indépendance, en 1956. Aujourd’hui même si vu d’en haut, la trame 8 x 8 est toujours présente et visible, la hauteur fixée à 3m par Ecochard a disparu pour la quasi totalité des logements suite à des opérations de surélévation. Il n’en reste actuellement que quelque-uns possédant leur hauteur initiale. En ce qui concerne le patio dans l’organisation d’origine, les habitants ont vite recouvert l’ouverture sur le ciel dans la plupart des logements par manque d’espace. Les familles ont souvent cherché à offrir plus d’espaces intérieurs au logement, soit pour des besoins personnels ou pour apporter des revenus supplémentaires en cas de sous-location. En réalité, ces différentes interventions ont créé des problèmes d’hygiène, puisque les rayons solaires rentrent peu dans le logement et que l’air ne circule plus aussi facilement.

Maison patio central les Carrieres, Photothèque de l'Ecole Nationale d'Architecture de Rabat. Publié dans OASE, 82. 2010

Typologie de la Trame 8 m X 8 m exemple d’aménagement d’un groupement de cellule, Editorial Casablanca, modèle demodernité pour l’Europe des années 50. Disponible sur: http://www.casamemoire.org/newsletter/Newsletter05%20-%20Octobre%202009. pdf

La carrière centrale aujourd’hui

Vue aérienne de l’ensemble en 1952

Les premières cités verticales, Georges Candilis et Sadrach Woods, 1952

D’autres opérations de recasement des bidonvilles ou à caractère social ont succédé la première expérimentation. Pendant cette période, les architectes ont admis qu’un logement marocain se traduit essentiellement par une habitation individuelle avec patio. Cependant avec l’expérience des carrières centrales cette typologie a été remise en cause pour tester d’autres formes d’habitation, cette fois dans une logique plus verticale qu’horizontale, de nouveaux projets de logements collectifs ont été lancé en 1953; le Sémiramis et le Nid d’abeille conçu par les architectes Georges Candilis et Sadrach Woods. Ce sont deux solutions radicalement nouvelles au Maroc à cet époque, deux véritables révolutions architecturales réalisés par la superposition des cellules de la trame 8 x 8 d’Ecochard.

Le Sémiramis L’immeuble Sémiramis est orienté Est-Ouest, avec des logements traversants. Chaque logement se développe sur deux étages, distribués un étage sur deux par des coursives en saillie de la façade et qui mènent aux patios privés en double hauteur.

Le Nid d’Abeille Au voisinage du premier immeuble, le Nid d’abeilles s’installe orthogonalement au Sémiramis, avec des façades orientées Nord-Sud, possédant sur la façade Sud des patios suspendus avec un jeu de grandes ouvertures pour éclairer les patios superposés ainsi que l’intérieur des logements. Aujourd’hui ce bâtiment est devenu méconnaissable et a complètement perdu sa morphologie initiale. Il a connu plusieurs interventions d’auto-construction de la part des habitants. Leur préoccupations étaient de redimensionner et rétrécir les fenêtres, ainsi que de fermer les patios afin de gagner en surface habitable. La transformation de ces deux bâtiments s’est progressivement opérée avec l’élargissement des familles. En effet, les deux projets ont été drastiquement modifiés, car ils ne sont au final pas adaptés aux modes d’habiter marocains. Les patios réinterprétés sur façade Sud ne protègent en rien des rayons solaires ou de la surchauffe, n’assurent pas d’intimité et ne remplacent en aucune façon la complexité du patio traditionnel. En plus, la taille des logements proposés n’est pas en adéquation avec la taille des familles,

Coupe schématique de l’immeuble Sémiramis

Coupe sur le bâtiment Nid d’abeille Coupes disponible sur: http://www.casamemoire.org/newsletter/Newsletter05%20-%20Octobre%202009.pdf

85 et qui voient dans les patios, une chambre supplémentaire à créer. Ces trois différents types de projet ont été proposés comme solutions et prototypes à reproduire en série pour lutter contre l’étalement des bidonvilles. Mais, avec le recul aucune des propositions n’a été retenue ou développée dans le futur. L’immeuble lors de sa construction

L’immeuble aujourd’hui Vues disponible sur: http://www.casamemoire.org/newsletter/Newsletter05%20-%20Octobre%202009. pdf

86 Réinterprétation du patio dans le logement collectif Nous sommes aujourd’hui dans une société qui privilégie l’acquisition de maison individuelle, pour des raisons économiques, sociales et culturelles, mais aussi en raison de facteurs spatiaux. Dans cette logique, le territoire urbain s’accroît et ne cesse de s’étaler, les parcelles libres se raréfient. Pourtant, les acteurs de la construction continuent quand même dans cette démarche, malgré que les divers problèmes que pose l’expansion urbaine soient bien connus et qu’ils ne nous encouragent pas à continuer dans cette voie. Revenons à notre sujet central : le patio. C’est une solution ancestrale qui a résolu dans le passé la problématique du confort thermique au sein des maisons individuelles,. Cependant son potentiel a été peu à peu négligé pour plusieurs raisons socio-économiques. Aujourd’hui l’espace du patio, dans un logement qui regroupe plusieurs familles ou des familles élargies, peut-il lui même être soumis à la densification ? Peut-on généraliser son emploi et ses multiples qualités d’ordre climatique, organisationnel, social etc. à l’échelle d’un logement collectif - sans perdre la notion de la centralité fonctionnelle, au profit de l’extraversion de la maison, comme dans les cas analysés précédemment ? L’objectif principal dans la partie suivante est de mettre l’accent sur le patio et son importance dans une échelle d’habitation plus importante, après l’avoir analysé à son échelle propre. Passer d’un statut de pièce de vie de la maison individuelle à celui un espace mutualisé entre plusieurs unité d’habitation. Nous nous attarderons sur la morphologie générale de la maison, les rapports entre les dimensions du patio (longueur, largeur et profondeur), le degré d’ouverture des fenêtres ainsi que la compacité du volume et l’organisation du plan. Nous noterons que nous prendrons en compte l’analyse paramétrique du patio traditionnel réalisé dans le chapitre 2, cette analyse dirigera les préconisations prises pour cette proposition. De plus, nous essayerons de répondre dans ce qui suit aux questions suivantes : Comment combiner l’habitat collectif (petit collectif) avec le système du patio traditionnel ? Comment faire d’une maison à patio traditionnelle une maison «moderne de ville»? Comment concilier la recherche de l’intimité avec cette quête de cohabitation autour du même patio ? Esquisses de compartimentation du logement collectif autour du patio

87 Patio central vs patio moderne

Patio à l’échelle de la maison individuelle

Avant de s’étaler sur des propositions de réajustement du patio et son appropriation au sein du logement collectif, nous ferons le point sur les exemples à ne pas suivre. L’organisation spatiale autour du patio est un facteur primordial, il ne faut en aucun cas mettre de côté la centralité de la cour, ni l’intériorité du plan de manière générale. Le patio doit garder son statut de séjour à ciel ouvert, un espace tampon à caractère mi-extérieur mi-intérieur, carrefour d’une vie familiale. Le but est donc de réinterpréter le patio traditionnel sans tomber dans l’ambiguïté réductrice du patio moderne. En effet, ce qui rend les plans modernes défaillants, c’est cette tendance de reproduction des schémas de plans occidentaux. Comme le montre les expériences précédentes des plans linéaires, l’on ne propose plus des maisons «à patio» mais plutôt «avec patio». Il y devient un espace décoratif, un espace de passage qui n’est plus au centre du mode de vie de l’habitant, et en changeant sa morphologie et son essence architecturale, il perd son rôle de régulation thermique. En effet, si l’on prend l’exemple des logements des carrières centrales de Derb Jdid, ces maisons ne s’inspirent que de la forme de la maison à patio traditionnelle, et elles ne prennent pas en considération l’occultation du soleil et du vent. Le patio est trop peu profond, et crée un inconfort thermique au sein de la maison. Dans cet exemple on peut dire que ce patio n’a plus d’intérêt puisque les chambres sont très exposés au soleil du Sud, chose que le patio traditionnel évite de façon continue. Quelle forme peut donc prendre une typologie contemporaine, fidèle aux coutumes et efficace contre l’aridité du climat ?

Patio à l’échelle du logement collectif, un espace mutualisé entre plusieurs habitations

88 Morphologie: Comme relevé dans le chapitre précédent, la maison à patio est adaptée aux grandes chaleurs. Elle résout les problèmes de ventilation de toutes les pièces, car elles sont toutes ouvertes vers cet espace. De plus, la problématique du rayonnement solaire d’hiver est pris en compte par ce modèle architectural. Pour deux maisons avec la même surface, une maison à étage (dont la surface au sol est compacte) est plus intéressante et plus efficace qu’une maison plain pied (plus étalée). En effet, il apparaît que la surface de toiture recevant les rayons solaires et l’étalement urbains sont réduits.

Extraction de volumes

Dans le but d’augmenter la densité de population (plus d’habitants par hectare) et de répondre aux besoins des modèles familiaux qui évoluent et qui se diversifient dans le Maroc d’aujourd’hui (familles recomposées, couples sans enfants, détachement du noyau familial à un plus jeune âge...), il semble intéressant de s’interroger sur la possibilité des rediviser la base carrée de la maison à patio en sous-unités. Cela donne par exemple des modules en «L» et en «U», pouvant être associés et dissociés (ci-contre). L’orientation :

Deux typologies de cellules proposés

En vrai, ce qui donne à la maison à patio son efficacité c’est sa morphologie particulière qui se détache de l’environnement extérieur. Quelque soit l’emplacement ou la disposition de la maison dans le tissu urbain, elle bénéficiera toujours d’un rayonnement solaire convenable. La maison à patio échappe à la question de « l’orientation optimale » qui vise à trouver le meilleur angle pour capter le soleil. Puisque le patio est indépendant de la façade sur rue, il peut adopter n’importe quelle orientation. Mais il faut veiller à pas négliger les vents dominants dans le choix d’orientation, ni le ratio d’ouvertures sur les différentes façades, pour assurer un confort thermique optimal à l’intérieur de la maison.

Mitoyenté et partage du patio

89 Possibilité d’une façade extérieure ? La question de la façade est très importante, la maison à patio est effectivement fermée sur l’extérieur, elle tourne complètement le dos à la rue. Cependant aujourd’hui on peut se poser la question de lui accorder une réelle façade sur rue pour de répondre au désir des habitants d’avoir une vue sur l’extérieur. La question n’est pas simple, car il s’agit en effet d’une intervention délicate, qui peut changer complètement le fonctionnement climatique du patio traditionnel. De plus, une façade extérieure s’oppose à l’esprit d’introversion de ce type d’architecture. Mais la notion d’intimité du logement évolue avec la société marocaine et une façade ouverte peut compter comme une exigence actuelle dans le domaine de l’habitat. * Nous pouvons imaginer une maison à patio à deux faces et essayer de trouver le juste milieu entre intimité et extériorité : une maison qui aurait deux visages, l’un caché et tourné vers l’intérieur, assurant le confort thermique et sachant en tirer profit ; l’autre découvert, tourné vers la rue et la vie sociale.** Urbanisme de la maison à patio Contrairement au tissu urbain linéaire d’autres villes, le tissu urbain traditionnel de la médina de Marrakech optimise la densité avec des îlots très compacts et massifs, qui accentuent l’inertie thermique des bâtiments. Cependant, ce tissu urbain a ses propres points négatifs notamment l’étroitesse des ruelles, qui complique l’accès aux différents modes de déplacements contemporains. Cela implique une adaptation de ce schéma urbain traditionnel, le but n’étant pas de chercher un modèle de renouvellement radical, mais plutôt une transformation du système à îlot l’existant. Le modèle de la maison à patio peut être pris comme une cellule de base, qui permettra une multitude de groupements, en raison de ses parois aveugles qui peuvent aisément devenir mitoyennes. Il faudra tout de même rester vigilant, car ce type de disposition urbaine peu vite se transformer en schéma très proliférant non maîtrisé.

Habiter autrement, article disponible sur: http://www.habiter-autrement.org/11.construction/17_cons.htm ** Ibid

Possibilité d’ajouter des ouvertures sur rue?

Vers un modèle optimal: Proposition Compte tenu de ces observations, il semblerait que l’exemple des carrières centrales d’Ecochard à Derb Jdid est l’exemple de réinterprétation le plus proche de notre démarche proposée dans ce chapitre. Cependant, nous y avons précédemment relevé plusieurs dysfonctionnements, que nous essayerons dans le tableau récapitulatif ci-dessous de redimensionner et d’optimiser selon les critères et préconisations définies dans le chapitres 2.

Réagencement des cellules

Ajout d’un étage

Éléments de conception

modèle actuel

Emplacement

Latéral

modèle optimisé Centré à l’intérieur de l’ilot

Forme de la base

Carré de 4,7*4,7m

Rectangulaire de 4,7*9,4m pour l’ensemble de l’ilôt, cependant pour chaque cellule d’habitation, son patio reste de forme carrée

Hauteur

3m au RDC

Logement qui se dévelloppe en deux étages, chacun peut atteindre 3,5m

Ratio d’aspect

2,4

0,89

Indice d’ombre solaire

0,6

1,3

Orientation

Nord-sud

Autres éléments de conception ( galeries, eau, végétation)

Se réferer au tableau p. 68

91 Afin de valider et d’affiner la proposition ci-contre issue de nos analyses, il conviendrait de poursuivre ces recherches en réalisant des modélisations et des simulations, à l’image du chapitre 2 de notre étude.

Conclusion Dans ce mémoire, nous avons voulu montrer l’efficacité de la maison à patio typique à la ville de Marrakech, nous avons proposé une analyse de son bilan thermique, ses apports et ses déperditions, durant la période chaude et froide en fonction de plusieurs paramètres morphologiques et architecturaux précis. Dans ce mémoire, nous avons voulu montrer l’efficacité de la maison à patio typique à la ville de Marrakech, nous avons proposé une analyse de son bilan thermique, ses apports et ses déperditions, durant la période chaude et froide en fonction de plusieurs paramètres morphologiques et architecturaux précis. En effet, il n’existe pas vraiment des écrits ou des études chiffré sur le fonctionnement de ce type d’habitat. On sait et on est convaincu, soit par expérience ou par vécu, que le patio est effectivement un régulateur thermique avec des qualités d’adaptation au climat aride, cependant nous soupçonnions que tous les types de maison à patio ont réellement ses qualités, c’est ce qui a motivé notre recherche pour en définir quelques directives quant à la conception d’un patio optimale, dans notre ville de recherche. De plus de cette question de confort et d’adaptation climatique, nous avons cherché à étendre ces vertus du patio à une échelle plus importante que la maison individuelle, à savoir le logement petit collectif, cela nous a fait relever d’autant plus de question intéressantes en lien le réajustement de la morphologie du patio, la question de la compartimentation des volumes ainsi que le partage du patio et le rapport d’intimité qu’on cherche à garder dans la conception de cette typologie, toute en donnant la possibilité de s’ouvrir sur l’extérieur. Plusieurs préconisations et hypothèses ont été développées autour de cette question de réinterprétation du patio au sein du logement collectif et en même temps nous avons aborder la question de l’adaptation urbaine de cette typologie à la fois compacte et dense. Si mal maîtrisé, le tissu perds sa particularité et on tombe dans le schéma répétitive du tissu pavillonnaire proliférant. Finalement, cette question de la construction locale avec des savoirs faire locaux à mon avis se pose plus dans les pays en voie de développement où malheureusement, on a une mal compréhension du modernisme, les acteurs de la ville ont toujours cette idée destructrice qui prend le béton ainsi que l’architecture occidentale comme symbole de modernité absolue. Nous trouvons qu’il est temps de redécou-

93 vrir les richesses des pays chauds et secs, qui se sont fait abandonner et délaisser au profit de modèles occidentales dits plus « moderne » ou « urbains ». Aujourd’hui, essayer de changer ces idéologies est une mission lourde qui pèse sur les épaules de nous, futures architectes et acteurs de la ville, car oublier tout un héritage, témoin d’un passé riche d’innovation et de solutions bioclimatiques est complétement malsain et irresponsable envers le lieu, sa culture et sa nature.

Annexes Entretien avec Mr Moukmir Oussama ( Entretien effectué le 24/09/2019) Un spécialiste en bio construction et matériaux locaux pour le bâtiment et restauration du bâti. Fondateur d’Argilex, société spécialisée en constructions bioclimatiques faites en matériaux naturels et enseignant à ENSA Marrakech. Ismail Boukarkour: Si vous me le permettez, je voudrais tout au début vous présenter brievement le travail que je mène dans ce mémoire avant de passer directement aux questions: Ismail Boukarkour: «On sait bien que la construction industrielle actuelle sur Marrakech n’est pas adéquate en terme de confort, couteuse et aussi non- écologique ( émissions de CO2 ainsi que consomme beaucoup d’énergie grise ect. donc ma question c’est d’après vous c’est quoi les alternatives à ces matériaux industriels dans ce contexte plus spécifique de Marrakech ? quelle pallette de matériaux naturels offre cette ville?» Oussama Moukmir: «Alors, vous avez deux types de solutions ; la solution architecturale pure qui est le dimensionnement des ouvertures, des hauteurs, des formes, des espaces etc… et en complément des solutions purement techniques...Marrakech est un projet. C’est une ville qui dispose d’une richesse des matériaux qui est assez extraordinaire. Ces matériaux sont plusieurs types de terre (terre de type calcaire, terre plus argileuse), ensuite différents types de pierres (c’est-à-dire la pierre de guéliz qui est connue, le « jbilet » qui sont à côté pourvoyeur de granite et de pierre métamorphique), et ben sur tout l’Atlas qui est pourvoyeur de pierre. Ce qui nous donne cinq types de pierre différents avec des comportements différents au niveau thermique, au niveau du confort qu’il donne et au niveau esthétique. Il y a aussi l’argile qui nous permet de faire de la bonne terre. Mis à part les argiles, on a quatre à cinq types d’argile différents grâce aux rivières (Oued tansiffet, Oued sidi bouatmen…etc). Donc, ça nous laisse dire que Marrakesh est connue mondialement pour sa qualité et la technique de tadelakt qui l’a rendu fameuse. On a différents types de chaume, plâtre, bois de la Montagne. On a absolument une panoplie de choix en matériaux. Toutes les ressources minérales sont utilisées à la construction, à l’état brute ou à l’état transformé comme la chaux et le plâtre.»

Portrait de Mr Moukmir Oussama

IB: «Selon vous quelles sont les limites et contraintes par rapport à la construction en matériaux naturels ? par exemple les fondations ? la construction en multi-étage ?» O.M: «Concernant les fondations d’une construction en terre, les fondations sont en pierre avec un mortier de chaux. Toute la médina de Marrakech est construite ainsi (600hectar de construction) qui est aujourd’hui adapté à l’urbanisme local. Cette richesse fait de la ville ce qu’elle est aujourd’hui et démontre que ces matériaux sont très intéressants. Concernant les logements collectifs, habiter en hauteur, n’a jamais été ce que les gens recherchent sauf si c’est pour une vue panoramique. Les matériaux naturels doivent être à l’état transformé, c’est-à-dire, en préfabriqué (tel le pisé) pour que l’on puisse construire en étage. Ce type de construction est totalement adapté à l’urbain. Au Maroc, nous disposons de règlement parasismique de la construction en terre qui permet d’aller jusqu’à R+1. Celui-ci suit un règlement bien évidemment».

I.B: «En terme de législation, à Marrakech surtout est ce qu’on laisse la libérté à l’architecte de choisir les matériaux souhaités surtout par rapport aux constructions avec des matériaux naturels en milieu urbain, Est ce ces matériaux naturels sont sont assurés ?» O.M: «Le choix des gens aujourd’hui ne se dirige plus vers la construction ancienne telles celles qui existent dans la médina de Marrakech. Les gens ne réfléchissent pas avant de construire. C’est ça le malheur. Il n y a plus de philosophie, plus de démarche de réflexion intellectuelle avant de construire. C’est du totalitarisme déguisé. Malheureusement, C’est le système qui te pousser vers cette démarche. Je pense que les règles de base du dimensionnement et de la conception d’un bâtiment construit en matériau naturel doivent être enseignées dans les écoles d’architecture. Les contraintes et les avantages de construire en mur porteur les différents types de matériaux doivent aujourd’hui être dans les cours à l’école».

96 I.B: «Je sais que vous êtes patron de la société Argilex, est ce que vous pouvez me parler plus de votre société? les types de projets que vous menez et puis aussi les matériaux que vous favoriser au sein de votre société?» O.M: «On fait essentiellement des projets qui sont réalisés avec des matériaux naturels, on inclut systématiquement le béton, l’acier en terme de construction et de finition. Argilex travaille un peu partout au Maroc, dans différentes villes. On privilégie les matériaux locaux de chaque ville. C’est le matériau local qui commande pour chaque construction et donc il faut maîtriser la technique pour chaque type de construction selon le matériau». I.B: «Je sais que ces matériaux jouent un grand rôle dans l’hygrothermie du bâtiment, mais y’a t-il d’autres stratégies passif pour améliorerer le confort ( thermique ) selon vous utilisé à Marrakech ou plutôt des projets avec une architecture bioclimatiques?» O.M«Des projets climatiques dignes de ce nom, il n’y a pas grand-chose, malheureusement. Cela ne préoccupe pas les gens. Il y a quelques projets qui ne sont pas arrivés à la réalisation. Triste réalité». I.B: «Est ce que vous avez des résultats quantitatifs pour ce type de méthode de construction bioclimatique?» O.M: «Si on parle par exemple du patio, comment dimensionner un patio ? C’est une question très importante pour ce type de construction. Malheureusement, après plusieurs recherches au Maroc, on n’arrive pas à avoir plus de détails sur ce dimensionnement, alors que ce détail est très important pour le confort de l’habitat de ce type de construction. L’architecte n’a pas fait son travail concernant les règles d’un patio, en contrepartie, les ingénieurs ont pu effectuer un tableau pour le dimensionnement du puit canadien. Le patio n’apporte pas de valeur ajouté si l’environnement a plutôt un climat frileux». I.B: «Quelles sont les particularités climatiques ou architecturales de la ville de Marrakech ? Lors de la conception d’un logement dans cette ville à quoi faut penser essentiellement en terme du climat? ». O.M: «Concernant la ville de Marrakech, l’isolation des toitures est très importante aujourd’hui. La Gestion du courant d’air l’est aussi. Les maisons n’étaient pas tout le temps fermés, non pas parce que les gens sont accueillants mais

97 plutôt pour le rafraichissement des habitats à l’intérieur. L’air froid qui passe refroidit les pièces, juste en ouvrant les fenêtres et les portes. Cette ventilation croisée nécessite d’avoir des traverses nord sud et éventuellement à l’ouest. Les murs en pierre ou en terre sont des murs à forte inertie, ça stocke le froid et la chaleur. Ceci est transformé et le passage s’effectue de l’extérieur à l’intérieur. Or quand l’épaisseur des murs est à 45cm, le déphasage peut aller jusque 12h. Le maroc est le laboratoire par excellence pour arriver à des solutions intéressantes avec très peu de technologie et très peu de moyens. Il suffit d’apporter des détails de dimensionnement des ouvertures».

Techniques passives appliquées sur les toitures des bâtiments dans des régions à climat aride

Expérimentation par Ville / Climat aride

Nahar el al en 1999

Hamdan et al en 2011

Amer en 2006

Jodhpur en Inde

Amman en Jordanie

Manouifia en Egypt

Technique passive

Toit constamment irrigué pendant la journée (refroidissement par évaporation)

Peinture blanche

Recouvrir le toit par une couche d'argile refroidissement par évaporation à travers de 3cm d'épaisseur une série de tuyaux en PVC équipés d’arroseurs permettant de maintenir le toit constamment humide.

Partie du bâtiment

Toiture

Les résutats ont montré que la différence moyenne quotidienne de la température de l'air intérieur entre la cellule test et la cellule de référence a atteint 5,46,5°C à 6,5°C pour le toit peint en blanc

l'éfficacité de la couche d'argile augmente avec l'apisseur. 5cm est d'ailleurs l'apaisseur optimale déterminée par les chercheurs

Les résutats ont montré que la différence moyenne quotidienne de la température de l'air intérieur entre la cellule test et la cellule de référence a atteint 9,8°C à 13,2 pour le toit refroidi par évaporation.

Résultats (points positifs)

Efficacité Points négatifs

Particularités

Photos des expérimentations

cette technique recquièrt d'importante quantité d'eau, ce qui n'est pas très adéquat avec le climat aride.

cette technique demande une grande quantité d'eau (environ 50 l/m² d'eau par jour) Les résultats montrent que le réservoir d'eau avec une protection thermique mobile est la technique unique qui fonctionne parfaitement en été et en hiver. En effet, cette technique fournit la plus forte augmentation de la température de l'air intérieur avec une moyenne de 2,6°C.

Rosenfeld, 2008

Al-Aturki et Zahi, 1991

Al-Turki et al, 1997

Sabzi et al, 2015

Ben Cheikh et Bouchair, 2008

désert au Néguev

Djeddah en Arabie Saoudite

Shiraz en Iran

Laghouat en Algérie

rafraîchissement passif par évaporation en utilisant l’arrosage d’une toiture.

l’utilisation d’une couche de gravier de différents diamètres (4,5 à 12,5 mm)

Toit protégé par un réservoir d’eau ou ombrage par voile

efroidissement passif utilisant une toiture réflective-évaporative : une tôle en aluminium peinte en blanc pour augmenter sa réflexion solaire, dans laquelle sont déposés des galets insérés dans l’eau

Toiture

une toiture en béton armé de 20cm × 20cm × 3cm L’effet de la couche de gravier sur la réduction de la température présente un écart de température entre l’extérieur et l'intérieur d’environ 10°C.

Toiture

Toiture ( cellules tests)

l’écart entre la température intérieure de la cellule test dont le toit est protégé par le réservoir d’eau, et la température extérieure est de l’ordre de 9°C

Les résultats obtenus montrent que la température de l’air intérieur peut être réduite de l’ordre de 6 à 10°C.

s Les toits des cellules tests sont couverts d'une couche de terre de 16 cm. Cette couche de terre dans l'une des cellules test a été continuellement arrosée et ombragée successivement par un voile d'ombrage et une couche de gravier.

dalle de béton sans aucune isolation thermique pour le toit e la terre sèche ne procure aucun effet de refroidissement contrairement à la couche de terre sèche arrosée qui 2 abaisse la température du plafond de 4°C avec une consommation quotidienne d'eau de 8 l/m²

La réduction la charge de la climatisation de 40% dans ce climat chaud et sec. Les auteurs ont remarqué que pour le cas d’un arrosage uniformément réparti sur la toiture, la température surfacique de la toiture a diminué de 60°C à 40°C, durant un jour d’été en août 1990

L'ajout de la couche de gravier de 6 cm sur la terre arrosée entraîne une stabilité élevée de la température du plafond de la cellule test.De plus, le gravier a l'avantage de réduire fortement la consommation d'eau pour l'irrigation de la couche de terre. Le voile d'ombrage fournit une température de plafond légèrement plus basse.

la performance énergétique de l'ombrage est proche de celle du réservoir d’eau sauf l'après-midi où l'évaporation de l'eau permet un refroidissement supplémentaire du toit.

1 5 8 1

100 Juillet Tm (°C) Humidité (%) Humidité (g/kg)

Janvier Tm (°C) Humidité (%) Humidité (g/kg) 12 13 25,5 28,5 52 46 11,8 10,6

14 30 42 10,6

1 27 56 12,3

2 25 60 11,9

3 23 63 11,4

4 24 58 11,2

5 28 46 10,6

6 28 52 11,8

7 26 55 11,6

8 24 59 14 11,2 38

9 24 53 16 10,2 29

10 24 64 16 12,1 33

11 24,5 68 17,5 13,1 28

12 25,5 52 16,5 11,8 17

13 28,5 46 15,5 10,6 19

14 30 42 15,5 10,6 17

3,7 15 30,5 43 15 12 25

5 5 48 9

Humidité (%) 19 20 21 Humidité (g/kg) 27,5 27,5 27 12 13 14 52 59 61 25,5 28,5 30 16 15,5 16 11,1 13,4 13,4 52 46 42 31 28 32 11,8 10,6 10,6 3,37 3,16 3,37 28 29 30 26 25,5 26,5 19 20 21 47 70 53 27,5 27,5 27 13,5 13 12 9,43 13,9 11,6 52 59 61 53 61 57 16 15,5 16 11,1 13,4 13,4 5,1 5,57 4,77 31 28 32 3,37 3,16 3,37 28 29 30 14,5 15,5 15 26 25,5 26,5 67 59 68 13,5 13 12 47 70 53 6,04 6,35 7,42 53 61 57 9,43 13,9 11,6 5,1 5,57 4,77

2,63 22 29 58 13,5 15,1 49 1 4,63 31 27 27,5 56 45 12,3 13,5 10 35 8 3,23 24 1 59 27 14 11,2 56 14,5 38 12,3 73 3,7 15 6,98 30,5 8 43 24 15 12 59 25 14 11,2 2,63 38 22 3,7 29 15 58 30,5 13,5 15,1 43 49 15 12 4,63 25 31 2,63 27,5 22 45 29 13,5 10 58 35 13,5 15,1 3,23 49 4,63 31 14,5 27,5 73 13,5 45 6,98 35 10 3,23

14,5

8 5 95 35 1 7 7 55 40 9

,5 6 1 28 5 8 1

8 15 95 385 1

8 5 9 45 95 3 31

19 20 27,5 27,5 52 59 16 15,5 11,1 13,4 31 28 3,37 Juillet 3,16 28 Tm (°C)29 26 Humidité 25,5 (%) 47 70 Humidité 13,5 13(g/kg) 9,43 13,9 53 61 5,1 5,57 Juillet Janvier Tm (°C) 14,5 Humidité 15,5(%) 67 Humidité 59(g/kg) 12 13 6,04 6,35 25,5 28,5 52 Janvier46 11,8 Tm (°C) 10,6

15,5

21 27 61 16 13,4 32 3,37 30 26,5 53 12 11,6 57 4,77 15 68 14 7,42 30 42 10,6

3,37 16 29 44 15 11,3 17

1,57 23 30,5 51 13 13,3 78 2 7,44 25 60 11,9 12,5 45 9 3,9 24 2 53 25 16 10,2 60 29 11,9 3,37 16 29 9 44 24 15 11,3 53 17 16 10,2 1,57 29 23 3,37 30,5 16 51 29 13 13,3 44 78 15 11,3 7,44 17

3,93 17 27 50 14 11,1 22

3,59 18 23,5 59 14,5 10,5 23

1,68 19 27,5 52 16 11,1 31

2,1 20 27,5 59 15,5 13,4 28

3,16 29 25,5 70 13 13,9 61 6 5,57 28 52 11,8 15,5 59 13 6,35 28,5 6 46 28 15,5 10,6 52 19 11,8 2,1 20 27,5 13 59 28,5 15,5 13,4 46 28 15,5 10,6 3,16 19 29 2,1 20 25,5 27,5 70 13 59 13,9 61 15,5 13,4 5,57 28 3,16 29 25,5 15,5 70 13 59 13,9 61 6,35 5,57

1,57 21 27 61 16 13,4 32

1,57 23 30,5 12,5 51 45 13 13,3 3,9 78 7,44

1,85 24 26 32,5 30,5 45 37 12 13,4 10,6 42 3 3,46 23 63 11,4 13,5 18 53 52 10 5,1 6,4 24 3 64 23 16 12,1 63 33 11,4 3,93 17 27 10 50 24 14 1,1 64 22 16 12,1 1,85 33 24 26 3,93 32,5 17 30,5 45 27 37 12 13,4 50 10,6 42 14 1,1 3,46 22

1,85 24 26 32,5 30,5 13,5 18 45 37 53 12 52 13,4 10,6 5,1 42 6,4 3,46

2,31 25 27 32 27 35 45 12,5 10,4 10 44 4 3,9 24 58 11,2 11,5 17 71 66 11 8,44 5,28 24,5 4 68 24 17,5 13,1 58 28 11,2 3,59 18 23,5 11 59 24,5 14,5 10,5 68 23 17,5 13,1 2,31 28 25 27 3,59 32 18 27 35 23,5 45 12,5 10,4 59 10 44 14,5 10,5 3,9 23 2,31 25 27 32 27 17 11,5 35 45 71 12,5 66 10,4 10 8,44 44 5,28 3,9

3,37 28 26 47 13,5 9,43 53 5 5,1 28 46 10,6 14,5 67 12 6,04 25,5 5 52 28 16,5 11,8 46 17 10,6 1,68 19 27,5 12 52 25,5 16 11,1 52 31 16,5 11,8 3,37 17 28 1,68 19 26 27,5 47 13,5 52 9,43 53 16 11,1 5,1 31 3,37 28 26 14,5 47 13,5 67 9,43 53 6,04 5,1

3,37 30 26,5 53 12 11,6 57 7 4,77 26 55 11,6 15 68 14 7,42 30 7 42 26 15,5 10,6 55 17 11,6 1,57 21 27 14 61 30 16 13,4 42 32 15,5 10,6 3,37 17 30 1,57 21 26,5 27 53 12 61 11,6 57 16 13,4 4,77 32

12,5 45 3,9

13,5 18 53 52 5,1 6,4

11,5 17 71 66 8,44 5,28

Données climatiques de l'an14,52019 disponible 15,5 15 née sur (source: 67 59 68 https:www.historique-meteo.net/ afrique/maroc/marrakech/2019/07/) 6,04 6,35 7,42

3,37 30 26,5 15 53 12 68 11,6 57 7,42 4,77

15 30,5 43 12 22 29 58 13,5 15,1 49

4,63 31 27,5 45 13,5 10 35 3,23 14,5 73 15 6,98 30,5 43 12

22 29 15 58 30,5 13,5 15,1 43 49 12 4,63 31 22 27,5 29 45 13,5 58 10 35 13,5 15,1 3,23 49

4,63 31 27,5 14,5 45 13,5 73 10 35 6,98 3,23 14,5 73 6,98

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