Résumé Durant des millénaires, l’homme utilisait les ouvertures des abris et d'habitations uniquement pour l'aération de l'espace intérieur. Et avec l'apparition des nouvelles tâches et activités domestiques la lumière naturelle est devenue comme une nouvelle fonction de ses ouvertures. Donc la fenêtre et devenue un des composants les plus complexes des édifices. Ceci est dû aux rôles contradictoires qu'allait jouer la fenêtre notamment dans l’éclairage et l’occultation, la vue sur l’extérieur et la recherche d’intimité, l'exploitation et la protection solaire, et enfin l'aération et la protection contre les intempéries. Et avec l'invention des énergies artificielles telles que l'électricité, ainsi après le développement technologique et avec l'invention du chauffage et du climatiseur les architectes ont petit à petit commencé à négliger l'importance de la fenêtre. Malheureusement la plupart des architectes algériens considèrent la fenêtre comme un détail technique ou esthétique et laissant aux électriciens d'ajouter les équipements d’éclairage, pour avoir soit disant le confort lumineux optimal à l’intérieur. Cette conduite pose de sérieux problèmes économiques dus à la forte demande en matière d'énergie électrique. De cela il est impératif de s'orienter vers l'architecture passive et bioclimatique qui marche avec le développement durable pour donner un rôle plus important aux fonctions de la fenêtre en matière d'éclairage naturel. L’objectif de cette recherche est d’évaluer quantitativement, les performances lumineuses du système d’éclairage latéral d’une salle de lecture d’une bibliothèque municipale, située dans une région à climat chaud et aride, afin de voir les différents points positifs et les points négatifs des dispositifs de la fenêtre de cette salle de lecture pour avoir un confort lumineux à l’intérieur. Pour aboutir à cet objectif nous proposons une simulation informatique par l’utilisation des logiciels Radiance. Et pour la modélisation et l’intégration des données climatiques de la ville de Biskra on a utilisé le logiciel Ecotect. Dans cette recherche, on a changé un seul indicateur, qui est le type de protection qui consiste en i) l’auvent unique, ii) l’auvent subdivisé iii) et le Light-Shelf, pour étudier le niveau d’éclairement sur le plan de travail pour avoir un confort lumineux à l’intérieur de cette salle de lecture. Notre travail est structuré en deux parties, la première englobe toutes les notions de base des fonctions de la fenêtre et de l’éclairage naturel, le climat lumineux, et le confort lumineux dans les salles de lecture. Cette partie regroupe les cinq premiers chapitres. La deuxième partie est celle qui apporte de nouveau dans cette recherche, elle représente le gisement lumineux à Biskra et les différentes étapes de la réalisation de notre model, les résultats o

1. الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية
République Algérienne Démocratique et Populaire
وزارة التعليم العالي و البحث العلمي
Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Mohamed Khider - Biskra
Faculté des Sciences et de la technologie
Département d'Architecture
Ref …………
جامعة محمد خيضر بسكرة
كلية العلوم و التكنولوجيا
قسم الهندسة المعمارية
المرجع .........
Mémoire présenté en vue de l'obtention
du diplôme de
Master en Architecture
Option : Architecture et environnement dans les zones arides et semi-arides
Les fonctions de la fenêtre et leurs
impacts sur le confort lumineux dans
les régions à climat sec et aride
Présentée par :
BERKOUK Djihed
Sous la direction de : Mr . MEZERDI Toufik
Devant le jury composé de :
Pr. ZEMMOURI Noureddine Président Université de Biskra
Mr.MEZERDI Toufik Rapporteur Université de Biskra
Melle. HAMEL Khalissa Examinateur Université de Biskra
Melle. MERZOUKI Wafia Examinateur Université de Biskra
Année Universitaire 2013-2014

2. Résumé
Durant des millénaires, l’homme utilisait les ouvertures des abris et d'habitations
uniquement pour l'aération de l'espace intérieur. Et avec l'apparition des nouvelles tâches et
activités domestiques la lumière naturelle est devenue comme une nouvelle fonction de ses
ouvertures. Donc la fenêtre et devenue un des composants les plus complexes des édifices.
Ceci est dû aux rôles contradictoires qu'allait jouer la fenêtre notamment dans l’éclairage et
l’occultation, la vue sur l’extérieur et la recherche d’intimité, l'exploitation et la protection
solaire, et enfin l'aération et la protection contre les intempéries. Et avec l'invention des
énergies artificielles telles que l'électricité, ainsi après le développement technologique et
avec l'invention du chauffage et du climatiseur les architectes ont petit à petit commencé à
négliger l'importance de la fenêtre. Malheureusement la plupart des architectes algériens
considèrent la fenêtre comme un détail technique ou esthétique et laissant aux électriciens
d'ajouter les équipements d’éclairage, pour avoir soit disant le confort lumineux optimal à
l’intérieur. Cette conduite pose de sérieux problèmes économiques dus à la forte demande en
matière d'énergie électrique. De cela il est impératif de s'orienter vers l'architecture passive et
bioclimatique qui marche avec le développement durable pour donner un rôle plus important
aux fonctions de la fenêtre en matière d'éclairage naturel.
L’objectif de cette recherche est d’évaluer quantitativement, les performances
lumineuses du système d’éclairage latéral d’une salle de lecture d’une bibliothèque
municipale, située dans une région à climat chaud et aride, afin de voir les différents points
positifs et les points négatifs des dispositifs de la fenêtre de cette salle de lecture pour avoir un
confort lumineux à l’intérieur. Pour aboutir à cet objectif nous proposons une simulation
informatique par l’utilisation des logiciels Radiance. Et pour la modélisation et l’intégration
des données climatiques de la ville de Biskra on a utilisé le logiciel Ecotect. Dans cette
recherche, on a changé un seul indicateur, qui est le type de protection qui consiste en i)
l’auvent unique, ii) l’auvent subdivisé iii) et le Light-Shelf, pour étudier le niveau
d’éclairement sur le plan de travail pour avoir un confort lumineux à l’intérieur de cette salle
de lecture. Notre travail est structuré en deux parties, la première englobe toutes les notions de
base des fonctions de la fenêtre et de l’éclairage naturel, le climat lumineux, et le confort
lumineux dans les salles de lecture. Cette partie regroupe les cinq premiers chapitres. La
deuxième partie est celle qui apporte de nouveau dans cette recherche, elle représente le
gisement lumineux à Biskra et les différentes étapes de la réalisation de notre model, les
résultats obtenus par la simulation pour la détermination du meilleur composant (dispositif)
architectural de la fenêtre dans les régions désertiques à intervenir pour garantir un confort
lumineux optimal, elle regroupe les chapitre VI et VII.
Les mots-clés : les fonctions de la fenêtre, l’éclairage naturel, le climat lumineux, le confort
lumineux, salle de lecture, le niveau d’éclairement sur le plan de travail, les types de protecti
I

3. ملخص
منذ الاف السنين, كان الانسان يستعمل فتحات الاكواخ و مناطق العيش من أجل تهوية المجال. وبظهور النشاطات
المنزلية, أصبحت الاضاءة الطبيعية كوظيفة جديدة لهذه الفتحات. ومن هذا أصبحت النوافذ من أحد أهم العناصر وأكثرها
تعقيدا في المباني. وهاذا يعود الى الوظائف المتناقضة التي تلعبها النافذة, نتخصص بالذكر الاضاءة و الحجب, النظرة نحو
الخارج و البحث عن الخصوصية, التعرض و الحماية من أشعة الشمس و أخيرا التهوية و الحماية من العوامل الطبيعية. و
مع اكتشاف الطاقات الاصطناعية كالكهرباء, ومع تطور التكنلوجيا و اكتشاف السخان و المبرد, بدأ المهندسون المعماريون
بالتخلي عن أهمية النافذة. للأسف معظم المهندسين المعمارين الجزائريين يعتبرون النافذة كتفصيل تقني ويتركون
الكهربائيين لإضافة تجهيزات الاضاءة, للحصول على راحة الإنارة في المجال الداخلي. هذا التوجيه أدى الى ظهور مشاكل
اقتصادية تعود الى الاستهلاك الكبير للطاقة الكهربائية. ومن هذا يستوجب علينا التوجه نحو العمارة الخضراء التي تتماشى
مع الاستدامة, وهذا بإعطاء أهمية كبيرة لوظائف النافذة وخاصة في مجال الاضاءة الطبيعية. .
الهدف من هذا البحث هو التقييم الكمي لمؤثرات الانارة لنظام الانارة الطبيعية الجنبية )عبر النافذة( لقاعة مطالعة
خاصة بمكبة بلدية, تقع في منطقة جافة ذات مناخ حار وجاف, لأجل إظهار مختلف النقاط الجابية و السلبية لإضافات النافذة
الخاصة بقاعة المطالعة, للحصول على راحة الإنارة في المجل الداخلي. للوصول الى هذا الهدف اقترحنا محاكات
بالكمبيوتر باستعمال برنامج الاضاءة راديونس. وبالنسبة للتجسيم وإضافة المعطيات الطبيعية لمدينة بسكرة, استعملنا
البرنامج ايكوتاك. في هذا البحث قمنا بتغيير مؤشر واحد والذي هو نوعية الحماية من أشعة الشمس و الذي يتضمن،
المقدمة الأحادية المقدمة المقسمة, نظام الرف المضيء, لدراسة كمية الضوء الساقط على مكتب العمل للحصول على راحة
الإنارة داخل قاعة المطالعة. ينقسم بحثنا الى جزئيين, الجزء الأول يشمل كل المفاهيم الأساسية لوظائف النافذة و الاضاءة
الطبيعية, الجو المضيء و راحة الانارة في قاعة المطالعة. هاذا الفصل يتضمن الخمس فصول الاولى الأولى. الجزء الثاني
هو الذي جاء بالجديد في هذا البحث, حيث يقدم الجزء المضيء لمدينة بسكرة و مختلف مراحل تكوين النماذج, النتائج
المحصل عليها بالمحاكات من أجل تحديد أحسن اضافة معمارية لنافذة المناطق الجافة, لتحقيق راحة الانارة. ويتضمن
الفصل السادس و السابع.
الكلمات المفتاح: وضائف النافذة, الإضاءة الطبيعية, الجو المضيء, راحة الإنارة, قاعة المطالعة, كمية الضوء فوق مكتب
العمل, نوعية الحماية, ايكوتاك, راديونس.
II

4. Introduction générale
1
Introduction
Depuis la naissance de l'être humain, l'homme cherchait sa sécurité, et c’est à partir de
ce besoin à la sécurité que la notion de la protection avait été énoncée. Cette protection était
contre le vent, les intempéries et les menaces extérieures soit par des paires (être humain) soit
par les animaux. Et après avoir satisfait son premier besoin à la protection, l'homme a
commencé à chercher l'amélioration du confort. Et pour en assurer ce dernier il fallait trouver
une relation forte entre l'intérieur et l’extérieur, c'est pour cela l'homme a essayé au fil des
siècles à satisfaire son besoin au confort à partir de ce que lui offre la nature en matière de
lumière d’air et de chaleur. De cela est apparue l'importance de la fenêtre.
La fenêtre s'est développée de la fenêtre traditionnelle en passant par la fenêtre
horizontale jusqu'à ce qu'elle est devenue l'enveloppe du bâtiment. De cela les fonctions de la
fenêtre se sont développées en parallèle avec le développement de l’architecture. De ce fait il
est préférable lors de la conception des fenêtres de penser à la séparation de la fonction
visuelle (la vue vers l’extérieur) de ses fonctions énergétiques (l’éclairage, le chauffage et la
ventilation).
1. Raisons du choix du thème de la recherche
Chaque chercheur doit choisir à étudier un thème précis selon ce que ce thème énonce
comme un problème qui mérite d'être d’étudié ou bien ce choix peut survenir à la suite
d’autres causes.
Mais les raisons qui sont derrière le choix du thème de la présente recherche sont:
o Le chercheur s'intéresse au confort thermique intérieur et à l’éclairage naturel pour
voir si on assure ces deux variables on peut arriver à minimiser la consommation
énergétique.
o L'étude de la fenêtre c'est une étude de l’éclairage naturel et du confort thermique à la
fois.
2. Problématique et questionnement
Durant des millénaires, l’homme utilisait les ouvertures des abris et d'habitations
uniquement pour l'aération de l'espace intérieur. Et avec l'apparition des nouvelles taches et
activités domestiques la lumière naturelle est devenue comme une nouvelle fonction de ses
ouvertures. Donc la fenêtre et devenue un des composants les plus complexes des édifices.
Ceci est dû aux rôles contradictoires qu'allait jouer la fenêtre notamment l’éclairage et
l’occultation, la vue sur l’extérieur et la recherche d’intimité, l'exploitation et la protection
solaire, et enfin l'aération et la protection contre les intempéries.
Avec l'invention des énergies artificielles telles que l'électricité, ainsi après le
développement technologique et avec l'invention du chauffage et du climatiseur les

5. Introduction générale
2
architectes ont petit à petit commencé à négliger l'importance de la fenêtre. Malgré cela il y'a
des architectes qui donnent de l'importance à cet élément tel que le Corbusier (1946) qui
affirme que « L’histoire de l’architecture moderne c’est une histoire de fenêtre ».
Malheureusement la plupart des architectes algériens considèrent la fenêtre comme un
détail technique ou esthétique et laisse aux électriciens d'ajouter les équipements d’éclairage,
pour avoir soit disant le confort lumineux optimal à l’intérieur. Cette conduite pose de
sérieux problèmes économiques dus à la forte demande en matière d'énergie électrique. De
cela il est impératif de s'orienter vers l'architecture passive et bioclimatique qui marche avec
le développement durable pour donner un rôle important aux fonctions de la fenêtre en
matière d'éclairage naturel.
Donc cette recherche essaye de répondre au questionnement suivant :
o Pour une fenêtre dans les régions à climat chaud et aride, quelles seraient les
composantes architecturales à faire intervenir pour garantir un confort
thermique et lumineux optimal ?
3. Hypothèse
En réponse au questionnement de cette recherche qui se concentre sur la possibilité de
donner un éclairage naturel optimal en régions désertiques, on suggère l’hypothèse suivant:
((Le traitement spécifique des fonctions de la fenêtre et son accompagnement par
des dispositifs intérieurs et extérieurs appropriés aboutiraient à des conditions
d'environnement intérieur lumineux optimal)).
4. Objectif du travail
L’objectif principal de cette étude est d’évaluer quantitativement, les performances
lumineuses du système d’éclairage latéral d’une salle de lecture d’une bibliothèque
municipale, située dans une région à climat chaud et aride, afin de voir les différents points
positifs et les points négatifs des dispositifs de fenêtre de cette salle de lecture pour avoir un
confort lumineux à l’intérieur.
5. Méthodologie de recherche
Le contexte d'étude se limite aux régions arides à climat chaud et sec .Pour cela, on a
choisi la ville de Biskra comme lieu d'étude qui se situe dans ces régions.
Dans la ville de Biskra il y a plusieurs bibliothèques dont les fenêtres de différentes
caractéristiques (orientations, formes, tailles et protections) et cela dans différents espaces
notamment les espaces de lecture qui constituent le cas d'étude de la présente recherche.
Et pour répondre aux questionnements énoncées dans cette étude on va utiliser un
logiciel de simulation pour simulé une salle de lecture.

6. Introduction générale
3
6. Structure du mémoire
Ce mémoire est présenté dans sept chapitres, précédés par une introduction et termine
par une conclusion. Une partie théorique constituée de cinq chapitres sur les connaissances
des recherches dans le domaine. La partie pratique : englobe l’étude de mesures et la
simulation de niveau d’éclairement d’une salle de lecture virtuelle dans les trois jours annuelle
pour avoir un confort lumineux optimal.

7. Conclusion générale
127
1. Conclusion générale
En somme, ce mémoire est structuré en deux parties. La première partie comprend cinq
chapitres. Le premier chapitre a été initié par un aperçue historique sur la fenêtre, en
commençant par la fenêtre dans l'architecture Egyptienne et termine par la fenêtre dans
l'architecture contemporaine en passant par les différentes étapes essentielles de l'évolution de
la fenêtre. Et à la fin de ce chapitre on a vu les problèmes causés par l'effet négatif de la
transparence, ou de la grande baie vitrée sur le confort thermique et lumineux, sur les
bâtiments contemporains dans les régions à climat sec et aride. Comme, d’autre part on a
trouvé que la plupart des architectes algériens considèrent la fenêtre comme un détail
technique ou esthétique en laissant aux électriciens d'ajouter les équipements d’éclairage, pour
avoir soit disant le confort lumineux optimal à l’intérieur.
Le second chapitre qui on l’a intitulé le model conceptuel, et qu’on a peu d'écrit comme
les fonctions de la fenêtre, parce qu’il traite les différentes fonctions de celle-ci. A la fin de ce
chapitre nous avons proposé notre propre model conceptuel.
Dans ce model conceptuel on a traité des fonctions de la fenêtre qui sont reliées entre
elles et parfois contradictoires et on a donné un cadre pour notre recherche qui a une relation
avec le confort lumineux. Ensuite on a choisi un indicateur quantitatif qui est "le niveau
d'éclairement sur le plan de travail". Et à partir de ce model conceptuel, on a déterminé les
autres chapitres qui ont une relation avec la première et la deuxième fonction de la fenêtre et
qui sont, la fourniture de la lumière du jour et le filtre du soleil et de lumière. « Voir le model
conceptuel page 42 »
Dans le troisième chapitre qui étudié l'éclairage naturel. On a vu les différentes sources
lumineuses diurnes et les différents types de l'éclairage naturel, ensuite on a étudié les
différentes stratégies de l'éclairage naturel et on a vu aussi les caractérisations de la lumière
naturelle.
Dans le quatrième chapitre, dénommé le climat lumineux on a vu le mouvement annuel
de la terre autour du soleil et dans lequel on a vu les quatre positions clés. Ensuite on a étudié
la durée d’ensoleillement, la latitude et la trajectoire apparente du soleil sur la voute céleste et
on a vue aussi les différents diagrammes solaires, le rayonnement solaire et les différents type
de ciel.
Le cinquième chapitre, le confort lumineux dans les salles de lecture, dans lequel on a
présenté notre propre définition du confort lumineux et à partir de cette définition
opérationnelle on a étudié la quantité et la qualité de l'éclairage naturel dans les salles de
lecture.
La deuxième partie de ce mémoire comme par un chapitre qui traite du protocole
expérimentale dans lequel on a vu le gisement lumineux à Biskra et les différentes étapes de
la réalisation de notre model selon la géométrie du local, l'orientation de notre model, la
forme et la position de la fenêtre dans cette façade, le type de vitrage et le type de
photométrie. La réalisation des modèles à simuler dans les trois jours annuelles a été effectuée

8. Conclusion générale
128
à l'aide du logiciel Ecotect en deux étapes. La première étape consiste à concevoir le volume
de la salle de lecture avec l'intégration des fenestrations sur la façade Sud. La deuxième étape
consiste à intégrer les différentes protections associées à cette orientation.
Dans le septième chapitre on a interprété tous les résultats pour chaque model dans ces
trois jours annuelle. Ensuite on a fait des comparaisons entre ces résultats et enfin on a
déterminé le meilleur composant (dispositif) architectural de la fenêtre dans les régions
désertiques qui est le Light-Shelf à intervenir pour garantir un confort lumineux optimal. Ce
qui est, d'ailleurs l'objectif final de notre recherche.
2. Recommandations
Pour garantir un confort lumineux optimal dans les salles de lectures dans les régions à
climat sec et aride, la salle de lecture doit être conçue selon notre point de vue:
o Avec une superficie de 150 m² avec 15 m, de longueur et 10 m, de largeur et avec une
hauteur de 4.2 m.
o Un type de photométrie claire d'un Coefficient de réflexion de 33% pour le sol et 67%
pour les murs et 70% pour le plafond.
o Avec une surface vitrée de 30 m², dont 12 m de longueur et 2.5 m de largeur, orientée
vers le Sud.
Et la fenêtre de cette salle de lecture doit être :
o Equipée d'un Light-Shelf.
o Avec un vitrage clair, qui n'a pas un grand impact sur la quantité et la qualité de
l'éclairage naturel.
3. Les limites de recherche et les axes futures
Dans cette recherche, on a changé un seul indicateur, qui est le type d’occultation (le
type de protection) qui est i) l’auvent unique, ii) l’auvent subdivisé iii) et le Light-Shelf, afin
d’étudier le niveau d’éclairement sur le plan de travail, et ceci pour avoir un confort lumineux
dans les salles de lecture.
Mais si on change d’autres indicateurs, on trouve d’autres résultats, par exemple, quand
on change le type de vitrage, on arrivera aux autres résultats de niveau d’éclairement sur le
plan de travail et la même chose pour les autres indicateurs, comme : l’orientation, l’indice
d’ouverture dans la façade, la position de la fenêtre ….etc « Voir Annexe IV ».
Et on peut intégrer aussi, l’indicateur de la vision, ou la position de l’usager par rapport
à la fenêtre, qui nous donne d’autres phénomènes, comme le phénomène de l’éblouissement
direct.
Donc, il nous reste plusieurs indicateurs, qu’on peut traiter dans d’autres études
postérieures (Enchalah), comme le montre notre modèle conceptuel.