Description de la typologie du bâtiment d’étude

La méthode de calcul construite dans ce travail considère un certain nombre d’hypothèses simplificatrices afin de faciliter sa mise en place :

Le bâtiment est considéré comme une construction indépendante, séparée physiquement d’autres bâtiments voisins. Ainsi, les parois composant l’enveloppe ne sont pas partagées avec d’autres bâtiments et sont considérées toutes en contact avec l’air extérieur.

Aucun masque proche ou lointain autour du bâtiment n’est pris en compte, telles que des arbres ou d’autres bâtiments. Ceci simplifie la modélisation du rayonnement solaire incident sur les façades ainsi que de la disponibilité de l’éclairement naturel dans les espaces du bâtiment.

Les baies vitrées sont distribuées de manière homogène sur chaque façade. Ainsi, la surface vitrée d’un espace intérieur quelconque est donnée par sa surface exposée vers l’extérieur et le taux de vitrage de la façade en question.

Un toit plat de type terrasse et un plancher bas sur terre-plein sont considérés pour simplifier la modélisation de l’échange thermique à travers ces éléments ainsi que l’absorption du rayonnement solaire incident sur la toiture.

Pour une alternative de conception donnée, une même configuration est considérée pour chaque type d’élément du bâtiment. C’est-à-dire, par exemple, qu’un même profil de composition de mur est donné pour l’ensemble de parois composant l’enveloppe ou qu’un même type de fenêtre est considéré pour toutes les baies vitrées des façades.

Une autre hypothèse simplificatrice considérée dans cette première version de la méthode d’évaluation est liée à la déclaration des aspects géométriques du bâtiment. La déclaration des données géométriques a été identifiée comme une des barrières principales dans l’intégration d’outils d’évaluation de la performance énergétique dans les premières phases de conception (Attia

et al., 2012). Pour cette raison, une typologie simple de plan de plancher du bâtiment a été

sélectionnée pour cette première version de la méthode d’évaluation.

Cette typologie est donnée par la forme la plus simple des bâtiments : un plan de plancher de forme rectangulaire. Cette forme de plan de plancher est identifiée comme une des plus représentatives des pratiques actuelles dans la conception de bâtiments de bureaux en raison de sa simplicité, mais également en raison d’avantages tels qu’une bonne compacité et un potentiel de captage solaire favorable (Miceli, 2013). D’autres formes de planchers courantes sont les plans de type circulaire, en

forme de L, et avec un atrium ouvert ou fermé (Bazzocchi et al., 2013). La prise en compte de ces autres typologies représente une des perspectives de travail de la présente méthode d’évaluation.

En plus de réduire le nombre de données géométriques à déclarer par le concepteur, la sélection d’une typologie rectangulaire permet une simplification de la méthode de modélisation du bâtiment. Un phénomène physique à considérer dans le cas de formes plus complexes est l’ombrage des surfaces des façades par des éléments du bâtiment lui-même. La modélisation de ce phénomène a besoin d’une analyse avancée sur le parcours diurne du soleil dans le ciel en fonction de l’heure et de la saison. Exempte de ce phénomène d’auto-ombrage, la prise en compte d’une typologie de plan de plancher rectangulaire permet ainsi une modélisation moins complexe et plus facile à mettre en place.

Un plan de plancher rectangulaire a par conséquence deux façades dites principales et deux autres dites latérales, les premières ayant une surface souvent plus importante que les dernières. De ce fait, mais aussi du fait de la distinction de chacune des quatre façades en termes de taux de vitrage, l’orientation du bâtiment par rapport aux points cardinaux joue un rôle considérable dans le comportement thermique des espaces intérieurs, en l’identifiant ainsi comme une décision de conception importante.

En ce qui concerne la différenciation des espaces intérieurs, le bâtiment est décomposé en quatre types d’espaces, représentatifs des usages dans un bâtiment de bureaux. Ces types d’espaces se différencient par leurs besoins de confort ainsi que par leurs scénarios d’occupation et de charges thermiques internes, y compris éclairage et bureautique. Les quatre catégories identifiées comprennent l’ensemble d’espaces composant un bâtiment de bureaux comme suit :

Bureaux : tous les espaces de travail de bureau, assimilés à une typologie de bureau de type individuel.

Salles de réunion : salles de réunion et autres espaces de travail collaboratif. Circulations : couloirs, escaliers et aires communes.

Autres espaces : sanitaires, locaux techniques, espaces de stockage, etc.

Parmi ces quatre types d’espaces, deux sont considérés d’intérêt pour l’évaluation des indicateurs de confort des occupants en raison de leur occupation permanente : les bureaux et les salles de réunion. Par conséquent, uniquement les résultats de l’évaluation du confort dans ces espaces seront pris en compte dans le calcul de ces indicateurs à l’échelle du bâtiment.

D’autre part, un modèle d’organisation intérieure a été défini de façon à simplifier la saisie de données géométriques par le concepteur. Ce modèle de répartition d’espaces, représentatif d’une majorité des bâtiments tertiaires, a été défini à partir d’échanges avec les ingénieurs du centre de ressources technologiques Nobatek.

Figure 2.5. Modèle de répartition des zones thermiques.

Ce modèle de répartition spatiale est articulé autour d’un couloir central, avec deux lignes d’espaces différenciés aux côtés et des escaliers placés à ses extrémités. La figure 2.5 montre une représentation schématique de la répartition des espaces dans ce modèle d’organisation intérieure.

Afin de prendre en compte l’asymétrie des conditions de rayonnement solaire dans les deux façades principales, la définition des zones thermiques de l’étude prend en compte une différentiation des espaces en fonction de l’orientation des façades. Ceci permet d’augmenter la finesse de la modélisation thermique et résulte en l’identification de sept zones thermiques dans le bâtiment :

Bureaux orientés côté sud Bureaux orientés côté nord Salle de réunion orientée côté sud Salle de réunion orientée côté nord Autres espaces orientés côté sud Autres espaces orientés côté nord Circulations

Ces espaces sont homogènes en termes de surface du plancher de part et d’autre des façades principales du bâtiment. De plus, les zones thermiques associées aux espaces de bureaux sont équitablement fractionnées en bureaux individuels en fonction du nombre total de bureaux et du nombre d’étages dans le bâtiment.

En outre, en cas de présence d’une façade double peau vitrée, ce système est considéré comme étant installé au long de la façade principale orientée au sud, en accord avec les pratiques courantes (Poirazis, 2004).

Après avoir présenté la définition du périmètre d’analyse et la description de la typologie du bâtiment d’étude, les sept modèles composant la méthode d’évaluation de la performance énergétique du bâtiment seront présentés.