Expériences menées en climats chauds :

Mohsen et al.¹⁶² ont effectué une recherche sur l’économie d’énergie par l’isolation des bâtiments en secteur urbain avec différents matériaux comme le polystyrène, la laine de roche, et par une lame d’air en Jordanie en 2001 (cf. Fig. IV.7). Ils ont constaté que l’économie d’énergie en période hivernale peut atteindre 77 % en utilisant le polystyrène dans l’isolation des murs et du toit.

161Yu J. &Yang C. & Tian L. & Liao D. 2009. In Kaynakli O. « Parametric Investigation of Optimum Thermal

Insulation Thickness for External Walls » Energies 4, 913-927, 2011.

162Mohsen M.S. & Akash B.A. « Some Prospect of Energy Saving in Building » Energy Conversion Management,

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Fig. IV. 7 : Charges de chauffage avec différents matériaux d’isolation (Source : Mohsen 2001)

Al- Khawaja et al.163 ont quant à eux déterminé en 2004, pour chaque type d’isolant l’épaisseur optimale avec comme critère d’optimisation le coût total de l’énergie consommée et de l’isolant dans les pays chauds durant la saison estivale. Une comparaison des coûts totaux entre les trois différents matériaux isolants (Wallmate, fibre de verre, mousse de polyéthylène) a été réalisée pour les surfaces de couleur claire et de couleur foncée, au Qatar, et la température sol-air au lieu de la température de l'air a été utilisée dans l'analyse. Ils ont trouvé que l'isolation Wallmate164 donne le meilleur rendement pour les maisons au Qatar avec une épaisseur optimale de moins de 10cm.

Al-Sanea et al.165 ont quant à eux testé en 2001 l'effet de l'emplacement de l'isolant sur les caractéristiques de transfert de chaleur à travers les constituants d’un mur. La performance thermique d'une couche d'isolation placée à l'intérieur d'un mur est comparée à celle où la couche d'isolation est placée à l'extérieur pour les conditions climatiques de Ryad, en Arabie Saoudite, lors des journées représentatives des mois de Juillet et de Janvier. Les résultats montrent que le placement de l'isolant à l'intérieur donne une charge instantanée qui constitue environ 20% de la valeur de l'isolation à l'extérieur pendant les premières heures. Par ailleurs, la durée du processus transitoire qui mène à l'état périodique stable, et donc, la période d'inconfort thermique dû à l'échange de rayonnement est beaucoup plus courte pour l'isolation à l'intérieur. La transmission de la chaleur moyenne au cours des 24 premières heures de la climatisation avec l'isolation

163Al-Khawaja M.J. « Determination and selecting the optimum thickness of insulation for buildings in hot

countries by accounting for solar radiation. » Applied Thermal Engineering 25, pp. 2601-2610, 2004.

164 Wallmate est un laminat de mousse rigide de polystyrène extrudé et de plaque de plâtre préfabriqué en usine.

165Al-Sanea S.A & Zedan M.F. « Effect of Insulation Location on Initial Transient Thermal Response of Building

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intérieure est d'environ un tiers de celle de l'isolation extérieure. Il a été alors recommandé que pour les espaces où le système de climatisation est activé et désactivé par intermittence, l'isolation doit être placée à l'intérieur.

Une autre étude menée par les mêmes chercheurs166 a permis de déterminer par un modèle dynamique des transferts thermiques l’effet du tarif de l’électricité sur l’épaisseur optimale de l’isolation de l’enveloppe d’un bâtiment en Arabie Saoudite. Ils ont montré que l’orientation des murs a un effet significatif sur les caractéristiques du transfert de chaleur, alors que cet effet est relativement plus faible sur le coût total et l’épaisseur optimale d’un isolant donné. Dans la même étude, ils ont évoqué le coût total et l’épaisseur optimale d’isolation, ainsi que leurs sensibilités aux changements dans les paramètres économiques.

Wong et al.167 ont utilisé l’outil de simulation TAS program, pour évaluer la réduction des charges de climatisation dans un immeuble d’habitation à Singapour en utilisant des procédés passifs. Nombreuses sont les solutions trouvées :

 Opter pour l’orientation nord-sud considérée comme étant la meilleure. Les charges de refroidissement peuvent être réduits jusqu’à 11.54% par un simple changement d’orientation.

 Doubler l’épaisseur des parois orientées Est et Ouest pour réduire les gains solaires qui peuvent diminuer de 6.91 à 9.67%.

 Utiliser des brise-soleil horizontaux de 0.3 à 0.9 m. La réduction est estimée de 2.62 jusqu’à 10.13%

 Le meilleur taux de réduction de la consommation d’énergie est obtenu par le système « the special secondary roof system » (cf. Fig. IV.8).

166 Al-Sanea S.A & Zedan M.F. & Al-Ajlan S.A. « Effect of Electricity Tariff on the Optimum Insulation

Thickness in Building Walls as Determined by a Dynamic Heat-Transfer Model», Applied Energy, Vol. 82, N°4, pp. 313 - 330, 2005.

167Wong N.H. & Li S. «A study of the effectiveness of passive climate control in naturally ventilated residential

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Fig. IV. 8 : Secondary roof system construction.

(Source: Wong N.H. & Li S. 2007).

Bolattürk 168 en 2006 a calculé l’épaisseur optimale de l’isolation ainsi que les économies d'énergie relatives à la période hivernale dans quatre zones climatiques de la Turquie. L'optimisation est basée sur l'analyse des coûts du cycle de vie. Cinq différents combustibles : charbon, gaz naturel, mazout, gaz de pétrole liquéfié (GPL) et l'électricité ont été considérés. Le matériau isolant utilisé est le polystyrène. Les résultats montrent que les épaisseurs d'isolation optimale varient dans un intervalle de 2 - 10 cm, les économies d'énergie varient dans un intervalle de 22% et 79%, et les périodes de récupération sont de 1,3 et 4,5 ans selon la ville et le type de carburant.

Dans le même contexte, Bolattürk en 2008169 a déterminé cette fois-ci l’épaisseur optimale de l’isolant, en ce qui concerne à la fois les charges de chauffage et de refroidissement annuelles en utilisant la méthode des degrés heures. En examinant quatre différentes zones climatiques en Turquie, ils ont constaté que l'optimisation de l'épaisseur de l'isolant sur les charges de refroidissement est plus appropriée pour l’économie d'énergie dans les zones chaudes car l'épaisseur de l'isolant (polystyrène) a varié entre 0,032 et 0,038 m pour cooling degres hours (CDHs) et entre 0,016 et 0,027 m pour heating degres hours (HDHs).

Fezzioui et al.170 ont utilisé le logiciel TRNSYS pour étudier l’influence de l’enveloppe du bâtiment sur sa demande énergétique en période de surchauffe dans les villes du sud algérien Béchar et Tamanrasset. La comparaison des besoins de refroidissement pour les différents

168Bolattürk A. « Determination of optimum insulation thickness for building walls with respect to various fuels

and climate zones in Turkey. » Applied Thermal Engineering 26, Pp 1301-1309, 2006.

169Id. « Optimum insulation thickness for building walls with respect to cooling and heating degree-hours in the

warmest zone of Turkey. » Building and Environment 43, pp 1055–1064. 2008.

170Fezzioui N. & Draoui B. & M. Benyamine & Larbi S. « Influence des Caractéristiques Dynamiques de

l’Enveloppe d’un Bâtiment sur le Confort Thermique au Sud Algérien. » Revue des Energies Renouvelables, Vol. 11, N°1, pp. 25 - 34, 2008.

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paramètres étudiés, nous montrent que l’isolation de la toiture a donné les meilleurs résultats, un taux de réduction de l’ordre de 21.55 % pour une toiture avec un faux plafond en plâtre avec lame d’air, et 20.31 % pour un faux plafond en bois avec lame d’air. L’utilisation de polystyrène d’une épaisseur de 5 cm a donné un taux de réduction de 23 %. L’isolation des parois diminue la consommation de refroidissement avec un pourcentage de 2.5 à 3 %, des valeurs moins importantes que celles de l’isolation de la toiture. En conclusion, la mesure d’amélioration la plus justifiée économiquement est donc l’isolation de la toiture.

Mia Mefteh et al.171 ont montré que la réduction des déperditions en réhabilitation énergétique consistait en l’amélioration des différentes composantes des matériaux et en réduisant la conductivité thermique. Avec l’utilisation du double vitrage, les économies annuelles d'énergie de chauffage d’une vieille maison située en plein centre ville d'Oran peuvent atteindre 11% alors que dans le cas de l’isolation de l’enveloppe par l’introduction de 2 cm de polystyrène et 5 cm de brique creuse entraîne une diminution des besoins en chauffage dans ce vieux habitat représentant jusqu’à 23%. Ils ont trouvé que par une bonne isolation constituant une barrière résistant aux échanges thermiques, l'écart de température entre l'intérieur et l'extérieur est diminué.

Bekkouche et al.172 ont étudié l'influence et l’impact de l’inertie thermique de la pierre sur l’efficacité de l'isolation thermique intérieure et extérieure d’un bâtiment à Ghardaia en Algérie. Ils ont trouvé que l'isolant joue le rôle d'une barrière thermique, en freinant les pertes durant la période froide. L'isolation thermique intérieure du mur par une lame d’air de 2 cm et une couche de 6 cm du polystyrène et une autre couche (4 cm) de plâtre par exemple, nécessite l'introduction des modifications aux niveaux des équations des bilans thermiques du mur et aux niveaux de sa surface extérieure. Ils ont conclu que l’utilisation d’autres matériaux que la pierre serait plus efficace tel que la brique creuse en période hivernale.

171 Mia Meftah M. , Benmanssour.M.B « Etude de faisabilité de l’utilisation de l’énergie solaire en vue de la

réhabilitation thermique du bâti existant.» Colloque National : Pathologie des Constructions : Du Diagnostic à la

Réparation Département de Génie Civil Université Mentouri Constantine - 25 et 26 Novembre 2008.

171 [En ligne] www.suisse-energie.ch

172Bekkouche S.M.A. & Benouaz T. & Cheknane A. « Influence de l’isolation thermique intérieure et

extérieure d’un batiment en pierre situé à Ghardaia » SBEIDCO – 1st International Conference on Sustainable

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Daouas et al.173 dont les résultats montrent que, les cas les plus rentables pour réaliser des économies d’énergie sont l’utilisation de la pierre, le mur sandwich en brique et le polystyrène expansé pour l'isolation, avec une épaisseur optimale de 5,7 cm. Dans ce cas, les économies d'énergie peuvent atteindre jusqu'à 58% avec une période de récupération de 3,11 ans. Ils ont étudié également les performances thermiques des murs dans des conditions optimales (cf. Fig. IV.9). Cette recherche est axée uniquement sur les paramètres économiques qui affectent l'épaisseur d'isolation optimale.

Fig. IV. 9 : Effet de l'isolation avec lame d’air et d'autres matériaux analysés sur les charges de refroidissement

mensuels. (Source : Daouas 2010).

Ensuite, ils ont établi une comparaison de la présente étude avec la méthode des degrés-jours pour différentes valeurs de la température intérieure (cf. Fig. IV.10).

Fig. IV. 10 : Effet de la température intérieure sur les charges de refroidissement et sur l’épaisseur optimale de

l’isolant (Comparaison des deux méthodes).

(Source : Daouas 2010)

173Daouas N. & Hassen Z. & Ben Aissia H. « Analytical periodic solution for the study of thermal performance

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De même, Aktacir et al.174 ont étudié l'influence de différentes épaisseurs de l’isolation appliquée aux composants opaques externes, sur les charges de refroidissement et la consommation d'énergie du système de climatisation dans un bâtiment situé à Adana en Turquie (climat méditerranéen). Des réductions de l’ordre de 33% ont été réalisées suite à l’isolation thermique. Les résultats ont démontré notamment que l’augmentation des épaisseurs de polystyrène extrudé entraîne une réduction des besoins en énergie de rafraîchissement. Les valeurs de l’épaisseur optimale de l’isolant pour les murs, les toits et les planchers, ainsi que les valeurs du coefficient de transmission thermique de chaque partie des trois bâtiments étudiés sont données dans le tableau Tab. IV.2.

Tab. IV. 2: Coefficients de transfert thermique (U) et épaisseur de l’isolant (L).

(Source : Aktacir 2010)

En conclusion, ils ont suggéré que l'épaisseur de l'isolation thermique matérielle pour les bâtiments dans les provinces côtières situées dans le Pays méditerranéens (comme la Turquie, l’Italie, l’Espagne et la Grèce), qui ont des étés chauds et des hivers doux, doit être déterminée selon les jours de refroidissement.

Dans le même contexte, Guechchati et al.175 ont utilisé TRNSYS 16, utilisant le modèle multizone (type 56), pour étudier l’effet de l’isolation thermique sur les consommations énergétiques du Centre Psychopédagogique « SAFAA » au Maroc. Ils ont trouvé que l’économie en énergie maximale a été obtenue en utilisant l’isolation complète du centre et ils opté pour l’isolation de la toiture couplée à l’isolation externe des murs avec 6 cm de polystyrène expansé.

174Aktacir M.A. & Büyükalaca O. & Yılmaz T.A. « A Case Study for Influence of Building Thermal Insulation on

Cooling Load and Air-Conditioning System in the Hot and Humid Regions» Applied Energy, Vol. 87, N°2, pp. 599 -

607, 2010

175Guechchati R. & Moussaoui M.A.& Mezrhab Ahm. & Mezrhab Abd. « Simulation de l’effet de l’isolation

thermique des bâtiments Cas du centre psychopédagogique SAFAA à Oujda ». Revue des Energies Renouvelables Vol. 13 N°2 ; pp 223 – 232, 2010.

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