Les gains internes et solaires

La simulation du rayonnement solaire est modélisée selon les différentes fa-çades. On peut obtenir plusieurs lectures. Accroître les gains internes et solaires en hiver et les réduire en été. Les deux déclarations du titre peuvent sembler con-tradictoires à première vue, mais elles sont réellement pleinement compatibles et conduisent aux concepts les plus importants de la conception d'un bâtiment éco-nome en énergie (ou bioclimatique). Figure 36 montre la valeur des gains de chaleur pour différentes orientations en hiver, été, et mi- saison. On peut consta-ter que :

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Figure 36: Bibliothèque de Gains Internes dans SimulArch

L'orientation optimale pour les gains solaires en hiver est le sud, ou au moins sud- est ou sud- ouest. Toute autre orientation contribue faiblement à la captation de l'énergie solaire.

En été, le sud est aussi la meilleure orientation possible pour minimiser les gains solaires. C'est presque équivalent à l'orientation nord qui reçoit un faible rayonnement toute l'année. Toute autre orientation (SE, SO, E, O, et principale-ment un plan horizontal) donne une forte contribution au bilan énergétique d'un bâtiment en été

Ainsi dire, SimulArch peut nous présenter une lecture sur le comportement de l’apport énergétique solaire sur un bâtiment. En mi-saison, quand le besoin en chaleur ou en froid peut être faible, un vitrage sud est à peu près équivalent à un vitrage Est ou Ouest. Ainsi, la règle la plus élémentaire est de favoriser les pa-rois vitrées au sud du bâtiment, meilleure solution pour atteindre une bonne per-formance thermique. Des parois vitrées orientées au sud apportent des gains so-laires en hiver, contribuant ainsi potentiellement à une réduction significative des besoins en chaleur du bâtiment (Figure 37: Durée d'ensoleillement pour chaque façade). Ce principe peut également influencer la forme et l'orientation de l'ensemble du bâtiment, pour permettre de favoriser l'orientation sud des

vi-Page | 145 trages (Figure 41: Energie transmise par les vitres) ; des formes parallélépipé-diques, dont les grands cotés s'alignent d'Est en Ouest constituent la meilleure conception possible.

Tout ces éléments de calcul opèrent à n’importe quel niveau du bâtiment. La simulation thermique que nous proposons, étudie le comportement énergétique d’un espace (chambre par exemple) ou d’un étage comme le montrent les (Figure 39 : Energie par espace) et (Figure 40 : Energie par étage).

Rappelons que SimulArch prend en charge la modélisation des gains internes qui représentent toutes les sources de chaleur situées à l'intérieur du Bâtiment, no-tamment les occupants, luminaires, appareils et autre équipement. Ces sources résultent des activités normales se déroulant à l'intérieur (Figure 42 : Les gains internes). Ce dernier terme représente la quantité d'énergie délivrée par tout équipement de chauffage ou de rafraîchissement pouvant être activé spécifique-ment dans le but de contrôler les conditions de l'environnespécifique-ment intérieur pour assurer le confort. La température est la plus évidente des variables contrôlées, bien que l'humidité et la vitesse d'air sont, ou devraient être, importantes égale-ment.

SimulArch montre que, par un bilan énergétique très simple, il est possible de déduire les règles principales qui rendent possible un bâtiment économe en éner-gie. Pour cela, ce logiciel propose une démarche passive (European Passive So-lar Handbook, 1986) .pour une solution architecturale bioclimatique ou la cons-truction d’un bâtiment à faible énergie :

Adopter une enveloppe énergétiquement efficace, par isolation thermique (des murs, toitures, sols et parois vitrés – des doubles vitrages peuvent ne pas être rentables sous les climats doux en hiver),

Limiter le renouvellement d'air aux niveaux recommandés, en évitant des va-leurs excessives.

Favoriser les solutions produisant des gains solaires passifs en hiver. La forme et l'orientation du bâtiment doivent retenir dès le début l'attention du con-cepteur, et elles doivent alors être complétées par beaucoup de vitrages orientés au sud et sans effet d'ombrage par des obstacles extérieurs.

Page | 146 Mettre à disposition en été, des protections solaires extérieures sur toutes les surfaces vitrées.

Permettre la ventilation naturelle en été quand les conditions extérieures sont favorables.

En suivant ces règles simples, il est possible de concevoir un bâtiment récla-mant une faible quantité d'énergie pour maintenir le confort intérieur. Ce ne sont pas des conclusions de résultats mais des règles fondamentales que SimulArch propose dans sa logique de simulation (Mark Zimmermann et Johnny Anders-son., 1998.)

La conception architecturale joue un rôle fondamental dans la finalisation de cet objectif. Le processus de conception doit suivre les règles établies qui peu-vent être aisément déduites de principes de base, comme il est montré dans ce chapitre. Bien que ces règles soient valables dans tous les cas, on insistera parti-culièrement sur les conclusions pouvant être tirées pour les bâtiments situés en climat méditerranéen.

Le but de ce chapitre a été d’apporter notre contribution aux efforts que devra développer l’Algérie pour limiter la consommation d’énergie par une améliora-tion du confort. Pour ce faire, nous avons proposé des éléments de calcul des charges thermiques, adaptés au climat méditerranéen. Une méthode simplifiée de calcul de bilan thermique permettant de présélectionner les éléments définissants la démarche à basse énergie dans les constructions, a été présentée. Les ratios de consommations énergétiques d’un local chauffé et la méthode d’évaluation de la puissance énergétique à souscrire auprès de la société nationale du gaz et de l’électricité (Sonelgaz), ont permis de compléter cette étude. L’utilisation des données consignées dans ce présent chapitre pour effectuer un bilan thermique, est recommandée (Ecole des Mines de Paris, 1990), car cela nous permet d’une part d’économiser sur l’investissement dans l’auxiliaire d’appoint et d’autre part, d’adapter la puissance à installer à nos besoins réels ; ce qui diminuera aussi les dépenses en chauffage (Figure 43 : Energie globale dépensée).

Page | 147 Figure 37: Durée d'ensoleillement pour chaque façade

Page | 148 Figure 39 : Energie par espace

Page | 149 Figure 41: Energie transmise par les vitres

Page | 150 Figure 43 : Energie globale dépensée

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