L’isolation thermique comme solution architecturale pour le bâtiment à basse consommation énergétique (bbc)

Faculté des Sciences et de la Technologie

Département d’Architecture

Mémoire présenté pour l’obtention du diplôme de : MASTER ACADEMIQUE

Filière : ARCHITECTURE

Spécialité :

ARCHITECTURE ET TECHNOLOGIE Présenté par :

Meroua BOULOUDENINE Nassim BOUTEMINE Abderrahmen BELAIOUAR

Le 20/06/2018

THEME :

L’ISOLATION THERMIQUE COMME SOLUTION ARCHITECTURALE POUR LE BATIMENT À BASSE

CONSOMMATION ENERGETIQUE (BBC)

Composition du Jury :

Hocine.TEBBOUCHE MAA, Université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Président du jury Nour El-H.BOUHIDEL MAA, Université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Directrice de mémoire Elarbi.BOUTAOUTAOU MAA, Université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Membre du Jury

I

Tout d’abord, nous remercions

ALLAH,

Nous tenons à remercier notre encadreur BOUHIDEL NOUR ELHOUDA pour l’honneur qu’il nous a fait de diriger ce mémoire .soyez assuré de notre respectueuse considération.

Nous tenons à remercier également les membres de jury pour le temps qu’ils ont consacré à l’évaluation de notre travail ainsi que pour les remarques constructives qu’ils ont pu nous faire.. Soyez assuré de notre sincère gratitude.

Nos remerciements s’adressent à Mr ROUIDI Tarik, chef de département d’architecture, et à tous les enseignants de département d’architecture et d’urbanisme sans exceptions.

Un vif remerciement à nos familles pour nous avoir donné jour après jour autant d’amour, de soutien et d’encouragement.

A tous qui nous ont aidé du loin ou du près.

A vous tous, nous vous remercions du fond du cœur.

II

Je dédie ce modeste travail à : Mes chers parents,

Grâce à leurs tendres encouragements et leurs grands sacrifices, ils ont pu créer le climat affectueux et propice à la poursuite de mes études. Aucune dédicace ne pourrait exprimer

mon respect, ma considération et mes profonds sentiments envers eux.

Je prie le bon Dieu de les bénir, de veiller sur eux, en espérant qu’ils seront toujours fiers de moi.

Mes 2 fleurs sœurs : Mouna et Nada Mes cousins et cousines :

Sami et Nazim ;Rania et Lyna ;Kaouter et Rym Imene et sa petite famille : son fils Mahedi

L’âme de mes grand parents : Zohera, Mohammed et Belkacem, Khadija ; Qui nous ont quittés depuis longtemps pour rejoindre l’Eternel.

Toute ma famille Tous ceux qui me sont chères,

Et a tous qui ont laissé une empreinte de joie dans ma voie

Toutes mes amies et mes collègues,

Ils vont trouver ici le témoignage d’une fidélité et d’une amitié infinie

En fin, à mes deux partenaires qui ont partagés avec moi les souffrances de ce travail Abderrahmen BELAIOUAR et Nassim BOUTEMINE, malgré tout nous nous sommes supportés et nous avons pu passer des années agréables pleines de plaisir et d’aventures

inoubliables

Meroua

III

Je dédie ce modeste travail à : Tout d'abord mes chers parents,

Qui m’ont un jour donné la vie, puis le souffle et l’espoir pour surmonter tout obstacle rencontré lors de mon parcours. Les mots sont pauvres pour exprimer l’immense amour et le profond respect que j’éprouve à votre égard. Je vous remercie pour tous les sacrifices que vous avez consentis pour mon éducation et mon bien être. Vous avez su me mettre sur le droit chemin et me pousser à donner le meilleur de moi-même. J’espère pouvoir être à la hauteur de vos attentes.

Mes frères et sœurs

Pour m’avoir épaulé, écouté, soutenu et d’avoir couru à mon aide dans chaque obstacle rencontré durant mon parcours d’étudiant. Je ne pourrai vous remercier assez, je suis

chanceux de vous avoir comme famille.

Tous mes amis et mes collègues

Je tiens à remercier tous mes amis et mes collègues qui m'ont conseillé, aidé depuis le début de ce travail surtout Sief BENTAIKA et Zakaria BELHAINE

En fin, à mes deux partenaires qui ont partagés avec moi les souffrances de ce travail Abderrahmen BELAIOUAR et Meroua BOULOUDENINE, malgré tout nous nous sommes supportés et nous avons pu passer des années agréables pleines de plaisir et d’aventures inoubliables

Nassim

IV

Je dédie ce modeste travail à : Tout d'abord mes chers parents,

Qui m’ont un jour donné la vie, puis le souffle et l’espoir pour surmonter tout obstacle rencontré lors de mon parcours. Les mots sont pauvres pour exprimer l’immense amour et le profond respect que j’éprouve à votre égard. Je vous remercie pour tous les sacrifices que vous avez consentis pour mon éducation et mon bien être. Vous avez su me mettre sur le droit chemin et me pousser à donner le meilleur de moi-même. J’espère pouvoir être à la hauteur de vos attentes.

Mes frères et sœurs

Pour m’avoir épaulé, écouté, soutenu et d’avoir couru à mon aide dans chaque obstacle rencontré durant mon parcours d’étudiant. Je ne pourrai vous remercier assez, je suis

chanceux de vous avoir comme famille.

Tous mes amis et mes collègues

Je tiens à remercier tous mes amis et mes collègues qui m'ont conseillé, aidé depuis le début de ce travail surtout Sief BENTAIKA et Zino

En fin, à mes deux partenaires qui ont partagés avec moi les souffrances de ce travail Nassim BOUTEMINE et Meroua BOULOUDENINE, malgré tout nous nous sommes supportés et nous avons pu passer des années agréables pleines de plaisir et d’aventures inoubliables

Abderrahmen

X

Figure 01: Schéma d’isolation thermique intérieure extérieur……….….…..……...12

Figure 02: Pont thermique………..….….…….13

Figure 03: Schéma des ponts d’infiltration ou de fuite d’air……….……..14

Figure 04 : Schéma d’énergie renouvelable……….………....…15

Figure 05: Brique BGV thermo20……….……….………...…..16

Figure 06: Panneau roulé d’une laine de verre……….…….…....18

Figure 07: Etude aérodynamique de MASDAR. CITY ABU DHABI……….….….21

Figure 08: Impact de la forme, la taille, la proximité d’autres volumes sur la compacité des formes simples………….………..……….…..23

Figure 09: Impact de la compacité sur le niveau global d’isolation………..24

Figure 10: Le choix de la meilleure disposition d’une maison……….………...……26

Figure 11: Système de ventilation basé sur la masse thermique, la VN ………..……….………30

Figure 12: Influence des lames mobiles et du brise soleil sur la ventilation^{………….………..}31

Figure 13: Variation de la température dans les premiers mètre de profondeur du sol Palestine………...………..…..…….32

Figure 14: Schéma de principe d’un puits provençal et la prise d’air extérieur……..……….33

Figure 15: Conception d’une cheminée solaire et type d’implantation…………..……..………..34

Figure 16: Principes et exemple de tour à vent………..….……..34

Figure 17: Des différents types de brique utilisé dans le BBC………...……..…...…..35

Figure 18: Types de toitures végétalisées……….………...………..36

Figure 19: La transmission du bruit direct et indirect……….………..……...37

Figure 20: Isolation thermique du sol sur cave………..………….……….….………40

Figure 21: Isolation d’une dalle sur terre-plein……….…….….……..41

Figure 22: Isolation du sol au-dessus d’un vide sanitaire………..……….…….…….42

Figure 23: Volet roulant à caisson isolé pour limiter les ponts thermique……….……..47

Figure 24: Thermographie d’une façade indiquant les zones de pont thermique^………47

Figure 25: Le marquage CE des produits fait par la certification ACERMI……….…..49

Figure 26: Localisation géographique………...56

Figure 27: Situation de l’université de Jijel………..………..….56

Figure 28: Plan de masse du bloc 4………..….….………...57

Figure 29: Plan RDC du bloc 4………..…..………...……. 57

Figure 30: Interface du logiciel ECOTECT ANALYSIS 2011 ………..………60

Figure 31: Résultat de simulation sur Ecotect ……….………….……...61

XI

Figure 33: Perspective Nord-Ouest du bloc 4 modelé sur ECOTECT 64

Figure 34: Composition de la dalle extérieure ………...…65

Figure 35: Composition des murs extérieurs ………...…………..…….……65

Figure 36: Composition du plancher (Plateforme)………...……….…….…….……66

Figure 17: Composition de la dalle (scénario 2)……….………….………..….……68

Figure 38: Composition du mur extérieur (scénario 2)………...………68

Figure 39: Composition du plancher (scénario 2)………..…...……69

Figure 20: Diagramme du confort intérieur de l’atelier 01 (Scénario 1)………...…...……70

Figure 41: Diagramme du confort intérieur de l’atelier 01 (Scénario 2)………….…..……….…70

Figure 42:Diagramme du confort intérieur de l’atelier 28 (Scénario 1) ………..…...……71

Figure 43: Diagramme du confort intérieur de l’atelier 28 (Scénario 2) ………..………71

Figure 44: Diagramme du confort intérieur de l’atelier 01 (Scénario 1) ………..…………72

Figure 45: Diagramme du confort intérieur de l’atelier 01 (Scénario 2) ………..………72

Figure 46: Diagramme du confort intérieur de l’atelier 28 (Scénario 1) ………..….……73

Figure 47: Diagramme du confort intérieur de l’atelier 28 (Scénario 2) ………...…73

Liste de tableaux :

Tableau 02: Tableau des déperditions………..………...……….17

Tableau 03 : Les avantages et les inconvénients de ventilation naturelle ………....…...…….…32

Tableau 04 : Les facteurs composants le puits provençal………...………..…33

Tableau 05 : Les matériaux isolant pour le sol………...……...42

Tableau 06 : La mise en œuvre pour l’isolation des murs par l’intérieur………..…………44

Tableau 07 : Les différentes solutions pour l’isolation de murs par l’extérieur^{……….….….}45

Tableau 08: Caractéristiques minimales des baies vitrées………..……...………...48

Tableau 09 : Les différentes types d’isolant ………...……….….………..50

Tableau 10 : Précipitation moyennes mensuelles –période 2008-2011………..58

Tableau 11 : Moyenne générale de la température mensuelle –période 2008-2011……….59

Tableau 12 : Moyenne générale de la température mensuelle –période 2008-2011……...59

Tableau 13 : Description de la méthodologie suivie dans l’étude de la consommation énergétique……….…61

Tableau 14: Paramètres du bâtiment………..63

Tableau 15: Caractéristiques thermiques des matériaux utilisés au 1er scénario^{……….……}66

Tableau 16: Caractéristiques thermiques des matériaux choisis dans le cas optimisés^...…69

XII

Photo 01: La maison de la MANCHE ………..………..16

Photo 02: Vue de la ville temple MADURAI……….……….……..25

Photo 03:Façade de bloc 4 de l’universitaire de JIJEL……….……….………..58

Photo 04: Photo représente l’effet des ponts thermiques sur l’Atelier 28…………...…..…….………67

XIII

ADEM : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie.

A01 : Atelier 1

ACERMI :Association pour la certification des matériaux isolants

APRUE : Agence pour la Promotion et la Rationalisation de l’Utilisation de l’Énergie BBC : bâtiment a basse consommation d’énergie

CASTBAT :Centre Scientifique et Technique du Bâtiment CE : conseil d'état (France).

Cep : consommation conventionnelle d'énergie primaire

CDER : Centre de Développement des Energies Renouvelables

CNERIB : Centre National d'Etudes de Recherche Intégrées En Bâtiment CVC : Chauffage ventilation climatisation

CREF :centre de ressources pour l’entreprenariat au féminin ECS : Eau chaude Sanitaire

FENG.SHUI : Le vent et l'eau

FNME : Fonds National pour la Maîtrise de l’Energie.

ITI : Isolation thermique intérieur ITE : Isolation thermique extérieur

kWh.ep/m² : Kilowatt.heure.énergie primaire/mètre carré.

kW/h: Le kilowatt / heure

ONU : Organisation des Nations unies

PNME : Programme national de maîtrise de l'énergie . PSE : panneaux en polystyrène expansé.

R : Résistance.

RT : Réglementation Thermique.

SHON : Surface Hors Œuvre Nette.

Tep : Tonne Équivalent Pétrole.

XIV

W/m².K : Watt/mètre carré. coefficient de transmission thermique d'une paroi.

W/M.C : Watt/ métre.celcus.

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INTRODUCTION GENERALE Préambule :

Pour se protéger du mauvais temps et des prédateurs et améliorer leurs conditions de vie, les humains ont cherché à s'abriter passant de la grotte au maison actuel, de nomades en sédentaires, de la chasse à l’agriculture jusqu’à l’arrivée de l’industrie qui a vraiment simplifié la vie humaine, mais aussi elle a provoqué des impacts sur l’environnement à cause de la pollution dont les émissions de gaz à effet de serre sont la cause principale du réchauffement climatique des cinquante dernières années.

Une conférence des nations unies sur les changements climatiques a eu lieu du 30 avril 2018 au 12 mai 2018 au siège de l'ONU à Katowice en Pologne devant les représentants de 195 pays. (Onu, 2018). L'objectif de cette conférence est de trouver des solutions pour que les pays puissent accroître dès maintenant et lors du prochain cycle leurs ambitions dans leurs plans nationaux d'action climatique ; opportunité clé pour toutes les parties prenantes de se réunir et de partager des expériences sur la façon dont nous pouvons intensifier de manière significative l'action climatique pour prévenir une souffrance humaine encore plus grande à l'avenir.

Cette conférence portera sur les enjeux énergétiques et climatiques d’aujourd’hui et du futur, pour la rénovation énergétique des bâtiments. La deuxième partie de cette conférence sera essentiellement consacrée aux points clés et techniques qu'il est nécessaire d’estimer et de traiter dans le cadre d'une rénovation thermique d'un bâtiment : Isolation, ventilation, chauffage, rafraîchissement, menuiseries…..etc.

L’amélioration de l’efficacité énergétique dans le secteur des bâtiments constitue donc un axe privilégié, non seulement pour des raisons écologiques, mais aussi pour des raisons économiques. Parmi les solutions d’amélioration de cet efficacité énergétique, il est de réduire la consommation d’énergie des équipements promouvoir les constructions écologiques comme les bâtiments basse consommation.

L’Algérie est l’un des pays, les plus énergivores, non pas seulement du point de vue de la consommation d’énergie (58 millions de tonnes équivalent pétrole « Tep » en 2015 avec 40 millions d’habitants contre 17 millions de Tep en 2005 avec 33 millions d’habitants, soit 1,2 tep par an et par habitant), mais surtout du point de vue de l’affectation de cette consommation d’énergie, dont l’essentiel est utilisé par les ménages (40%) et le transport

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(36%) sans retour de plus-value ou de richesse quelconque, alors que le secteur de l’industrie consomme moins de 20% du bilan énergétique national. (Algérie éco, 2016)

Ainsi, par type d’énergie : 18 millions de tonnes de produits pétroliers ont été consommés en 2015 contre 8 millions de tonnes en 2005(dont 80% de carburants). Cette hausse a été tirée par la demande sur les essences et gasoil. On estime que cette demande triplera d’ici 2020, sous l’effet de la croissance économique et démographique. Pour le gaz naturel, en 2015, la consommation sur le marché national tourne autour de 40 milliards de m3/an, elle devrait, sur la base d’un scénario laisser-faire, doubler à l’horizon 2020, voir tripler d’ici 2030.Plus de 60% de l’énergie consommée par les ménages, c’est de l’énergie électrique, alors que 98% de l’électricité est produite à partir du gaz naturel. Aussi, il y a lieu de signaler que la consommation de gaz en Algérie représente environ 34% de la consommation globale d’énergie, au moment où la moyenne mondiale ne dépasse pas 22%.(Algérie éco, 2016)

Ce modèle de consommation énergétique est insoutenable : ce qui impose en premier lieu un nouveau modèle économique et énergétique basé sur l’économie d’énergie et l’efficacité énergétique. La sécurité énergétique et de plus en plus importante et la consommation nationale en énergie devrait être plus économe.

Un enjeu à réussite, l’efficacité énergétique est rapidement devenue l’un des grands enjeux de notre époque et les bâtiments en sont une des composantes majeures. Une partie importante de l’énergie est consommée par l’ensemble des pays en développement.

La consommation domestique en énergie est plus importante que tout autre secteur contribuant donc dans une large mesure au changement climatique.

Le bâtiment économe en énergie ou les bâtiments BBC (bâtiment basse consommation) c’est l’une des solutions qui permet de réussir une performance énergétique globale particulièrement élevée. La conception de ce modèle de bâtiment repose sur des techniques dont la valeur est confirmée, des matériaux et des équipements aujourd’hui disponibles sur le marché.

Les usages pris en compte sont le chauffage, l’eau chaude, la ventilation, l’éclairage et un éventuel refroidissement. UN bâtiment BBC est bioclimatique, particulièrement bien isolé, étanche à l’air, affecté d’équipements performants et économes en énergie, et le plus souvent fait appel à une énergie reconductible.

L’adoption par le gouvernement du programme national sur l’efficacité énergétique à l’horizon 2030, réaffirme cette dernière comme priorité. La réalisation de ce programme par

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une diversité d’actions et de projets, devrait favoriser l’émergence, à terme, d’un marché durable de l’efficacité énergétique en Algérie. La politique algérienne en termes de gestion d’énergie, essentiellement dans le secteur du bâtiment se traduit par les actions de quelques entités : l’APRUE soutenu par son bras financier le Fonds National pour la Maîtrise de l’Energie (FNME) et le Programme National de Maîtrise de l'Energie (PNME). A cela il faudra ajouter la collaboration des centres de recherches liés au domaine des bâtiments comme le centre du développement des énergies renouvelables (CDER) et le Centre National d'Etudes et de Recherches Intégrées du Bâtiment (CNERIB) et bien évidement le ministère de l’Energie et des Mines. Il s’agit de voir dans le détail l’état des lieux de ces politiques et éventuellement le suivi et les prémices de résultat ou le cas contraire les obstacles qui entravent leurs exécutions. (BOURSAS, 2013)

PROBLÉMATIQUE :

En raison de l'augmentation de la population et l'industrialisation, la demande mondiale d'énergie primaire a augmenté rapidement. Cette demande énergétique dans le monde est utilisée dans le secteur du bâtiment. La consommation d'énergie dans le monde par les équipements de CVC (chauffage, ventilation et climatisation) dans les bâtiments occupe la plus grande part de la consommation totale d'énergie.

Le rabais des consommations d’énergie est urgent, non seulement pour des raisons écologiques, mais aussi pour des raisons économiques. A l'horizon 2050, on a estimé que la terre sera peuplée de 9 milliards de personnes (Le monde, 2011), qui auront tous besoin de consommer l’énergie pour se chauffer, se déplacer, etc. Un accroissement de la demande énergétique est inévitable. En revanche, l’augmentation des ressources énergétiques est moins sûre. La découverte des nouveaux gisements s’est ralentie. Ainsi, les experts estiment que, sur la base de la consommation de 2002, les ressources de pétrole et de gaz dureront encore 50 ans. Si on poursuit les schémas actuels, une crise énergétique est très probable. (CHLALA, 2013)

Pour cela, l’objectif premier est de minimiser la consommation énergétique dans le bâtiment et réaliser la performance énergétique et le développement durable.

Dans ce cadre, on veut dire que les concernés doivent appliquer une stratégie efficace concentrant sur le secteur du bâtiment, qui représente un taux très dramatique de consommation énergétique, en se posant la question :

 Quelles sont les solutions architecturales, et le rôle d’isolation thermique nous permettant d’augmenter la performance énergétique du bâtiment ?

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Hypothèse :

L’isolation est un paramètre clé à prendre en compte dans la réussite d’un bâtiment basse consommation. Quel que soit le système constructif et le type d’isolation thermique choisi (par l’intérieur ou par l’extérieur), on cherchera la performance maximale de l’isolation (la résistance thermique R la plus forte possible pour réduire le plus fortement des déperditions de chaleur) sur le principe que l’énergie la moins chère est celle que l’on ne consomme pas.

Alors pour arriver à un bâtiment à basse consommation d’énergie, on suppose qu’il faut tenir en compte les propriétés du terrain dès la première ligne dans la conception architecturale et assurer une bonne isolation et en passant par le choix des matériaux écologiques de haute performance et l’utilisation des techniques basées sur des ressources renouvelables à l’aide des outils de conception et des logiciels de modélisation.

OBJECTIFS :

L’objectif de la recherche est d’élaborer des solutions architecturales concernent la conception afin d’aboutir au type de bâtiment BBC ; apprécier les niveaux réels de consommation énergétique des bâtiments et d’identifier les meilleurs axes d’intervention qui permettront de réduire la consommation énergétique dans le secteur du bâtiment réputé être parmi les secteurs les plus gros consommateurs d’énergie.

Aborder cette thématique comme un thème de recherche vise à atteindre certains objectifs prioritaires :

 Saisir la notion d’efficacité énergétique dans le bâtiment ;

 Déterminer les meilleures solutions architecturales pour réduire la consommation énergétique dans le bâtiment.

DEMARCHE METHODOLOGIQUE :

Afin de répondre à la problématique posée et atteindre les objectifs, nous avons basé notre travail sur une recherche bibliographique et documentaire (des livres, des documents, des mémoires et des sites internet), afin de tirer les notions, les concepts et les différentes théories dans le cadre d’efficacité énergétique du bâtiment et le bâtiment à basse consommation, puis on a enrichi notre recherche par une simulation avec le logiciel ECOTECT.

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STRUCTURE DU TRAVAIL :

Notre travail est divisé en deux parties commençant par une introduction générale, qui tient la problématique des solutions architecturales afin d’augmenter la performance énergétique du bâtiment et terminant par une conclusion générale qui récapitule le contenu de mémoire, passant par une partie théorique qui contient 3 chapitres organisées comme suit :

-Chapitre 1 : Thématique qui est intitulé : les bâtiments à basse consommation énergétique : comprend un ensemble de définitions et de notions théoriques relatives à l’efficacité énergétique. C'est une étape indispensable avant de passer aux autres chapitres ; car elle nous permet d’avoir une base théorique.

-Chapitre 2 : Sur les solutions architecturales dans les bâtiments a basse consommation énergétique ; ce chapitre concentre sur les différentes solutions architecturels dans le bâtiment BBC, l’adapte pour vaincre la consommation dans le secteur du bâtiment en déterminant à la fin par la solution d’isolation thermique.

-Chapitre 3 : L’isolation thermique dans les bâtiments a basse consommation énergétique; notre chapitre se déroule principalement sur l’isolation thermique afin de trouver des solutions par l’utilisation des matériaux qui diminuent la consommation énergétique dans le bâtiment.

Et une partie opérationnelle qui contient le 4^ème chapitre :

-Chapitre 4 : Simulation et présentation du cas d’étude et technique de recherche ; dans ce chapitre nous avons présenté le cas d’étude choisi et on a fait une présentation du logiciel choisi pour la simulation et l’interprétation des résultats afin d’avoir un bâtiment a basse consommation énergétique en terme de confort thermique.

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Introduction :

Notre climat est tempéré, avec le changement climatique c’est le coup de chaud qui va menacer les bâtiments durables et compromettre leur capacité à nous garder au frais .Car pour se protéger du l’inconfort thermique, les nouvelles constructions basse consommation savent faire.

Pour limiter l’ampleur du changement climatique et rétablir son équilibre sur Terre, il est nécessaire de prendre en compte des réglementations concernant la performance thermique, énergétique et environnementale des bâtiments.

Dans ce chapitre ; on va définir les différentes notions concernant ce thème : les bâtiments à basse consommation énergétique, afin de bien comprendre : les fondamentaux, leurs relation avec l’énergie.

1.1 L’énergie primaire et finale :

L'énergie primaire est l'énergie contenue dans les ressources naturelles, avant un éventuel changement. Le fioul ou le gaz sont des modèles d'énergie primaire. L'énergie finale est l'énergie utilisée par le consommateur, c'est-à-dire après transformation des ressources naturelles en énergie et après le transport de celle-ci.

L'énergie finale est la quantité d'énergie consommée et facturée à son point d’utilisation.

L’énergie primaire représente la quantité totale d’énergie nécessaire pour fournir la quantité d’énergie finale consommée par l’utilisateur, c'est-à-dire en rajoutant à cette énergie finale l’énergie essentielle à sa production et à son transport, en adoptant les notions de rendement de production et les pertes. (Coenove, 2017)

Chacune de ces sources d’énergie est mesurée dans une unité qui lui est propre : tonne de charbon, stère de bois, tonne de pétrole brut et mètre cube pour le gaz naturel. Le kilowattheure (kWh) est l’unité utilisée pour l’électricité, mais aussi pour le gaz et la chaleur.

On utilise le terme d'énergie finale lorsque l'on considère l'énergie au stade final de la chaîne de transformation de l'énergie, c'est-à-dire au stade de son utilisation par le consommateur final.(Global-chance, 2007)

Des énergies comme le gaz, le pétrole, le bois sont des énergies primaires, car elles sont utilisables sans transformation. L’électricité n’est pas une énergie primaire : elle est obtenue

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par transformation de ressources naturelles dans des centrales de production avec un rendement moyen inférieur à 40% et doit être acheminée jusqu’aux lieux d’utilisation (d’où des pertes de transport). L’énergie primaire est la seule manière de caractériser la quantité de ressources naturelles consommée et prélevée à la planète. (Coenove, 2017)

1.2 Les usages d’énergie consommée dans les bâtiments

La consommation de la climatisation est désormais intégrée dans la limite de consommation dictée par la réglementation 2012, qui se base sur le référentiel BBC ; bâtiment basse consommation. La RT 2012 n'interdit pas la climatisation à partir du moment où la construction se situe sous un niveau de référence dit Cep (consommation conventionnelle d'énergie primaire) limitant les 5 usages que sont le chauffage, la climatisation, l'eau chaude sanitaire, l'éclairage et les auxiliaires électriques. (Nunes, 2011)

1.2.1. Le chauffage :

Le choix du type de chauffage dans le cadre d’un bâtiment à basse consommation d’énergie revêt bien sûr une très grande importance. Puisque de choix ensuivront les consommations en énergie du logement. Il est d’autant plus important de faire un choix bien réfléchit qu’une solution de chauffage inadaptée peut ruiner toutes les économies d’énergies prévues. Dans un premier temps il faut prévoir le niveau d’isolation prévu pour la maison. Car en effet à partir de 35 kWh/m²/an on peut commencer à se passer de réseau de chauffage traditionnel et distribuer l’air chaud par la VMC double flux ce qui entraine des économies de construction non négligeables. Dans le cas contraire (consommation supérieure à 35 kWh/m²/an) il sera judicieux de s’orienter vers un plancher chauffant basse température.

(Florian Stoffel, 2010)

1.2.2. La climatisation :

La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les conditions climatiques (température, humidité, niveau de poussières, etc.) d’un local pour des raisons de confort (bureaux, maisons individuelles) ou pour des raisons techniques (laboratoires médicaux, locaux de fabrication de composants électroniques, blocs opératoires, salles informatiques). Les principales caractéristiques modifiées, contrôlées ou régulées sont :

 Le degré de pollution de l'air ambiant (local à traiter) : renouvellement, soit par extraction forcée de l’air hors du local, soit par introduction forcée d'air neuf (air

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extérieur) dans le local, soit par renouvellement partiel de l'air ambiant pollué (ajout d'un caisson de mélange), ou tout simplement un filtre à poussière.

 La température de l'air : modification en fonction des saisons (chauffage ou refroidissement).

 Le degré d'hygrométrie de l’air traité : humidification ou déshumidification,

 La teneur en poussières de l’air : traitement par filtration de l'air soufflé ou repris, le maintien permanent des conditions intérieures (la régulation).

1.2.3. L’eau chaude sanitaire :

L’énergie solaire thermique est aujourd’hui la solution numéro une pour la production économique et écologique d’ECS (Eau chaude Sanitaire) employé dans la plupart des constructions BBC et offre une consommation de 10 à 25 kW hep/m²/an (environ la moitié d’un chauffe-eau électrique traditionnel).

Cette Energie résulte de la transformation et de la radiation solaire en chaleur par l’intermédiaire de capteurs thermiques sous forme de panneaux installés sur le toit des habitations BBC . L’énergie solaire thermique permet aussi le chauffage à air comme une chaudière traditionnelle et permet de réaliser une économie d’énergie conséquente pouvant diminuer le coût de l’énergie d’une habitation de l’ordre de plus de 50 % et de conduire l’habitation (en complément d’une bonne isolation) vers le respect de la norme BBC et la RT 2012. (Capenergie, 2017)

1.2.4. La ventilation :

La ventilation d’un bâtiment est impérative pour maintenir une ambiance saine. Elle a pour fonction d’évacuer la vapeur d’eau et l’air pollué ou vicié par les occupants, la cuisson, les appareils sanitaires et ménagers. En période hivernale, lorsque la température est basse, le renouvellement de l’air intérieur représente une part très importante des pertes de calories du bâtiment, compensées par le chauffage. À cet inconvénient s’ajoute le fait que la ventilation est obligatoire pour tous les logements postérieurs à 1982. (Adem, 2009)

Tous les équipements de ventilation mécanique contrôlée (VMC), ne traitent pas avec le même niveau de performance ce paradoxe du bâtiment contemporain.

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1.2.5. Les auxiliaires électriques :

Les auxiliaires sont les équipements électriques (calculateur, ventilateur, ou veilleuses) nécessaires au fonctionnement des installations de chauffage, de production d'eau chaude sanitaire et de ventilation. La consommation d'énergie des auxiliaires est prise en compte dans le calcul de l'énergie primaire consommée par le bâtiment.

1.2.6. L’éclairage :

L’objectif d’ « éclairer juste » pour maintenir le confort visuel des usagers tout en freiner la consommation électrique de ce poste doit être intégré au processus de construction dès la conception puis évalué lors des premières années d’exploitation du bâtiment à basse consommation.

1.3 La Consommation énergétique dans le bâtiment :

Le niveau de performance exigé par le label BBC (bâtiment basse consommation énergétique) reprend les valeurs définies par le référentiel de l'association EFFINERGIE®, à savoir un objectif de consommation maximale pour les constructions résidentielles neuves fixé à 50 kW hep/m²/an, pour le chauffage, le rafraîchissement, la ventilation, l'eau chaude sanitaire, les auxiliaires de chauffage et l'éclairage, calculé selon la méthode de la RT 2005.

Cette valeur limite de consommation d'énergie est pondérée par un coefficient en fonction de la zone climatique et de l'altitude du site. Pour les constructions neuves en tertiaire, la consommation conventionnelle d'énergie primaire du bâtiment doit être inférieure ou égale à 50 % de la consommation conventionnelle de référence définie dans la RT2005 : C< 50%

Cref. (Airéo énergies, 2016)

1.4 Bâtiment Basse Consommation :

Un bâtiment “Basse Consommation” (BBC) qualifie un ouvrage énergétiquement performant qui se situe à mi-parcours entre le niveau imposé par la réglementation thermique de 2005 et les constructions dites “passives”, c’est-à-dire conçues pour ne plus avoir besoin de chauffage et climatisation.

En parallèle de l'appellation générique « bâtiment de basse consommation », un label officiel a été créé en France, avec la dénomination bâtiment de basse consommation énergétique (BBC 2005), par l'arrêté du 3 mai 2007 relatif au contenu et aux conditions d'attribution du label « haute performance énergétique ». Elle s'inspire entre autres du label

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Suisse Minergie. BBC fait appel à plusieurs technologies dont la combinaison permet d’obtenir une performance énergétique globale particulièrement élevée. Il s’agit d’une réalisation reproductible. (Adem, 2009)

 Expression des exigences du label BBC effinergie 2017 :

Le label BBC Effinergie 2017 intègre des exigences complémentaires absentes d’E⁺C^-:

 La sobriété et l’efficacité énergétique dans le bâtiment avec des exigences renforcées sur la conception bioclimatique et les consommations énergétiques

 La qualité et le confort : depuis la conception (qualification/certification des bureaux d'étude), jusqu’à la réception (mesure de la perméabilité du bâti, mesure de l’étanchéité des réseaux, commissionnement), ...

 L’appropriation du bien et la sensibilisation des futurs habitants aux enjeux de la transition énergétique (bâtiment et éco-mobilité, guide à destination de la maitrise d’ouvrage et des habitants, …). (Effinergie, 2016)

1.4.1. La norme BBC :

La norme BBC, également appelée norme « bâtiment basse consommation » est issue du Grenelle de l’environnement. Un bâtiment BBC nécessite une consommation énergétique moindre que les habitations standards, à la fois pour le chauffer en hiver que pour le climatiser en été. La norme BBC est désormais obligatoire – en France- pour tous les logements neufs. Elle impose une consommation maximale de 50kWh/m² par an, incluant la ventilation, le chauffage, le rafraîchissement, l'éclairage et l'eau chaude. (Jnd, 2018)

 Norme BBC et rénovation

Le label BBC rénovation permet aux propriétaires qui souhaitent diminuer leur consommation énergétique de faire des travaux à moindres frais. Deux critères capitaux doivent être respectés : la consommation d'électricité, qui ne doit pas dépasser un certain seuil en fonction des régions, et l'étanchéité de l'air, qui doit être diminuée au maximum en France.

1.4.2.

Un collectif de travail des 2005, Effinergie, a œuvré à reproduire en France les initiatives de pays voisins, correspondant à règlementer et promouvoir de façon dynamique, les constructions basse énergie. En reconnaissance de la qualité de leur action, et par arrêté du 3 mai 2007, celui-ci définit les exigences réglementaires du label BBC reprise par le Grenelle

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de l'Environnement comme étant l'objectif 2012 pour les bâtiments neufs et les parties nouvelles de bâtiments existants. Le décret reprend les valeurs définies par l'association Effinergie, soit un objectif de consommation pour les constructions résidentielles neuves de 50 kW hep/m²/an. (Maison BBC, 2011)

1.4.3. La certification BBC :

La norme. Pour être certifié Bâtiment basse consommation (BBC), un logement ne doit pas consommer plus de 50 kilowattheures d'énergie primaire par mètre carré et par an (kW hep/m²/an). Cela inclut le chauffage, la production d'eau chaude, l'éclairage et la ventilation, hors électroménager. Une modulation géographique. Cette valeur est, en outre, modulée selon la région et l'altitude, allant, par exemple, de 40 kWh sur le littoral sud, à 65 kWh, dans le nord et l'est de la France. A titre de comparaison, la réglementation actuelle est du triple à 150 kW hep/m²/an. (Tomas, 2017)

1.4.4. Norme BBC :

Les deux principes sont souvent confondus, et possèdent pourtant des différences importantes. Depuis 2013, la RT 2012 impose que toutes les maisons neuves offrent un excellent niveau de performance énergétique. Son objectif est de diminuer les émissions de gaz à effet de serre et de faire baisser la consommation énergétique. De son côté, la norme BBC préconise une consommation maximale de 50kWh/m² par an, et n'avait jusqu'à il y a peu de temps rien d'obligatoire. La RT 2012 s'inscrit en quelque sorte dans le prolongement du label BBC. (Jnd, 2018)

1.5 Les fondamentaux d'un BBC :

15.1. Tenir compte de l’environnement :

Le point de décollage d'un projet de construction BBC sera de définir l'implantation et l'orientation de l'ouvrage.la maison devra s'intégrer dans l'environnement, en prenant en considération la végétation existante et le relief du terrain.

Les critères environnementaux sont regroupés en 4 catégories :

 Energie (énergie primaire totale) ;

 Consommation de ressources (épuisement des ressources énergétiques et non énergétiques, consommation d'eau) ;

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 Rejets dans l'air, l'eau (pollution de l'air, pollution de l'eau, changement climatique, destruction de la couche d'ozone stratosphérique) ;

 Les déchets (déchets dangereux, non dangereux, inertes, radioactifs).

1.5.2. Faciliter l'exposition solaire :

L'énergie naturelle que nous offre le soleil est un paramètre déterminant pour diminuer de façon significative les dépenses liées au chauffage. Lorsque les rayons du soleil pénètrent dans la maison, ils la chauffent. De ce fait, l'orientation des façades aura une importance primordiale.

D'un point de vue architectural, même si les maisons BBC n'interdisent en rien la créativité des ouvrages, le choix de modèles compacts sera à favoriser, permettant de diminuer les déperditions du bâtiment en hiver, et aménagé par des espaces traversant, favorisant la ventilation l'été.

1.5.3. Appliquer la meilleure des isolations :

L'isolation thermique est l'élément majeur d'une maison BBC. Elle doit être hautement performante et appliquée rigoureusement sur l'ensemble de l'ouvrage. Pour y parvenir, Il faudra réaliser une lutte sans merci contre les ponts thermiques d'où s'échappent les précieuses calories.

Figure n°01:Schéma d’isolation thermique intérieur (gauche) et extérieur (droite).

Source :http://www.lesoperasdebacchus.fr/isolation-thermique-mur-9256/,(2017)

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1.5.4. Profiter de l'inertie thermique :

L'inertie thermique correspond à la capacité qu'ont les matériaux constituant l'ouvrage, à emmagasiner la chaleur l'été, et le froid l'hiver. Lorsqu'elle est exploitée, cela permet une intéressante source d'économie et de confort. Le fait que les constructions réalisées aujourd'hui soient légères et sensibles aux variations de température, conduira lorsque possible, à trouver des astuces techniques permettant d'en bénéficier. Ainsi, comme ce sont les matériaux qui déterminent l'inertie thermique, il est préconisé à l'intérieur de l'ouvrage de cloisonner certains espaces en matériaux lourds, du type brique ou béton cellulaire.

(Adem,2016)

 Menuiseries et occultations solaires :

Les déperditions par les fenêtres sont importantes car la résistance thermique d'une fenêtre peut être dix fois plus faible que celle d`un mur. Voici les éléments à privilégier:

 ponts thermiques :

Principaux ponts thermiques à traiter :

• les jonctions avec la toiture ;

• les jonctions avec les menuiseries ;

• les jonctions avec les planchers intermédiaires et bas ;

Ces ponts thermiques doivent être limités en conception, en s'attachant à avoir une frontière d'isolant autour du bâtiment.

Figure n°02: ponts thermiques

Source. : https://www.futura-sciences.com/maison/questions-reponses/thermique-isolation-pont-thermique- 1576/ ,(2018)

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1.5.5. Gérer la ventilation

Les maisons bénéficiant du label BBC doivent être réalisées, parfaitement étanche à l'air.

Néanmoins, pour que l'ouvrage soit habitable, il devra être parfaitement ventilé. En effet, il s'agit d'éliminer les polluants chimiques (composés organiques volatiles), biologiques (moisissures), mais aussi de préserver la maison contre toute humidité.

La maison devra être équipée d'une ventilation mécanique (VMC) assurant la gestion de l'air de la partie habitable. Deux types de VMC pourront être le plus couramment proposés : La VMC hydro réglable B microwatt, c'est-à-dire munie d'un système possédant des entrées d'air et des bouches d'extraction auto réglable, donc limitant les pertes de chaleur. La VMC double flux permettant de souffler mécaniquement l'air neuf.

1.5.6. Chasser les infiltrations d'air :

Pour répondre aux enjeux de la future réglementation thermique calés sur ceux du label BBC, il faut faire la chasse aux fuites d’air .Pour atteindre les objectifs fixés par la RT2012 en termes d’étanchéité à l’air, toutes les micros-fuites doivent être supprimées. Alors gare aux malfaçons car ces fuites d’air sont réparties au niveau des liaisons façades / planchers, menuiseries / maçonnerie, coffres de volet roulant… ou passent au travers des équipements électriques, des trappes d’accès ou de visite... pour les supprimer, une seule solution, un bon produit, bien posé. La qualité de mise en œuvre est une condition essentielle à la réalisation d’une peau étanche et continue. (Jnd, 2018)

Figure n°03: Schéma qui représente les points d’infiltration ou de fuite d’air.

Source : https://www.tendance-travaux.fr/renovation/isolation/infiltrations-air ,(2018)

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Le concept des bâtiments bioclimatiques est de rechercher le soleil en hiver, et l'éviter en été. Lorsque la chaleur est installée à l'intérieur, il est difficile de la chasser. De ce fait, pour se protéger, il faudra laisser portes et fenêtres fermées, ainsi que baisser les stores et prévoir la réalisation d’auvents et brises soleil. D'autre part, il est utiles de favoriser la création de pergolas végétalisées, car elles protègent de la surchauffe et créent des espaces de fraicheur à l'extérieur. La plantation de végétaux, y compris sur les murs de façades pourra aussi contribuer à limiter les effets du soleil.

1.5.7. Apprivoiser la lumière naturelle :

L'ensemble des ouvrages réalisés disposent en moyenne d'une surface vitrée de l'ordre de 13% de la surface habitable. La nouvelle règlementation BBC préconise, afin de bénéficier d'un maximum d'éclairage naturel, d'élever la surface vitrée à 17%.(Maison BBC, 2011)

Il faudra, de ce fait, tenir compte de l'exposition de l'ouvrage et de son ensoleillement, pour réaliser des ouvertures aux dimensions adéquates, permettant le meilleur éclairement naturel. Ainsi conçu, l'ouvrage réalisé permettra une intéressante économie d'énergie, liée à l'éclairage.

1.5.8. Choisir les énergies renouvelables :

«Le moteur de développement c’est l’énergie ».Comme leur nom l’indique, il s’agit de sources qui se renouvellent et ne s’épuiseront donc jamais à l’échelle du temps humain, les sources non renouvelables sont les énergies fossiles comme le pétrole, le charbon et le gaz dont les gisements limités peuvent être épuisés. Les sources renouvelables sont l’énergie solaire, éolienne, hydraulique, géothermique, marine et la biomasse.

Figure n°04:schéma qui représente l’énergie renouvelable.

Source : https://conseils-thermiques.org/contenu/energie_renouvelable.php ,(2017)

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1.6 Un modèle de BBC: la maison de la Manche : 1.6.1. A propos de la construction :

Lieu : Agneaux (50180).

Année : 2012.

Type : Maison en briques monomur, combles aménagés.

ECS/chauffage : Chauffe-eau solaire et chaudière condensation gaz.

Ventilation : VMC double flux.

Superficie habitable : 142 m².(100 maison neuves BBC, 2016)

1.6.2. Présentation :

C’est une maison classique mais commode. Une maison BBC ne se voit pas de l’extérieur, mais cela se ressent à l’intérieur. Il y fait toujours bon, chaud et même parfois trop chaud si on n’empêche pas le soleil d’y entrer. Malgré des jours très maussades et pluvieux début juillet, sans chauffage, on ne ressent pas d’humidité et les températures sont très agréables. L’orientation est primordiale avec un minimum d'ouvertures au nord, et le garage intégré permet de stopper le froid. Et en plus, cela nous permet de faire des économies !

(Region-basse-normandie,2016)

Par contre, il faut s’investir énormément dans le projet. C'est un travail de longue haleine, mais nous avons su imposer tous nos choix et nous avons tout contrôlé du vide-sanitaire au faîtage.

Photo n°01: La maison de la Manche Source :https://www.observatoirebbc.

org/index.php/normandie/5853 ,(2016)

Figure n°05: brique BGVthermo20

Source : https://www.biobric.com/briques-de-mur/briques- de-20-collees/bgvt2031-bgvthermo ,(2017)

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1.6.3

Caractéristiques de la construction :

En (m².kW) Ce logement Niveau BBC

R mur 3.8 à 4.4 <2.3

R toit 6.0 à 7.5 <5.6

R sol 4 <2.3

Rw 1.33 à 1.57 >7.1

B. La déperdition thermique:

Tableau n°02: tableau des déperditions Source : "100 maison neuves BBC", (2016)

En watt/°c Ce logement Référence de déperdition

Déperdition plafond 18.91 21

Déperdition planchers 12.62 24

Déperdition portes 6.75 5

Déperdition vitrages 37.74 43

Déperdition murs 27.59 49

C. Matériaux utilisés :

a. Brique mono mur BGV thermo 20 :

Le brique mono mur est 6 fois plus isolante qu'un bloc béton de granulats courants R=0,23 m².K/W.

- Maçonnerie isolante jusqu'à 30 % de gains de productivité par rapport à une brique traditionnelle.

La bgv'thermo constitue l'offre premium bio'bric. Sa haute performance thermique permet d'atteindre plus facilement les labels "basse consommation".(bio’bric,2018)

b. Laine de verre 140 mm :

La laine de verre est un matériau isolant fabriqué à partir de produit naturel (sable) qui se présente généralement sous la forme d'un matelas de fibres enchevêtrées emprisonnant de l'air immobile. On l'utilise dans le bâtiment pour l’isolation thermique et l’isolation phonique ou

Tableau n°01: différentes résistances de ce logement Source : "100 maison neuves BBC", (2016)

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encore comme absorbant pour la correction acoustique ou dans la protection contre les incendies. (Tout sur l’isolation, 2018)

Figure n°06: panneau roulé d’une laine de verre

Source : http://www.lesoperasdebacchus.fr/isolation-thermique-mur-9256/ ,(2017)

 Caractéristiques techniques

 Conductivité thermique en Lambda (W/(m.K)) : 0,032.

1.6.4 La consommation énergétique du bâtiment :

L'objectif de consommation dans le département de la Manche est de 55 kWh d’énergie primaire par m² de Surface Hors Œuvre Nette (SHON) par an pour les usages suivants : chauffage, eau chaude sanitaire, auxiliaires de ventilation et de chauffage, éclairage, climatisation.( Actu environement,2011)

Pour cette habitation, cette valeur théorique est largement dépassée et atteint 20,18 kw hep/m²/an.

 Longueur : 1.350m.

 Largeur : 600mm.

 Hauteur : 1.40mm.

 La résistance thermique de matériaux R= 4.35 m². K/w .(Tout sur l’isolation,2018)

19 Les raisons :

 Une conception bioclimatique.

 Une isolation performante.

 L'installation d’un chauffe-eau solaire.

 L'installation d'une centrale photovoltaïque.

 La ventilation mécanique double flux. (region-basse-normandie, 2016)

Conclusion :

Pour aider à réduire considérablement les besoins en chauffage, en climatisation et en électricité du bâtiment, il faut faire appel à l’architecture bioclimatique. A condition que cette dernière s'accompagne par des solutions architecturales dans les bâtiments à basse consommation.

Le bâtiment BBC s’appuie sur des fondamentaux :il faut tenir en compte l’environnement concernant les ressources, les déchets, il fait aussi offrir le paramètre d’exposition solaire et appliquer la meilleure isolation , l’inertie thermique et aussi indispensable des paramètre, gérer la ventilation et chasser les infiltrations d’air.

Les architectes ont donc un rôle clé dans la maîtrise et l'adaptation intelligentes de ces techniques afin d'obtenir des bâtiments consommant de l'énergie de manière rationnelle et faible.

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Introduction :

La conception architecturale se doit de répondre à la fonction du bâtiment, aux besoins des usagers, aux caractéristiques du lieu, à l’intégration du genre, au respect des normes de sécurité… Une réflexion sur la relation au temps et à la durabilité des ouvrages doit aussi être menée. Les questions relatives à l’entretien et à la maintenance du futur bâtiment sont également très importantes, elles impliquent l’emploi de formes simples et de matériaux durables qui limitent l’impact des agressions du climat et des usagers.

L’efficacité énergétique et les principes de l’architecture bioclimatique, ici plus bas appelée Eco construction, appellent au respect d’une série de principes interdépendants à intégrer dès les premières esquisses du projet, en ce qu’ils touchent à l’intégration du bâtiment dans son environnement, sa forme, ses orientations, les caractéristiques de son enveloppe, l’emplacement des ouvertures…

Dans ce chapitre ; on va présenter les différentes solutions architecturales dans les bâtiments a basse consommation afin de bien comprendre.

2.1. Intégration des facteurs extérieurs :

2.1.1. L’organisation de la parcelle et orientation du bâtiment :

Le choix du lieu d’implantation d’un bâtiment dans une place spécifique est du ressort des décideurs institutionnels et politiques. Quant à la sélection du site proprement dit, il appartient à l’autorité locale, au maître d’ouvrage et au futur bénéficiaire.

Il est de la responsabilité du concepteur de projet de vérifier la pertinence de ce choix en veillant à ce que le terrain réponde à une série de critères, telle que l’accessibilité ou la facilité de raccordement aux réseaux (eau, électricité, égouts). Il faut également que la topographie et la géologie du sol soient compatibles avec la construction d’un bâtiment.

-L’implantation et emprise au sol :

Le terrain défini, l’emprise au sol des ouvrages, ainsi que leur implantation et leur orientation sont parmi les premiers choix à poser dans la conception d’un projet. Plusieurs paramètres entrent en ligne de compte : la situation des bâtiments existants et les zones de recul qu’ils impliquent, les possibles alignements et autres nécessités urbanistiques, les contraintes topographiques et la déclivité du terrain, la préservation d’éléments remarquables

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sur le terrain, en ce compris la végétation, les orientations conformes par rapport à la course du soleil et aux vents dominants, ainsi qu’aux pluies et poussières qu’ils entraînent.

- L’exposition aux vents :

Face aux vents dominants, deux stratégies sont possibles, s’exposer ou se protéger. Une exposition des façades principales aux vents dominants favorise la ventilation naturelle quand le dispositif est accompagné de bouches de ventilation de façon transversale. Pour donner sens à une telle stratégie, il conviendra d’implanter le bâtiment dans une zone à bonne potentialité de vent, soit au voisinage du sommet d’une déclivité topographique, ou encore entre 2 obstacles en créant un « effet venturi ». A contrario, un creux entre 2 collines, ou un positionnement arrière d’un obstacle important (bâtiment, relief) est à éviter. Idéalement la distance devrait être de 12 fois la hauteur de l’obstacle dans le sens du vent et de 4 fois celle- ci perpendiculairement au sens du vent. Il peut être également possible de tirer profit des déviations de vent occasionnées par les obstacles, bâtiments, relief, végétation... Cette dernière peut en effet contribuer tant à se protéger du vent, qu’à le diriger à son avantage, pourvu que le massif végétal soit suffisamment large, haut et bien positionné. (Ctb, 2017)

Figure n°07 : Etude aérodynamique de Masdar City, Abu Dhabi, Transsolar, 2006-08 Source : Ctb, (2017)

Une étude poussée des vents a largement influencé la conception urbanistique de la ville nouvelle Masdar à Abu Dhabi. Plutôt que de grands axes de circulation, la partie urbanistique a adopté le principe de petites ruelles évitant à l’air chaud de s’y engouffrer.

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2.2. La conception architecturale : 2.2.1. L’organisation des espaces intérieurs :

L’agencement des pièces dans un bâtiment doit être basé sur une série de facteurs, à commencer par leur fonctionnalité, leurs relations, la gestion des flux, les possibles nuisances générées, dont le bruit, l’accès à certains fluides… mais aussi compte-tenu de leur exposition et de leur relation avec l’extérieur. Certaines fonctions peuvent tolérer des chocs thermiques, comme les garages, les zones de stockage, les buanderies, les sanitaires ou les couloirs. Ils peuvent dès lors servir d’espace tampon pour les pièces plus nobles et occuper les zones les moins propices. Certains locaux, utilisés de façon exceptionnelles peuvent également s’établir sur les façades les moins bien exposées, laissant aux pièces de vie continuellement occupées les zones les plus confortables. Il est également intéressant de regrouper les pièces d’eau, comme la cuisine et la salle de bain, de manière à minimiser la longueur des conduites d’eau chaude et par la même occasion, les pertes de chaleur.

2.2.2. L’enveloppe du bâtiment :

Un des premiers rôles de l’enveloppe du bâtiment est d’établir un équilibre entre quatre types d’échanges entre l’intérieur et l’extérieur : les calories, la lumière naturelle, l’air et les sons. Ces échanges dépendent de la forme et la de compacité du bâtiment, des caractéristiques des matériaux qui composent ses parois (porosité à l’air et l’eau, degré d’isolation tant thermique que phonique…) et du soin avec lequel sont conçues les ouvertures et les baies. Le défi de la conception consiste à trouver un optimum dans les échanges entre intérieur et extérieur et la manière de les contrôler. Il s’agira de faire entrer une quantité de lumière naturelle et d’air suffisante pour un minimum de transfert calorique et acoustique non contrôlé à travers l’enveloppe tout en assurant l’évacuation de l’air vicié et de l’humidité issus de l’intérieur. Ainsi, les parties vitrées, telles que les fenêtres ou les portes, peuvent transférer les calories jusqu’à 5 fois plus vite qu’un simple mur de briques de 20cm d’épaisseur. (Ctb, 2017)

Dans un climat chaud, la taille des baies a une influence certaine sur les besoins en climatisation; plus elles sont grandes, plus les besoins de climatisation sont importants. Il importe dès lors de bien réfléchir à la manière de constituer cette enveloppe, à commencer par sa forme.

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Figure n°08 : Impact de la forme, la taille et la proximité d’autres Volumes sur la compacité des formes simples.

Source : F. Simon, JM. Hauglustaine, (2005)

 Forme et compacité du bâti :

Le choix de la compacité du bâtiment est une source très importante d'économie aussi bien en énergie qu’en investissement. Les pertes de chaleur sont en fonction de la surface des parois en contact avec l’extérieur ou avec le sol : pour un même volume et une même surface, une habitation plus compacte consomme moins d'énergie. Un bâtiment compact est un bâtiment qui a un rapport faible entre la surface des parois extérieures et la surface habitable.

Limiter la consommation d’énergie pour le chauffage et économiser les matériaux par la forme du bâtiment. Plus un bâtiment est compact, plus il est performant. On mesure la compacité avec le rapport surface déprédative (mur, toit, etc.) sur volume à chauffer : ratio S/V. Plus ce rapport est grand, plus il y a de surfaces déprédatives, plus il y a de pertes par les parois.

Les trois objectifs doivent être lus comme des pistes de réflexion lors de l’élaboration du projet d’architecture :

- Privilégier une forme simple.

- Privilégier les mitoyennetés.

- Privilégier les bâtiments de grande taille.

La compacité s’agit des aspects techniques et environnementaux :

 Aspects techniques :

La figure nous montre une comparaison de la variation de la compacité par rapport à :

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Figure n°09 : Impact de la compacité sur le niveau global d’isolation K, pour une composition de paroi identique.

Source : http://app.bruxellesenvironnement.be/guide_batiment_durable/docs/ENE05_FR.pdf ,(2007)

-La forme (à volume constant) : les formes sphériques, cylindriques et cubiques sont les plus compactes.

-La taille (à forme constante) : pour une forme définie, une augmentation de la taille entraîne une augmentation de la compacité.

-Au mode de contact (à forme et volume constants) :

Pour le même volume, la compacité de maisons mitoyennes est inférieure à celle d'un pavillon car les murs mitoyens sont disposés entre deux espaces chauffés et ne seront pas comptés comme déprédatifs.

 Aspects environnementaux :

Pour une même composition de paroi, une variation de la compacité modifie considérablement la demande d’énergie. Par exemple, passer d’une compacité de 1 à 1.5 signifie que pour un même volume, l’enveloppe de déperdition a été diminuée de 1/3 les pertes de chaleur. (Bruxelles environnement, 2007)

2.3. L’orientation :

Depuis longtemps, l'orientation des édifices était un souci chez les fondateurs. Les points cardinaux sont importants dans l'architecture car ils fournissent des repères dans l'espace et dans la vie. L'Est est l'orientation la plus particulière comme elle est reliée au lever du soleil car il est une source de vie et de la lumière. Ainsi, il devise le temps en des jours, des mois et des années, en des cycles. La religion, la vie quotidienne, l'architecture et la culture sont influencées par le constat précédent. Le choix d'orienter la bâtisse vers l'Est se fait sur des relations métaphysiques, l'intérêt fonctionnel et sanitaire. En sorte que, l'amélioration de la qualité de vie de l'homme soit cherchée. En Chine et en Inde, l'essentielle est d'assurer

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l'équilibre entre les besoins de l'homme et la nature. Les deux tendances FENG SHUI en chine et VASTU en Inde cherchent l'influence des points cardinaux sur la santé humaine. En 6000-7000 av. J-C, le VASTU estime que l'orientation Est est importante dans la pratique architecturale et des villes, des palais, des temples et des habitations ....etc. Alors, l'Est et ses dérivées occupent une position particulière chez le VASTU. Pour cela, l'Est est le symbole de la richesse. Il se considère comme un point cardinal. Au-delà, il indique le lever du soleil et son énergie, parmi les célèbres réalisations des VASTU la ville-temple en Inde. (Ctb, 2017)

Photo n°02 : Vue de la ville temple Madurai

Source : https://www.canstockphoto.fr/ville-a%C3%A9rien-hindou-indien-temple-11009365.htm ,(201l)

Les facteurs déterminants de l’orientation :

Le site :

La bonne implantation est un facteur majeur influant sur l’orientation de la construction ou chaque conceptualisation d’espace passe par la prise en compte des :

 Déplacements de l’air frais et lourd.

 Versants de l’ombre et les passages des vents.

 Vitesse des vents.

L’analyse de site est la première étape pour chaque travail d’urbanisme climatique. Elle se base sur les données climatiques générales et elle résulte de zonage des espaces. Le maillage des rues dépend des réseaux existants, la hiérarchie urbaine et les reliefs. À l’aide de ces paramètres, on peut chercher la meilleure disposition qui autorise le maximum d’orientation idéale des parcelles afin de concevoir facilement l’ensemble du tissu urbain comme indique la figure ci-dessus. (Benharra, 2016)