L’effet de l’isolation thermique sur un bâtiment a basse consommation d’énergie (BBC)

Université Mohamed Seddik Benyahia – Jijel 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 : BELBAALI Soufiane

BELEGHMA Islam BENTAIKA Seif Allah

SOUTENU LE : 21/10/2017 Composition du Jury :

THEME :

L’EFFET DE L’ISOLATION THERMIQUE SUR UN BATIMENT A BASSE CONSOMATION D’ENERGIE (BBC)

M

BOUTELLIS. Toufik. MAA, université Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Président du jury.

Meme LAOUAR. Djenette. MAA, université de Mohamed Seddik BENYAHIA - Jijel, Directeur de mémoire.

Meme LAOUICI. Amina. MAB, université de Mohamed Seddik BENYAHIA – Jijel, Membre du Jury.

A cœur vaillant rien d’impossible A conscience tranquille tout est accessible

Quand il y a la soif d’apprendre Tout vient à point à qui sait attendre Quand il y a le souci de réaliser un dessein

Tout devient facile pour arriver à nos fins Malgré les obstacles qui s’opposent En dépit des difficultés qui s’interposent

Les études sont avant tout Notre unique et seul atout

Ils représentent la lumière de notre existence L’étoile brillante de notre réjouissance Comme un vol de gerfauts hors du charnier natal

Nous partons ivres d’un rêve héroïque et brutal Espérant des lendemains épiques

Un avenir glorieux et magique Souhaitant que le fruit de nos efforts fournis Jour et nuit, nous mènera vers le bonheur fleuri

Aujourd’hui, ici rassemblés auprès des jurys, Nous prions dieu que cette soutenance

Fera signe de persévérance Et que nous serions enchantés

Par notre travail honoré

Nous remercions tout d’abord Dieu le tout puissant pour nous avoir donnés la force et le courage pour faire aboutir ce travail.

Nous tenons aussi à exprimer notre gratitude et nos sincères remerciements à

notre encadreur LAOUR.D pour avoir diriger ce mémoire, pour son temps qu’il a

accordé, ses conseils et ses encouragements et les précieuses orientations qui ont

contribué à baliser le parcours de cette recherche.

Je dédie ce modeste travail:

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.

A mon frère, Rochedi

A mes sœurs, Sabrina et Amina

A toute famille, Belbaali et Boudjellal

A tous mes amis, Mouaad, Ramzi, Tarek, Ahmed, Bougheche, Jalal ,Roony ,Okiel ,Omar

Tous mes collègues,

trouver

A tous mes coéquipiers (Espérance Sportif de Handball de Ferdjioua)

En fin, à mes deux partenaires qui ont partagés avec moi les souffrances de ce travail Belaghema Islem et Ben Taika Sief Allah, malgré tout nous nous sommes supportés et nous

avons pu passer des années agréables pleines de plaisir et d’aventures inoubliables.

BELBAALI SOUFIANE

Mes chers parents,

Toutes les lettres ne sauraient trouver les mots qu’il faut…

Tous les mots ne sauraient exprimer la gratitude, L’amour, le respect, la reconnaissance…

Aussi, c’est tout simplement que Je dédiés ce modeste travail à mes chers parents en témoignage de ma grande reconnaissance pour les sacrifices qu’ils n’ont cessé de consentir

pour moi, de leur encouragement et leur profonde affection.

A ma mère qui est toujours disponible pour nous, et prête à nous aider.

A mon père dont je regrette son absence et qui reste toujours vivants dans mon cœur que le dieu le garde dans son vaste paradis.

A mon frère, Ridha A mes sœurs, Nadjet, Amel

A Marwa

A mes chers amis, Sofiane, Ridha, Rabah.

A toute personne dont j’ai une place dans mon cœur, que je connais, et que j’aime.

Pour vous tous Merci

BELLAGHMA ISLAM

Je tiens vivement à dédié ce travail en signe de respect et de reconnaissance à ceux qui sont plus proches de moi que tout le monde à :

A ma mère que j’aime aussi et qui ma tellement soutenu par sa présence permanente et réconfortante.

A mon père j’aime aussi et qui ma tellement soutenu.

A mon frères : Heythem

A mes sœurs : Koudwa, Soujoud, Nihel,Howra,Moumina

A tous mes amies surtout,Nassim Boutamine.

En fin, à mes deux partenaires qui ont partagés avec moi les souffrances de ce travail BELBAALI SOUFIANE et BELLAGHEMA ISLAM malgré tout nous nous sommes supportés et nous avons pu passer une année agréable pleine de plaisir et d’aventures

inoubliables.

BEN TAIKA SIEF ALLAH

Liste des figures……… I Liste des tableaux………. I Liste des photos ……… I Liste des abréviations………....I

CHAPITRE INTRODUCTIF

1- Préambule ………1

2- Problématique ………...2

3- Hypothèses ………4

4- Motivation du choix du thème ………..4

5- Objectif de ce travail………..5

6- Méthodologie du travail ………5

Chapitre I : bâtiment a basse consommation d’énergie BBC I.1Introduction………..6

I.1.1 L’énergie primaire et finale ………...6

I.1.2 La Consommation énergétique dans le bâtiment………...6

I.1.3 La consommation énergétique du bâtiment Algérien………7

I.1.4 Pourquoi une politique d’efficacité énergétique dans les bâtiments est-elle bénéfique?..8

I.1.5 Usages d’énergie consommée dans les bâtiments ………..…..9

I.1.5.1. Le chauffage ………...9

I.1.5.2. L’eau chaude sanitaire ………..9

I.1.5.3. Les auxiliaires ………...9

I.1.5.4. La ventilation ………9

I.1.5.6. L’éclairage ………...10

I.1.6. Les labels énergétiques………....10

I.1.6.1. Définitions ………..10

I.1.6.2 Les labels énergétiques français ………...11

I.1.6.2.1. Label BBC : bâtiment a basse consommation ………....11

I.1.6.2.2. Label THPE : Très Haute Performance Energétique ………....12

I.1.6.2.3. Label HPE : Haute Performance Energétique ………...13

I.1.7. Certifications énergétiques ………13

I.1.7.1. Définition ………...13

I.1.7.2. La certification ………...14

I.1.7.3 Les bâtiments performants ………..15

I.1.7.3.1. Bâtiment à basse consommation ………...15

I.1.7.3.2 Les bâtiments bioclimatiques ……….15

I.1.8. La différence entre « le label énergétique » et « la certification énergétique» ………15

I.2.1. Les solutions architecturales dans les bâtiments à basse consommation ………..16

I.2.1. La compacité ……….16

I.2.2. L’orientation………..17

I.2.3. Les Surfaces vitrées ………...19

I.2.4. La Protection solaire ……….21

I.2.5. L’éclairage naturel ………23

I.2.6. La ventilation………24

I .2.6.1 Les principes de ventilation ……….25

I.2.6.2.1 Ventilation naturelle assistée (VNA). ………..26

I.2.6.2.2 La Ventilation Naturelle Répartie (VNR)………..27

I.2.6.2.3 Ventilation naturelle contrôlée (VNC)………...28

I.2.6.2.4 Le puits canadien………28

a- Principe de fonctionnement d’un puits canadien………30

b- Principe d’installation d’un puits canadien ………31

I.2.6.3 La ventilation mécanique ………...32

I.2.6.3.1 La ventilation mécanique simple flux ………32

I.2.6.3.2 La ventilation mécanique double flux………33

I.2.6.4 Puits canadien et VMC double-flux………...34

Conclusion ………..35

Chapitre II : l’isolation thermique et le bâtiment II.1 Introduction………36

II. 1.1 Définition………36

II. 1.1.1 Isolant ………...36

II. 1.1.2 Isolation thermique………36

II. 1.1.3 Déperditions thermique……….37

II. 1.2 Les principaux critères hygrothermiques………...37

II. 1.2.1 Les caractéristiques principales de l’isolation thermique ………37

a- La conductivité thermique λ (lambda) ………37

b- La résistance thermique R ………..38

c- Le coefficient de transmission U(ou K) ……….38

II. 1.3 Les modes de transfert de chaleur……….39

II. 1.3.1 La Conduction……….39

II. 1.3.2 La Convection………..39

II. 1.3.3 Le Rayonnement……….39

II 1.4 Problème de l’isolation thermique………40

II. 1.4.1 Les ponts thermiques ………..40

II. 1.4.2 Types de pont thermique ………41

II. 1.5 La réglementation thermique………43

II. 1.5.1 Les outils de la réglementation thermique………44

II. 1.5.2 La réglementation algérienne ………44

II. 1.6 Les type d’isolation ……….45

II. 1.6.1 L’isolation des murs ………..45

II. 1.6.2 L’isolation par l’extérieur ………..45

II. 1.6.3 L’isolation par l’intérieur………48

a- Les systèmes a plaque a plâtre ………48

b- Les isolants derrière contre-cloison maçonnée………..50

II.1.6.4 L’isolation répartie ………...51

II. 1.6.5 L’isolation des plancher ……….51

a- Les planchers inferieurs………52

II. 1.6.6 L’isolation des baies vitrées………54

a- Le simple vitrage………54

b- Le double vitrage………55

II. 1.6.7 La toiture inclinée………55

a- Isolation par l'intérieur ………55

b- Isolation par l'extérieur………56

II. 1.7 Les types d’isolants ………..57

II 1.7.1 Les isolants à base végétale ……….57

II. 1.7.2 Les isolants d’origine animale……….59

II. 1.7.3 Les isolants minéraux………...59

II. 1.7.4 Les isolants synthétiques……….61

II.1.8 Les critères de choix des isolants ………..62

II.1.8.1 Propriété thermique………...62

II.1.8.2 Propriété technique………62

II.1.8.3 Propriété environnementales………..62

II.1.8.4 Propriété économique………62

Conclusion………63

Chapitre 03 : la simulation et interprétation Introduction………..64

III .1. Objectif de l’étude………..64

III .2 .Typologie des modèles de simulation………64

III .3. Limites de simulation numérique………...64

III .4. Logiciel utilisé………64

III .5. Méthodologie de l’étude des besoins énergétiques………65

III .6.1.Les données climatiques ………....67

a- Vent………...67

b- Température………68

c- Orientation et l’ensoleillement ……….68

d- Coordonnées géographiques et zone climatique ………...69

III .6.2. Description du cas d’étude………69

III .7. L’évaluation des performances énergétique………..70

III .7. 1. En fonction des matériaux simples………..70

III .7. 2.1 Confort thermique………72

III .7. 2. En fonction des matériaux choisis dans le cas optimisés………75

Conclusion……….79

CONCLUSION GÉNÉRAL………..……….80

BIBLIOGRAPHIE ANNEXES

RESUME ABSTRACT

ﺺﺨﻠﻣ

Figure 1 : répartition de la consommation finale par secteur d’activité………2

Figure 2 : Répartition de la consommation du secteur résidentiel par types d'énergie……….3

Figure 3: Impact de la forme, la taille et la proximité d’autres Volumes sur la compacité des formes simples……….…...12

Figure 4: Impact de la compacité sur le niveau global d’isolation K, pour une composition de paroi identique………12

Figure 5: course de soleil l’été………13

Figure 6 : course de soleil l’hiver………13

Figure 7 : orientation des pièces……….14

Figure 8 : couches de toit jardin……….18

Figure 9: ombrage végétale selon l’orientation………..18

Figure 10 : principe de fonctionnement de la ventilation naturel ……….21

Figure 11 : principe de fonctionnement de la ventilation naturel assisté………...22

Figure 12 : température dans le sol en fonction de la profondeur et des mois ……….24

Figure 13 : principe de fonctionnement d’un puits canadien ………25

Figure 14 : principe de fonctionnement d’un puits canadien ………26

Figure 15 : principe de fonctionnement d’un puits canadien ………26

Figure 16 : détails de mise en œuvre d’un puits canadien………..27

Figure 17 : détails de mise en œuvre d’un puits canadien et VMC double flux……….30

Figure 18: Déperdition dans une maison nom isolée- déperdition dans une maison isolée…32

Figure 19 : l'évolution des températures intérieures lors d'une journée d'été dans un bâtiment

à forte inertie et dans un bâtiment à faible inertie………..………...33

Figure 21: Schéma d’un pont thermique ……….35

Figure 22: pont thermique linéaire, pont thermique ponctuel……….36

Figure 23: l’isolation des murs par l’extérieur……….41

Figure 24: l’isolation des murs par enduit isolant………...41

Figure 25: l’isolation des murs par panneau isolant revêtu d’un enduit………42

Figure 26: l’isolation des murs par panneaux d’isolation complétés d’une structure supportant l’enduit………42

Figure 27: l’isolation des murs par les éléments isolants préfabriqués………...43

Figure 28: l’isolation des murs protégée par un bardage………43

Figure 29: l’isolation des murs par l’intérieur……….44

Figure 30: l’isolation des murs par panneaux isolants complexes poses par collage………..44

Figure 31: l’isolation des murs par panneaux isolants complexes poses sur lattage………...45

Figure 32: l’isolation des murs par panneaux isolants revêtus sur chantier par des plaques de plâtre ………45

Figure 33: l’isolation des murs derrière contre cloison maçonnée………..46

Figure 34: l’isolation répartie des murs ………..46

Figure 35: l’isolation des planchers……….47

Figure 36: l’isolation des planchers sous le plancher sur sol………...48

Figure 37: l’isolation des planchers sous vide……….48

Figure 38: l’isolation des planchers au-dessous du plancher support, sous l’air de foulée….49 Figure 39: l’isolation des baies vitrées (double vitrage)………..49

Figure 40: de gauche à droite : double vitrage- triple vitrage………..50

Figure 42: l’isolation des planchers par l’intérieur sous chevrons………..51

Figure 43: l’isolation des planchers par l’intérieur au-dessus chevrons………..52

Figure 44: l’isolation des planchers par l’intérieur au-dessus des pannes………...52

Figure 45: interface de logiciel ECOTECT 2010………61

Figure 46: les fichiers météo sous format WEA ……….63

Figure 47: La fréquence des vents dominants en été ………..64

Figure 48 : La fréquence des vents dominants en hiver………...64

Figure 49 : La répartition périodique de température en hiver………64

Figure 50 : La répartition périodique de température en été………...64

Figure 51 : La meilleure orientation……….………...65

Figure 52 : composition d’une paroi ordinaire………66

Figure 53 : composition d’un simple vitrage………..67

Figure 54

composition d’une dalle pleine……….67

Figure 55 : diagramme du confort intérieur du mois de Juin………..68

Figure 56 : diagramme du confort intérieur du mois de Septembre………68

Figure 57 : diagramme du confort intérieur du mois de Décembre……….69

Figure 58 : diagramme du confort intérieur du mois de mars……….69

Figure 59 : diagramme du confort intérieur annuelle ; cas de base……….70

Figure 60 : composition d'une paroi isolée ………72

Figure 61

composition d’un triple vitrage

……….……72

Figure 62 :

composition du toit……….73

Figure 64

diagramme du confort intérieur annuelle ; cas optimisé

………74

LISTE DES TABLEAUX Tableaux 1: les avantages et inconvénients de la ventilation naturelle……… ..21

Tableaux 2: les avantages et inconvénients de la ventilation naturelle répartie……….23

Tableaux 3: les avantages et inconvénients de la ventilation naturelle contrôlée …………..23

Tableaux 4: avantages et inconvénients de la ventilation mécanique simple flux…………..28

Tableaux 5: avantages et inconvénients de la ventilation mécanique double flux…………..28

Tableaux 6: les avantages et inconvénients de l’isolation par l’extérieur………...43

Tableaux 7: les avantages et inconvénients de l’isolation par l’intérieur………46

Tableaux 8: les avantages et inconvénients de l’isolation répartie ………46

Tableaux 9: les avantages et inconvénients de l’isolation des planchers………48

Tableaux 10: description de la méthodologie suivie dans l’étude des besoins énergétique…60 Tableaux 11: Caractéristiques thermiques des matériaux choisis dans le cas de base ……65

Tableaux 12: caractéristique d’un mur ordinaire………65

Tableaux 13 : caractéristique technique d’un simple vitrage ………66

Tableaux 14: caractéristique technique d’une dalle pleine. ………. ….66

Tableaux15: comparaison de la température extérieure et intérieure dans le cas de base…..69

Tableaux 16: Caractéristiques thermiques des matériaux choisis dans le cas optimisés……70

Tableaux 17: caractéristique technique d’un mur isolé………..71

Tableaux 18: caractéristique technique d’un triple vitrage ………..72

Tableaux 19: caractéristique technique d ETFE………....72

Tableaux 20: caractéristique technique d’une façade double peau ………73

Tableaux 22 : comparaison entre les divers types d’isolation dans la jonction entre plancher

sur terre plein et façade……….81

Tableaux 23 : comparaison entre les divers types d’isolation dans la jonction entre plancher sur local nom chauffé et façade………82

Tableaux 24: comparaison entre les divers types d’isolation dans la jonction entre plancher intermédiaire et façade………..83

Tableaux 25: comparaison entre les divers types d’isolation dans la jonction entre toiture inclinée et les façades………...84

Tableaux 26 : Comparaison des différents principes d’isolation thermique………...85

Tableaux 27 : les avantages et les inconvénients des isolants à base végétal ………...86

Tableaux 28 : les avantages et les inconvénients des isolants à base animale………87

Tableaux 29: les avantages et les inconvénients des isolants à base minéraux………...87

Tableaux 30: les avantages et les inconvénients des isolants synthétiques……….88

LISTE DES PHOTOS Photo 1: la cellulose – le liège expansé – le chanvre………...53

Photo 2: de gauche à droit, le lin – le bois………...………54

Photo 3: La laine de mouton- la plume de canard………54

Photo 4: laine de verre - laine de roche-La vermiculite-la perlite ………...56

Photo 5: le polystyrène expansé- le polystyrène extrudé- le polyuréthane...57

BBC : bâtiment a basse consommation d’énergie CVC : chauffage, ventilation et climatisation kW/h: Le kilowatt / heure

RT : réglementation thermique ECS

VMC : ventilation mécanique contrôlé FFB : fédération française du bâtiment

AITF : association des ingénieurs territoriaux de France THPE : Très Haute Performance Energétique

SHON : Surface Hors Œuvre Nette HPE : Haute Performance Energétique

PEB : de performance énergétique des bâtiments HQE : haute qualité environnementale

VNA : Ventilation naturelle assistée VNR : La Ventilation Naturelle Répartie VNC : Ventilation naturelle contrôlée DRT : diplôme de recherche technologique DTR : document technique réglementaire R : La résistance thermique

U : Le coefficient de transmission

1

CHAPITRE INTRODUCTIF 1-Préambule :

Il ne peut être ; conteste que les ressources de cette terres sont épuisées que sa capacité à absorber nos pollutions est limité et que si nous, comme une espèce, voulons survivre ; nous ne pouvons pas poursuivre notre impitoyable exploitation de l’environnement ; la ou nos actions vont affréter l’environnement ; nous devons agir de manière durable.

La majorité de l’énergie consommée dans le monde provient de sources fossiles ; ce qui n’est pas sans poser de problèmes puisque ces ressources sont amenées à disparaitre dans un avenir plus ou moins proche .Cette tendance naturelle est accentuée par le fait que la consommation mondiale d’énergie ne cesse d’augmenter.

Les ressources énergétiques renouvelables sont exploitables sans limite de durée a l’échelle humaine ; toutes les autres ressources énergétiques sont des ressources non renouvelables connues seront esquissées d’ici quelques dizaines d’années.

Pour limiter la consommation d’énergie a des valeurs raisonnables ; il est donc nécessaire de savoir ou agir ; il faut prédire les flux d’énergie dans le bâtiment ; la ou les mesures d’économie d’énergie seront les plus effraies.

Le concept de développement durable utilisé depuis la fin du XIXe siècle jusqu’à nos jours, a été décidé par la Commission mondiale de l’environnement et du développement durable, en vue de développer des solutions et des propositions pour réduire le phénomène des exploitions rationnelles des ressources énergétiques comme le pétrole, le gaz et le charbon...

et enfin trouver des sources alternatives plus proches de l'environnement. Dans le cadre des problématiques énergétiques mondiales, le premier axe d’économie d’énergie reste celui d’une meilleure maîtrise des consommations. Le secteur du bâtiment présente un très fort potentiel puisque les besoins liés au chauffage et le rafraîchissement représentent l’équivalent de l’énergie consommée dans les transports ou par la totalité de l’industrie.

Il est certain que le problème est très délicat; c’est la raison pour laquelle les ingénieurs ;

les architectes et les chercheurs de l’environnement ont clairement montres que le chemin

pour y parvenir la consommation d’énergie passe par une forte accélération de la

réglementation thermique afin que tous les nouveaux bâtiments construits ou réhabilites aient

un niveau de consommation d’énergie très bas.

2

Tous les pays ne sont pas égaux devant cette situation, pour ce la ces chercheurs ont créer des labels officiels qui peuvent être des agréments ; des certificats de conformité a des normes qui s’adapte avec les territoires est les sites ; est l’un de ces label le BBC (bâtiment à basse consommation d’énergie) qui est une label française officiel créer en France par l’arrêté du 8 mai 2007 relatif aux conditions d’attribution du label « haute performance énergétique ».Elle est centre sur la nécessité d’un enveloppe bien conçue et isolée afin de réduire les besoins de rafraichissement ; par une bonne ventilation ; et en éclairage en introduisant la nécessité d’une part d’éclairage naturel ; le chauffage ; la climatisation est l’eau chaud sanitaire dans les bâtiments a usage d’habitation (logements collectifs ou individuels) et tertiaire (école, bureaux…) afin d’atteindre une valeur inférieur ou égal 50KWh/m² par rapport à des habitations standard .

De nombreux exemples montrent qu’une forte consommation d’énergie ne va pas forcement de pair avec un confort élevé ou certains, la plupart des bâtiments à forte consommation sont inconfortables, et de nombreux bâtiments à basse consommation offrent un environnement de très bonne qualité.

Les premières constructions BBC semblent répondre aux performances énergétiques annoncées et satisfaire leurs propriétaires ; l’audience reste néanmoins convaincue qu’il est possible de mieux faire et propose des pistes d’amélioration.

2-Problématique :

La demande mondiale d'énergie primaire a augmenté rapidement en raison de l'augmentation de la population et l'industrialisation. Plus d’un tiers de la demande énergétique dans le monde est utilisé dans le secteur résidentiel. La consommation d'énergie dans le monde par les équipements de CVC (Chauffage, Ventilation et Climatisation) dans les bâtiments varie de 16 à 50% de la consommation totale d'énergie

.

La réduction des consommations d’énergie est urgente, 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 8 à 10 milliards de personnes

, 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

1 Revue des Energies Renouvelables Vol. 13 N°2, (2010)

2 LEMONDE, (2013), France

3

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

.

En Algérie la plupart des constructions ne répondent pas aux exigences de confort en général et thermique en particulier. Ce constat est renforcé par le non prise en charge des besoins thermiques dans la conception de départ, l'absence d’une réglementation spécifique, le manque de savoir-faire et une méconnaissance du sujet par les maîtres d'ouvrage.

L’efficacité énergétique est rapidement devenue l’un des grands enjeux de notre époque et les bâtiments sont une des composantes majeures. Plus du tiers de la consommation mondiale en énergie finale Dans l’ensemble des pays en développement la part de sa consommation dépasse 40%. Ils consomment plus d’énergie que tout autre secteur et contribuent donc dans une large mesure au changement climatique et notre pays l’Algérie n’est pas exonéré de la consommation excessive dans le secteur résidentiel

.

Face au défi majeur de la consommation d’énergie ainsi que les changements climatiques, il est devenu nécessaires de faire une réflexion est une intervention sur le bâti.

L’isolation est l’un des procédé visant à limiter les partes thermique d’un bâtiment afin de réduire sa consommation d’énergie ; car l’insolation thermique est également bénéfique pour l’environnement ; puisque en réduisant les consommations, on préserve les ressources énergétique.

Ci le bâtiment à basse consommation (BBC) ou bâtiment économe en énergie est désormais à l’ensemble des dispositifs qui consomment l’énergie étendus à l’ensemble des dispositifs qui consomment l’énergie puisque il passe par un bon confort thermique a travers des techniques éprouvées, des matériaux et des équipements aujourd’hui disponibles sur le marché. Il a pour objectif de réduire considérablement la consommation énergétique a travers l’isolation, la ventilation, l’exposition au soleil et l’étanchéité de l’air. Le BBC est l’une des solutions qui permet d’obtenir une performance énergétique globale particulièrement élevée.

Pour cela, il faut suivre des stratégies et techniques où l’objectif premier est de minimiser la consommation énergétique dans le bâtiment et réaliser la performance énergétique et le développement durable.

3 Fadi Chlela. 2008 « D’développement d'une méthodologie de conception de bâtiments à basse consommation D’énergie », Université de La Rochelle, France.

4 Revue des Energies Renouvelables Vol. 13 N°2, (2010)

4

Dans ce cadre, on veut dire que les concernés doivent appliquer une stratégie efficace concentrant sur le secteur résidentiel, qui représente un taux très important de consommation énergétique.

A l’issue de cette problématique, les questionnements auxquels cette étude tentera de trouver des réponses, sont les suivants :

Q1 - Quels type d’architecture sera il capable de répondre à la problématique énergétique ? Q2 -Quels sont les solutions techniques qui correspondent mieux à une bonne isolation thermique?

3- Hypothèses :

On estime que le label du BBC (bâtiment à basse consommation d’énergie) est l’une des solutions qui répond à la problématique énergétique posée par l’intégration des isolants thermique plus performants ainsi que l’exploitation des propriétés du terrain (soleil, vent…etc.) dès la première ligne dans la conception architecturale en assurant une bonne orientation ; ventilation et isolation et en passant par le choix des matériaux écologiques de haute performance et l’utilisation des techniques basées sur des ressources renouvelables.

4-Motivation du choix du thème :

« L'énergie la moins chère est celle qu'on ne consomme pas » .

Aujourd’hui, le monde confronte une crise très dangereuse, c’est l’épuisement des sources d’énergie. Le secteur du bâtiment est considéré comme l’un des facteurs principaux qui affectent la dépense énergétique et les émissions des gaz à effet de serre au niveau mondial.

L’augmentation démographique, la forte demande de logement et l’absorbation énergétique sont devenu le fantôme et l’angoisse de tout le monde ; pas seulement chez les pays sous- développés mais aussi dans les pays qui sont commencés de penser sur des solutions rationnelles pour réduire les résultats indésirables

Notre choix s’est porté sur un thème d’actualité qui n’est pas choisi aléatoirement, mais

suivant une hiérarchie logique en prenant en premier degré nos tendances personnelles,

partants d’une expérience énergétique du bâtiment mondial importante, qui nous permettra

d’élaborer cette étude en toute confiance. Sachant que le sujet est une grande opportunité à ne

pas rater, vu son importance et son poids dans notre vie estudiantine et professionnelle, en

enrichissant notre carrière d’architecte.

5

5-Objectif de ce travail :

L’objectif principal de cette recherche consiste à améliorer le comportement thermique de l’enveloppe du bâtiment à basse consommation d’énergie à travers optimisation de ses performances énergétiques et la réduction des pertes thermiques et des apports solaires, ainsi que l’accroissement du rendement énergétique, a travers :

 La maitrise de l’ensemble des techniques d’isolation de l’enveloppe du bâtiment afin de limiter les déperditions thermiques.

 Le meilleur choix des matériaux de construction utiles en fonction des caractéristiques thermiques.

 L’obtention des bons choix de conception, afin de répondre aux besoins en matière d’isolation thermique.

 La réglementation thermique énergétique.

 Détermination des meilleures solutions architecturales pour réduire la consommation énergétique dans le bâtiment

 Les labels et les certificats énergétiques.

 Les solutions architecturales dans les bâtiments à basse consommation énergétique.

6-Méthodologie du travail :

Pour répondre à la problématique posée et atteindre les objectifs sous -cités ; nous avons basé notre travail sur une recherche bibliographique et documentaire (des livres, des documents, des rapports officiels, 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.

Ce travail se présentera sous forme d’une approche théorique et pratique expliquant les concepts clés et une autre expérimentale, basée sur deux outils de recherche :

1- Les labels et certificats énergétiques et la détermination des meilleures solutions architecturales pour réduire la consommation énergétique dans le bâtiment a basse consommation d’énergie BBC.

2- Les instruments reglementaires; les techniques ; les matériaux et les systémes

concernant l’isolation thermique.

Chapitre I : bâtiment a basse consommation d’énergie BBC Introduction

La flambé de la consommation d’énergie dans le monde ces dernières décennies est un fait incontestable. Cette croissance a engendré de nouveaux défis, aussi bien sur le plan environnemental qu’économique.

Arriver à une meilleure efficacité énergétique, suppose-t-il vraiment un passage obligé par une réglementation initiée par les pouvoirs publics. Pour ces raisons structurelles, plusieurs pays ont opté pour des politiques publiques visant à maitriser les dépenses et la gestion énergétique de leurs états à travers des labels (Le label environnemental Allemand PASSIVHAUS ; Le label énergétique Suisse MINERGIE et le Label Française le BBC) c’est labels sont des marques spéciales conçue par une organisation publique ou privée dans le but de mesurées l’efficacité énergétique et d’impact sur l’environnement.

I.1.1. L’énergie primaire et finale :

L’énergie primaire correspond à des produits énergétiques bruts dans l’état (ou proches de l’état) dans lequel ils sont fournis par la nature : charbon, pétrole, gaz naturel, bois (également déchets combustibles qui sont fournis par les activités humaines).

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.

Pour l’électricité, on considère comme électricité primaire celle produite par d’autres moyens que les centrales thermiques classiques : énergie nucléaire, hydraulique, éolien et photovoltaïque

.

I. 1.2. La Consommation énergétique dans le bâtiment :

La consommation d'énergie correspond à la quantité d'énergie utilisée par un appareil ou un local bâti. La consommation d'énergie est variable en fonction de paramètres variés.

1 Site : www.global-chance.org Global-chance (2016).

Entre autres, pour une chaudière, elle dépendra de son rendement, et pour un logement de son isolation. L'unité permettant de comparer la consommation d'énergie d'un logement est le KW/m2/an. Plus l'isolation d'un logement ou d'un local est performante, plus sa consommation d'énergie est faible. Les normes actuelles de consommation d'énergie des logements courants sont de 150 à 250 KW/m2/an et sont en train d'être adaptées (RT 2005, RT 2010) pour atteindre une consommation d'énergie inférieure à 50KW/m2/an dans l'habitat du futur. Les économies d'énergie ainsi générées permettraient de réduire considérablement l'impact environnemental du Bâtiment en matière de rejet de CO2

I. 1.3. La consommation énergétique du bâtiment Algérien :

La consommation énergétique finale nationale a atteint 30 millions de TEP ; Le secteur résidentiel représente 34% de la consommation nationale.

La consommation électrique dans le secteur résidentiel représente un taux de 37% de la consommation totale d’électricité, quant à la consommation en produits gazeux, elle enregistre un taux de 63% de la consommation totale des produits gazeux. Dès lors le secteur résidentiel représente le premier secteur grand consommateur d’énergie électrique au niveau national.

2Site : www.climamaison.com/lexique/consommation-d-energie.htm « Climat maison », (2016).

3 Site : www.umc.edu.dz/buc/theses/gclim/BOU6450. « PDF Ministère de l’Energie et des Mines », (2015).

Figure 1 : répartition de la consommation finale par secteur d’activité.

Source : Ministère de l’Energie et des Mines 2015.

I. 1.4. Pourquoi une politique d’efficacité énergétique dans les bâtiments est-elle bénéfique ?

Il est de l’intérêt des pays de mettre en place une politique nationale d’efficacité énergétique notamment dans le secteur de l’habitat, pour diverses raisons :

 Limiter les dépenses en devises pour être à même de financier leur activité économique. Du fait de la consommation énergétique croissante des ménages et de l’urbanisation, la part que représente le secteur du bâtiment dans la consommation d’énergie s’avère de plus en plus élevée.

 La diminution des exportations d’hydrocarbures et par la même à une réduction des capacités de financement de dividendes.

 Préserver les ressources en hydrocarbures qui constituent leur axe principal de développement économique.

 Combler le déséquilibre entre offre et demande d’électricité dans le pays. En effet, l’offre d’électricité n’arrive pas à répondre à la demande ; en forte augmentation, dans un contexte de généralisation de l’accès à l’électricité de la demande en confort de plus en plus élevée.

 Engendrer des retombées positives au niveau social et réduire la facture énergétique des ménages.

Figure 2 : Répartition de la consommation du secteur résidentiel par types d'énergie.

Source : Ministère de l’Energie et des Mines 2015.

 Présenter un intérêt environnemental (agir pour l’environnement) en participant à la réduction des émissions de gaz à effet de serre au niveau global et la protection de la population au niveau sanitaire local

I. 1.5. Usages d’énergie consommée dans les bâtiments :

I.1.5.1. Le chauffage :

Le chauffage représente un poste important de consommation dans un logement. Après avoir réduit le plus possible les besoins de chauffage par des travaux sur les parois et la ventilation, les équipements doivent être les plus performants possibles pour réduire au maximum la consommation. Répondre à un besoin de confort tout en réduisant la consommation revient à sélectionner les meilleures technologies présentes sur le marché, tout en privilégiant les sources d’énergie renouvelables

I.1.5.2. L’eau chaude sanitaire :

L'eau chaude sanitaire (ECS) désigne, en termes de plomberie, l'eau réchauffée utilisée à des fins domestiques.

Les besoins nets en énergie pour l'eau chaude sanitaire (ECS) sont évalués sur une base forfaitaire en fonction du volume du bâtiment. Le préchauffage solaire permet de réduire la consommation d'énergie pour amener l'eau à la température nécessaire

I.1.5.3. Les auxiliaires :

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

I.1.5.4. La ventilation :

La ventilation est l'action qui consiste à créer un renouvellement de l'air, par déplacement dans un lieu clos. Elle est mise en œuvre dans les lieux où l'oxygène risque de manquer, ou

4 Carole-Anne Sénit. (2008), « L’efficacité énergétique dans le secteur résidentiel ; rapport du stage dans le cadre du master de sciences politiques ».

5 Effinergie, (2015), « guide rénovation bbc effinergie », Bâtiment Basse Consommation en rénovation Effinergie.

6 Ibid.

bien où des polluants et autres substances indésirables (humidité, par exemple) risqueraient de s'accumuler en son absence : logements, bureaux, magasins, salles de spectacles, d'enseignement, ouvrages souterrains, tunnel routier, atelier industriel, mine

I.1.5.5. 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 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

I.1.5.6. L’éclairage :

L'éclairage est l'ensemble des moyens qui permettent à l'homme de doter son environnement des conditions de luminosité qu'il estime nécessaires à son activité ou son agrément. Dans la consommation énergétique des logements, l'éclairage compte pour 15 % des déperditions

I. 1.6. Les labels énergétiques:

I.1.6.1. Définition :

Le label est une marque spéciale conçue par une organisation publique ou privée (syndicat professionnel, organisme parapublic, ministère, association…) pour identifier et

7 Ibid.

pour garantir soit l’origine d’un produit et le niveau de qualité. Un label énergétique répond bien évidemment à cette définition. Après obtention, une construction est donc certifiée avoir au minimum un certain niveau de performances en fonction du label et du type de bâtiment.

Le label a pour objectif de contrôler et d’approuver un ensemble d’éléments contribuant à obtenir une haute performance énergétique. Les différents points sur lesquels porte l’analyse d’un label énergétique sont les suivants :

 Une isolation très performante calculé et certifié par un bureau d’étude thermique.

 Une bonne étanchéité à l’air vérifié à l’aide d’un test d’étanchéité à l’air.

 Une ventilation contrôlée permanente, qui assure confort et qualité de l’air. Le bureau d’étude thermique en fonction du bâtiment déterminera le modèle de VMC qui est en général une VMC double flux.

 L’orientation et le choix architectural rentrent bien évidemment dans l’analyse.

Par exemple, si les ouvertures ont été réalisées sur la façade Sud, cela sera bien évidemment un atout majeur pour la maison afin de bénéficier des apports solaires maximum.

 L’utilisation d’énergies renouvelables pour le chauffage, le rafraîchissement et l’eau chaude sanitaire avec par exemple l’utilisation de ballon d’eau chaude solaire.

I.1.6.2 Les labels énergétiques français :

I.1.6.2.1. Label BBC : bâtiment à basse consommation :

Bâtiment a basse consommation est un concept qui a été élaboré et mis en place sous forme de label par une association française, l’utilisation de la notion de Bâtiment à Basse Consommation est restrictive et n’est peut être employé que dans le cas où un bâtiment a obtenu le label français BBC. Il se définit comme suit :

C’est un bâtiment qui consomme, pour le chauffage, l'eau chaude sanitaire, l’éclairage, les auxiliaires et la climatisation, 50 kW hep /m2/an en énergie primaire (mètre carre de SHON module selon la zone climatique et l'altitude (FFB, 2010).

Le label BBC peut être obtenu grâce à des combinaisons bâti/équipements qui permettent

d’atteindre les seuils de performances indiqués (AITF, 2013).

On ajoutera que ce label a disparu au profit de la réglementation thermique 2012 qui l’inclut, ainsi toute les constructions résidentielles neuves doivent être des bâtiments à basse consommation, par ailleurs les rénovations thermique sont aussi contrainte de ne pas dépasser le seuil de 80 kW hep/m2/an.

I.1.6.2.2. Label THPE : Très Haute Performance Energétique :

Pour les constructions dont les consommations conventionnelles sont inférieures d’au moins 30% par rapport à la consommation de référence RT 2005 et, pour l’habitat, au moins 30% par rapport à la consommation maximale autorisée, accompagné d’exigences sur l’utilisation d’équipements d’énergie renouvelable (capteurs solaires thermiques, capteurs photovoltaïques ou des éoliennes) ou de pompes à chaleur très performantes.

Ce label correspond au label THPE et exige, de plus, le respect de l'une des conditions suivantes :

 Le bâtiment est équipé de panneaux solaires assurant au moins 50 % des consommations de l'eau chaude sanitaire et la part de la consommation conventionnelle de chauffage par un générateur utilisant la biomasse est supérieure à 50 %.

 Le bâtiment est équipé de panneaux solaires assurant au moins 50 % des consommations de l'eau chaude sanitaire et le système de chauffage est relié à un réseau de chaleur alimenté à plus de 60 % par des énergies renouvelables.

 Le bâtiment est équipé de panneaux solaires assurant au moins 50 % de l'ensemble des consommations de l'eau chaude sanitaire et du chauffage.

 Le bâtiment est équipé d'un système de production d'énergie électrique utilisant les énergies renouvelables assurant une production annuelle d'électricité de plus de 25 kWh/m² SHON en énergie primaire.

 Le bâtiment est équipé d'une pompe à chaleur ayant un coefficient de performance annuel supérieur à 3,5.

 Pour les immeubles collectifs et pour les bâtiments tertiaires à usage d'hébergement, le bâtiment est équipé de panneaux solaires assurant au moins 50 % des consommations de l'eau chaude sanitaire.

8ADEME, (2007), « Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie ».

I.1.6.2.3. Label HPE : Haute Performance Energétique :

 Le premier niveau du label énergétique :

Le label « haute performance énergétique » prévu à l’article R.111-20 du code de la construction et de l’habitation atteste la conformité des bâtiments nouveaux à un référentiel qui intègre les exigences de la réglementation thermique, le respect d’un niveau de performance énergétique globale de ce bâtiment supérieur à l’exigence réglementaire et les modalités minimales de contrôles.

Il comporte deux niveaux correspondant à une consommation conventionnelle d’énergie inférieure :

 Soit, de 8% à la consommation conventionnelle de référence définie à l’article 8 de l’arrêté du 29 novembre 2000 ; le label « haute performance énergétique » est alors appelé « Label haute performance énergétique, HPE 2000 » ;

 Soit, de 15% à la consommation conventionnelle de référence définie à l’article 8 de l’arrêté du 29 novembre 2000 ; le label « haute performance énergétique » est alors appelé « Label très haute performance énergétique, THPE 2000 ».

 2ème niveau du label énergétique :

Basé sur les exigences du label HPE 2005 accompagnées d’exigences sur l’installation d’équipements d’énergie renouvelable

 Soit le chauffage, et éventuellement la production d’eau chaude sanitaire, est assuré par une chaudière utilisant la biomasse, et en particulier le bois ;

 Soit, le bâtiment est raccordé à un réseau de chaleur alimenté par au moins 60 % de bois ou de biomasse, ce qui apporte une réponse aux collectivités territoriales qui font des efforts pour produire de la chaleur avec des combustibles renouvelables.

I. 1.7. Certifications énergétiques :

I.1.7.1. Définition :

Le certificat de performance énergétique des bâtiments est un document obligatoire qui informe les acquéreurs ou locataires potentiels de l'efficacité énergétique du bien certifié.

L’objectif étant de permettre aux acquéreurs/locataires éventuels de comparer l'efficacité énergétique de différentes habitations.

9 Ibid.

10 Ibid.

Le certificat de performance énergétique indique la consommation théorique d'énergie du bâtiment (calculée en fonction de conditions d'utilisation et de climats standardisées). Il mentionne pour chaque bâtiment :



Son impact sur l'environnement (émissions de CO2).



Les performances de l'enveloppe du bâtiment (l'ensemble des parois qui entourent le volume protégé).

 Les performances des systèmes de chauffage.

 Les performances des systèmes de production d'eau chaude sanitaire.

 La présence ou non d'un système de ventilation.

 La présence éventuelle de source d'énergie renouvelable.

 Des recommandations d'amélioration.

Le certificat énergétique constitue donc une véritable carte d'identité énergétique de l'habitation détaillant la performance énergétique du bâtiment dans des conditions de climat et d'usage standardisées

.

I.1.7.2. La certification :

Les acteurs de la construction doivent procéder à des choix réfléchis en se fondant sur la qualité environnementale des bâtiments déclinée en 14 cibles : ÉCO-CONSTRUCTION (relation des bâtiments avec l’environnement immédiat ; choix intégré des procédés et produits de construction et chantier à faibles nuisances) ; ECO-GESTION (gestion de l’énergie, gestion de l’eau, gestion des déchets d’activité et la gestion de l’entretien et de la maintenance) ; CONFORT ( confort hygrothermique, le confort acoustique, le confort visuel et le Confort olfactif ) et la SANTÉ (Qualité sanitaire des espaces, la qualité sanitaire de l’air et la qualité sanitaire de l’eau).

La certification atteste de la conformité d’un bâtiment à un référentiel. Ce dernier définit trois niveaux de performance pour chacune des 14 cibles : « niveau de base », « niveau performant » et « niveau très performant ».

Pour obtenir la certification « Démarche HQE », le programme doit répondre à des exigences particulières et viser :

 Le niveau « très performant » pour 3 cibles au minimum.

 Le niveau « performant » pour 4 cibles au minimum.

11 Le certificat eurpeb. (2016).

 Le niveau « de base » pour les autres cibles

. I. 1.7.3 Les bâtiments performants :

I.1.7.3.1. Bâtiment à basse consommation :

 C’est un bâtiment qui consomme, pour le chauffage, l'eau chaude sanitaire, l’éclairage, les auxiliaires et la climatisation, 50 kW hep/m2/an en énergie primaire (mètre carre de SHON module selon la zone climatique et l'altitude

Le label BBC peut être obtenu grâce à des combinaisons bâti/équipements qui permettent d’atteindre les seuils de performances indiqués.

 On ajoutera que ce label a disparu au profit de la réglementation thermique 2012 qui l’inclut, ainsi toute les constructions résidentielles neuves doivent être des bâtiments à basse consommation, par ailleurs les rénovations thermiques sont aussi contraintes de ne pas dépasser le seuil de 80 kW hep/m2/an.

I.1.7.3.2 Les bâtiments bioclimatiques :

L’architecture bioclimatique cherche de la meilleure adéquation entre le bâtiment, le climat et ses occupants pour réduire au maximum les besoins énergétiques non renouvelable.

 Le bâtiment bioclimatique tire parti du climat (afin de rapprocher au maximum ses occupants des conditions de confort avec des températures agréables, une humidité contrôlée, un éclairage naturel, et permet de réduire les besoins énergétique (chauffage ou climatisation). La conception bioclimatique d’un bâtiment permet de satisfaire les quatre fonctions principales

 Capter le rayonnement solaire.

 Stocker l’énergie ainsi captée.

 Distribuer cette chaleur dans le bâtiment.

Régulier cette chaleur.

I.1.8. La différence entre « le label énergétique » et « la certification énergétique» : Le label garantit un niveau de qualité supérieur selon un cahier des charges donné. Celui- ci peut provenir d’un organisme public ou privée. La certification est une démarche

12 Saint-gobain-glass.

13 FFB. (2010), « Les 100 mots de la construction durable ». Paris.

14 LIEBARD A. DE HERDE A. (2005), « Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatique concevoir, édifier et aménager avec le développement durable. Le Moniteur » Paris. p60.

précise, encadrée par la loi, qui vise des produits, des services ou des entreprises. Elle est délivrée par un organisme certificateur agréé et indépendant

.

Un label définit un niveau de qualité de construction supérieure à celle définie par la règlementation en vigueur. Il fixe un ensemble de caractéristiques, et permet d’attester de la qualité d’une construction. Il est souvent accompagné d’un cahier des charges, qui décrit les niveaux de performance à atteindre

.

Le label peut être obtenu sur demande de certification auprès d’un organisme certificateur. Il appartient alors à ce dernier d’effectuer les contrôles nécessaires pour affirmer que le bâtiment possède les caractéristiques requises ou non.

I. 2. Les solutions architecturales dans les bâtiments à basse consommation :

I.2.1. La compacité :

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 :

15 Déco, (2016).

16 Senova magazine, (2011).

 Aspects techniques :

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

I.2.2. L’orientation :

Le soleil est souvent recherché l’hiver alors qu’on essaye de s’en protéger l’été ; les figures ci-dessous montrent la course du soleil suivant la saison :

 L’été, la course du soleil est beaucoup plus longue et plus haute. Les façades Est et Ouest font l’objet de surchauffe et devront être équipées de dispositifs de protection.

 En hiver, la course du soleil est limitée et seules les façades orientées au Sud apportent un complément solaire significatif par rapport aux besoins de chauffage.

Figure 3: Impact de la forme, la taille et la proximité d’autres Volumes sur la compacité des formes simples.

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

Figure 4: Impact de la compacité sur le niveau global d’isolation K, pour une composition de paroi identique.

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

Les paramètres de l’orientation sont déterminants et liés à la destination des lieux : - Les besoins en lumière.

- L’utilisation des rayons solaires pour chauffer.

- Le besoin de se protéger du soleil contre les surchauffes.

- La présence de vents dominants froids de l'hiver (on diminue ainsi la consommation de chauffage).

-

L’ensoleillement des pièces orientées au sud est le plus facile à maîtriser.

L’ensoleillement d’hiver est maximal et l’ensoleillement d’été minimum

En matière d’orientation et d’architecture le travail du concepteur doit consister à combiner au mieux apports du soleil d’hiver et protections du soleil en été et en mi saison :

 Les pièces occupées en permanence durant la journée devraient de préférence être orientées au sud.

 Les chambres seront plutôt situées au sud et à l’est, profitant du lever du soleil.

Elles garderont ainsi leur fraîcheur en fin de journée.

 Veiller à limiter dans la cuisine les apports solaires sur les vitrages sud-ouest, souvent générateurs de surchauffe.

 Les espaces peu ou non chauffés (entrée, atelier, garage) seront plutôt disposés à l’ouest ou au nord. Si le vent est souvent violent, un sas d’entrée sera nécessaire pour éviter que l’air froid ne s’infiltre dans la maison

17http://www.umc.edu.dz/buc/theses/gclim/BOU6450.pdf. Figure 5: course de soleil l’été

Source DELMET

Figure 6 : course de soleil l’hiver Source DELMET

 Regrouper les pièces qui sont moins chauffées en général.

 Regrouper les points de puisage d’eau chaude sanitaire et les rapprocher de la production

Figure 7 : Orientation des pièces Source : AME

I.2.3. Les Surfaces vitrées :

Autrefois, la taille des fenêtres était limitée pour éviter les déperditions excessives en hiver. Aujourd’hui, avec des fenêtres performantes équipées de volets efficaces, cet aspect s’atténue considérablement. Les caractéristiques nécessaires d’une fenêtre :

 Éclairage et occultation,

 Vue dehors (ouverture visuel),

 Pénétration du soleil et protection solaire (gain solaire),

 Etanchéité et ventilation.

a- L’orientation des surfaces vitrées

L’heure et la date où l’énergie reçue est au maximum dépendent de la latitude et de l’orientation du mur. La terre effectue une rotation de 15° à l’heure ; lorsque la fenêtre est orientée à 30° sud-est, les gains thermiques maximaux seront obtenus deux heures avant le midi solaire. Les façades est et ouest reçoivent le rayonnement maximal annuel en été, alors que la façade sud reçoit son maximum annuel vers la fin de l’automne et de l’hiver.

18 Salomon, Thierry. « Architecture solaire et conception climatique des bâtiments ». [PDF] Montpellier : l'Agence Méditerranéenne de l'Environnement (AME) et l'Ordre des Architectes, 2000.

19 Site : http://www.umc.edu.dz/buc/theses/gclim/BOU6450.pdf.

20 Benradouane, N et Benyoucef, B. (2008), « La fenêtre et son rôle dans la conception des maisons bioclimatiques. Revue des Energies Renouvelables CICME ».