L’optimisation de la température de l’air intérieur dans les constructions par les procédés passifs.

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 :

Madiha AMIOUR Nour hane BENMEBAREK

Soutenu le : 13 /07/2019

THEME :

L’OPTIMISATION DE LA TEMPERATURE DE L’AIR INTERIEUR DANS LES CONSTRUCTIONS PAR LES PROCEDES PASSIFS.

Composition du jury :

Mme. SH. GUERZOULI MAA, Université Mohamed Seddik Benyahia, Jijel, Président du jury Mme. I. HALLAL MAA, Université Mohamed Seddik Benyahia, Jijel, Directeur de mémoire Mme. NEH. BOUHIDEL MAA, Université Mohamed Seddik Benyahia, Jijel, Membre du Jury

avec tous mes respects...

Je dédie ce modeste travail :

Aux Personnes chères à mon cœur Mes parents

Ma tendresse…mon soleil…ma confiance à toi ma mère « LOUIZA » Tu représentes pour moi le symbole de la générosité par excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de prier pour moi, aucune dédicace ne saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous les sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance.

Mon enseignant…mon soutien…ma force…à toi mon Père « Ahmed » l’épaule solide, l’œil attentif compréhensif et la personne la plus digne de mon estime et de mon respect, aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien être, Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon éducation et ma formation.

Aucune dédicace ne saurait exprimer mes sentiments, que dieu vous préserve et vous procure santé et longue vie.

Mes frères et Mes sœurs

A mes frères « Ammar, Anter, Mourad » et mes sœurs « Naima, Farida, Fadila, Lila »

Mon confident, cher fiancé « Imad »

Mon cher oncle « Mostefa »

Ma partenaire et ma chère seule amie qui a partagée avec moi les souffrances de ce travail Benmebarek Nour hane, malgré tout nous sommes supportés et nous avons pu passer des années agréables pleines de plaisir et d’aventures inoubliables.

Toute la famille « Amoiur »

A toutes personnes qui m’ont encouragé ou aidé à la longe de mes études.

MADIHA

avec tous mes respects...

Je dédie ce modeste travail :

Aux Personnes chères à mon cœur Mes parents

Ma tendresse…mon soleil…ma confiance à toi ma mère « Micha » Tu représentes pour moi le symbole de la générosité par excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de prier pour moi, aucune dédicace ne saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous les sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance.

L’épaule solide : Mon père « Wahid » Ma confidente, le soutien de ma vie : « Chahra zed »

Aucune dédicace ne saurait exprimer mes sentiments, que dieu vous préserve et vous procure santé et longue vie.

Mes frères et Mes sœur : « Dounia zed, charaf »

A ma partenaire et ma chère seule amie qui a partagée avec moi les souffrances de ce travail Amiour Madiha, malgré tout nous sommes supportés et nous avons pu passer des années agréables pleines de plaisir et d’aventures inoubliables.

Toute la famille : Benmebarek

Tous ceux qui me sont chères,

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

A toutes personnes qui m’ont encouragé ou aidé à la longe de mes études.

NOUR HANE

Tout d’abord nous remercions le bon Dieu le tout puissant pour son aide et pour nous avoir donné la patience et la volonté pour réussir ce modeste travail.

A nos chers parents qui nous ont soutenu durant toutes nos années d’études pour leurs sacrifices.

Un profond respect et remerciement à notre encadreur Meme HALLAL Ibtissam pour le suivi et l’encadrement qui nous a apporté. Pour son aide et sa disponibilité.

Nous souhaitons aussi remercier tous les membres de jury qui ont accepté de juger notre travail.

Nos remerciements vont ainsi à tous les enseignants qui nous ont suivis durant notre cursus de formation.

A tous les gens qui nous ont aidé de près ou de loin à l’élaboration de notre projet et de sa présentation.

A tous, un grand merci.

Dédicace ... I Remerciement ... II Table des matières ... III Liste des figures ... IV Liste des tableaux ... V Liste des abréviations ... VI

INTRODUCTION GENERALE

INTRODUCTION ... 1

MOTIVATION DU CHOIX DU THEME ... 1

PROBLEMATIQUE ... .2

HYPOTHESES...3

OBJECTIFS ... ... 3

METHODOLOGIE DE RECHERCHE ... .4

STRUCTURE DU MEMOIRE ... .4

CHAPITRE 01 : LA NOTION DU CONFORT THERMIQUE DU BATIMENT. Introduction ... 6

1.Définition du confort thermique du bâtiment ... .6

2. Le confort thermique dans les bâtiment ... 7

3. Mode d’échange de chaleur ... 7

3.1 La conduction ... 8

3.2 La convection ... 8

3.3 Le rayonnement ... 9

3.4 L’évaporation ... 9

4. Evaluation du confort thermique ... 9

4.1 Indice pour l’évaluation du confort thermique ... 10

4.1.1 Les indices PMV et PPD ... 10

4.1.2 La température de l’air ambiant (Ta) ... 11

4.1.3 La température opérative (Top) ... .11

4.2 L’évaluation du confort thermique par les enquêtes in situ ... 12

4.3 L’évaluation du confort thermique par outils graphiques ... 12

4.3.1 Définition du diagramme bioclimatique ... 12

5. Facteurs influant sur le confort thermique ... 14

5.1 Les paramètres liés à l’homme ... 14

5.1.1 Le métabolisme ... 14

5.1.2 L’habillement ... 14

5.2 Les paramètres liés à l’ambiance extérieure ... 15

5.2.1 La température des parois TP ... 15

5.2.2 L’humidité relative de l’air ... 16

5.2.3 La vitesse ou le mouvement de l’air ... 17

5.3 Les paramètres liés à la conception ... 18

5.3.1 L’effet de l’orientation ... 18

5.3.2 L’albédo (rayonnement réfléchi) ... 19

5.3.3 Systèmes d’occultation des parois ... 19

5.3.4 Effet de l’inertie thermique ... 20

5.3.5 Effet de la ventilation ... 21

5.3.6 La couleur des parois ... 22

5.3.7 Forme architecturelle ... .22

5.3.7.1 Forme en plan ... 22

5.3.7.2 Hauteur des bâtiments ... 22

5.3.7.3 Géométrie de l’enveloppe ... 23

6. Facteurs d’inconfort thermique ... 23

7. Aspect réglementaire du confort thermique en Algérie ... 23

7.1 Le D.T.RC.3.2 ... 24

7.1.1 Objet du document et domaine d’application ... 24

7.1.2 Méthodologie ... .24

7.2 Le D.T.RC.3.4 ... 24

7.2.1 L’objet du document ... 25

7.2.2 Domaine d’application ... .25

Conclusion ... 26

CHAPITRE02 : LES PROCEDES PASSIFS

Introduction ... .27

1. Initiation du passif ... 27

1.1 Le bâtiment passif ... 27

1.2 Le système passif ... .27

1.3 La conception passif ... 28

1.4 L’énergie passive ... 28

2. La démarche bioclimatique ... 28

2.1 Définition de l’architecture bioclimatique ... .28

2.2 L’évolution de l’architecture bioclimatique ... 29

2.3 Les principes de base passif de la conception bioclimatique ... 30

2.4 La méthodologie de la conception bioclimatique ... 30

3. Technique et procédés passifs ... 31

3.1 L’implantation du bâtiment ... 31

3.2 L’orientation ... 31

3.2.1 L’orientation par rapport le soleil ... 32

3.2.2 L’orientation par rapport du vent ... 32

3.3 La forme et la compacité du bâtiment ... 33

3.4 L’organisation des espaces de vie ... 34

3.5 L’enveloppe du bâtiment ... 35

3.5.1 L’inertie thermique ... 35

3.5.2 L’isolation thermique ... 36

3.5.2.1 Type de l’isolation thermique ... 36

3.5.2.2 Les matériaux d’isolation ... .41

3.6 La disposition des ouvertures ... 42

3.6.1 Les fenêtres captantes (système à gain directe ... 42

3.6.2 Les serres ... 43

3.6.3 Le mur trombe ... 43

3.6.4 Protection solaire ... .44

3.6.4.1 Les différents types de protection solaire ... .44

3.7 La ventilation naturelle ... 45

3.7.1 Types de ventilation naturelle ... .46

3.7.1.1 La ventilation naturelle traversante ... 46

3.7.1.2 La ventilation par une seule façade ... .46

3.7.1.3 Ventilation naturelle par tirage d’air ... .47

Conclusion ... 47

CHAPITRE03 : ETAT DE L’ART DE LA TEMPERATURE DE L’AIR INTERIEUR Introduction ... 49

1. La température d’air intérieur ... 49

1.1 Définition de la température … ... 49

1.2 Définition de la température d’air ... .49

1.3 Caractéristiques de la température de l’air ... .49

2. Travaux expérimentaux et analytiques à travers le monde ... 51

2.1 Expérience en France ... 51

2.2 Expérience en Australie ... 52

2.3 Expérience en Jaipur, en Inde ... 54

2.4 Expérience au Sud de Californie ... 54

2.5 Expérience au Nord Est Saharien (Ghardaïa) ... 55

3. Analyse des exemples ... 55

3.1 Immeuble de la Clairière en France ... 55

3.1.1 Présentation de l’immeuble ... 55

3.1.2 Stratégies passives appliquées ... 56

3.2 La résidence collective vol de nuit (Toulouse-France) ... 57

3.2.1 Présentation du projet ... 57

3.2.2 Matériaux utilisés ... .58

3.2.3 Les principes ... 59

3.2.4 Pour la convivialité ... 59

3.3 Les maisons passives du quartier Vauban, Freiburg-Allemagne ... 60

3.3.1 Présentation du projet ... 60

3.3.2 Stratégies passives appliquées ... 61

Conclusion ... 62

CHAPITRE 04 : SIMULATION ET INTERPR2TATIONS DES RESULTATS

Introduction ... 63

1.Présentation du site ... 63

1.1 Présentation de bâtiment cas d’étude ... 65

1.2 Forme et dimension ... 66

1.3 Les données climatiques ... .66

1.3.1 Les températures ... 68

1.3.2 L’humidité ... 68

1.3.3 Les vents ... 68

1.3.4 La pluviométrie ... 68

2. Techniques de simulation numérique ... 69

2.1 L’expérimentation pour simulation dans l’architecture ... 69

2.2 Logiciel ECOTECT ... 69

2.3 Expérimentation par simulation ... 70

3. Les paramètres de simulation ... 72

3.1 Les paramètres fixes ... 72

3.2 Les paramètres variables ... 74

4. Présentation des scénarios ... 74

4.1 Le premier scénario (en fonction des matériaux existants) ... .74

4.2 Le deuxième scénario (le cas optimisé) ... 76

5. Interprétation des résultats ... 78

5.1 La période hivernale ... 78

5.2 La période estivale ... 80

Conclusion ... 81

CONCLUSION GENERALE. Conclusion générale ... 82

Recommandations ... 83

Bibliographie ... 84 Annexe

Résumé Abstract صخلملا

CHAPITRE 01 : LA NOTION DU CONFORT THERMIQUE DU BATIMENT.

Figure 1.1 : Les modes de transfert de chaleur à travers une paroi ... P07 Figure 1.2 : Représentation de conduction ... P08 Figure 1.3 : Représentation de convection ... P08 Figure 1.4 : Représentation de rayonnement ... P09 Figure 1.5 : Représentation d’évapotranspiration ... P09 Figure 1.6 : Correspondances entre PMV et PPD ... P11 Figure 1.7 : Diagramme bioclimatique ... P13 Figure 1.8 : Représentation schématique du métabolisme humain ... P14 Figure 1.9 : Les différents types de température dans une pièce ... P16 Figure 1.10 : La relation entre le confort et l’humidité ... P17 Figure 1.11 : Représentation de mouvement d’air ... P18 Figure 1.12 : Type d’occultation horizontale, verticale et combinée ... P20 Figure 1.13 : Temps de déphasage de différent matériaux de construction en fonction des

épaisseurs types ... P21

Figure 1.14 : Valeur du coefficient d’absorption(a)pour des laques cellulosiques ... P22

CHAPITRE02 : LES PROCEDES PASSIFS

Figure 2.1 : Les quatre éléments de l’architecture bioclimatique ... P28 Figure 2.2 : Bâtiment bioclimatique ... P30 Figure 2.3 : Stratégie du froid ... P30 Figure 2.4: Stratégie du chaud ... P30 Figure 2.5 : Une bonne implantation de la maison ... P31 Figure 2.6 : Course du soleil : l’hiver et l’été ... P32 Figure 2.7 : Vitesse des vents selon l’altitude et la nature du sol ... P33 Figure 2.8 : Les déperditions énergétiques ... P34 Figure 2.9 : La disposition des pièces jeu un rôle essentiel ... P34 Figure 2.10 : Evolution de la température dans une maison individuelle pour trois niveau

d’inertie ... P36 Figure 2.11 : Anatomie de l’enveloppe du bâtiment ... P36

Figure 2.12 : Double façade ventilée de la médiathèque de mont de marsan1 ... P38 Figure 2.13 : Le pare vapeur ... P39

Figure 2.14 : Les facteurs énergétique ... P40 Figure 2.15 : Fenêtre captante ... P42 Figure 2.16 : Le mur trombe ... P44 Figure2.17 : Ventilation traversante ... P46 Figure 2.18 : Ventilation unilatérale ... P46 Figure 2.19 : Ventilation par effet cheminée ... P47 CHAPITRE03 : L’ETAT DE L’ART DE LA TEMPERATURE DE L’AIR INTERIEUR

Figure 3.1 : Exemple d’évolution de la température opérative pour un logement collectif(a) et une maison individuelle(b) ... P52 Figure 3.2 : Moyenne des températures opératives maximales atteintes et moyenne d’évaluation de température opérative pour l’ensemble de l’étude paramétrique et par type d’inertie ... P52 Figure 3.3 : Schéma combinatoire du calcul de la simulation thermique ... P53 Figure 3.4 : Quelques résultats parmi les variantes calculées ... P54 Figure 3.5 : Immeuble de la clairière ... P56 Figure 3.6 : Façades Nord et Sud de l’immeuble ... P56 Figure 3.7 : Isolation à l’extérieur ... P57 Figure 3.8 : La résidence collective vol de nuit ... P58 Figure 3.9 : Coupe sur l’immeuble de la résidence vol de nuit ... P59 Figure 3.10 : Vue en perspective sur le jardin de l’immeuble ... P60 Figure 3.11 : Eco quartier Vauban, Allemagne ... P60 Figure 3.12 : Fenêtre à triple vitrage ... P61 Figure 3.13 : La végétation des maisons d’Eco quartier Vauban ... P62 CHAPITRE 04 : SIMULATION ET INTERPRETATION DES RESULTATS

Figure 4.1 : Localisation géographique de Jijel ... .P64 Figure 4.2 : Situation de l’hôtel Dar El Azz ... P64 Figure 4.3 : Plan de masse du projet ... P65 Figure 4.4 : Plan étage courant ... P66 Figure 4.5 : Plan de la chambre ... P66 Figure 4.6 : Façade de l’hôtel Dar El Azz ... P67 Figure 4.7 : Volume de l’hôtel Dar El Azz ... P67

Figure 4.8 : Interface de logiciel ECOTECT 2011 ... P70 Figure 4.9 : Résultat de la simulation sous ECOTECT, ombrage(a) , lumière du jour(b)

, performances thermiques(c) ... P70 Figure 4.10 : Perspective de l’hôtel modelée sue ECOTECT ... P73 Figure 4.11 : Perspective de l’hôtel modelée sur ECOTECT ... P73 Figure 4.12 : Composition des murs extérieurs ... P74 Figure 4.13: Compositions des murs intérieurs ... P75 Figure 4.14 : Composition des murs extérieurs (scénario 2) ... P77 Figure 4.15 : Composition des murs intérieurs (scénario 2) ... P77 Figure 4.16 : Diagramme du confort intérieur de la chambre en hiver (scénario 1) ... P78 Figure 4.17 : Diagramme du confort intérieur de la chambre en hiver (scénario 2) ... P79 Figure 4.18 : Diagramme du confort intérieur de la chambre en été (scénario 1) ... P80 Figure 4.19 : Diagramme du confort intérieur de la chambre en été (scénario 2) ... P80

CHAPITRE 01 : LA NOTION DU CONFORT THERMIQUE DU BATIMENT.

Tableau 1.1 : Correspondances entre PMV et échelle des sensations thermique ... P10 Tableau 1.2 : Valeur de(a) en fonction de la vitesse de l’air ... P11 Tableau 1.3 : Les données du diagramme bioclimatique ... P13 Tableau 1.4 : Valeurs en clo pour quelques habillements ... P14 Tableau 1.5 : Rapports calorifiques sur une paroi selon son orientation ... P19

CHAPITRE02 : LES PROCEDES PASSIFS

Tableau 2.1 : Avantages et inconvénients de l’isolation extérieure ... P37 Tableau 2.2 : Avantages et inconvénients de l’isolation intérieure ... P39 Tableau 2.3 : Les types de vitrage ... P41 CHAPITRE 04 : SIMULATION ET INTERPRETATION DES RESULTATS

Tableau 4.1 : La température mensuelle à Jijel (2009-2018) ... P67 Tableau 4.2 : L’humidité relative mensuelle à Jijel (2009-2018) ... P68 Tableau 4.3 : Pourcentage total des vents à Jijel (2009-2018) ... P68 Tableau 4.4 : Précipitation moyenne mensuelle période (2009-2018) ... P69 Tableau 4.5 : Méthodologie de simulation suivie ... P77 Tableau 4.6 : Paramètres du bâtiment ... P72 Tableau 4.7 : Caractéristiques thermiques des matériaux utilisés au premier scénario ... P75 Tableau 4.8 : Caractéristiques thermiques des matériaux au deuxième scénario ... P78

CHAPITRE 01 : LA NOTION DU CONFORT THERMIQUE DU BATIMENT.

PMV : Vote moyen prévisible

PPD : Le pourcentage prévisible d’insatisfaits Ta : Température de l’air ambiant

Top : Température de l’air opérative TP : Température des parois (radiante)

CSTB : Centre scientifique et technique du bâtiment DTRC : Document technique réglementaire de calcul DTR : Document technique réglementaire

M². K/W : Le mètre carré. Kelvin/ watt

CHAPITRE02 : LES PROCEDES PASSIFS RT : Réglementation thermique

ITE : Isolation thermique extérieure FDP : Façade double peau

ITI : Isolation thermique intérieure PVC : Polychlorure de vinyle PIV : Isolant sous vide FS : Facteur solaire

CHAPITRE03 : L’ETAT DE L’ART DE LA TEMPERATURE DE L’AIR INTERIEUR Tc : température du confort

BBC : Bâtiment à base consommation énergétique BASF : Fabrique d’aniline et de soude de bade

1 INTRODUCTION :

A travers les différents âges de l’humanité, l’homme a toujours essayé de créer des conditions favorables pour son confort et ses activités tout en essayant de contrôler son environnement et d’assurer une bonne qualité de vie. Pour cela, on fait appel à l’architecture bioclimatique qui se présente bien plus qu’un simple moyen d’économie d’énergie ; c’est un véritable mode de vie qui témoigne de l’engagement des habitants à préserver l’environnement, c’est avant tout se référer à l’homme-habitant et son bien-être.

A cet effet, cette discipline insiste sur l’optimisation de la relation de l’habitation avec le climat en vue de créer des ambiances confortables par des moyens architecturaux spécifiquement passifs : matériellement et techniquement. Ce dernier n’est pas une utopie ; c’est plutôt un standard. Il doit être pensé dès le début d’un projet, son efficacité se fondre sur la matérialité du bâti bien plus que sur ses équipements. En outre, ces procédés sont des solutions techniques de plus en plus utilisées dans le cadre d’une construction neuve ou de réhabilitation pour répondre aux exigences de la nouvelle réglementation thermique.

Cette démarche ne doit pas constituer une contrainte mais un avantage pour profiter des ressources naturelles dont le but est de limiter les émissions de gaz à effet de serre tout en tenant compte d’un environnement sain et agréable d’une part et d’autre part de minimiser les consommations énergétiques et par la suite le cout financier du bâtiment, chose qui est indéniablement reliée au confort thermique comme étant une exigences de base d’un concepteur demandé du fait de son impact sur la qualité des ambiances intérieurs toute en basant sur le facteur de la température de l’air intérieur ressentie par l’individu afin de stabiliser une température opérative plus au moins homogène.

MOTIVATION DU CHOIX DU THEME :

Tout travail d’un chercheur doit posséder un caractère scientifique, examiné, approuvé et justifié, à la portée de tout le monde. Sa motivation est inconcevable d’escompter un meilleur rendement. Le confort thermique a contribué au bien-être matériel résultant des convenances dont on dispose, il constitue une demande reconnue et justifiée dans la construction.

La maîtrise des procédures passifs contribuant au confort thermique est une technique qui va permettre de réduire des recours aux énergies polluantes et non renouvelables telles que le gaz et l’électricité, le coût d’investissement et de fonctionnement. Tirer parti du soleil pour s’éclairer et se chauffer, profiter de l’ombre et du vent pour rafraichir les murs, utiliser des matériaux à

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forte inertie thermique. Elles cherchent à intégrer judicieusement les dispositifs architecturaux dès la conception, toute en adoptant le projet à son environnement. Tel que l’exemple de l’architecte Frank Lloyd Wright : maison Jacobs, l’école élémentaire passive d’Ammertzwilleret de Bernwiller. D’après Steve Lambert : « notre système de pensée détruit notre environnement ; il faudrait changer nos pensées pour nous protéger »¹. Nous avons choisi ce sujet en voyant l’utilisation irrationnelle des énergies non renouvelables qui nuisent considérablement à la nature et à l’environnement urbain, ce qui se reflète sur l’être humain vis à vis de sa santé où elles causent diverses maladies respiratoires, de la peau, des allergies etc.

Ils sont en fait en déclin marqué et continu. Tout cela est le résultat de la pensée limitée de l’homme d’aujourd’hui ; qui est basée sur l’idée de ne construire que pour la construction et non de fournir un environnement commode et sain pour nous et les générations futures. Son seul objectif est d’obtenir des constructions efficaces, productives et rentables quelles que soient les conséquences terribles provenant. C’est pour cela, nous avons précisé notre recherche sur le passif.

PROBLEMATIQUE :

Les techniques d’amélioration du confort thermique sont diverses, notre thème d’étude s’appuie sur le facteur de la température de l’air intérieur par le billet des procédés passifs.

Malgré l’énorme développement technologique que le monde connait, et qui comprenait l’architecture d’une grande façon dans tous ses aspects allant du conceptuel jusqu’au esthétique, les pays de tiers monde et l’Algérie plus spécifiquement ne se livrent à cette évolution qu’avec une part minuscule ; quasi inexistante.

Toutefois, la politique algérienne consiste à une réalisation standard, vite et surtout pas chère des constructions mais ces derniers ne sont malheureusement soumis à aucune exigence réglementaire sur le plan thermique et énergétique, ce qui conduit à des bâtiments non confortables et énergivores.

Les caractéristiques physiques d’un bâtiment qui interviennent de façon prépondérante dans la réduction de la consommation énergétique tel que : la forme, l’implantation etc.… ainsi que la température comme étant un besoin fondamental du climat intérieur sont négligés et loin d’être prise en compte, ce qui explique principalement de façon quantitative le besoin d’énergie de chauffage ou climatisation, en terme de correction et d’ajustement. Et là on se retrouve face

1 www.citation-celebre.com

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au problème de l’utilisation irrationnelle des énergies non renouvelables, et qui résultent à leur tour des conséquences néfastes sur l’environnement d’une part et l’économie financière d’autre part.

A l’issus de ces défis énergétiques, plusieurs éléments de solution sont mis en œuvre de manière passive et complémentaire en exploitant les paramètres du bâtiment lui-même comme l’orientation, l’isolation thermique et l’inertie et bien d’autres etc. dont le but d’assurer des ambiances intérieures confortables, de réduire la consommation énergétique et garantir un environnement sain et agréable.

Pour une meilleure évaluation du point de vue de l’optimisation de la température de l’air intérieur dans la ville de Jijel qui a été prise comme cas d’étude, ce travail tend à répondre aux multiples questions dont la principale est :

 Quels sont les dispositifs et les techniques architecturaux utilisés pour adapter une température de l’air intérieur adéquate avec un coût financier abordable ?

 Est-il suffisant d’adopter les procédés passifs pour obtenir un confort thermique opportun ?

 Est-il possible d’avoir un confort thermique de qualité en appuyant seulement sur le facteur de la température de l’air intérieur ?

 Comment concilier confort thermique et économie énergétique ?

HYPOTHESES :

Le contexte et les questionnements présents ci-dessus nous conduisent à émettre les hypothèses ci-après :

 L’adaptation d’une température de l’air intérieur optimale, prendra en charge les parois comme acte essentiel des procédés passifs : pour ce qui est de ses composants, le choix des matériaux, les épaisseurs etc.

 La maîtrise des procédés passifs avec complémentarité, réglés et adaptés selon les normes assure un confort thermique adéquat.

OBJECTIFS :

En vue d’offrir aux citoyens une haute qualité de vie et d’améliorer l’emploi et le bon fonctionnement des espaces extérieurs et intérieurs ; de façon à acquitter les problèmes du

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confort thermique dans les constructions et la consommation excessive des énergies non renouvelables, notre étude a pour objectif de rechercher les stratégies de conception à établir, les dispositifs architecturaux permettant d’obtenir un aspect de qualité ainsi qu’un niveau de confort thermique acceptable (en modulant la température de l’air intérieur ) avec la manière la plus naturelle possible en assimilant les procédés passifs afin et avant tout de veiller au bien-être de l’habitant par la commodité de la vie matérielle, intellectuelle et sociale.

Posséder aussi une construction performante avec une moindre consommation énergétique, tout en concordance avec l’environnement immédiat.

METHODOLOGIE DE LA RECHERCHE :

La méthodologie adoptée pour effectuer cette recherche est : l’approche systémique qui a pour objectifs de connaitre, d’expliquer, de comprendre, de prédire et de contrôler la réalité. Les étapes suivantes correspondent à des niveaux successifs d’acquisition des connaissances dans l’étude d’un système complexe :

a. L’analyse du système ou exploration systémique : Au cours de cette phase, il s’agit pour nous de se constituer une collecte des informations concernant la température de l’air intérieur, le confort thermique, les procédés passifs et l’architecture bioclimatique. A travers la consultation des ouvrages, articles, revues et des publications portant sur notre thématique. Ceci nous a permis d’apprendre d’avantage sur les principaux concepts abordés ainsi dans un premier temps à définir les limites à étudier.

b. La modélisation expérimentale : Celle-ci est effectuée par l’outil de simulation numérique

« Ecotect Analysis 2011 » sous forme d’une investigation d’ordre thermique au cours des journées spécifiques sur une chambre dans l’hôtel balnéaire Dar El Azz situé à Jijel.

STRUCTURE DU MEMOIRE :

Notre travail est composé d’une introduction générale, deux parties ainsi qu’une conclusion générale.

 L’introduction générale c’est l’initiation du sujet, abordera la motivation du choix du thème, la problématique de recherche, les hypothèses, et les objectifs, ainsi que la méthodologie de recherche.

La première partie théorique : concerne le corpus théorique du mémoire, Il consiste en la compréhension des différents concepts et notions clés liés à notre thème de recherche. Elle

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découle d’une recherche bibliographique sur l’amélioration du confort thermique dans les constructions à travers les procédées passifs, elle est divisée en deux chapitres :

 Le premier chapitre : analyse les informations existantes en matière du confort thermique. Ceci nous conduit à effectuer un état de l’art qui permet de présenter la définition précisedu concept confort thermique, ses aspects, ses approches et les différents paramètres, Puis en faisant le point sur quelque méthoded’évaluation, les outils graphiques notamment, le diagramme bioclimatique. Nous abordons enfin les théchniques éfficaces pour améliorer le confort thermique à l’interieur des batiments etdiminuer sa facture énergétique en été comme en hiver.

 le deuxiéme chapitre : le second chapitre introduit une notion sur les procédés passifs et l’architecture bioclimatique, ou nous avons analysé les informations existantes sur ces notions clées.

 le troisiéme chapitre : se déroule principalement sur l’etat de l’art de la température de l’air,ainsi que des expérimentations et des exepmles concernant les procédés passifs autour du monde.

La deuxième partie opérationnelle :

Elle comporte l’expérimentation de l’apport de la température de l’air intérieur sur le confort thermique par le billet des procédés passifs à partir d’une analyse et évaluation des résultats de la simulation d’une chambre hôtelière, développée par :

 le quatrième chapitre :

au premeir lieu, il consiste à présenter le contexte global et réduit d’étude, la ville de Jijel et l’hotel Dar El Azz . Le contexte global traite des caractéristiques géographiques et climatiques de la région de Jijel, L’échantillon d’étude traite la présentation de l’hotel et l’analyse des caractéristiques de la chambre, Aussi la présentation de l’outil numérique d’aide à la simulation.

Au deuxième lieu, il présente une interprétation des résultats relevés du logiciel, et la comparaison entre les modèles proposer, afin d’aboutir, à la fin de préciser l’effet des procédés passifs et la température de l’air intérieur et de tirer des recommandations d’aide à la conception des enveloppes thermiquement efficaces.

CONCLUSION GENERALE :

6

On finalise notre recherche par une conclusion générale récapitulant les résultats obtenus et les recommandations proposées.

6

Introduction :

Dans le bâtiment, le confort thermique est un paramètre essentiel que le concepteur doit prendre en considération dès les premières phases de conception, afin de donner les solutions nécessaires pour le bien être intérieur des usagers.

Le confort peut être défini comme le degré de désagrément ou de bien-être produit par les caractéristiques de l'environnement intérieur d’un bâtiment. Une telle définition considère une interaction entre l'individu et l'espace qui l’entoure.

La qualité de vie à l'intérieur de l'espace a été souvent rapprochée à une appréciation thermique en premier lieu. Assurer une sensation de chaleur en hiver et se préserver des fortes chaleurs en été est depuis longtemps un souci majeur pour les concepteurs. D’ailleurs, un des objectifs de l’architecture réside dans la satisfaction des occupants par le bien être thermique.

1. Définition du confort thermique du bâtiment :

Dans le dictionnaire Larousse on trouve :

Confort : ensemble des commodités, des agréments, qui produit le bien-être matériel, le bien être en résultant. ¹

Thermique : Relatif à la chaleur, à la température.

Le confort thermique exprime le bien être d'individus placés dans une ambiance en fonction de différents paramètres comme la température, l'humidité, la vitesse d'air, les échanges par rayonnement etc. ²

« Ne pas avoir trop froid ni trop chaud ne pas sentir de courant d’air désagréable »³.

Il est plus facile de définir le confort thermique par la négative ; C’est-à-dire nous fait prendre conscience d’une ambiance thermique par la négative en précisant ce qui créer de l’inconfort et nous fait prendre conscience d’une ambiance thermique gênante. Le confort est donc plutôt le non inconfort⁴.

1 LAROUSSE http://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/confort/18147 (Consulter le : 27-01-2019).

2 Dictionnaire EXPAIR http://www.xpair.com/dictionnaire/definition/confort_thermique.htm (Consulter le : 27-01- 2019)

3 COURGEY.S et OLIVA, j-p ; 1979 ; « la conception bioclimatique » ; page 27.

4 Ibid

7

Comme W. RYBCZYNSKI dit « il est plus simple d’évaluer le manque du confort que le confort ».

K .Slater(1985) indique que « le confort est un terme si nébuleux à définir, et si subjectif qu’un consensus universel sur son sens est presque impossible à obtenir »⁵

« Le confort thermique est le bilan équilibré entre les échanges thermiques du corps humain et de l’ambiance environnante».⁶

Toutefois, il en précise les dimensions en le définissant comme étant un état agréable d’harmonie physique, physiologique, et psychologique, entre un être humain et l’environnement, Cet état agréable d’harmonie comme la précise la définition du dictionnaire pour le terme confort est l’état d’une personne qui exprime un sentiment de bien-être.

2. Le confort thermique dans les bâtiments :

La nécessité d’assurer un confort thermique au niveau des bâtiments permit au occupant de se sentir bien, éviter les surchauffes de l’été et apprécier une chaleur réconfortante l’hiver. Le confort thermique est quelque chose de particulier et donc difficile à saisir.

3. Mode d’échange de chaleur :

Figure 1.1 : les modes de transfert de chaleur à travers une paroi.

(Source : http://stiperret.free.fr/bts/thermo/CONFORT%20THERMIQUE.htm,2019).

5 HAMEL.K ; cours de confort thermique ; université de BISKRA ; département d’architecture

6 [B. GIVONI 1978, M. EVANS 1980, S. SZOCOLAY 1980].

8

Comme l'eau coule de haut en bas, la chaleur passe naturellement de zones chaudes aux zones froides, le transfert de chaleur se quantifie par le flux de chaleur (en Watt) qui exprime la quantité d'énergie passant chaque seconde au travers d'une surface quelconque ou par une densité de flux de chaleur (en W/m2) qui exprime la quantité d'énergie transmise chaque seconde au travers d'une surface unité. Il y a quatre modes d’échange de chaleur entre notre corps et les divers éléments de notre environnement

3.1 La conduction :

Est un mode de transfert de chaleur par contact direct entre le corps et une surface à température différente. Elle dépend des températures de surface et d’un coefficient d’échange thermique. La conduction est le transfert thermique par exemple entre le sol et les pieds nus d’un individu, Si l'objet est froid ou absorbe facilement la chaleur (métal, pierre) nous aurons un sentiment de matériau froid. Si au contraire il est chaud ou isolant thermique, nous aurons une sensation de chaud⁷

3 .2 La convection :

Est un échange de chaleur entre la surface du corps et l’air ambiant. Elle dépend essentiellement de la température et de la vitesse de l’air.

La convection est le transfert thermique entre l’air soufflé par un aérotherme (système de chauffage à air soufflé) et l’homme⁸,C’est l’échange de chaleur entre l’organisme et le fluide qui l’entoure (liquide ou gaz), el dépond de la vitesse de l’air (convection naturelle <02m/s).

7Le confort thermique dans les bâtiments. [En ligne]. P55. Disponible

sur:<https://www.researchgate.net/publication/272996863 >. (Consulté le 28-01-2019).

8Idem.

Figure1.2 : représentation de conduction (Source : mémoire de master, étude et

évaluation du confort thermique des bâtiments à caractère public : Cas du département d’Architecture de Tamda (Tizi-

Ouzou))

Figure 1.3 : représentation de convection (Source : mémoire de master, étude

et évaluation du confort thermique des bâtiments à caractère public : Cas du département d’Architecture)

de Tamda (Tizi-Ouzou)) )

9

3.3 Le rayonnement : C’est l’échange de chaleur par émission et

absorption du rayonnement entre l’organisme et un solide séparé.

Si ces surfaces sont froides, elles nous rafraîchissent (plafonds froids). Elles nous réchauffent dans le cas

contraire (soleil, surface du calorifère radiateur).

3.4 L’évaporations :

C’est l’échange qui permet d'éliminer la chaleur produite par le corps humain. Il existe plusieurs formes : perte de vapeur d’eau par les poumons, perspiration et sudation, Si le point de rosée dépasse la température de la peau, c'est la vapeur qui s'y condense, en chauffant la peau.

C'est ce qui arrive notamment dans le sauna ou le bain turc.

La recherche d’une ambiance de confort d’un point de vue thermique consiste à trouver un équilibre entre tous ces processus d’échange thermique de manière à ce que les occupants des pièces de bâtiment n’aient ni trop chaud ni trop froide.⁹

4. Evaluation du confort thermique :

L’evaluation du confort thermique dans les espaces est un paramétre capital dans toute conception architecturale. Les premieres recherches se sont basées sur les enquétes de terrain avec des questionnaires en classifiant la sensation thermique ( très chaud, neutre et très froid)

9BOUKADOUM, Mounir. Cours du confort thermique du module Science pour l’architecture. Mémoire de master2.

Université d’Oum El Bouaghi, 2015. p.54.

Figure1.5 : représentation d’évapotranspiration (Source : mémoire de master, étude et évaluation du

confort thermique des bâtiments à caractère public : Cas du département d’Architecture) de Tamda (Tizi-

Ouzou)) ) Figure 1.4 : représentation de

rayonnement (Source : mémoire de master, étude et

évaluation du confort thermique des bâtiments à caractère public : Cas du département d’Architecture) de Tamda

(Tizi-Ouzou)) )

S

s

(Source : auteur)

10

Ainsi que sur les essais de laboratoires sous des conditions climatiques artificielles.¹⁰ Cette évaluation a conduit plusieurs chercheurs a développer et élaborer des indices de prédiction des niveaux de confort à l’interieur des batiments.

En plus des indices thermiques, des tentatives ont été efectuées pour combiner les facteurs environnementaux sous forme d’outils graphique qui permettent de prédire des zones de confort, connus sous le nom de diagrammes bioclimatiques, ces outils sont également développés pour permettre d’obtenir des batiments confortables, adaptés aux variables climatique.¹¹

4.1 Indices pour l’évaluation du confort thermique :

les indices du confort thermique qui sont en général définis en fonction de la température et la vitesse de l’air .

4.1.1 Les indices PMV et PPD :

A partir d’études réalisées en laboratoire sous des conditions stables, c'est-à-dire sans que l’individu ne change ni des vêtements, ni d’activité physique, Franger a développé les indicateurs de confort thermique ; le PMV et le PPD.

 Le PMV (Vote Moyen Prévisible) : Le PMV établi par Fanger permet de mesurer une sensation thermique globale du corps humain à partir du métabolisme et donne la moyenne des votes en références à une échelle de sensation thermique.

Les valeurs de l’indice PMV varient entre -3 et 3 comme l’indique-le Tableau suivant :

10Texier, N. « de la notion de confort à la notion d’ambiance » revue du laboratoire cresson de l’école d’architecture de Grenoble et CNRS ambiances architecturales et urbaines, France.2007

11 MAZARI .M. mémoire de magister en architecture, option : étude et évaluation du confort thermique des bâtiments à caractère public : cas du département d’architecture de Tamda (TIZI-OUZOU), université Mouloud Mammeri de Tizi Ouzou ,2012.p19.

Tableau 1.1 : Correspondances entre PMV et échelle des sensations thermiques (Source : energie2.arch.ud.ac.be)

11

 Le PPD (le pourcentage prévisible d’insatisfaits) :

Selon W. Rybczynski :¹² « Il est plus simple d’évaluer le manque de confort que le confort » Le pourcentage prévisible d’insatisfaits donne en fonction de l’indice PMV d’une situation thermique précise, exprime sous forme des pourcentages les sujets d’insatisfaits d’une ambiance thermique déterminée.

Le diagramme permet d’évalué directement le PPD.Si par exemple, le PMV est de -1 ou +1 l’indice PPD montre que près de 25°/° de la population n’est pas satisfait. Pour ramener le

PPD à une valeur maximale de 10 °/° le PMV doit se situer entre -0.5 et +0.5, en peut noter : -0.5 < PMV< 0.5 Soit PPD < 10°/°

4.1.2 La température de l’air ambiant (Ta) :

Indice connu de tous, la température de l’air sera donc largement utilisée, il est utilisé pour définir les consignes de température références pour les installations de chauffage en période hivernale et la climatisation en période estival.¹³

4.1.3 La température opérative (Top) :

De façon simplifiée on définit une température du confort ressentie (température de l’air et température des parois). C’est un indice du confort thermique intégrant deux paramètres physiques, la température de l’air ambiant et la température moyenne radiante.

Vitesse(m/s) 0 – 0,2 0,2 – 0,6 0,6 – 0,7

a: coefficient 0,5 0,6 0,7

Tableau 1.2 : valeur de a en fonction de la vitesse de l’air (Source :www.u-picardie.fr)

13 MAZARI .M. (2012) op cit p21

Figure 1.6 : Correspondances entre PMV et PPD (Source : energie2.arch.ud.ac.be)

12

4.2 L’évaluation du confort thermique par les enquêtes in situ :

Les études in situ sur le confort thermique ont constitué une étape important pour l’évaluation du confort thermique dans les constructions. Les enquetes se sont multipliées sous les différents climats (sec, humide, méditérranéen,etc).

Les enquétes in situ visent à explorer le confort thermique auprés des sujets sur leurs lieux de vie ou de travail habituels à travers les mésures physiques de l’ambiance .Ces enquetes permettent de collecter à la fois des paramétres concernant l’ambiance thermique (température, humidité,etc) et les réponses de sensation thermique des occupants qui se trouvent dans des situations réelles de la vie quotidienne.

En peut classer les enquêtes in situ en trois niveaux selon l’étendue et la précision des mesures réalisées.

4.3 L’évaluation du confort thermique par outils graphique :

En plus des indices thermiques, il y a des tentatives qui ont été efféctuées pour combiner les facteurs environnementeaux sous forme d’outils graphiques.

4.3.1 Définition du diagramme bioclimatique :

Le diagramme bioclimatique est un outil d’aide à la décision globle du projet permettant d’établir le degré de nécessité de mise en œuvre des grandes options architecturales à partir des exigences de confort thermique, et des profils du climat exterieur, sur un meme graphique qui représente l’inertie thermique, la ventilation généralisée, le refroidissement évaporatif, puit le chauffage ou la climatisation.¹⁴

Parmi les outils les plus connus dans ce domaine on peut citer le diagramme bioclimatique d’Olgyay, celui de Givoni, les tables mahoney, la méthode de Szokolay ainssi que celle de Novell. Le diagramme bioclimatique combine plusieurs types de données voir le tableau suivant:

14 Izard,J-L.kaçala,O, « le diagrame bioclimatiique envirobat-méditerarranée, laboratoire

abc,esnamarseille,2008 », à partir du site htt:// www.marseille . archi.fr/izard/~é.2008.consulté le 13/05/2019.

13 Les donnés des climats

exterieur

Les donnés du confort thermique

Les données des solutions architecturales

Température de l’air ambiant et humidité,la température radiante moyenne, la vitesse du vent, le rayonnement solaire etc.

Paramètre de contrôle de confort thermique.

-Inertie thermique -résistance thermique -Ventilation

-Captation solaire

-Système de chauffage et de climatisation naturelle

Tableau 1.3 : les données du diagramme bioclimatique ( Source :cybergeo.revues.or)

Figure 1.7 : Diagramme bioclimatique.

(source :www.energieplus.lesite.be)

14

5. Facteurs influant sur le confort thermique :

Il y a 02 paramètres : Le confort thermique dépend de tous les paramètres suivants : 5.1 Les paramètres liés à l’homme :

Grace à ces paramètres, on peut déterminer la température de confort : 5.1.1 Le métabolisme (noté M) :

Le métabolisme est l’ensemble des processus complexes et incessants de transformation de matière et d'énergie par la cellule ou l'organisme, au cours des phénomènes d'édification et de dégradation organique (anabolisme et catabolisme).¹⁵C’est possibilité de maintenir la température du corps humain autour de 36,7 °C, grâce à sa production de chaleur interne.

Métabolisme=puissance total produisent par le corps.

Figure1.8 : Représentation schématique du métabolisme humain.

(Source : mémoire de master, Les défis de la végétalisation de l’enveloppe extérieure des bâtiments pour l’optimisation du confort thermique).

5.1.2 L'habillement :

Elle représente une couche résistante qui couvre le corps humain (peau) et diminue la surface de contacte et les échanges de chaleur avec son environnement. La valeur relative de l’unité d’habillement exprimée en « clo ».¹⁶

Tenue vestimentaire clo M2k/w

Nu debout 0.0 0.0

Shorts, costume de bain 0.1 0.015

15Larousse, [En ligne]. Disponiblesur<http://www.larousse.fr/dictionnaires/francais/métabolisme/50809.Consulté le 16/5/19

16WEBER, Max. « l’architecture d’aujourd’hui routledge».France. Editions du moniteur, 1991. p.105.

15 Tenue tropicale : slip, chemise courte à col ouvert, shorts, chaussette.

0.3 0.045

Tenue d’été : slip chemise courte à col ouvert, pantalon long légers ou jupe

0.5 0.08

Tenue de travaille légère : sous vêtement légers, chemise à manche longues, pantalon ou robe

0.7 0.11

Tenue de ville : sous-vêtement manches et jambes longues, chemise à manches longues, pantalon et gilet ou robe

1.0 0.15

Tenue d’hiver fourrée 1.5 0.23

3.0 0.45

Tableau 1.4 : Valeurs en clo pour quelques habillements (Source : ISO, 1993)¹⁷.

5.2 Les paramètres liés à l’ambiance extérieure : 5.2.1 La température des parois TP :

La température des parois (ou la température radiante) influence les échanges thermiques, elle donne une idée sur la nature de l’isolation ou de l’inertie thermique d’une Paroi, le calcul de la température de surface d’une paroi (TP) se fait à l’aide d’une sonde de contacte ou une sonde à rayonnement infrarouge.

Pour un architecte, la température radiante est contrôlable, il suffit de choisir des matériaux de construction et de les mettre de façon à obtenir une paroi présentant un coefficient de conductibilité thermique valable (égale ou inférieur à 1.2) et à toujours veiller à ce que la différence de température entre la paroi et l’air ambiant ne dépasse pas 50C.¹⁸

17ISO : Norme EN-ISO7730 : Ambiances thermiques modérées. Détermination des indices PMV et PPD et spécifications de conditions de confort thermique. Genève, CEN ,1993.

18HAMEL, khalissa. « Confort Thermique ». Département d’architecture de l’université de Biskra. Master 1 Architecture et Environnement, 2016. Cours N° 1.

16

5.2.2 L’humidité relative de l'air :

L’humidité relative par définition est : « le rapport exprimé en pourcentage entre la quantité d’eau contenue dans l’air à la température ambiante et la quantité maximale qu’il peut contenir à cette température ».¹⁹

L'humidité détermine la capacité évaporatoire de l’air et donc l’efficacité de refroidissement de la sueur (relative à la différence entre les tensions de vapeur d’eau, de l’air ambiant et celle de la peau). Dans le cas où le corps humain n’atteint pas à évaporer toute la sueur, une couche liquide se forme sur la peau (peau humidifiée). Les réactions physiologiques et sensorielles dû à l’humidité sont relevées lorsque la vitesse de l’air augmente. Entre 30% et 70% elle pèse peu sur la sensation du confort thermique.

19DE HERDE, André & LIEBARD, Alain. « Traité d’Architecture et d’urbanisme bioclimatiques : concevoir, édifier et aménager avec le développement durable, ». Editions du moniteur, 2005. P.16.

Figure1.9 : Les différents types de température dans une pièce.

(Source : Liebéard& De Herde 2005).

17

Figure 1.10:la relation entre le confort et l’humidité

(Source : alec-nancy.fr).

1 : Zone à éviter car problèmes de sécheresse.

2 et 3 : Zones de développement de bactéries et de microchampignons.

4 : Polygone de confort hygrothermique.

5.2.3 La vitesse ou le mouvement de l'air :

Est un paramètre à prendre en considération, car elle influence les échanges de chaleur par convection et augmente l'évaporation à la surface de la peau, A l'intérieur des bâtiments, on considère généralement que l'impact sur le confort des occupants est négligeable tant que la vitesse de l'air ne dépasse pas 0,2 m/s en hiver, et 0.8m/s en été. Le mouvement de l'air abaisse la température du corps, facteur recherché en été, mais pouvant être gênant en hiver (courant d'air)²⁰.

20Energie dans les bâtiments. [En ligne]. Disponible sur. <Https://www.energieplus lesite.be/index.php ? id=10250#c2914>. (Consulté le 01-05-2019).

18

Figure 1.11 : représentation de mouvement d’air.

(Source : http://www.paris- lavillette.archi.fr/uploadas/file/cours/c5%202%20nov).

Pour avoir un confort thermique optimal il faut :

1-Prendre en compte le niveau d’habillement et d’activité du métabolisme.

2- Avoir une température ambiante et de parois proches des 19°C.

3 - Avoir une humidité relative de l’air située entre 40 et 60 %.

4- Éviter les courants d’air dépassant les 0,2 m/s.

5.3 Les paramètres liés à la conception : 5.3.1 Effet de l’orientation :

L’orientation d’une façade est le paramètre clé des interactions visuelles, thermiques et acoustiques. Cependant au niveau thermique, cela se traduit par l’ensoleillement disponible, la pression du vent et l’humidité de l’air ; tout cela gère simultanément le rôle que joue la façade²¹. Le niveau du rayonnement sur un mur est sensiblement plus élevé dans une direction et moindre dans l’autre, ce qui signifie que les conditions de protection sont importantes, et en particulier là où il y a des

21LAVIGNE, Pierre. « L’architecture climatique : une contribution au développement durable. Concepts et dispositifs ». France. Édition du moniteur, 1998. P.16.

19

fenêtres « il n’en reste pas moins qu’une bonne orientation des baies vitrées est un choix essentiel pour faire des économies d’énergie »²²

Les résultats de recherche au CSTB, ont déterminé les valeurs de rapport existant entre les apports calorifiques dus aux rayonnements et ceux dus à la température sous abri. Ces apports :

Tableau1.6 : Apports calorifiques sur une paroi selon son orientation (Source: ONRS, 1983 in Abdou.S, 2004).

5.3.2 L’albédo (Rayonnement réfléchi) :

La quantité de rayonnement solaire réfléchi par la surface terrestre est appelée albédo ou facteur de réflexion, habituellement exprimé en pourcentage. Plus le rayonnement absorbé par la surface est important et moins il est réfléchi, plus la surface chauffe. Les objets noirs, tels que l'asphalte de nos routes ou un T-shirt noir, ont une valeur albédo faible et absorbent donc une grosse partie des rayons du soleil et se réchauffent fortement. Les objets blancs ont un albédo élevé et réfléchissent les rayons du soleil beaucoup plus fortement, de sorte qu'ils se réchauffent moins rapidement. Étant donné que les grandes surfaces du globe réfléchissent la lumière (eau, calottes glaciaires, nuage), la Terre a un albédo relativement important de 30 à 35%. À titre de comparaison, la lune, par sa surface de roches volcaniques, a un albédo de 7%. L'intervention de l'homme (par exemple, la déforestation à grande échelle) modifie l'albédo de la planète.²³

5.3.3 Systèmes d’occultation des parois :

Les apports thermiques par les murs représentent généralement de 20 à 30 % des apports thermiques²⁴. Par les parois d’un bâtiment et leur protection solaire est donc essentielle. Cette protection doit être d’autant plus efficace que les murs reçoivent plus d’énergie. C’est le cas en particulier des murs Ouest ou proches de l’Ouest qui contribuent à des apports importants dans

22BLOCH, laine. « Construire avec le Climat » ministère de l’environnement et du cadre de vie Paris, 1979. p.23.

23http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/contenu/alternative/alter_etape1_4.html.(consulté le 15-05-2019)..

24Comité Territorial pour la Maîtrise de l’Energie Nouvelle Calédonie. « Opération de qualification de la qualité thermique et des performances énergétiques des logements neufs » Cahier de prescriptions techniques et de recommandations Avril, 2006. p.09.

N NE E SE S SO O NO TOITU

RE

13% 31% 44% 36% 21% 36% 44% 37% 96%

20

les bâtiments en fin de journée. Il y a lieu alors d’opter pour des systèmes d’ombrage contre la radiation solaire et par conséquent la diminution des températures.

5.3.4 Effet de l’inertie thermique :

L’inertie thermique est une grandeur qui caractérise le retard et l’amortissement que subit une onde thermique avant d’atteindre l’intérieur. L’inertie dépend de plusieurs paramètres à savoir : l’isolation thermique, les caractéristiques thermiques des matériaux de construction (conductivité thermique, chaleur spécifique, masse volumique).

Une bonne inertie thermique est celle qui produit une ambiance thermique intérieure stable, non soumise aux variations des conditions extérieures. Plus les murs sont épais et les matériaux lourds (béton, pierre, brique pleine, terre crue, etc.), plus l’inertie est grande, de ce fait, la construction se réchauffe et se refroidit lentement.

Figure 1.12 : Type d’occultation horizontale (1), verticale (2) et combinée (3).

(Source : S V SZOKOLAY, 1980).

21

Figure1.13 : Temps de déphasage de différents matériaux de construction en fonction des épaisseurs types.

(Source : LIEBARD.A & DE HERDE.A, 2005).

5.3.5 Effet de la ventilation :

La qualité de l’air intérieure notamment est indispensable. Celle-ci n’est atteignable que si l’air vicié est régulièrement échangé contre de l’air neuf. La ventilation assure continuellement une parfaite qualité de l'air interne et cela indépendamment des conditions climatiques externes.

En plus, les avantages de la ventilation se manifestent sous plusieurs niveaux, l’évacuation des surchauffes dues aux apports solaires ou internes, ainsi l’amélioration de la sensation thermique en augmentant les échanges par convection entre l’homme et l’ambiance. Encore, le maintien de la qualité de l’air dans le bâtiment. La ventilation nocturne sert à décharger la chaleur emmagasinée dans le bâtiment durant la journée, et l’idéal est d'avoir une ventilation transversale (traversant toute l’habitat). Il faut donc réduire au minimum les entrées d’air chaud durant la journée et favoriser un renouvellement d’air important.

« Avec une ventilation transversale efficace, les vitesses moyennes d'air intérieures peuvent atteindre 60%, et la vitesse maximale 120% de la vitesse du vent non perturbé à l'extérieur. S'il n'y a pas de ventilation transversale, même lorsque les fenêtres sont ouvertes, la moyenne peut tomber à 15% et la vitesse minimale à 10% »²⁵

25GIVONI, Baruch. « L’homme, l’architecture et le climat ». Paris. Editions du Moniteur, 1978. p.322.

22 5.3.6 La couleur des parois :

Selon Givoni : « Ce paramètre varie avec le facteur d'absorption (couleur) des surfaces externes ; les surfaces blanches absorbent seulement à peu près 15 % du rayonnement incident ; les couleurs claires ordinaires, telles que le blanc crème ou le gris clair absorbent 40 à 50 %, les couleurs sombres moyennes (gris foncé, vert, rouge, etc.) 60 à 70 % et les surfaces noires 80 à 90% »²⁶

Figure1.14 : Valeur du coefficient d'absorption (a) pour des laques cellulosiques (Source : http://costeno16.alwaysdata.net/07_le_role_de_la_couleur.html).

5.3.7 Forme architecturale : 5.3.7.1 Forme en plan :

Selon Camous Roger, Watson Donald : « L'optimum varie selon la latitude de lieu. Les rectangles allongés sont plus favorables dans les latitudes basses (1 :1,64 pour 26ƒN) et les plans plus carrés pour les latitudes élevées (1 :1,30 pour 48ƒN) »²⁷

5.3.7.2 Hauteur du bâtiment :

La hauteur du bâtiment influe sur la qualité des ambiances à l’intérieur de l’espace habité, car ce paramètre agit sur la quantité des radiations reçues les murs. Selon Roger Camous :

26Idem.p .322.

27CAMOUS, Roger & Watson, Donald. « L’habitat Bioclimatique : de la conception à la construction ». Canada.

Edition l’Etincelle, 1979. P.135.

23

« En règle générale, pour un même volume habitable, un bâtiment situé dans le sud devrait être plus haut qu’un bâtiment situé dans les latitudes nordiques, si l’on tient au contrôle du soleil »²⁸. 5.3.7.3 Géométries de l’enveloppe :

La taille et la géométrie du bâtiment conditionnent en partie les besoins de chauffage et de refroidissement. Des bâtiments mitoyens auront moins de déperditions thermiques par transmission que des bâtiments isolés. De même des bâtiments compacts par rapport à des bâtiments étroits avec beaucoup de décrochements. De même encore des bâtiments de grand volume (administratifs) par rapport à des petites villas.

6. Facteurs d’inconfort thermique :

Il existe plusieurs facteurs d’inconfort thermique, parmi ces facteurs on peut citer :

 Effet des courants d'air.

 Effet de l'asymétrie d'un rayonnement thermique.

 Effet de gradient thermique vertical de l'air.

 Effet de la température du sol.

7. Aspect réglementaire du confort thermique en Algérie :

²⁹

La réglementation algérienne prend en compte le confort thermique est prise en considération le confort durant les périodes chaudes et durant les périodes froides.

Sous le titre de Réglementation thermique des bâtiments d’habitation, on trouve deux Documents Techniques Règlementaires : Le DTR C 3-2 intitulé « Règles de calcul des déperditions calorifiques » pour le problème d’hiver, et le DTR C 3-4 intitulé « Règles de calcul des apports calorifiques » pour le problème d’été. Ces documents contiennent les méthodes de conception et de calcul.

Une telle réglementation est d’une importance capitale étant donné le problème du confort en période d’été et en période d’hiver et de la consommation d’énergie due à la climatisation et au chauffage utilisée dans de nombreuses régions d’Algérie.

28Idem. P.134.

29CNERIB (1998). « Règles de Calcul des Déperditions Calorifiques » : D.T.R C.3.2 et « Règles de Calcul des Apports Calorifiques des Bâtiments - Climatisation » : D.T.R C.3.4.

24 7.1 Le D.T.R C.3.2 :

Arrêté ministériel du 10/12/1997, portant approbation du document technique réglementaire relatif à la réglementation thermique des bâtiments « règles de calcul des déperditions calorifiques » : D.T.R C.3.2

7.1.1 Objet du document et domaine d’application :

Le présent Document Technique Réglementaire (DTR) a pour objet de fixer les méthodes de :

 Détermination des déperditions calorifiques des bâtiments.

 Vérification de la conformité des bâtiments à la réglementation thermique.

 Dimensionnement des installations de chauffage des bâtiments ; on introduit alors la notion de déperditions calorifiques de “base”.

 Conception thermique des bâtiments.

Le DTR C.3.2 s’applique exclusivement aux bâtiments à usage d’habitation.

7.1.2 Méthodologie :

Sur la base du dossier technique, le concepteur doit effectuer les opérations suivantes :

 Définir les volumes thermiques.

 Calculer pour chaque volume thermique les pertes par transmission à travers les ponts thermiques et à travers les parois et les pertes par renouvellement d’air.

 Vérifier que les déperditions par transmission du logement sont inférieures aux déperditions de référence.

 Calculer éventuellement les déperditions de base qui expriment les besoins de chauffage.

7.2 Le D.T.R C.3.4 :

Arrête ministériel 10/08/997 portant approbation du document technique réglementaire relatif à la réglementation thermique des bâtiments « règles de calcul des apports calorifiques des bâtiments - climatisation » : D.T.R C.3.4.