| Titre : | L’impact de l’ouverture de la façade sur la consommation de l’énergie dans les bâtiments à usage de bureau sous un climat chaud et sec. |
| Auteurs : | Djamel ZEKRAOUI, Auteur ; Noureddine Zemmouri, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2017 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Consommation d'énergie,développement durable,energy plus,ouverture,ratio (ouverture,mur),l’orientation,type de vitrage. |
| Résumé : |
RESUME : Ce travail traite la relation entre la conception architecturale et la consommation énergétique sans recours total ou partiel au conditionnement mécanique des locaux. Les principes de base de l’architecture bioclimatique et des tendances architecturales (Eco-building, energy zero building, etc.) seront analyser et présenter. Une étude approfondie sur le climat saharien sera établie et concerner le cas d’étude de Biskra.
Cette étude a pour l’objectif ; - de démontrer qu’un simple ratio entre l’ouverture et le mur peut régler considérablement la consommation énergétique à savoir : -L’orientation géométriques. -la taille (dimension) des fenêtres. -le type de vitrage On cherche à travers ce mémoire de développer une configuration optimale de l’ouverture dans la façade dans un bureau sous un climat chaud et sec pour réduire la consommation de l’énergie. |
| Sommaire : |
Dédicace
Remerciement Sommaire : ……………………………………………………………………………………....I Liste des figures : ……………………………………………………………………………....IX Liste des tableaux : ……………………………………………………………………….…....IX Liste des graphes : ……………………………………………….…………………………....IX Chapitre introductif : Introduction :……………………………………………………………………………………....1 Problématique :……………………………………………………………………………………5 Hypothèses et objectif :……..……………………………………………………………………5 Structure du mémoire :…………………………………………..……………………….………5 Etat de l’art :…………………………………………..…………..……………………….………6 Chapitre I : Problématique Energétique & l’architecture bioclimatique Introduction :…………………………………………………………………………...………….7 2-Définition de l’énergie :…………………………………..…………………………………….8 3-La Consommation Energétique :…………….………………………..……………………. 9 3-1- La consommation énergétique dans le secteur tertiaire :……..…………..………….13 3-2- La consommation énergétique des différents secteurs en Algérie :…….………..….15 3-2-1-La consommation finale du secteur résidentiel a atteint 6 millions de tep en 2007 :……………………………………………………..…………………………………..….17 3-2-2-La consommation énergétique du secteur tertiaire a atteint 1 million de tep en 2007 :…………………………………………………………………………………………….18 4-Les concepts nouveaux de l’architecture :………………………………………...……….19 4-1-L’architecture durable :………………………………………………………...…….…….19 4-2-L’éco-construction :………………………………………………………...…….………...19 4-3-L’architecture bioclimatique :…………………………………………….……………….20 4-4-Les maisons Basse consommation :…………………………………………………….20 4-5-Les maisons passives :………………………………………………………..………….20 4-6-Les maisons à énergie positive :…………………………………………………..…….21 4-7-Les maisons autonomes ou maisons zéro-énergie :……………………………….….21 4-8-La démarche HQE :……………………………………………………………………….21 Sommaire Page II 4-9-L’éco-rénovation :……………………………………………………………………….….22 Conclusion :………………………………………………………………………..……….….24 Chapitre II : Climat et confort Introduction :……………………………………………………………………………….....….25 1-Le climat :……………………………………………………………………………….……..25 1-1-Définition :……………………………………………....……………………………….…..25 1-2-les différents types de climat :……………………….……………………………….…...26 1-2-1-Les climats tropicaux ……………………………...………………………………..…..26 1-2-2-Les climats de mousson:………………………………………………………………..26 1-2-3-Les climats secs :…………………………… ;;…………………………………….…..27 1-2-4-Les climats froids :…… …………………………………………………………….…...27 1-2-5-Les climats tempérés :………………………… ;…………………………………...….28 1-3-Eléments du climat:………………………………………… ;;…………………………...29 1-3-1-Les facteurs énergétiques:……………………………...………………………......….29 1-3-1-1-Le rayonnement solaire :…………………………… ….……………………………29 1-3-1-2-Lumière:……………………………………………………………………………..….30 1-3-1-3-La température de l’air:…………………………………..…………………………...31 1-3-2-Les facteurs hydrologiques:…………………………..…………………………………31 1-3-2-1-Humidité Relative:…………………………..…………………………………….…...31 1-3-2-2-Les précipitations:…..……………………………………………………………….…31 1-3-3-Les facteurs mécaniques:……………………………………………………………….32 1-3-3-1-Les vents:…………………………………………………………………………….…32 2-Le confort:…………………..…………………………………………………………….……32 2.1. Le confort respiratoire :………………………………………………………………...….32 2.2. Le confort visuel:……………………………..……………………………………….……33 2.3. Le confort acoustique:…………….……………………………………………...….……33 2-4-Le confort Thermique:………………………………………………….…………….……33 2-4-1-Echange de chaleur entre corps humain et ambiance environnementale :………………………………………………..…………………………….34 2-4-2-Les paramètres du confort thermique:………………………………………….…..….35 2-4-2-1-Les facteurs climatiques environnementaux:……………………………………….35 2-4-2-1-1-La température de l’air(Ta):…………………………….…………………….…….35 2-4-2-1-2-L'humidité relative de l'air (HR):……………………….…………………….….….35 Sommaire Page III 2-4-2-1-3-La vitesse de l’air :…………………………………………...……………….….….35 2-4-2-1-4-Le rayonnement :…………………………………………………..………….…….36 2-4-2-2-Les Variables dépendant du sujet:…………………………………………………..36 2-4-2-3- Les facteurs subjectifs:………………………………………………………....…….36 2-4-3-L’impact des ouvertures sur le confort thermique :……………………………..…….38 2-4-3-1- le comportement thermique des chambres avec des ouvertures de simple vitrage ………………………………………………………………………………….….…….38 2-4-3-2- le comportement thermique des chambres avec des ouvertures de double vitrage :…………………………………………………………………………………….…….39 2-4-3-3- le comportement thermique des chambres avec des ouvertures de triple vitrage :…………………………………………………………………………………….…….39 2-4-3-4- le comportement thermique des chambres selon le ratio(WWR) :……….…….40 3-Tableau récapitulatif sur les études effectuées:…………………………………………..43 Conclusion:……………………………………………………………………….……….…….45 Chapitre III : le soleil et les ouvertures Introduction :………………………………………………………………………………..……46 2-la géométrie du soleil :………………………………………………..………………..……46 2-1-Le système terre – soleil :……………….…………………………………………...…..46 2-2-La latitude et les conditions saisonnières d'ensoleillement.……………………..........49 2-3-Les coordonnées solaires :…………………………………………………………..……50 2-3-1-La déclinaison (δ) :……………………………………………………………..…......…50 2-3-2-L'angle horaire solaire (ω) :………………………………………………………......…50 2-4-les coordonnées horizontales du soleil pour un observateur terrestre :………..……50 2-4-1-La hauteur angulaire du soleil (l’altitude) :……...………………………………..……51 2-4-2-L’azimut du soleil :………………………………………………………………….....…51 2-5-L'irradiation solaire incidente :……………………...………………………………..……52 2-5-1-Rayonnement Direct (I) :…………………………………………………………..…….54 2-5-2-Rayonnement Diffus (D) :……………………………………..…………………...……54 2-5-3- Rayonnement réfléchie :…………………………..……………………………...……54 2-Les Ouvertures et les Protections :……………………………………………….....……..55 2-1- rôles des fenêtres :……………………………………………………………….....…….55 2-2-Système de protection solaire :………………………………………………..…...….….55 2-2-1-Les Stratégies D’ombrage :……………………………………………….…….......….56 Sommaire Page IV 2-2-4-Les Systèmes d’occultation :………………………………………………..…...…….56 2-2-4-1-Systèmes d’occultation naturelle :…………………………..………………...…….56 2-2-4-2-Systèmes d’occultation fixe :…………………………………………………...…….57 2-2-5-1-Systèmes d’occultation mobile :……………………………….……………...…….59 2-2-4-3-Systèmes d’occultation mobile extérieure :……………………………….....…….59 2-2-5-3-Systèmes d’occultation mobile intérieure :…………………………………...…….59 2-2-5-Choisir le vitrage :…………………………………………………….…………...…….60 2-2-5-1-Choix du vitrage en fonction des caractéristiques du bâtiment :……………..….60 2-2-6-Les types de vitrage :………………………………………...…………………...…….61 2-2-6-1-Les interactions entre les facteurs :…………………………………………...……62 3-La relation entre les ouvertures et les rayonnements solaires :………………..…...….64 4-Tableau récapitulatif sur les études effectuées:…………………………………………...68 Conclusion :………………………………………………………………………………......….71 Chapitre IV : Analyse de l’impact de l’orientation sur la consommation énergétique Introduction :………………………………………………………………………………......…72 1-Définition :………………………………………………………………………………...……72 2-Les Classes d'orientations:…………………………………………………………………..72 3-Orientation d’une paroi verticale :…………………………………………………....…….74 4-La forme et l’orientation :……………………………………………………………..…..….74 4-1-L’Orientation et les rayonnements solaire :…………………………………...…………77 4-2-L’orientation optimale :……………………………………………………………………..79 4-2-1-Hiver saison de chauffe :………………………………………………………….....….79 4-2-2-Eté période de surchauffe :……………………………………………………………..80 4-2-3-Détermination de l’orientation optimale :………………………………………….…..80 4-3-Effet de l’orientation des façades par rapport au soleil :…………………………….…81 4-3-1- Effet de l’orientation sur les températures de surfaces extérieure :…...………….81 4-3-2- Orientation, couleur et matériaux :…………………………………………...………..81 4-3-3- Effets de l’orientation sur les températures intérieures:…………………………….85 4-3-3- Besoins en énergie pour la climatisation suivant l’orientation :…………...………86 4-3-4-Besoins en énergie pour le chauffage suivant l’orientation :……………………….87 4-4-Effet de l’orientation des façades par rapport au vent:…………………………...…….89 4-5-Effets de l’orientation des fenêtres sur les températures intérieures :………….…….90 Sommaire Page V 4-6-Effet de l’orientation des façades par rapport la ventilation transversale :…………...93 5-Tableau récapitulatif sur les études effectuées:………………………………………….. 95 Conclusion :…………………………………………………………………………………. ….97 Chapitre V : Présentation de cas d’étude et l’outil de simulation Introduction :………………………………………………………………………………...…..98 2-Les caractéristiques climatiques de la ville de BISKRA :………………………...……..98 3-L’humidité :………………………………………………………………………….....……101 4-Les précipitations :………………………………………………………………………….102 5- Les vents dominants :……………………………………………………………………..103 6-Les mois de confort à Biskra :……………………………………………………….…....104 7- L’irradiation solaire dans la ville de Biskra :……………………………………………..105 8-L’Architecture tertiaire à Biskra :……………………………………………………….….106 8-1-Les bureaux :……………………………………………………………………………...106 8-2- Pourquoi l’architecture tertiaire :…………………………………………………...…..106 8-3- Géométrie du modèle :………………………………………………………………….107 9-Présentation de cas d’étude :……………………………………………………………..107 9-Méthodologie de travail :………………………………………………………………...…108 11-Les logiciels utilisés pour la simulation :…………………………………………….......111 11-1-Le logiciel Open studio :………………………………………………………………..111 11-2-Le logiciel Energy plus :………………………………………………………...…......111 11-2-1-Les potentialités du l’outil Energy plus :……………………………………...…....112 11-2-2-Le schéma de simulation d’Energy plus :………………………………………….113 11-3-Réalisation du model à la ville Biskra :………………………………………………..113 11-3-1-Intégration des données météorologiques :…………………………………...…...114 11-3-2-les étapes de simulation :………………………………………………………...…..115 12-le processus de la simulation :…………… ........................................................... ..120 Conclusion :………………………………………………………………………………...…..121 Chapitre VI : Résultats et interprétations Introduction :………………………………………………………………………………...….122 1-Les résultats obtenus par le logiciel open studio :…...................................................122 1-1-Le bâtiment orienté Sud :………………………………………………………….….....122 1-1-a-Le bâtiment de ratio 25% :……………………………………….. …………… …...123 1-1-a-Le bâtiment de ratio 50% :…………………………………………... …………… ..123 Sommaire Page VI 1-1-a-Le bâtiment de ratio 75% :………………… ;;……………………………………….124 1-1-a-Le bâtiment de ratio 100% :……………………………… ;………………………...124 1-1-Le bâtiment orienté Nord :……………………………………………………………....126 1-1-a-Le bâtiment de ratio 25% :…………………………………………………………….126 1-1-a-Le bâtiment de ratio 50% :…………………………………………………………….126 1-1-a-Le bâtiment de ratio 75% :…………………………………………………………….127 1-1-a-Le bâtiment de ratio 100% :………………………………… ;;……………………...127 1-1-Le bâtiment orienté Est :………………………………………………………….…......129 1-1-a-Le bâtiment de ratio 25% :…………………………………………………………….129 1-1-a-Le bâtiment de ratio 50% :…………………………………………………………….129 1-1-a-Le bâtiment de ratio 75% :…………………………………………………………….130 1-1-a-Le bâtiment de ratio 100% :………………………………………………………......130 1-1-Le bâtiment orienté Ouest :……………………………………………....……………..132 1-1-a-Le bâtiment de ratio 25% :…………………………………………………………….132 1-1-a-Le bâtiment de ratio 50% :…………………………………………………………….132 1-1-a-Le bâtiment de ratio 75% :…………………………………………………………….133 1-1-a-Le bâtiment de ratio 100% :…………………………...……………………………...133 1-5-Tableau récapitulatif :……………………………………………………………...……..135 1-5-a- La consommation de l’énergie pour le chauffage en fonction de différents ratios et orientations :……………………………………………........................................……..135 1-5-b- La consommation de l’énergie pour la climatisation en fonction de différents ratios et orientations ……………………………………………………………………………..….136 Synthèse :………………………………………………………………………………...……137 2-Les résultats obtenus en utilisant le double vitrage :…………………………………....138 2-2- le double vitrage (6-13-6) :…………………………………………………..………….138 2-2-a- La consommation de l’énergie pour le chauffage en fonction de différents ratios et orientations :……………………………………………………………………..…...……..138 2-2-b- La consommation de l’énergie pour la climatisation en fonction de différents ratios et orientations :…………………………………………………….………………………….139 2-3- le triple vitrage (3-13-3-13-3) :…………………………….…………………………...140 2-3-a- La consommation de l’énergie pour le chauffage en fonction de différents ratios et orientations :…………………………………………………………….…………...……..140 Sommaire Page VII 2-3-b- La consommation de l’énergie pour la climatisation en fonction de différents ratios et orientations :………………………………………………………………………….…….141 2-3- le double vitrage a basse émissivité (6-13-6LoE:…… ……………………………...142 2-4-a- La consommation de l’énergie pour la climatisation en fonction de différents ratios et orientations :………………………………………………………………………....……..142 2-2-b- La consommation de l’énergie pour la climatisation en fonction de différents ratios et orientations :…………………………………………………………….………………….143 3- Comparaison de la consommation de l’énergie entre le simple vitrage et le double vitrage :………………………… …………………………………………………….…….….144 4- Comparaison de la consommation de l’énergie entre le double vitrage et le triple vitrage :……………………………………………………………………………………….. .145 5- Comparaison de la consommation de l’énergie entre le double vitrage et double vitrage à basse émissivité :…………………………………………………………………...146 6-Comparaison de la consommation de l’énergie entre les différents ratios (simple vitrage) :…………………………………………………………………………………………147 7-Comparaison de la consommation de l’énergie entre les différents ratios (double vitrage) :…………………………………………………………………………………………148 8-Comparaison de la consommation de l’énergie entre les différents ratios (triple vitrage) :…………………………………………………………………………………….…..149 9-Comparaison de la consommation de l’énergie entre les différents ratios (double vitrage à basse émissivité) :…………………………………………………………………..150 10- comparaison de la consommation totale de l’énergie par type de vitrage:…………151 Conclusion :………………………………………………………………………………...…..153 Conclusion générale :…………………………………………………………………………154 Les recommandations :………………………………………………………...………….....155 Les perspectives de la recherche :……………………………………………………...…...155 Annexes : Annexe 1 :………………………………………………………………………………...……161 Annexe 2 :………………………………………………………………………………...…....169 Annexe 3 :………………………………………………………………………………...…....177 Résumé :………………………………………………………………………………...…….185 |
| Type de document : | Mémoire magistere |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0794 | Mémoire de magistere | BIB.FAC.ST. | Empruntable | Magazin |
Erreur sur le template
