| Titre : | L’analyse du cycle de vie, comme stratégie de développement d’un bâtiment durable dans les milieux arides à climat chaud et sec. Cas de la ville de Biskra. |
| Auteurs : | Azzedine DAKHIA, Auteur ; Noureddine Zemmouri, Auteur |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2019 |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
La présente étude traite du cas d’un bâtiment de bureaux, situé dans la ville de Biskra
(Algérie), caractérisée par un climat chaud et sec. Ce travail est particulièrement dédié à l’évaluation de l’empreinte environnementale associée aux divers matériaux de construction et des assemblages entrant dans les systèmes de bâtiment tels que : murs extérieurs, cloisons intérieures, planchers intermédiaires et planchers terrasses, menuiserie, etc. L’objectif est de fournir une aide à la décision pour la conception du bâtiment public, et de minimiser les impacts sur l’environnement sans réduire le niveau de confort de ce dernier. Aussi, il est question de mettre en évidence l’influence de certains choix techniques (matériaux, systèmes constructifs, choix architectural, isolation, système de ventilation, chauffage, climatisation etc.) sur les consommations énergétiques dans un bâtiment situé dans les régions arides à climat chaud et sec. L’objectif de la présente étude était de quantifier et de comparer les impacts environnementaux de trois murs pourvus d’isolants dont la matière est d’origine diverses : i) synthétique : le Polystyrène expansé, ii) issus du recyclage : la Ouate de Cellulose ; comparés à un mur isolé conventionnellement (paroi double en brique de terre cuite avec lame d’air). Aussi, de comparer le type de vitrage pour les fenêtres et de modifier le simple vitrage utilisé par un double vitrage, et une autre alternative par un double vitrage à faible émissivité, ainsi que de vérifier l’efficacité des dispositifs de protections solaires. Les besoins en énergies et impacts engendrés sont comparés pour permettre de choisir lequel des matériaux et systèmes constructifs le plus performant. La méthode d’évaluation environnementale employée est l’Analyse de Cycle de Vie, conformément aux Normes ISO 14040 à 14044. Elle associe différents matériaux de construction et des assemblages entrant dans l’enveloppe des bâtiments, en s’appuyant sur la base de données Eco-Invent et sur le Logiciel d’analyse de cycle de vie Nova-Equer qui est chainé aux logiciels de simulation thermique dynamique(Pléiades-Comfie). En comparant globalement les résultats des différentes configurations des murs, on constate que pour la totalité des impacts, la Ouate de cellulose est un matériau plus respectueux de l’environnement que les autres matériaux isolants. Le polystyrène expansé donne de résultats thermiques très acceptables, mais très impactant sur l’environnement. Résumés . 390 Aussi, les techniques d’isolation jouent un rôle très déterminant sur l’aspect énergétique, lié étroitement aux impacts environnementaux engendrés. Par conséquent la performance thermique d’un bâtiment est tributaire d’une optimisation énergétique à atteindre et des performances environnementales à justifier. Ces derniers démontrent que l’isolation par l’extérieur est la plus efficace et elle présente des degrés d’impacts très proches que ceux de l’isolation répartie mais avec moins d’efficacité énergétique. L’isolation par l’intérieur présente plus d’inconvénients énergétiques que d’avantages thermiques. Par conséquent, l’isolation par l’extérieur est la plus performante dans la mesure où elle élimine notamment les ponts thermiques, et permet de bénéficier de l’inertie thermique des parois. Il convient par ailleurs, dés lors que la Ouate de cellulose serait davantage utilisée dans la construction, en tant que matériau écologique issu de la récupération et du recyclage, et non plus comme un déchet. Aussi, il serait plus intéressant d’opter pour la technique de l’isolation par l’extérieur pour plus de gains d’énergie, d’économie et de moins d’impacts environnementaux engendrés. aussi l’utilisation d’un vitrage double et de dispositifs de protection solaire favorise l’efficacité énergétique et la réduction des impacts environnementaux du bâtiment . L’étude a enfin, permis une aide à la décision pour le choix des matériaux isolants les plus performants, avec une maitrise des techniques d’une isolation optimale d’un bâtiment de bureau sans réduire son niveau de confort. Ainsi, une performance énergétique d’un bâtiment est garantie avec de moindres impacts environnementaux recensés. |
| Sommaire : |
Sommaire
Chapitre Introductif ………………………………………..…………………………………………………………………..……………………..….. 01 Introduction ………………………………………………..………………………………………………………………………………………………..…. 02 1. L’Analyse de Cycle de Vie comme approche …………………………………………………..……………….…………………….… 04 2. Énoncé du problème……………………………………………………………………………………………….……………….……………….….. 04 3. Problématique ………………………………………..………………………………………..…………………..…………..…………………….…….. 06 4. Objectifs de Recherche………………………………………………………...…………………………………………….…..…………….……… 08 5. Questions de Recherche…………………………………………………………………………………………...…………..………………..…….. 10 6. Hypothèse de Recherche……………………………………………………………..……………………………………..….………………….…. 10 7. Méthodologie de recherche………………………………………………………………..……….…………………..….……………………..…. 12 8. Portée et Limites de la recherche…………………………………………………………..………………………….……..……………….….. 13 9. Structure de la thèse……………………………………………………………………………………………….………….…..………………….….. 14 Conclusion……………………………………………………………………….…………..….…. ………………………………………………………..….. 16 Chapitre1 : Etat de l’Art ……………………………………..…………………………………………..……………………………………….…… 18 Introduction ………………………………………………..……………………………………………………….………………………………………….. 19 1. Le développement durable ………………………………………………………………………………………………….………………..….. 21 1.1. Historique ……………………………………………………………………………..………………………………………………………………….. 21 1.2. Les 3 piliers du développement durable…………………………………………….…….…………..……………..……………….…. 24 1.2.1. Efficacité économique. …………………………………………………………….…………………………………………….……………. 24 1.2.2. Equité………………………………………………………..………………………………………………………..…….…..………………….…… 25 1.2.3. Qualité environnementale………………………………………………………..……………………………….…………………..……. 25 1.3. Les quatre principes fondamentaux de développement durable ……………………………….……….……...… 25 1.3.1. La solidarité …………………………………………………………………………….……………………………………….……………………. 25 1.3.2. La précaution…………………………..……………………………………………….….……………………………………………………….…. 26 1.3.3. La participation …………………………………..………………………………….….……………………………………….………………….. 26 1.3.4. La responsabilité …………………………………………………………………….….………………………………………………………….. 26 1.4. Les acteurs du développement durable………………………………………………………………….……….….…………………….. 26 2. L’évaluation des bâtiments……………………………………………………………………………………………………..………………… 26 2.1. L’évaluation …………………………………………………………………………………………………………………………..………………..… 27 2.2. Types d’évaluation…………………………………………………………………………..…………………..…………………..………………… 27 2.2.1. Evaluation d’impacts associée au processus …………………………………………………..………………….…….…….…. 27 2.2.2. Evaluation cumulative d’impacts ………………………………………………….…..…………………………………………….….. 28 2.2.3. Evaluation de cycle de vie………………………………………………………………………………………..….…… ……………….. 28 2.3. Méthodes d’évaluation…………………………………………………………………………………………………….… ………………. 28 2.3.1. Le benchmarking ………………………………………………………………………..…………………………………………………..….. 28 2.3.2. Les audits …………………………………………………………………………….….………………………………………………..………….. 28 2.3.3. Post Occupancy Evaluation ……………………………………………………………..…………………………………..……………. 29 2.3.4. Empreinte écologique………………………………………………………………….…………………………………………….……..…. 29 2.3.5. Liste de contrôle ………………………………………………………………………………………………………………. ..……………… 29 2.3.6. Méthode d’Analyse de Cycle de Vie …………………………………………………….………………………….………………. 30 3. Les expériences antérieures de l’analyse de cycle de vie de bâtiment…….……………………………………… 31 Sommaire. III 3.1. Influence de l’enveloppe sur la demande énergétique des bâtiments…………………..……………….…..…………… 33 3.2. Economie de l’énergie des bâtiments dans les pays chauds…………………..………………………………….…………… 35 3.3. Amélioration des bâtiments par les dispositifs d’ombrage…………………..……....……………………………..…….…… 37 Conclusion……………………………………………………………………….……………....……………………………………..………..…..…………… 38 Chapitre2 : Analyse de cycle de vie ACV ……………………………..………………………………………………..……………….… 39 Introduction : ………………………………………………..…………………………………………………………………………..…………..……..…. 40 1. Définition de l’approche Analyse du Cycle de Vie ACV …………………………………………………...……………….… 41 2. Dimensions de l’Analyse de Cycle de Vie ……………………………..……………………………………..………………………..… 42 3. Historique ………………………………………..…………………………………………………………………………....…………………………….… 42 3.1. Vers une harmonisation des pratiques …………………………………………………………………………….………………..….… 45 4. L’Approche « analyse de Cycle de Vie » (ACV) ……………………….…………………………….…………………….………… 46 4.1. L’Analyse de Cycle de Vie ACV d’un produit …………………………………………………………………...…………………. 47 4.2. Objectifs de l’analyse de cycle de vie ACV d’un produit …………………..……………………………..………………….. 47 4.3. Méthodologie de l’analyse de cycle de vie ACV d’un produit …………………………………………….……………… 47 4.4. Cycle de vie d'un Produit………………………………………..…………………………………………………………………….……….…. 48 4.5. Etapes de l’analyse de cycle de vie d’un produit ………………………………………………………………………...……..… 49 4.5.1. Définition des buts et du cadre de l’étude ………………………………………………………………………………………..…. 51 4.5.2. Détermination et analyse de l’Inventaire des données de Cycle de Vie …………………………………..….…… 54 4.5.3. Analyse de l’Impact du Cycle de Vie (ISO 14 042) ………..…………………………………………………….…………… 55 4.5.4. Interprétation des résultats (ISO 14 044) ……………………..…………………………………………………………..……..…… 58 5. Domaines d’application de l’analyse de cycle de vie ACV ………………………………………………………….…………... 59 5.1. La pratique analyse de cycle de vie ACV aujourd’hui …………………………………………………………………..……… 60 5.2. Normalisation de l’approche analyse de cycle de vie ACV …………………………………………………..……………… 60 5.3. Chronologie de la normalisation de l’analyse de cycle de vie ACV ……………………………..…………….…..…… 60 6. Limites de la méthode d’analyse de cycle de vie ACV de produit ………………………………………….……..……..… 61 6.1. L’interprétation du cycle de vie et analyse de sensibilité ……………………………………….………………………..…… 62 6.2. Les méthodes d’évaluation et impacts environnementaux ……………………………………………………………..…… 62 6.2.1 méthodes dites mid-point ………………………………………..……………………………………………..…………………..………..… 62 6.2.2 Méthodes end-point………………………………………..……………………………………………………….…………..………………… 63 7. Outils d’évaluations et de réalisation d’ACV produits ………………………………………………….………….…………..… 64 7.1. GaBi ………………………………………..…………………………………………………………………………………………..…….………… 6 4 7.2. SIMAPRO ………………………………………..………………………………………………………………….…………………..…………..…… 64 7.3. Bilan produit de l’ADEME……………………………………………..……………………………………..…………..……………….….… 64 8. Des bases de données d’ACV de produits……………………..…………………..………………………………………………….…… 65 8.1. Ecoinvent ………………………………………..………………………………………………….………………………………..…………………..… 65 8.2. La base INIES ………………………………………..…………………………………………………………………………….…….…….…..…… 65 8.3. DEAMtm ………………………………………..………………………………………………………………………………………………………..… 66 8.4. OKOBAU.DAT………………………………………..……………………………………………………………………………………..………… 66 Conclusion……………………………………………………………………………..………………………..……………………….…..…………………… 67 Chapitre3 : Analyse de cycle de vie ACV des Bâtiments ……………………………..…………………………………..….…. 68 Sommaire. IV I. Introduction ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..…. 69 2. Analyse de cycle de vie des bâtiments: ……………………………………………………………………………………………………… 70 2.1 Le bâtiment : typologie et composition ……………………………………………………………….………………………….……… 70 2.2 Application de l’analyse du cycle de vie d’un bâtiment …………………………………………….…………………………. 71 2.3. Méthodologie d’analyse de cycle de vie ACV des bâtiments ……………………………………….………………..……. 73 2.4. Modélisation d’un bâtiment …………………………………………………………………………………….…….………………………… 73 2.5. Indicateurs environnementaux considérés …………………………………………………………………..……….…………..…….. 75 3. L’Approche ACV, une analyse multicritère des bâtiments ………………………………………………………………..…….. 77 4. Les outils d’évaluations des bâtiments ………………………………….…………….…………………………………………………….. 78 4.1. Projets de recherche et de normalisation sur l’ACV des bâtiments ……………………………………………………… 79 4.2. Les outils d’analyse de cycle de vie ACV disponibles ………………………………………………………………………….. 80 4.3. Caractéristiques des outils existants pour l’ACV des bâtiments………………………………………………………….. 81 4.3.1. Les données d’entrée environnementales ………………………………………………………………………………………..….. 82 4.3.2. Les choix méthodologiques……………………………………………………………………………………………………………….….. 83 4.4. Les bases de données utilisées dans les outils pour l’ACV des bâtiments …………………………………….……. 84 4.4.1 - les données ACV génériques multisectorielles …………………………………………………………………………….…… 84 4.4.2 - les données ACV génériques pour le secteur de la construction…………………………………………………….…. 85 4.4.2.1. Base de données Athena………………………………………………………………………………………………………………….…. 86 4.4.2.2. Base de données KBOB………………………………………………………………………………………………………………….….. 86 4.4.2.3. Base de données ÖKOBAU………………………………………………………………………………………………………………. 86 4.4.3. Bases de données ACV spécifiques aux déclarations environnementales ……………………………………….. 86 4.5. Présentation des bases de données…………………………………………………………………………. ………………………………. 87 4.5.1. Base de données Ecoinvent …………………………………………………………………………………………………………………. 87 4.5.2. La base de données INIES …………………………………………………………………………………………………………………… 88 5. Les Déclarations environnementales………………………………………………………………………… ………………………………. 88 5.1. Les FDES individuelles……………………………………………………………………………….……………………………………………. 89 5.2. Les FDES collectives…………………………………………………………………………………………………………………….…………. 89 5.3. Lien entre déclarations environnementales et certifications d’ouvrages……………………………. ……………..…. 89 5.3.1. LEED ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….….. 89 5.3.2. GBTool…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 89 5.3.3. BREEAM……………………………………………………………………………………………………………………………………….………. 90 5.3.4. CASBEE……………………………………………………………………………………………………………………………………………..….. 90 5.3.5. ESCALE……………………………………………………………………………………………………………………….……………………..….. 90 5.4. Méthodes d’évaluation et d’analyse ……………………………………………………….……….………………….…………………… 90 5.4.1. Le bilan d’énergie et ses représentations …………………………………………………………………………………..………. 90 5.4.2. Comptabilité énergétique et bilan des flux …………………………………………………………………………..……………….. 90 6. ACV des bâtiments dans leurs phases de vie ………………………………………………………………………………….………… 91 6.1. Les étapes du cycle de vie d’un bâtiment ……………………………………………………………….. ……………………….……. 91 7. Vers une conception environnementale des bâtiments……………………………………………………………………………… 94 7.1. La conception pour une qualité environnementale du bâtiment……………………………………………………………. 96 7.2. Système de gestion d’un projet de bâtiment ……………………………….……………………………………………………….…. 97 7.2.1. Etapes du projet de bâtiment …………………………………………………………………………………….………………….………. 97 7.2.2 L’unité fonctionnelle……………………………………………………………………………………….………………………………..……. 102 8. L’analyse de cycle de vie des matériaux………………………………………..……………………………………………..…… 103 8.1. Résultats de l’analyse de cycle de vie des matériaux ………………………………………………………………………. 103 Sommaire. V 8.2. Le choix des matériaux………………………………………………………………………………………………..………………..……. 104 8.3. La valorisation du cycle de vie matériaux ……………………………………………………………..……………………………….. 104 8.4. Le choix des matériaux …………………………………………………………………………………………………………….…………..….. 104 8.5. Indicateurs pour le choix des matériaux ………………………………………………………………………………..……………….. 105 8.6. Objectifs pour le choix des matériaux …………………………………………………………………….…………………………….... 105 8.7. Impacts du produit et impacts du bâtiment ………………………………………………………………………………………..…… 106 9. L’échelle de l’impact ……………………………………………………………………………………………………………………………..……. 106 9.1. Général ou global………………………………………………………………………………………………………………………………..……. 106 9.2. Régional ……………………………………………………………………………………………………………………………………..…………..… 106 9.3. Local …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….……. 107 9.4. Intérieur du bâtiment ………………………………………………………………………………………………………………………………… 107 10. Outils d’analyse de cycle de vie de bâtiment ………………………………………………………….……………………….………. 107 10.1. Elodie …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….… 107 10.2. EQUER /nova-EQUER…………………………………………………………………………………………………………………………… 108 Conclusion…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…… 111 Chapitre4 : Problématiques Energétiques des Bâtiments …………….………….…………………………………...…..…… 112 1. Introduction ……………………………………..…………………………………………………………………………………………....….………… 113 2. Aperçu historique …………………………………..…………………………………………………………………………..………..….…………… 114 3. L’efficacité énergétiques et le développement durable ………………………………………………………….……..…………… 115 4. L’influence du bâtiment sur son environnement ………………………………………………….…………………………….……… 116 4.1. La maitrise des impacts sur l’environnement extérieur ………………………………….……………………………………… 116 4.2. La création d’un environnement intérieur de qualité……………………………………………………………………....……… 117 5. Emissions des gaz à effet de serre des bâtiments ……………………………………………………………………………….……… 117 6. Caractéristiques des bâtiments respectant l’environnement …………………………………….…………………..…………… 117 7. Bâtiments actifs …………………………………………………………………………………………………………………………………………… 118 8. Méthodes d’évaluation de la performance énergétique du bâtiment ……………………………….……………………….. 119 8.1. Certifications environnementales ………………………………………………………………………………………….………….…….. 119 8.2. Initiatives collaboratives internationales ………………………………………………………………………………..………………. 124 8.3. Outils d’évaluation dans la conception énergétique des bâtiments ……………………………..………………….……. 125 9. Exigences de performance du bâtiment ……………………………………………………………………………………………………… 127 9.1. Réglementations Thermiques des bâtiments ……………………………………………………….…………………….………..….. 127 9.2. Application de la Réglementation Thermique…………………………………………..…………..…………………………….….. 128 9.2.1. La réglementation Thermique des bâtiments en Italie…………………………………………….…………………………… 128 9.2.2. La réglementation Thermique des bâtiments en Espagne…………………………………….………………………..……. 129 9.2.3. La réglementation Thermique des bâtiments en Tunisie…………………………….…………..…………………………… 129 9.2.4. La réglementation Thermique des bâtiments au Maroc………………………………………………………………….…… 130 9.2.5. La réglementation Thermique des bâtiments en Algérie………………………………….…………………………..……… 130 Sommaire. VI 9.2.5.1. Réglementation dans le Secteur du Bâtiment en Algérie……………………….……..……………………….………..… 131 9.2.5.2. Quelques projets d’Isolation thermique des bâtiments en Algérie ……………………………………..…….…… 132 9.2.6. La réglementation Thermique des bâtiments en France………………………………………………….……..…………….. 134 10. Labels et certifications pour l’efficacité énergétiques des bâtiments…………………………..…………………….…… 134 10.1. La démarche Passiv’haus………………………………………………………………………………………………………………….……. 135 10.2. BBC Effinergie ………………………………………………………………………………………………………………..……………..………. 135 10.3. La démarche Minergie……………………………………………………………………………………………………………………………. 136 10.3.1. Le label Minergie……………………………………………………………………………………………………….…………………….…… 137 10.3.2. Le bâtiment à basse consommation ……………………………………………………………………………………………………. 137 10.3.3. Maitrise d’énergie et Efficacité énergétique ………………………………………………………………………………..…….. 138 10.4. La norme Réglementation Thermique RT 2005………………………………………………………………………………...… 138 10.5. La norme Réglementation Thermique RT 2012………………………………………………………………………………….. 139 10.6. La norme BBC – bâtiment basse consommation……………………………..…………………………………………………… 139 10.7. La Haute Qualité Environnementale HQE……………………………………………………………………………………………. 140 10.8. LEED ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….....… 141 10.9. BREEAM ……………………………………………………………………………………..………………………………………………………….. 141 11. Performances thermiques et efficacité énergétiques des bâtiments …………………………………………………..…… 142 12. Les certificats d’économie d’énergie de bâtiment………………………………….………………………………………………… 142 13. L’audit énergétique de bâtiment……………………………………………………..…………………………………………………….…… 143 14. Bilan thermique d’un bâtiment………………………………………………………………..………………………………………………… 143 14.1. Conduction à travers l’enveloppe ………………………………………………………..……………………………………………..… 143 14.2. Renouvellement de l’air………………………………………………..……………………..………………………………………………..… 143 14.3. Gains solaires à travers les vitrages ……………………………………………………..….……………………………………….….… 143 14.4. Gains internes……………………………………………………………………………………………………….……..………………………...… 143 14.5. Sources d’énergie……………………………………………………………………………..……………………………………….…………..… 143 15. Calcul du bilan énergétique du bâtiment ………………………………………………………………………..……………………..… 143 15.1. Diagnostic de performance énergétique DPE du bâtiment…………………………………………..…………………….… 144 15.2. Les étiquette Energie et Climat ………………………………………..…………………………………….……..……………………..… 145 15.2. 1. Etiquette Energie ……………………………………..………………..…………………………………………..…………………………… 145 15.2.2 Etiquette Climat ………………….…………………………….……..…………………..………………………………………….……..….… 145 16. Critères de Performances énergétiques des bâtiments …………………………………………………………………….……… 146 16.1. Le coefficient de transmission thermique d’une paroi U………………………………………………………………..……. 147 Sommaire. VII 16.2. Le coefficient de transmission thermique d’un matériau μ en W/mK………………………………….………….…. 147 16.3. Le niveau d’isolation thermique globale d’un bâtiment K………………………………………………………..………….. 147 16.4. Le niveau de consommation annuelle d’énergie E…………………………………………………….……….…………….….. 148 Conclusion ………………………………………………………………………………………………….………………….………………..…………….… 149 Chapitre5 : Biskra, Contexte d’étude ……………..……………………………….……………………………………….……….………… 150 Introduction ……………………………..………………………………..…..……………………………………………………………………………..… 151 1eme Partie: Le Contexte d’étude, la ville de Biskra……………………………………………………………………………….…….…. 152 1. Présentation de la ville de Biskra……………………………………………………………………………………………….…….………… 152 2 Contexte d’étude : Situation géographique …………………………………………………………………………...……….………….. 152 2.1. Localisation géographique………………………………………………………………………………………………………..…………….….. 152 2.2. Climat et microclimat de Biskra……………………………………………………………………….………………………..…………….. 153 2.3. Caractéristiques du climat de Biskra…………………………………………………………………………………………………..……. 153 2.4. Spécificités urbaines de Biskra…………………………………………………………………………………………………….……….….. 154 2.4.1. L’orientation des bâtiments ……..…………………………………………………………………………………………..……..………... 156 2.4.2. L’orientation spatiale des bâtiments ………………………………………………………………………………..…….………....….. 156 2.4.2.1. L’orientation centrale…………………………………………………………………………………………………………….………...….. 156 2.4.2.2. L’orientation linéaire………………………………………………………………………………………………………..…….………..….. 157 2.4.2.3. L’orientation radiale………………………………………………………………………………….…………………………….……….….. 158 2.4.2.4. L’orientation topologique…………………………………………………………………………………………………….…………….. 158 2.5. La typologie des bureaux à Biskra ………………………………………………………………………………………………………..… 159 2.6. Critères de choix de la ville de Biskra……..……………………………………………………………………………………………….. 159 2.7. Critères de choix du bâtiment échantillon ………………………..………………………………………………………………….….. 160 2.8. Approche physique du climat………………………..……………....……………………….……………………………..……..……….….. 160 2.9. Classifications du climat dans le monde ………………………..…………………………….………………………………………….. 161 2.10. Méthodes de classification des climats ……………………………..…………………………….…………………………………….. 161 2.10.1. Méthode de Martonne……………………………………………………………………………………….……………………………..….. 161 2.10.2. Méthode de Koppen……………………..…………………………………………………………………….…………………………….….. 161 2.10.3. Méthode de Givoni…………………………………….……….…………………………………………….…….……….……………….….. 162 2.11. Caractéristiques générales du climat chaud et sec …………….…………………………………….…….………………….….. 162 2.12. Notion et indice d’aridité ……………………………….……….……………………….……………………………..…….………….…….. 162 2.13. Classifications du climat en Algérie………………….……….………………………………………..…….……….………………….. 163 3. Aperçu sur la ville de Biskra…………………………………………………………………………………….………………………………….. 164 3.1.1. Historique de la ville de Biskra………………………………………………………..………………………………………………..…... 165 3.1.2. Historique de la production architecturale de bâtiments publics à Biskra……………………………….……….... 166 3.2. Bâtiments publics dans la ville de Biskra ……………………………………………………………………………………………… 168 3.2.1.-les équipements d’accompagnements et bâtiments de services ……………………………………….…………….….. 168 3.2.2.- Bâtiments sportifs et équipements de loisirs ………………………………………………………………………….……….…. 168 3.2.3.- Bâtiments publics et infrastructures touristiques ……………………………………………………………………….……… 168 3.2.4.- Bâtiments publics à caractère administratif ……………………………………………………………………………………….. 168 3.2.5.- Bâtiments publics et de gouvernance…………….…………………………………………………………………………..……..…. 169 3.2.6.- Bâtiments publics et infrastructures de transports………………………………………………………..………………...…. 169 Sommaire. VIII 3.2.7.- Bâtiments et maisons de culture ………………………………………………………………………………………….………….….. 169 3.2.8.- Bâtiments publics et de services ………………………………………………………………………..…………………………….…. 169 3.2.9.- Bâtiments militaires et sécuritaires……………………………………………………………………………………..…………….… 169 3.2.10.- Autres bâtiments publics…………………………………………………………………………………………………………..…..…… 169 3.3. Bâtiment public et patrimoine architectural à Biskra ……………………………………………………………….……………. 170 4. Analyse des Bâtiments publics dans la ville de Biskra ………………………………………………………….………………… 170 4.1. Nature de la recherche ………………………………………………………………………………………………………………………….…… 171 4.2. Processus méthodologique ………………………………………………………………………………………………………………..….…. 1 71 4.3. Bâtiments tertiaires dans la ville de Biskra …………………………………………………………………………..……………..….. 172 5. Caractéristiques climatiques ………………………………………………………………………………………………………………………. 172 6. Analyse des valeurs………………………………………………………….…………………………………………………………….……….….… 173 2eme Partie: Les bâtiments Tertiaires dans la ville de Biskra…………………………………………………………..………………. 174 7. L’architecture Tertiaire à Biskra……………………………………………………………………………………………………………..…… 174 8. Description du bâtiment à étudier ………………………………………………………………………………………………….…………… 175 8.1. Le choix du bâtiment à étudier …………………………………………………………………………………………………………….…. 175 8.1.1. Catégorie I : Bâtiment de la période coloniale ………………………………………….………………………………….….…. 175 8.1.2. Catégorie II : Bâtiment de la période 1965 à 2000………………………………….…………………………….……………. 177 8.1.3. Catégorie III : Bâtiments récents …………………….……………………………………….…………………………………….…..…. 178 8.2. Synthèse des bâtiments de bureaux dans la ville de Biskra…………………………………..…………………….…………. 182 Conclusion ………………………………………………………………………………………………….………………….………………..…………….… 186 Chapitre 6 : Le siège de l’Agence Foncière, Bâtiment Cas d’étude ……………..………………….………………..…… 187 Introduction ……………………………..………………………………..…..…………………………………………………………..…………….…..… 188 1eme Partie: Identification du bâtiment à étudier…………………………………………………………………………………….……..…. 189 1. Le bâtiment cas d’étude …………………….………………………………………………………………………………....………………………. 189 1.1. Localisation et climat .………………………………………….…………………………....………………………………….….………..…..…. 189 1.2. Le bâtiment et son environnement……………………………………………………………………………………....……………..……. 189 1.3. Géométrie du bâtiment à étudier……………………………………………………………....……………………………………………… 189 1.4. Typologie architectural du bâtiment ………………………………………………………....……………………………………………. 189 1.5. Données sur le bâtiment ………………………………………………………………………......…………………………………….…..……. 189 1.6. Forme et orientation du bâtiment …………………………………………………….………....……………………………….……..……. 190 1.7. Les ouvertures du bâtiment ………..………………………………………………….………....…………………………………..…….……. 191 2. Description métrologique (enveloppe, équipements et usages)….………....………………..……………………..……...…. 192 3. Base de données (enveloppe et matériaux de construction, équipements et usages)……………..……….…..….. 192 3.1. L’enveloppe : caractéristiques des matériaux de construction…………………………………….………..………...…….. 193 4. Caractéristiques climatiques du bâtiment……………….…………..………………..……………………………………………..……… 194 4.1. Exposition aux vents dominants ……………….…………..………………..……………………………………..………………………… 195 4.2. Ensoleillement…………………………………………….…………..………………..………………………………………..…………….………… 195 4.3. Les techniques passives de contrôle solaire ……….…………..………………..……………………………………..……………… 195 4.4. Les protections et les masques intégrés ……….…………..………………..……………………………………….…………………… 195 4.5. Surfaces des fenêtres et ouvertures (baies vitrées)….…………..………………..…………………………………….…………… 196 4.6. Les installations électriques dans le bâtiment……….…………..………………..…………………………………………………… 196 5. Les scénarios d’usage ……………………………………………………………………………………………………………………………..…… 197 5.1. Consigne de température ………………………………………………………………………………………………………………………….. 197 Sommaire. IX 5.2. Taux d’occupation…………………………………………………………………………………………………………..………………………… 197 5.3. Puissance dissipée par les appareils électriques …………………………………………………………………………….………. 198 5.4. Le scénario de ventilation…………………………………………………………………………………………………………………………. 198 5.5. Niveau d’éclairement……………………………………………………………………………………………………………..…………………. 199 5.6. Les besoins en eau chaude sanitaire………………………………………………………………………….…………..……….………… 199 6. Analyse architecturale du bâtiment cas d’étude …………………………………..…………………….………………………….… 200 6.1. Situation du bâtiment cas d’étude ……………………………………..……………………………………………….……………..…… 200 6. 2.Description du bâtiment …………………………………..…………………………………………………………..……………………..…… 201 7. Méthodologie du travail……………………………………………………………………………………………………..………………………… 202 7.1. Informations générales sur le bâtiment…………………………..………………………………………..……..………………………… 202 7.2. Plans du bâtiment………………………………………………….……..……………………..…………………………………..……………….… 202 7.3. Descriptif des matériaux de construction…………………………..……………..………..………………………..…………………… 204 7.4. Descriptif des équipements……………………….…….………………..……………………..………………………………………………… 204 8. Ensoleillement du bâtiment étudier ………………………………………..…………….…………………………………………………… 205 9. Descriptif du système HVAC…………………...…………………..……………………..………………………………..……………………… 207 10. Ventilation………………………………………….…………………..……………………..………………………………………………………….… 208 11. Description technique du bâtiment……………….………………..……………………..……………………….…………………….…… 208 12. Comportement bioclimatique du bâtiment et confort thermique………………………..…………..……………………… 208 12.1. L’isolation……………………………………….………………………..……………………..………………………………..……………………… 209 12.2. Perméabilité à l’air…………………………….………………………..……………………..………………………….……………………….… 210 12.3. Perméabilité à l’humidité……..…………….………………………..……………………………………………...……………………..…… 210 12.4. Fonctionnement thermique des matériaux………………………..……………………………….……..………………………….… 210 13. Résultats de l’analyse des bâtiments de bureaux………………………………………………………………………………..…… 211 2eme Partie: Le choix des outils de simulation ………………………..……………………………………….……………………………….. 212 14. L’outil de simulation thermique dynamique STD…………………………..………………………………….……………………… 212 14.1. Le choix de Comfie-Pleiades………………………………………………..………………………………………………………..………. 213 14.1.1. Alcyone……………………………………………………………………………………………………………………………….……………..…. 214 14.1.2. Pléaides…………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 215 14.1.3. Météocalc………………………………………………………………………………………………………………………….……………….…. 215 14.1.4. Nova-Equer………………………………………………………………………………………………………………………..…………………. 215 14.2. Principe de calcul…………………………………………………………………………………………………………………….………………. 216 14.2.1. Transfert de chaleur dans une paroi extérieure ………………………………………………………………..…………….…. 216 14.2.2. Coefficients de transfert superficiel (hint et hext)……………………………………………………………………….……. 216 14.2.3. Calcul des sollicitations de flux solaire……………………………………………………………………………..…………….… 216 14.2.4. Sollicitation de puissance interne………………………………………………………………………………..……………………… 216 14.2.5. Intégration et résultats……………………………………………………………………………………………………….………………… 216 14.3. Application de l’outil de modélisation Comfie-Pleiades…………………………………….……………………….……… 218 14.4. Résultats de la simulation thermique dynamique………………………………………………………..……………………..…. 222 14.4.1. Analyse des températures…………………………………………………………………………….……………………………………… 222 14.4.2. Analyse de la consommation énergétique……………………………………………..………………………………………..…. 222 14.4.2.1. Consommation énergétique pour le chauffage…………………………………………..………………………………..…. 222 14.4.2.2. Consommation énergétique pour la climatisation………………………………………………………………………….. 223 14.4.2.3. Consommation énergétique pour l’eau chaude sanitaire………………………….………………………………….... 223 15. Choix de l’outil de l’analyse environnementale……………………………………………..…………………………………….…. 223 16. Validation de notre méthodologie……………………………………………………………………..…………………………………...…. 224 Conclusion………………………………………………………………………………………………………………………….…………….…………..….. 225 Sommaire. X Chapitre 7 : Simulations, Outils & Protocoles………………………………………….….……………………….……………........… 226 Introduction : ……………………………………………………………..……..…………………………………………………………………….…….... 227 1. Spécificités des bâtiments Tertiaires dans la ville de Biskra.......................................................................................................... 228 1.1. Les données climatiques……………………………………………………………………………………………………………………...……. 228 1.1.1. Analyse des données météorologiques……………………………………………………………………………………..………..… 229 1.2. Les scénarios d’usage conventionnels………………………………………………..………………………………………………….... 230 1.2.1. Consigne de température…………………………………………………………………………………………………………….……..….. 230 1.2.1.1. Scénario hebdomadaire……………………………………………………………………………..….…………………………..……..….. 230 1.2.1.2. Scénario annuel……………………………………………………………………………………………….……………………..…..………... 231 1.2.2. Taux d’occupation……………………………………………………………………………………………...……………………………...…. 231 1.2.3. Puissance dissipée par les appareils électriques…………………………………………………………………..…………….… 231 1.2.4. Taux de ventilation……………………………………………………………………………………….……….................................................. 232 1.2.5. Niveau d’éclairement……………………………………………………………………………………………………………………..….…... 232 1.2.6. Les besoins en eau chaude sanitaire………………………………………………………………………….......................................... 233 2. Les scénarios d’utilisation du bâtiment ………………….……………………………………………….….…. ……………..……...… 233 2.1. Scénario d’occupation……………………………………………………………………………………..……..………………………..…... .. . 233 2.2. Scénario de la puissance dissipée………………………………………………………………………………………......………………. 233 2.2.1 Scénario d’occultations …………………………………………………………………………………………….………..….……….......…. 234 2.3. Scénario saisonniers……………………………………………………………………………………………………………….……...………. 234 2.3.1. Consigne de température……………………………………………………………………………………………………..………..……….. 234 2.3.1.1. Scénario hebdomadaire…………………………………………………………………………………………………………….…............ 234 2.3.1.2. Scénario annuel………………………………………………………………………………………………………………………….……..….. 234 2.3.1.3 Scénario de rafraichissement (Eté) …………………………………………………………………………………..………………..... 235 2.3.1.4 Scénario de chauffage (Hiver)………………………………………………………………………………………………………..….... 235 2.4 Scénario de ventilation…………………………………………………………………………………………………………….……..…………. 235 3 Modélisation du bâtiment ……………………………………………………………………………………………………………….……………... 235 3.1 Le bâtiment selon la règlementation thermique RT2012…………………………………………..………………………..…… 236 3.1.1. Le niveau « Bâtiment » ………………………………………………………………………………………………….……………..…….... 236 3.1.2. Le niveau « Zone »………………………………………………………………………………………………………………………….…..… 236 3.1.3. Le niveau « Groupe »…………………………………………………………………………………………………..……………..………..... 236 3.1.4. Le niveau « Local »…………………………………………………………………………………………….…………………………………. 237 3.2. La structure des systèmes………………………………………………………………………………………..………………………………... 237 3.2.1. Les systèmes de chauffage………………………………………………………………………………………………………………….…. 237 3.2.2. Les systèmes de climatisation……………………………………………………………………………..……………………………..….. 237 3.2.3. Les systèmes de ventilation……………………………………………………………………………………..……………………….…… 238 3.2.4. Les systèmes d’Eau Chaude Sanitaire……………………………………………………………..…………………………….…….. 238 3.2.5. L’éclairage artificiel…………………………………………………………………………………………………….……………..……..…….. 238 3.3. Évaluation de l’application de la méthode RT2012 dans le contexte de la région…………….……….……..… 238 3.3.1. Application des critères principaux……………………………………………………………………………………………...…….… 238 3.4. Calcul des indicateurs de performances énergétiques………………………………..………………………….………….…….. 239 3.4.1. Le site …………………………………………………………………………………………………..……………………………………………….… 239 3.4.2. Le bâti ……………………………………………………………………………………………………………………………………...………….….. 239 3.4.2.1 La géométrie du bâtiment ……………………………………………………………………………………..………………….……..…. 239 3.4.2.2. Enveloppe du bâtiment ………………………………………………………………………………………………………..…………….. 240 3.4.2.2.1 Description du bâtiment ……………………………………………………………………………………….…………..……………... 240 3.4.2.2.2 Répartition des espaces du bâtiment ………………………………………………………………..……………..……………... 241 3.4.2.3. Compositions des parois ……………………………………………………………………………………………….……..…………….. 242 Sommaire. XI 3.4.2.4. Compositions des ouvertures …………………………………………………………………………………………..…….……….…. 244 3.4.3. Autres éléments : les protections solaires et les masques intégrés…………………………..…….……………………. 246 3.4.4. L’utilisation et fonctionnement du bâtiment…………………………………………….…………………….……………………. 247 4. Performances énergétiques des bâtiments……………………………………………………………………………………………….…. 248 4.1. Choix des logiciels de simulation thermique et environnementale…………………………………………….…………. 249 4.2. Méthodologie de la simulation thermique et environnementale………………………………………..…………….……. 249 4.3. Les étapes d’analyse de cas d’étude avec logiciel Alcyone et Pleades-Comfie…………………..……..……..…… 250 4.3.1 Avec le logiciel Alcyone ……………………………………………………………………………………..……………….……..…….…… 250 4.3.2 Description géométrique du bâtiment………………………………………………………………………………..………………….. 252 4.3.2.1 La simulation avec PLEADES………………………………………………………………………………………………………….…. 253 4.3.3 Les rapports de la simulation …………………………………………………..………………………………………………………….…. 254 4.3.4 Les résultats de la simulation énergétique …………………………………………………………………………………………… 255 4.3.4.1 Les premiers résultats …………………………………………………………………………………………………………………………. 255 4.3.4.2 Le deuxième type de résultats ……………………………………..…………………………………………………………………..…. 256 4.3.4.3 Le troisième type résultats ………………………………………..……………………………………..…………………………………. 256 5. Outils de la simulation…………………………………………………………………….………………………….…………………………….. 257 6. Paramètres de simulation du bâtiment…………………………………………………………………………………………………….… 259 7. Déclarations des variables de conception durable…………………………………………………………………..……………... 259 7.1. Base des données pour la simulation thermique et environnementale du bâtiment………………….…………. 260 7.1.1. Une base de données des composantes ……… |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0956 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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