contribution à l’étude de l’effet d’isolation thermique sur · habitat et les différents...

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA

Faculté Des Sciences Appliquées

Département De Génie Mécanique

Mémoire

MASTER ACADEMIQUE

Domaine Sciences et Techniques

Filière : Génie Mécaniques

Spécialité : Génie Energétique

Présenté par :

DIDA Mustapha

Thème

Soutenu publiquement

Le 04 /06 /2016

Devant le jury composé de :

Mr. DRID M.Mebrouk MA. UKM Ouargla Président

Mr. CHERRAD Noureddine MA. UKM Ouargla Examinateur

Mr. BELAHYA Hocine MA. UKM Ouargla Encadreur

Année Universitaire : 2015/2016

Contribution à l’étude de l’effet d’isolation thermique sur

la consommation énergétique des bâtiments

Dédicace

A mes très chers parents, pour leur: amour, sacrifice, patiences, soutien moral et matériel depuis mon enfance jusqu’à ce jour.

A mes chers frères et mes chères sœurs.

A tout ma famille. A mes chères amies et mes collèges.

A tous mes enseignants qui m’ont éclairé sur ce chemin du savoir.

A tous qui ont attendu l’achèvement de ce mémoire et qui ont prié

‘Dieu’ pour plus de réussites.

Je dédie ce modeste travail

Remerciements

Je tiens tout d’abord à remercier Dieu le tout puissant et miséricordieux, qui m’a

donné la force et la patience d’accomplir ce Modeste travail.

En second lieu, je remercie mon encadrant Mr : BELAHYA Hocine pour ses

précieux conseils et son aide durant toute la période du travail.

Mes vifs remerciements vont également aux membres du jury pour l’intérêt qu’ils

ont porté à mon travail, en acceptant de l’examiner et l’enrichir par leurs

propositions.

A ma famille et mes amis qui m’ont toujours soutenu par leurs prières et

encouragements.

Et enfin, j’adresse ma gratitude à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à

la réalisation de ce travail.

Sommaire

Dédicace

Remerciement

Sommaire

Liste des figures

Liste des tableaux

Liste des notations

Résumé

Introduction générale 1

Chapitre I : Energie, climat et confort d’habitat

Introduction 3

I.1. Consommation d’énergie 3

I.1.1. Consommation mondiale d’énergie 3

I.1.1.1. Evolution de la consommation énergétique dans le monde 4

I.1.1.2. Consommation énergétique mondiale par secteur d’activité 5

I.1.2. Consommation nationale d’énergie 5

I.1.2.1. Evolution de consommation nationale énergétique par type d’énergie 6

I.1.2.2. Evolution de la consommation par secteur d'activité 7

I.1.2.3. Répartition de consommation finale par secteur 8

I.1.3. La consommation énergétique à Ouargla 9

I.1.3.1. Evolution de la consommation électrique 9

I.1.3.2. Evolution de consommation du gaz naturel 10

I.2. Le climat 11

I.2.1. Définition 11

I.2.2. Eléments utiles du climat 11

I.2.3 Le climat des zones arides et semi-arides 12

I.2.4. Classification du climat en Algérie 12

I.2.5. Le climat à Ouargla 13

I.2.5.1. Situation géographique 13

I.2.5.2. Analyse climatique de la ville d’Ouargla 14

I.2.5.3. Interprétation des données climatiques 14

I.2.5.3.1.La Température 14

I.2.5.3.2 L'humidité relative de l'air 15

I.2.5.3.3.Les vents 15

I.2.5.3.4.Précipitations 16

I.2.5.3.5.L’insolation 16

I.3. Habitat et les différents types de confort 17

I.3.1. Définition de confort 17

I.3.2. Le confort respiratoire 17

I.3.3. Le confort visuel 17

I.3.4. Le confort acoustique 17

I.3.5. Le confort thermique 18

I.3.5.1. Définition du confort thermique 18

I.3.5.2. Les échanges de chaleur du corps humain 19

I.3.5.3. Le bilan thermique 20

Conclusion 21

Chapitre II : L’isolation thermique des bâtiments

Introduction 22

II.1. Transfert de chaleur 22

II.1.1. Modes de transfert de chaleur 22

II.1.1.1. La conduction 22

II.1.1.2 La convection 22

II.1.1.3 Le rayonnement 23

II.1.2. Notions thermiques 23

II.1.2.1. Flux thermiques 23

II.1.2.2. Conductivité thermique 24

II.1.2.3. Résistance thermique 24

II.1.2.4. Le coefficient de transmission calorifique 24

II.1.2.5. Capacité thermique massique 24

II.1.2.6. Capacité thermique 24

II.2. L’isolation thermique 24

II.2.1. Définition 24

II.2.2. L’isolation par l’intérieure 25

II.2.3. L’isolation par l’extérieur 25

II.2.4. Avantages d'isolation thermique 26

II.3. Classification des matériaux isolants 27

II.3.1 Les matériaux biosourcés 27

II.3.2. Les matériaux minéraux 28

II.3.3. Les matériaux synthétiques 30

II.3.4. Autres matériaux isolants 31

II.4. Propriétés et performances d'un matériau isolant 32

II.4.1. Propriétés physiques 32

II.4.2. Propriétés environnementales 32

II.4.3. Propriétés de l’hygiène et de la santé 32

II.5. Etude Bibliographique 32

Chapitre III : Matériels et méthodes

III.1. Introduction 38

III.2. Objectif de l’étude 38

III.3. Paramètre du bâtiment (cas de base) 38

III.3.1. Coordonnées géographiques et zone climatique 38

III.3.2. Plan général du cas de base 39

III.3.3. Dimensions et zonage du projet 39

III.3.4. Caractéristiques thermiques des matériaux 40

III.3.5. Détails des parois de l’enveloppe de l’habitat étudié 41

III.3.5.1. Murs extérieurs 41

III.3.5.2. Murs intérieurs 41

III.3.5.3. Toiture 42

III.3.5.4. Plancher bas 42

III.4. Logiciel de simulation TRNSYS (Transirent System Simulation) 43

III.5. La méthodologie de simulation 45

III.5.1. Etat des lieux des besoins thermiques du cas de base 45

III.5.2. Types des matériaux de construction 47

III.5.3. De l’impact de l’isolation 48

III.5.3.1. Premier partie 48

III.5.3.2. Deuxième partie 48

III.5.3.3. Troisième partie 48

Conclusion 49

Chapitre IV : Résultats et discussion de la simulation

Introduction 50

IV 1. Matériaux de construction 51

IV.1.1. Résultats de simulation 51

IV.1.1.1. Brique creuse 15cm 51

IV.1.1.2. Parpaing 20 cm 52

IV.1.1.3. Double murette 53

IV.1.2. Comparaison les résultats des matériaux de construction 54

IV.2. L’impact de L’isolation 55

IV.2.1. Premier partie 55

IV.2.1.1. Plancher Bas 55

IV.2.1.2. Mur Extérieur 55

IV.2.1.3. Toiture 56

IV.2.1.4. Comparaison de l’isolation de l’enveloppe du bâtiment 56

IV.2.1.5. L’épaisseur optimale d’isolation 57

IV.2.2. Deuxième partie 58

IV.2.2.1. Isolation à l’intérieur 58

IV.2.2.2. Isolation à l’extérieur 59

IV.2.2.3. Comparaison des types d’isolation 60

IV.2.3. Panneaux 3D de polystyrène 61

IV.2.4. Comparaison des résultats 62

Conclusion 63

Conclusion générale 64

Liste Des Figures


Figure I.1 Répartition de la consommation énergétique mondiale selon les ressources 4

Figure I.2 Evolution de la consommation énergétique mondiale 4

Figure I.3 Consommation finale d'énergie par secteur dans le monde 5

Figure I.4 Evolution de la consommation nationale par type d’énergie 6

Figure I.5 Evolution de la consommation nationale par secteur 8

Figure I.6 Répartition de consommation finale par secteur 8

Figure I.7 Evolution de la consommation électrique à Ouargla dans le secteur résidentiel 9

Figure I.8 Consommation de l'électricité à Ouargla dans le secteur résidentiel 10

Figure I.9 Consommation gazière à Ouargla dans le secteur résidentiel 11

Figure I.10 Classification du climat en Algérie 13

Figure I.11 La Température mensuelle moyenne de la région d’Ouargla 15

Figure I.12 L'humidité mensuelle moyenne de la région d’Ouargla 15

Figure I.13 Le vent mensuel moyen de la région d’Ouargla 16

Figure I.14 La précipitation mensuelle moyenne de la région d’Ouargla 16

Figure I.15 Durée mensuelle moyenne d’insolation de la région d’Ouargla 17

Figure I.16 Pertes thermiques du corps humain et les paramètres dépendant 18

Figure I.17 Les échanges thermiques entre le corps humain et son environnement 21


Figure II.1 Transfert de chaleur par conduction 22

Figure II.2 Transfert de chaleur par convection 23

Figure II.3 Transfert de chaleur par rayonnement 23

Figure II.4 Répartition des déperditions thermiques dans une maison non isolée 25

Figure II.5 Isolation intérieur et extérieur des murs 26

Figure II.6 Fibre de bois en panneau 28

Figure II.7 Laine de mouton 28

Figure II.8 Béton de chanvre 28

Figure II.9 Laine de verre 29

Figure II.10 Laine de roche 29

Figure II.11 Fibragglos 30

Figure II.12 Brique monomur en terre cuite 30

Figure II.13 Le polystyrène 30

Figure II.14 Le polyuréthane 31


Figure III.1 plan générale de cas de bas 39

Figure III.2 Schéma du mur extérieur 41

Figure III.3 Schéma du Mur intérieur 41

Figure III.4 Schéma du Toiture 42

Figure III.5 Schéma du Plancher bas 42

Figure III.6 Schéma de principe du cas de base 43

Figure III.7 Evolution annuelle de la température intérieure 46

Figure III.8 L'évolution mensuelle des besoins énergétiques 47

Figure III.9 Schéma du panneau 3D 48


Figure IV.1 Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (Brique

creuse 15cm)

51

Figure IV.2 L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Brique creuse 15cm) 51

Figure IV.3 Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (parpaing

20cm)

52

Figure IV.4 L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (parpaing 20cm) 52

Figure IV.5 Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (double

murette)

53

Figure IV.6 L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Double murette) 53

Figure IV.7 Besoin énergétique annuel (Types des matériaux) 54

Figure IV.8 L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation plancher

bas)

55

Figure IV.9 L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation mur

extérieur)

55

Figure IV.10 L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation toiture) 56

Figure IV.11 L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation) 56

Figure IV.12 variation du cout d’isolation, d’énergie et total en fonction d’épaisseur

d’isolation

57

Figure IV.13 Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (Isolation à

l’intérieur)

58

Figure IV.14 L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Isolation à l'intérieur) 58

Figure IV.15 Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (Isolation à

l’extérieur)

59

Figure IV.16 L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Isolation à l’extérieur) 59

Figure IV.17 l’effet énergétique de type d’isolation 60

Figure IV.18 Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (panneaux

3D)

61

Figure IV.19 L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (panneaux 3D) 61

Figure IV.20 L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (différents configuration) 62

Liste des Tableaux


Tableau I.1 Consommation énergétique finale national par secteur 7

Tableau I.2 Consommation d’énergie électrique à Ouargla (2014 et 2015) 10

Tableau I.3 Données météorologique mensuelle d’Ouargla (2004-2014) 14


Tableau III.1 Zones et dimensions du cas de base 40

Tableau III.2 Caractéristiques thermiques des matériaux 40

Tableau III.3 matériaux constituant des murs extérieurs 41

Tableau III.4 Matériaux constituant des murs intérieurs 41

Tableau III.5 Matériaux constituant du Plancher haut 42

Tableau III.6 Matériaux constituant du Plancher bas 42

Tableau III.7 Besoins énergétiques mensuelle 46

Tableau III.8 Caractéristiques des matériaux de construction 47


Tableau IV.1 Besoin énergétique annuel (Types des matériaux) 54

Tableau IV.2 Besoin énergétique annuel (type d’isolation) 60

Tableau IV.3 Besoin énergétique (différents configuration) 62

Nomenclature

T X : Températures Moyennes max (°C)

T N : Températures Moyennes min (°C)

T M : Températures Moyennes (°C)

H : Humidité relative de l'air (%)

V : Vitesse de vents (m.s-1)

Pr : Précipitations (mm)

INSO : L’insolation (heures)

λ : Conductivité thermique (W.m-1.K-1)

C : Capacité thermique (J.K-1)

CP : Chaleur spécifique (J.kg-1.C-1)

R : Résistance thermique (m2.K.w-1)

U : Coefficient de transmission calorifique (W.m-2.K-1)

q : Flux thermique (W.cal-1.s-1)

AIE : Agence internationale de l’énergie.

APRUE : Agence Nationale pour la Promotion et la Rationalisation de l'Utilisation de

l'Energie.

MEM : Ministère de l'Énergie et Mines Algérien.

BTP : Bâtiments et travaux publiques

DTRC : Documents Techniques Réglementaires de Conception.

Ktep : Kilo tonne équivalant de pétrole

Mtep : Million tonne équivalant de pétrole

KWh : Kilo Watt heure

GWh : Giga Watt heure

Abréviation

Introduction Générale

Introduction générale

1


Le problème de la consommation excessive d’énergie se présente fermement dans le sud

d’Algérie, ce qui se caractérise par un climat désertique chaud et sec (plus de 85% de la

superficie totale de l’Algérie). Le climat de cette région se caractérise par deux saisons, froid

intense de l’hiver étirement de Décembre à Février, et une période estivale se caractérise par

des températures élevées de Mai à Octobre, en plus de faible pourcentage d’humidité et de

précipitations.

La wilaya d’Ouargla est considérer comme L’une des villes les plus importantes dans le sud

d’Algérie en raison de son emplacement stratégique et économique. Compte tenu des

statistiques sur la valeur de la consommation d’énergie électrique on a remarqué une grande

différence dans le rapport de la consommation énergétique, Puisque le rapport de la

consommation énergétique dans la période d’été a augmenter plus de le double par rapport à

les autres saisons, Cela augmente les coûts de la production énergétiques. Ci pour ça on a

choisi la ville d’Ouargla comme un échantillon pour la contribution à l’étude de l’isolation

thermique dans les zones sahariennes.

Le confort thermique est estimé essentiellement par les paramètres climatiques extérieurs.

Pour assurer un bâtiment confortable Il faut réaliser des plusieurs études, notamment :

- L’étude de la consommation énergétique dans les zones arides, montre que les besoins de

chauffage en hiver sont faibles, bien que réels, mais les besoins de refroidissement, en été sont

beaucoup plus important.

- Étudier les caractéristiques climatiques de la région, pour trouver les moyens et les

méthodes efficaces en matière d'isolation thermique pour les bâtiments.

- Etudier les caractéristiques thermiques des matériaux de construction et les différents

matériaux et les technologies de l’isolation thermique dans les bâtiments, pour réaliser des

bons résultats.

Notre travail de recherche a été consacré à l’étude des performances énergétiques d’un local

d’habitation situé dans la zone sud d’Algérie (la ville de Ouargla), afin d’analyser les

performances en terme d’économie et de confort en fonction de l’enveloppe.


2

Dans ce projet nous intéressons sur l’effet de l’intégration des matériaux isolants dans

l’enveloppe du bâtiment sur la consommation énergétique, par une série des simulations. Ces

simulations ont été réalisées à l'aide du logiciel TRNSYS.V16 (Transirent System

Simulation).

Le travail présenté dans ce document comporte quatre chapitres. Le premier présente le

contexte énergétique au niveau mondial, national et local, et une analyse climatique de la ville

d’Ouargla ainsi que les différents types de confort.

Le deuxième est consacré à l’isolation thermique, en donnant un aperçu sur les divers modes

de transfert de chaleur, et les différents matériaux et les techniques d’isolation thermique.

On présente aussi dans ce chapitre les études qui sont réalisés sur l’isolation thermique des

bâtiments pour améliorer la performance thermique et réduire les besoin énergétique, où on décrit

ces différentes configurations, les conditions expérimentales et les différents résultats atteints, par

certains auteurs.

Le troisième chapitre est consacré à l’explication de la méthodologie de la simulation thermique

dynamique, et une présentation de logiciel TRNSYS.V16.

Dans le quatrième chapitre Nous rassemblons les principaux résultats numériques de cette

étude. Les commentaires et les discutions.

En fin nous terminons ce travail par une conclusion générale qui résume les principaux

résultats obtenus et quelques recommandations pour les études futures qui sont émises.

Chapitre I

Energie, Climat et Confort d’habitat


3

Introduction

La consommation d'énergie augmente rapidement en raison de la croissance démographique,

l'urbanisation, et la migration vers les grandes villes et l'amélioration du niveau de vie.

La consommation d'énergie est répartie entre quatre principaux secteurs : industriel, bâtiment

(résidentiel / commercial), le transport et l'agriculture. Le secteur du bâtiment est le plus grand

consommateur d'énergie suivant le secteur industriel.

Dans de nombreux pays, l'énergie nécessaire pour le chauffage et le refroidissement des

locaux dans les bâtiments a le pourcentage le plus élevé de tous.

Le confort thermique est une exigence essentielle à la qualité des espaces bâtis cette notion

que correspond à tout ce qui constitue le bien être thermique et à tout ce qui y contribue fait

appel à de multiples interactions entre l’occupant, le bâtiment et l’environnement extérieur.

Le confort thermique visé à l’intérieur des constructions est en fait une principale exigence

pour le comportement morale et physique de l’individu. Il est estimé essentiellement en

fonction des paramètres climatiques extérieurs.

I.1. Consommation d’énergie

I.1.1. Consommation mondiale d’énergie

L’énergie est le moteur de développement des sociétés modernes. Elle joue un rôle vital dans

notre quotidien en intervenant dans de nombreux domaines d’activités domestiques et

économiques [1].

La consommation énergétique mondiale est dominée par les combustibles fossiles que sont le

pétrole, le charbon et le gaz. En 2013 leur part dans le mix énergétique mondial a atteint

87% ; dont 33% de pétrole, 24% de gaz et 30% de charbon (Figure. I.1). Selon l’Agence

Internationale de l’Energie [2], les ressources fossiles constitueront encore dans les 30

prochaines années l’essentiel de l’approvisionnement énergétique mondial et continueront de

surmonter le secteur de l’énergie.


4

Figure I.1 : Répartition de la consommation énergétique mondiale selon les ressources en 2013 (AIE,

2014).

I.1.1.1. Evolution de la consommation énergétique dans le monde

L’évolution continuelle de la population mondiale, le confort recherché par les différents

populations, conjugués à la forte croissance économique ont engendré une augmentation

permanente et considérable de la consommation d’énergie. Cette dernière a augmenté en 2013

en 2,3% par rapport à l’an 2012. Elle a atteint 12730,4 Mtep pour une population mondiale de

7,07 milliards habitants [3]. En effet, devant une demande de plus en plus accrue, la

consommation énergétique n’a pas cessé d’augmenter depuis la révolution industrielle.

Figure I.2 : Evolution de la consommation énergétique mondiale entre 1988 et 2013 (BP, 2014).


5

I.1.1.2. Consommation énergétique mondiale par secteur d’activité

On peut retenir que la consommation finale se partage entre quatre quarts :

La consommation des « résidentiels » (part directement utilisée au domicile) représente un

peu moins d’un quart du total. Elle est très variée dans ses formes : elle recouvre par exemple

les dépenses de chauffage des habitants du nord de l'Europe et le bois brûlé dans les fours

domestiques des régions vivant sans accès à l’électricité.

Les transports (privés et professionnels) représentent un peu plus du quart de la

consommation finale.

L’industrie, qui fabrique les biens et services finaux, un bon quart.

Les autres activités humaines consomment un peu moins du dernier quart de la consommation

finale, dont 10% est l’énergie fossile qui n’est pas brûlée, mais utilisée pour la fabrication de

produits chimiques (par exemple plastiques et engrais).

La répartition de la consommation finale entre les différents secteurs est présentée comme suit

(Figure I.3) :

Figure I.3 : Consommation finale d'énergie par secteur dans le monde en 2012 (AIE ,2014).

I.1.2. Consommation nationale d’énergie

L’Algérie, pays producteur et exportateur de pétrole et de gaz a connu une nouvelle politique

nationale des hydrocarbures. L’état a permis le financement d’un vaste programme industriel,

social et économique [4].

28%

28%

35%

9%

Répartition de la consommation

Industrie

Transports

Résidentiel, agriculture et

autres secteurs

Usage hors énergie

http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/efficacite-energetique-et-batiments

http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/efficacite-energetique-et-transports

http://www.connaissancedesenergies.org/l-industrie-est-le-principal-secteur-consommateur-d-energie-en-france-141006


6

La forte demande actuelle de consommation énergétique en Algérie est due principalement à

l'augmentation du niveau de vie de la population et du confort qui en découle, ainsi qu'à la

croissance des activités industrielles [5].

I.1.2.1. Evolution de consommation nationale énergétique par type d’énergie

La consommation nationale globale a enregistré une importante évolution entre 2010 et 2014.

Elle est passée de 43,4 millions de TEP à 55,9 millions de TEP soit une augmentation de

28,8%. La consommation globale se compose en fait par trois types de consommation, il

s’agit de la consommation des industries énergétiques, des industries non énergétiques et de la

consommation finale. Pour la même période, la consommation des industries énergétiques est

passée de 6234 Ktep à 9059 Ktep, soit une augmentation de 45,3%. La consommation des

industries non énergétiques quant à elle est passée de 2185 Ktep à 3746 Ktep, soit une

augmentation de 71,4%. La consommation finale est passée de 31650 Ktep à 39368 Ktep, soit

une augmentation de 24,4%.

Durant la même période, la part de la consommation finale fluctue entre 73% et 70,45% de la

consommation globale. Vu l’importance qu’elle prend de plus en plus, celle-ci constitue un

objectif primordial pour toute initiative allant dans le sens d’une réduction ou d’une

rationalisation de la consommation et par conséquent devient l’élément clé de toute stratégie

nationale de maîtrise d’énergie [5], (Figure I.4).

Figure I.4 : Evolution de la consommation nationale par type d’énergie en Ktep (MEM 2010-2014).

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

2010 2011 2012 2013 2014

Kte

p

Usages industriels non énergétique Industries énergétiques consommation final


7

I.1.2.2. Evolution de la consommation par secteur d'activité

Dans l’élaboration du bilan énergétique, le système de consommation est présenté sous forme

de trois secteurs. Il s’agit de l’industrie et BTP, des transports et des ménages et autres. Les

niveaux de consommation pour chaque secteur sont passés respectivement de (8019 Ktep,

11215 Ktep et 12415 Ktep en 2010) à (8238 Ktep, 14551 Ktep et 16579 Ktep en 2014), soit

une augmentation de 2,73% pour l’industrie, 29,75% pour le transport et 33,54% pour les

ménages et autres [6].

Tableau I.1 : Consommation énergétique finale national par secteur (MEM 2014).

K tep 2010 2014 Evolution

Quantités (%)

Industrie et

BTP

8 019 8 238 + 219 +2,7

Transport 11 215 14 551 +3336 +29,75

Ménages et

autres

12 415 16 579 +4164 +33,5

Total 31 650 39 368 +7718 +24,4

La part la plus importante de la consommation a été enregistrée dans le secteur des ménages

et autres, elle a atteint 40% en 2010 et 42% en 2014.

Pour le transport, sa part a régressé de 35% en 2010, elle est passée à 37% en 2014, quant à

l’industrie, la consommation est passée de 25% en 2010 à 21% en 2014. La structure de la

consommation par secteur d’activité montre qu’en matière d’appréhension et de traitement de

la consommation, le secteur des ménages et autres constitue une priorité dans l’élaboration de

la stratégie et des programmes de maîtrise d’énergie (Figure I.5).


8

Figure I.5 : Evolution de la consommation nationale par secteur en Ktep (MEM 2010-2014).

I.1.2.3. Répartition de consommation finale par secteur

A l'échelle nationale, le secteur résidentiel est considéré comme étant le secteur le plus

énergivore, il présente 42% de la consommation finale. Les secteurs de transport et des

industries et BTP représentent respectivement 37% et 21% de la consommation final [6].

Figure I.6 : Répartition de consommation finale par secteur (MEM 2014).

0

2 000

4 000

6 000

8 000

10 000

12 000

14 000

16 000

18 000

2010 2011 2012 2013 2014

Kte

p

Industrie et BTP Transports Ménages et autres

42%

37%

21%

Total: 34,9 Mtep

Ménages et autres

Transport

Indestrie et BTP


9

I.1.3. La consommation énergétique à Ouargla

Le potentiel énergétique à Ouargla est assuré par deux réseaux. Le premier est le réseau

électrique de 2935,221 Km avec un taux moyen d’électrification de 98%. Le second réseau

est celui du gaz naturel de 819,648 Km avec un taux de branchement de 74% [7].

I.1.3.1. Evolution de la consommation électrique

D’après les statistiques de la société Nationale de l'électricité et du gaz unité d’Ouargla, la

consommation électrique annuelle à Ouargla est en perpétuelle croissance. Les histogrammes

de la (Figure I.7) montrent l'évolution de la consommation annuelle passant de 263.16 GWh

en 2010, arrivant à 450.46 GWh en 2015.Soit une augmentation de 187.3 GWh en cinq ans.

Figure I.7 : Evolution de la consommation électrique à Ouargla dans le secteur résidentiel (Sonelgaz 2010-

2015)

La consommation d’énergie électrique à Ouargla dans la période estivale (trimestre 3) passant

de (146665514 KWh en 2014) et (157726988 KWh en 2015). La consommation électrique

dans cette période est plus important par rapport les autres saisons d’année (Tableau I.2) [7].

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2010 2011 2012 2013 2014 2015

Elec

triq

ue

[Gw

h]


10

Tableau I.2 : Consommation d’énergie électrique à Ouargla (2014 et 2015).

trimestre consommation d'électricité

[KWh] 2014 consommation d'électricité

[KWh] 2015

trimestre 1 65896784 74139270

trimestre 2 58664632 70710971

trimestre 3 146665514 157726988

trimestre 4 137986154 147892623

Total 409 213 084 450 469 852

Figure I.8 : Consommation de l'électricité à Ouargla dans le secteur résidentiel (Sonelgaz 2010-2015).

I.1.3.2. Evolution de consommation du gaz naturel

La consommation annuelle du gaz naturel dans le secteur résidentiel à Ouargla est aussi en

croissance sans cesse (Figure I.9). Passant de (273189382 Thermie en 2010) et (466343530

Thermie en 2015).Soit une augmentation de 193154148 Thermie en cinq ans [7]. A savoir que

cette consommation concerne uniquement le gaz de ville, vu que l’alimentation en gaz butane

(bouteille) n’est pas recensée.

0

20000000

40000000

60000000

80000000

100000000

120000000

140000000

160000000

trimestre 1 trimestre 2 trimestre 3 trimestre 4

Ele

ctri

cité

[K

Wh]

2014 2015


11

Figure I.9 : Consommation gazière à Ouargla dans le secteur résidentiel (Sonelgaz 2010-2015).

I.2. Le climat

I.2.1. Définition

Le climat est l’une des principales données de la morphologie des systèmes architecturaux et

urbains. Il est le résultat de l’interaction de plusieurs facteurs, incluant la température, la

vapeur d’eau, le vent, les radiations solaire et les précipitations dans un endroit particulier et à

travers une période de temps.

Le climat est défini comme une généralisation des conditions « temps » de jour en jour et à

travers toute l’année [8].

I.2.2. Eléments utiles du climat

On peut distinguer un ensemble d’éléments, et de facteurs climatiques rapportés en catégorie

[8] :

Facteurs énergétiques : rayonnement, lumière, et température.

Facteur hydrologique : précipitations, et hygrométrie.

Facteurs mécaniques : vents, et enneigements.

Le climat d’une région donnée est déterminé par les régimes de variations de plusieurs

éléments et par leurs combinaisons.

Les principaux éléments climatiques à considérer dans la conception urbaine en générale et

lors de la conception d’un bâtiment en particulier, et qui influent sur le confort humain sont :

Le soleil (radiations)

La température

L’humidité

Le vent

Les précipitations (pluies, neiges.)

0

50000000

100000000

150000000

200000000

250000000

300000000

350000000

400000000

450000000

500000000

2010 2011 2012 2013 2014 2015

Gaz

(T

her

mie

)


12

I.2.3 Le climat des zones arides et semi-arides

Le groupe des climats secs et chaudes ou désertiques rassemble on fait toutes les zones arides

ou semi-arides situées de part et d’autres des deux tropiques 15° et 35° Nord et Sud de

l’équateur. Ce sont des déserts chauds et leur localisation correspond à celle des zones

anticycloniques subtropicales au-dessus des continents. C’est sur le continent africain que l’on

trouve la majeure partie des régions rattachées à ce climat : de la Mauritanie et l’Egypte (ce

qui inclut donc l’ensemble de la zone saharienne ainsi qui ses bordures, le «sahel», Nord et

Sud). S’ajoutant la péninsule Afrique le Pakistan.

Enfin, plus au Nord, ce groupe est représenté en Asie centrale par la ceinture de déserts froids

s’étendant de la mer caspienne pratiquement jusqu’à pékin [9].

Caractéristiques des milieux arides et semi-arides

La température maximum dans ces régions atteint jusqu’à 49°C à l’ombre et la moyenne de la

température journalière atteint 22°C. Les principales caractéristiques de ces milieux sont les

suivants [9] :

Les hautes intensités des radiations solaires.

La température air-sol diurne très élevée.

L’humidité relative.

Les vents chauds et secs.

I.2.4. Classification du climat en Algérie

L’Algérie occupe une vaste étendue territoriale, sa superficie dépasse les deux millions de

Km². Plus de 4/5 de sa superficie est désertique. D’où une large variété géographique et

climatique allant du littoral au désert. La classification climatique en Algérie permet de

distinguer quatre zones principales [10] :

Zone A : Littoral marin.

Zone B : Arrière littoral montagne.

Zone C : Hauts plateaux.

Zone D : Présaharien et saharien.

Le littoral marin jouit d’un climat particulièrement tempéré, dû à la l’action modératrice de la

mer. Caractérisé par des hivers doux et pluvieux, et des étés chauds et humides avec de faibles

amplitudes.


13

Le climat de l’arrière littoral montagne est plus froid en hiver, où l’altitude et l’éloignement

de la mer entraînent une baisse de température et des amplitudes diurnes et annuelles. Les étés

sont chauds et moins humides.

Or, le climat des hauts plateaux est relativement homogène, à tendance aride et très

continentale. Ses hivers sont plutôt froids et longs qu’à la même altitude dans la zone A et B.

Les températures sont très basses avec une fréquence de neige. Ses étés sont chauds et secs.

Le climat Présaharien ou saharien quant à lui est caractérisé par l’intensité du rayonnement

solaire et une faible humidité, d’où le caractère du climat aride. L’absence de nuages favorise

une forte amplitude de température. La période froide est plus courte avec des jours modérés

et des nuits très froides. L’été est très chaud et rigoureux, les températures atteignent les 45°C

à l’ombre avec les vents intenses de siroco.

Figure I.10 : Classification du climat en Algérie [10].

I.2.5. Le climat à Ouargla :

I.2.5.1. Situation géographique :

La ville d’Ouargla est située au Sud-est de l'Algérie, à une distance de 800 km d'Alger. La

wilaya d’Ouargla couvre une superficie de 163230 km2. Elle se trouve dans le Nord-Est de la

partie septentrional du Sahara (5° 19' longitude Est, 31°57' latitude Nord). Elle se trouve à une

altitude de 157 m [11].


14

I.2.5.2. Analyse climatique de la ville d’Ouargla

Le climat de la région de Ouargla est connu par son aridité marquée notamment par la

faiblesse et l'irrégularité des précipitations d'une part, et par les amplitudes thermiques et les

températures très élevées d'autre part. Cette aridité ne se constate pas seulement en fonction

du manque de pluies, mais aussi par une forte évaporation qui constitue l'un des facteurs

climatiques majeurs actuels qui règnent dans la région.

Tableau I.3 : Données météorologique mensuelle d’Ouargla (2004-2014) [12].

TX (°C) TN (°C) TM (°C) H% PR (mm) V (m/s) INSO (Heures)

Janvier 18,77 5,1 11,93 61,1 9,1 2.61 244,77

Février 21,1 6,82 13,95 51,22 0,63 3.39 241,83

Mars 25,8 11 18,4 45,68 4,3 4.03 259,1

Avril 30,37 15,26 22,81 39,36 2,1 4.46 277,26

Mai 34,9 19,74 27,31 33,77 1,46 4.69 300,57

Juin 40,28 24,8 32,54 29,5 0,73 4.85 253,2

Juillet 43,7 28,2 35,95 25,72 0,31 4.25 327,2

Aout 42,83 27,54 35,2 28,9 1,7 3.8 330,68

Septembre 37,73 23,51 30,62 38 3,55 3.46 269,05

Octobre 32,18 17,61 24,9 44,31 3,56 3.28 265,28

Novembre 24,16 10,45 17,3 54,9 6,55 2.46 249,7

Décembre 19,21 6,02 12,61 60,54 4,17 2.59 223,23

Moyenne

annuelle 30,9 16,33

23,62

42,75

3,18

3.65 270,15

I.2.5.3. Interprétation des données climatiques

I.2.5.3.1.La Température

La chaleur constitue l'élément le plus important du climat, à partir de la (Figure I.11), la

région de Ouargla est caractérisée par des températures très élevées ; le mois le plus chaud est

le mois de juillet avec une température moyenne maximale de 43,7°C, et la température

moyenne minimale du mois le plus froid est de 5.1°C au mois de janvier. La température

annuelle moyenne est 30.9°C.


15

Figure I.11 : La Température mensuelle moyenne de la région d’Ouargla (2004-2014) [12].

I.2.5.3.2 L'humidité relative de l'air

A Ouargla, l'humidité relative de l'air (H) est faible avec une moyenne annuelle de 42,75%

(2004-2014), elle varie sensiblement en fonction des saisons de l'année. En effet pendant l'été,

elle diminue jusqu'à 25.72 % au mois de juillet, sous l'action d'une forte évaporation et des

vents chauds. Elle s'élève en hiver et atteint une moyenne maximale de 61 % au mois de

décembre.

Figure I.12 : L'humidité mensuelle moyenne de la région d’Ouargla (2004-2014) [12].

I.2.5.3.3.Les vents

Le vent dans la région d‘Ouargla souffle pendant toute l'année avec des vitesses variables Ils

soufflent du nord-sud (sirocco) et dominent dans la région d'étude en été et peuvent causer des

dégâts, surtout en absence de couvert végétal avec une vitesse maximale de 4.85m/s. la

vitesse moyenne annuelle des vents est de 3,65 m/s.

05

101520253035404550

Te

mp

éra

ture

°C

moy T min moy T max T moy

0

10

20

30

40

50

60

70

Hu

mid

ité

%

H moy


16

Figure I.13 : Le vent mensuel moyen de la région d’Ouargla (2004-2014) [12].

I.2.5.3.4.Précipitations

La répartition annuelle des précipitations est marquée par une importante période de

sécheresse (quatre mois : mai, juin, juillet et, août) où les précipitations sont très faibles et, si

elles existent, tombent sous forme d‘orages. Le reste paraît plus humide.

Figure I.14 : La précipitation mensuelle moyenne de la région d’Ouargla (2004-2014) [12].

I.2.5.3.5.L’insolation

A partir de la (Figure I.15), le maximum de l‘insolation est atteint au mois de août avec une

durée moyenne de 330.68heures, et le minimum est enregistrée au mois de Décembre avec

une durée moyenne de 223.23heures.

0

1

2

3

4

5

6

Vit

ess

e d

e V

en

t

m/

s

vent m/s

9,1

0,63

4,3

2,11,46

0,73 0,31

1,7

3,55 3,56

6,55

4,17

Précipitation mm


17

Figure I.15 : Durée mensuelle moyenne d’insolation de la région d’Ouargla (2004-2014) [12].

I.3. Habitat et les différents types de confort

I.3.1. Définition de confort

Le confort est une notion globale : chaleur et froid, lumière, bruit, paysage, eau, verdure,

prestige…. et autre, sont autant d’éléments définissant plusieurs paramètres climatiques,

esthétiques, psychologiques du confort. Le confort est également la sensation subjective qui

n’existe pas en lui-même [13].

I.3.2. Le confort respiratoire

La bonne qualité d’air intérieur traduit par la ventilation est importante pour les processus

métaboliques et pour l’hygiène de chacun. La ventilation et la réduction des pollutions à la

source sont les garantes d’une meilleure respiration et d’une meilleure santé [14,15].

I.3.3. Le confort visuel

Un bon éclairage doit garantir à l’habitant qu’il puisse exercer ses activités le plus

efficacement possible, en assurant son bien être et en lui apportant un certain agrément visuel.

L’environnement visuel doit permettre de voir les objets nettement et sans fatigue dans une

ambiance colorée agréable [14,15].

Le confort visuel peut se définir à partir des conditions d’éclairage, naturel et/ou artificiel,

satisfaisantes pour permettre l’activité de l’usager. Cela implique un éclairement lumineux

suffisant, une absence d’éblouissement, ainsi qu’un bon rendu des couleurs.

I.3.4. Le confort acoustique

Le confort acoustique dépend de la dynamique sonore, c'est-à-dire de l’émergence du son sur

le bruit de fond.

0

50

100

150

200

250

300

350

he

ure

s

L'insolation


18

Le confort acoustique peut être défini comme la sensation de gêne assurée par

l’environnement sonore d’un individu ou d’un groupe d’individus, dont les éléments sont :

l’intensité des sons, la propagation et les temps de réverbération, la durée, la nature et le

contexte (notion d’acceptabilité sociale des bruits) [14,15].

I.3.5. Le confort thermique

Le confort thermique est le résultat d'un enchaînement successif de plusieurs phénomènes qui

relèvent de différentes disciplines. En génie climatique, il s'agit de déterminer les effets du

climat extérieur sur le bâtiment pour le dimensionnement des équipements [16]. Les

thermiciens font des études poussées pour connaître les champs de température et l’indice de

confort. Tandis qu’en thermo- physiologie, on étudie d’avantage les effets de l’environnement

thermique intérieur sur le corps humain pour le calcul des grandeurs thermo- physiologiques.

La notion du confort thermique dans un bâtiment est reliée non seulement à la qualité des

ambiances intérieures, mais aussi à la quantité d‘énergie à fournir par les équipements. Dans

les milieux bâtis, le confort thermique constitue une exigence essentielle à laquelle le

concepteur doit apporter les réponses nécessaires [17].

Figure I.16 : Pertes thermiques du corps humain et les paramètres dépendant [14].

I.3.5.1. Définition du confort thermique

Le confort thermique a été défini comme l'état satisfaction vis-à-vis de l'environnement

thermique établi par échange thermique entre le corps et son environnement [14]. La notion


19

de confort thermique désigne l’ensemble des multiples interactions entre l’occupant et son

environnement où l’individu est considéré comme un élément du système thermique [18],

pour le définir on lui associe plusieurs paramètres, notamment [19,20] :

Le paramètre physique : l’homme est représenté comme une machine thermique et on

considère ses interactions avec l’environnement en termes d’échanges de chaleur.

Le paramètre psychologique : Il concerne les sensations de confort éprouvées par

l’homme et la qualification des ambiances intérieures.

Une définition satisfaisante du confort thermique doit pouvoir intégrer tous ces paramètres,

mais de nombreuses définitions avancées jusqu’à maintenant ne caractérisent le problème que

sous la lumière d’un seul de ces paramètres, par exemple :

Aspect physiologique : « Les conditions pour lesquelles les mécanismes d’autorégulation

du corps sont un niveau d’activité minimum ».

Aspect sensoriel : « État d’esprit exprimant la satisfaction de son environnement.

I.3.5.2. Les échanges de chaleur du corps humain

Le corps humain en tant que système ouvert, est en interaction permanente avec son

environnement via des échanges cutanés et respiratoires. La production de chaleur

métabolique produite dans le corps peut être mise à profit d’une élévation de la température

interne, ou bien être dissipée à l’extérieur [21].

Ces échanges thermiques suivent cinq modes différents qui sont : la conduction, la

convection, le rayonnement, l’évaporation et la respiration.

Les échanges de chaleur par conduction

La conduction concerne l’échange de chaleur par contact directe entre certaines parties du

corps et une surface de température différente (le sol, les parois ou le mobilier) [21].

Les échanges de chaleur par convection

La convection est le transfert de chaleur entre la peau et l’air qui l’entoure. Elle dépende de la

différence entre la température de l’air et celle de la surface exposée, peau ou vêtement [21].

Les échanges de chaleur par rayonnement

L’échange de chaleur par rayonnement est le mode d’échange de chaleur à distance entre

deux corps par ondes électromagnétiques. Il s’agit principalement d’échanges entre la

surface du corps et les surfaces de la pièce ainsi, des inconforts froids peuvent être perçus par


20

rayonnement à proximité des parois froides (exemple : mur mal isolé, fenêtre simple vitrage)

[21].

Les échanges de chaleur par évaporation

Nous distinguons deux types d’évaporation cutanée, à savoir perspiration et transpiration. La

perspiration est un phénomène d’évaporation diffusive continue liée à la présence permanente

d’eau sur la peau. La transpiration (sudation) est un processus de régulation qui se déclenche

dès lors que le corps n’est plus en équilibre thermique [21].

I.3.5.3. Le bilan thermique

Globalement, on peut écrire le bilan énergétique entre l'homme et son environnement de la

manière suivante, en comptabilisant les contributions de la production interne de la chaleur,

des échanges rayonnants, convectifs, conductifs, évaporatoires et respiratoires [22].

S = H + ERAD + ECONV + ECOND + ESW + EDIF + ERES + CRES 1.1

H

ERAD

ECONV

ECOND

ESW

EDIF

ERES

CRES

S

: Production de chaleur interne (surfacique) (W/m2)

: Echanges par rayonnement (W/m2)

: Echanges par convection (W/m2)

: Echanges par conduction (W/m2)

: Echanges par évaporation de la sueur (W/m2)

: Echanges par diffusion de la vapeur d'eau (W/m2)

: Echanges par évaporation respiratoire (W/m2)

: Echanges par convection respiratoire (respiration sèche) (W/m2)

: Stockage dans l'organisme (W/m2)


21

Figure I.17 : Les échanges thermiques entre le corps humain et son environnement. [22].

Conclusion

Le secteur résidentiel est la plus consommateur d’énergie il présente 28% de la consommation

finale dans le monde, et 42% à l’échelle national.

La consommation d’énergie électrique dans la ville d’Ouargla dans la période d’été est plus

importante par rapport à la période d’hiver. La consommation d'énergie par les équipements

de CVC (chauffage, ventilation et climatisation) dans les bâtiments varie de 16 à 50% de la

consommation totale d'énergie.

L’analyse climatique montre que la ville d’Ouargla a un climat saharien caractérisé par

l’intensité du rayonnement solaire, une température élevée et une faible humidité, d’où le

caractère du climat aride. Deux saisons caractérisent ce type de climat : une chaude et une

deuxième fraiche.

Chapitre II

L’isolation thermique des bâtiments


22

Introduction

Dans ce chapitre, nous donnons brièvement quelques rappels sur les différents modes de

transfert de chaleur par conduction, par convection et par rayonnement rencontrés

généralement dans le bâtiment. Dans ce chapitre nous donnons aussi les types d’isolation

thermique dans les bâtiments, et les différents matériaux d’isolation.

II.1. Transfert de chaleur

Le transfert de chaleur peut être défini comme la transmission de l'énergie d'une région a une

autre sous l'influence d'une différence de température. Il est régi par une combinaison de lois

physiques. La littérature traitant du transfert de chaleur reconnait essentiellement trois modes

de transmission de la chaleur : la conduction, la convection et le rayonnement [23].

II.1.1. Modes de transfert de chaleur

II.1.1.1. La conduction

C’est le transfert de chaleur au sein d’un milieu opaque, sans déplacement de matière, sous

l’influence d’une différence de température. La propagation de la chaleur par conduction à

l’intérieur d’un corps s’effectue selon deux mécanismes distincts : une transmission par les

vibrations des atomes ou molécules et une transmission par les électrons libre [24].

Figure II.1 : Transfert de chaleur par conduction [25].

II.1.1.2 La convection

Les phénomènes de convection interviennent dans la transmission de la chaleur chaque fois

qu'un fluide se déplace par rapport à des éléments fixes. Lorsque se produit au sein du fluide

des courants dus simplement aux différences de densité résultant des gradients de


23

température, on dit que la convection est naturelle ou libre. Par contre, si le mouvement du

fluide est provoqué par une pompe ou un ventilateur, le processus est appelé convection

forcée [23].

Figure II.2 : Transfert de chaleur par convection [25].

II.1.1.3 Le rayonnement

Dans la transmission de chaleur par rayonnement, le transfert thermique s‘effectue par des

vibrations électromagnétiques entre deux surfaces (même dans le Vide). Sans aucun contact

entre eux, par le déplacement d‘ondes dans l‘espace qui se propagent en ligne droite sans

aucun support de matière [24, 25, 26].

Figure II.3 : Transfert de chaleur par rayonnement [25].

II.1.2. Notions thermiques

II.1.2.1. Flux thermiques

Le flux thermique est la quantité d'énergie thermique qui traverse une surface isotherme par

unité de temps [27].

𝑞 =𝜕𝑄

𝑑𝑡 (𝑊)…………………………….. (2.1)


24

II.1.2.2. Conductivité thermique

La conductivité thermique (notée λ) correspond à la capacité d’un matériau à conduire la

chaleur. Elle représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par unité de

temps, sous un gradient de température [28].

𝜆 = 𝑞𝑒

∆𝑇 (𝑊/𝑚. 𝐾) ………………………. (2.2)

II.1.2.3. Résistance thermique

La résistance thermique (notée R) correspond a la capacité d’un matériau à résister au froid et

à la chaleur. Elle est déterminée en divisant l’épaisseur du matériau (e) par la conductivité

thermique de ce dernier (λ) [28].

𝑅 =𝑒

𝜆(𝑚2. 𝐾/𝑊) ……………………… (2.3)

II.1.2.4. Le coefficient de transmission calorifique

Le coefficient de transmission calorifique (notée U) caractérise les déperditions thermiques

d'un matériau ou d'une paroi. C‘est l‘inverse de la résistance thermique (R) [27].

𝑈 =1

𝑅 (𝑊/𝑚2. 𝐾) ………….…………… (2.4)

II.1.2.5. Capacité thermique massique

On appelle capacité thermique massique (Cp) la quantité de chaleur qu‘il faut appliquer à 1kg

de matière pour élever sa température de 1K [27].

II.1.2.6. Capacité thermique

La capacité thermique est l‘énergie qu‘il faut apporter à un corps pour augmenter sa

température de un 1K. Elle s‘exprime en (J/K). C‘est une grandeur extensive [27].

C Cp m ……………………………….… (2.5)

II.2. L’isolation thermique

II.2.1. Définition

L’isolation thermique est la propriété que possède un matériau de construction pour diminuer

le transfert de chaleur entre deux ambiances. Elle permet à la fois de réduire les

consommations d’énergie de chauffage ou de climatisation (limite les déperditions en hiver et


25

les apports en été), et d’accroitre le confort (maintien les températures et l’hygrométrie aux

niveaux de confort d’été comme d’hiver et règle le problème de parois froides en hiver et

chaude en été) [29].

Selon la littérature [30], l'isolation thermique est une technique ou un moyen matériel (un

matériau ou combinaison de matériaux) de limiter les transferts de chaleur par conduction,

convection et rayonnement entre l’extérieur et l’intérieur d’un logement. Il retarde le flux de

chaleur à l’intérieur ou à l’extérieur d'un bâtiment en raison de sa haute résistance thermique.

Figure II.4 : Répartition des déperditions thermiques dans une maison non isolée [31].

Deux possibilités s’offrent au concepteur et réalisateur pour isoler une paroi [29] :

II.2.2. L’isolation par l’intérieure

Consiste à isoler un bâtiment de l’intérieur en apposant un isolant derrière une cloison

maçonnée ou une ossature, procédé le plus utilisé par les constructeurs à cause de sa facilité

de mise en œuvre. Son inconvénient est qu’il annule l’inertie thermique de la paroi isolée et

n’évite pas les ponts thermiques sur la maçonnerie.

II.2.3. L’isolation par l’extérieur

Consiste à installer l’isolant sur la surface extérieur du mur. Ce souvent la solution la plus

couteuse mais aussi la plus performante. Elle constitue la meilleure isolation pour le confort

d’été et d’hiver car elle permet de conserver l’inertie thermique forte des murs intérieurs et

supprime les ponts thermiques.


26

Un bon isolant est évidement une mauvaise conducteur de la chaleur. En générale les

matériaux les plus légers sont de meilleurs isolants plus le matériau est dense, plus les atomes

sont proches les uns des autres, ce qui signifie que le transfert d’énergie d’un atome à un autre

est plus facile.

Figure II.5 : Isolation intérieur et extérieur des murs [32].

II.2.4. Avantages d'isolation thermique

L’intérêt principal de l’isolation thermique c’est qu'elle permet de réduire la dépendance sur

les systèmes (mécanique/ électrique) pour exploiter le bâtiment confortablement et, par

conséquent, conserve l'énergie et les ressources naturelles associées [30]. En plus de confort

thermique, il existe également plusieurs autres avantages de l’utilisation d’isolation thermique

dans le bâtiment qui peuvent être résumées comme suit [30] :

Avantage économique : Des économies d’énergie importantes peuvent être atteint à l’aide

d’utilisation d’isolation thermique, avec peu de dépenses en capital. Il réduit les coûts

d'exploitation de l'énergie.

Avantage environnemental : L’utilisation d’isolation thermique non seulement réduit les

coûts d'exploitation de l'énergie, mais entraîne également des avantages environnementaux

comme la valorisation des déchets rejetés qui causent des émissions polluantes.

Réduire le niveau de bruit : L'isolation peut réduire le bruit nuisible et stressant des espaces

voisins ou de l'extérieur. Cela améliore le confort acoustique des bâtiments isolés.

Intégrité structurale d’un bâtiment : Les fortes variations de température peuvent causer

des mouvements thermiques indésirables, ce qui pourrait endommager la structure du


27

bâtiment. La préservation des bâtiments avec des fluctuations minimales de température

contribue à la préservation de l'intégrité des structures de bâtiments. Ceci peut être réalisé par

l'utilisation d'une isolation thermique appropriée en augmentant ainsi la durée de vie des

structures du bâtiment.

Empêchement de condensation de vapeur : Bonne installation de l’isolation thermique aide

à prévenir la condensation de vapeur sur la surface de bâtiment. Cependant, il faut faire

attention à éviter les effets néfastes de la structure du bâtiment dommageable, qui peuvent

résulter de mauvaise installation de matériaux d'isolation ou une mauvaise conception. En

plus, les pare-vapeur sont généralement utilisés pour empêcher la pénétration d'humidité dans

un isolant à basse température.

Protection contre le feu : Si le matériau isolant approprié est choisi et correctement installé,

il peut aider à retarder la chaleur et à empêcher l’immigration de flamme dans la construction

en cas d’incendie.

II.3. Classification des matériaux isolants

En thermique, un isolant thermique est un matériau ayant une faible conductivité thermique.

Les principaux matériaux d’isolation disponibles actuellement vous sont présents dans les

fiches suivantes, classes en 3 grandes familles selon l’origine de leur matière première [33] :

II.3.1 Les matériaux biosourcés

Constitues principalement de fibres végétales ou animales. Leur matière première est donc

largement issue de ressources renouvelables et valorise majoritairement des co-produits de

l’agriculture ou de l’industrie du bois.

A la différence des autres types de matériaux d’isolation, la majeure partie des matériaux

biosourcés présente un comportement hygroscopique qui associe forte perméabilité a la

vapeur d’eau et régulation de l’humidité [33].

Fibres de bois

Les fibres de bois sont obtenues par défibrage de chutes de bois résineux. Elles peuvent être

utilisées en vrac ou transformées sous forme de panneaux. Pour ce faire une pate épaisse est

formée par adjonction d’eau et d’adjuvants [34, 35].

La laine de mouton

La laine de mouton est lavée pour éliminer le suint et les impuretés, puis y Sont ajoutes des

additifs antimites et des fibres de texturation pour constituer les produits finis d’isolation.


28

Malgré les compromis faits pour la conservation et la texturation de la fibre, la laine de

mouton reste un très bon isolant écologique. On peut la trouver en rouleau ou en panneau

utilisé pour une isolation rapportée entre ossature, ou encore en vrac sous forme d’écheveaux

pour le remplissage des cavités [34, 35].

Figure II.6 : Fibre de bois en panneau [35]. Figure II.7 : Laine de mouton [35].

Béton de chanvre

Le béton de chanvre est constitué d’un mélange à base de chènevotte, d’un liant généralement

de la chaux formulée et d’eau. Le dosage en liant est très variable et dépend de l’usage qui en

est fait : blocs préfabriqués, conglomérats banchés ou projetés à la machine, enduits isolants

[33, 34].

Figure II.8 : Béton de chanvre [34].

II.3.2. Les matériaux minéraux

Constitues principalement de ressources minérales vierges ou issus en partie du recyclage

pour certains. Sous forme de laines de verre ou de roche, et des fibragglos [33].


29

La laine minérale

Les laines de verre et de roche sont les isolants conventionnels les plus utilisés dans le

bâtiment. La laine de roche est obtenue à partir de la fusion de roche volcanique (basalte) de

fondant et de coke industrielle. Une pâte est alors obtenue, fibrée et encollée par des liants

chimique (résine phénoliques) avant d’être stabilisé par chauffage en étuve.

La laine de verre est obtenue par un procédé industriel similaire, mais à partir de la fusion de

sable siliceux et /ou de verre recyclé [34, 35].

Figure II.9 : Laine de verre [35]. Figure II.10 : Laine de roche [35].

Les fibragglos

Les fibragglos sont des panneaux fabriqués à partir de fines lanières de bois résineux,

minéralisés puis enrobés selon les fabrications, de ciment, de chaux hydraulique, de plâtre ou

de magnésie [34].

Terre cuite

La terre cuite est composé d’argile séchée au soleil pendant un an qui sera mélangée à de

l’eau, du sable et de la sciure de bois, le mélange obtenu sera broyé, humidifié, moulé et cuit.

Les produits finis, utilisés encore aujourd’hui, restent les mulots (briques pleines) pour leur

fonction décorative mais aussi les blocs à alvéoles verticale multiple ou Monomûrs en terre

cuite [34].


30

Figure II.11 : Fibragglos [34]. Figure II.12 : Brique monomûr en terre cuite [34].

II.3.3. Les matériaux synthétiques

Issus de ressources pétrochimiques, donc non renouvelables et fortement émetteurs de gaz à

effet de serre. Pour la plupart dépourvus de toute sensibilité a l’humidité, ces matériaux

peuvent être particulièrement indiques pour le traitement des zones fortement soumises a

l’humidité (soubassement, sous-dalle...) [33].

Le polystyrène (expansé et extrudé)

Ces isolants sont produits par l’industrie du pétrole, le plus souvent à partir d’un ou de

plusieurs dérivés du processus de raffinage. Le polystyrène expansé est obtenu par

polymérisation des billes de styrène qui en sont issues avec de l’eau et du gaz pentane.

Le polystyrène extrudé est obtenu après polymérisation du styrène par extrusion sous pression

d’une pâte de fusion grâce à un gaz lourd [33, 34].

Figure II.13 : Le polystyrène [35].


31

Les polyuréthanes

Les mousses de polyuréthanes sont obtenues par catalyse et expansion à partir d’un mélange

d’isocyanate, de polyol, et d’un gaz expanseur (CO2) avec ajout de stabilisant et

d’ignifugeants [34].

Figure II.14 : Le polyuréthane [35].

II.3.4. Autres matériaux isolants

Le PIV (panneaux d’isolants sous vide)

Le PIV est composé d’un matériau « âme » confiné dans un film étanche et mis en dépression.

Les panneaux isolants sous vide présentent des qualités thermiques exceptionnelles, leur

conductivité thermique se situe entre 0.0042 W.m-1. K-1 et 0.0050 W.m-1. K-1. Ils possèdent une

bonne capacité de réduction des nuisances sonores et une bonne résistance à la compression

[36].

L’aérogel

Mis au point en 1931 par un chimiste Américain, le procédé de fabrication a été développé par

la NASA pour l’isolation des satellites. Il consiste à extraire l’eau d’un gel de silice et à la

remplacer par de l’air [36]. Les aérogels présentent des caractéristiques d'isolation

exceptionnelles, composés de 99.8% d’air, ils sont extrêmement légers et plus proches de

l’apparence d’un nuage de poussière que d’un matériau isolant classique ; ils possèdent un

excellent coefficient de conductivité thermique, entre 0.011 W.m-1. K-1et 0.013 W.m-1. K-1. A

titre de comparaison, il est trois fois plus isolant que la laine de verre.


32

II.4. Propriétés et performances d'un matériau isolant

La conductivité thermique n’est pas la seule propriété à prendre en compte dans le choix d’un

isolant. En effet, les propriétés d’un matériau isolant sont subdivisées en trois groupes

essentiels [36] :

II.4.1. Propriétés physiques

Elles décrivent le comportement du matériau en termes de densité, de la résistance mécanique,

de la capacité d'isolation thermique, de l'absorption acoustique, la résistance à l'humidité et au

feu, stabilité dimensionnelle, etc.

II.4.2. Propriétés environnementales

Ce deuxième groupe comprend des propriétés comme l'énergie intrinsèque primaire, la

quantité d’énergie totale qu’il a fallut prendre pour produire, transporter et à terme recycler le

matériau, les émissions de gaz pour la production de la matière, l'utilisation d'additifs contre

les effets biologiques, etc.

II.4.3. Propriétés de l’hygiène et de la santé

Le troisième groupe s’intéresse à la santé publique durant la production, l’utilisation et

l’étape finale de disposition des matériaux (par rapport aux besoins en oxygène, à

l’élimination des odeurs, fumées et gaz nocifs divers). Chaque matériau peut avoir des

conséquences sur la santé, à titre d’exemple le rejet de poussières ou particules (comme la

laine de verre).

II.5. Etude bibliographique sur les travaux d’isolation thermique

L’isolation thermique joue un rôle principal dans la réduction des consommations

énergétiques et également dans la création d’un espace de vie sain et plus confortable dans le

bâtiment. En effet, beaucoup des études et recherches sont réalisés sur l’isolation thermique

des bâtiments pour améliorer la performance thermique et développer les techniques

d'isolation dans les bâtiments pour réduire les besoins énergétiques.

(Ali Bolatturk 2007) [37] : a étudié la détermination et la sélection de l’épaisseur optimale

d'isolation sur les murs extérieurs des bâtiments dans la zone la plus chaude de la Turquie.


33

Un mur typique isolé par le polystyrène a été utilisé. Dans cette étude, les épaisseurs

optimales d'isolation sur les murs extérieurs des bâtiments ont été calculées à partir les

charges de transmission annuelles de chauffage et de refroidissement. Les charges de

transmission ont été calculées par l’utilisation des données climatiques à long terme pour la

zone sélectionnée. L’auteur a utilisé la méthode de (degrés-heures) qui est la façon la plus

simple et la plus intuitive pour trouver l'estimation de la consommation annuelle d'énergie

d'un bâtiment. La détermination de l'épaisseur optimale d'isolation, l’économie d'énergie, et la

période de récupération dépend du coût de l’énergie et le coût de l’isolation ainsi que

l'efficacité du système de chauffage, COP du système de refroidissement, la durée de vie du

bâtiment, et l'inflation et les taux d'actualisation.

Les résultats montrent que l’épaisseur optimale est l’épaisseur qui donne une bonne isolation

thermique avec moins coût totale d’énergie et d’isolation. Pour l’utilisation de l'isolation

thermique dans les murs du bâtiment, l’économie d’énergie par rapport à des (degrés-heures)

de refroidissement est plus importante pour l’économie d'énergie par rapport à des (degrés-

heures) de chauffage dans la zone étudie.

(M.Ozel, K.Pihtili 2006) [38] ont étudié analytiquement pour déterminer le meilleur

emplacement et distribution d’isolant thermique dans le toit du bâtiment pour obtenir une

maximale stabilisation du flux de chaleur entrant le bâtiment à partir le toit qui contient des

couches d’isolation. Un modèle numérique basé sur la méthode aux différences finies

implicite a été appliquée pour 12 différentes configurations de toit dans des exemplaires jours

pendant l'hiver et l'été. Pour ce but l'épaisseur de l'isolation totale a été maintenue constante

avec déférents emplacements et distributions des couches d’isolation dans le toit. Les valeurs

maximales et minimales de flux thermiques périodiques pour chaque configuration de toit ont

été calculées pour la réalisation de la stabilisation maximale du flux de chaleur entrant par le

toit. Les calculs ont été effectués pour deux jours de l’année (le plus chaud et le plus froid).

Les résultats montrent que la meilleure stabilisation de flux thermique a été obtenue dans le

cas où trois pièces d'isolation d'épaisseur égale ont été placés l'un à la surface extérieure du

toit, la seconde pièce d'isolation est placée au milieu du toit et la troisième pièce d'isolation

placé à la surface intérieure du toit. Le mauvais résultat dans les 12 configurations est obtenu

pour une couche isolante placé à la surface intérieure de toit.


34

Dans un autre article (M.Ozel, K.Pihtili 2006) [39] ont réalisé la même étude sur 12

différentes configurations des murs du bâtiment pour diverses orientations des murs dans les

deux conditions climatiques d'été et d'hiver. Afin de déterminer la distribution et

l'emplacement optimal d'isolation dans le mur à partir d’examiner le temps de décalage et le

facteur de diminution.

Les résultats ont montré que le meilleur rendement thermique (temps de décalage maximal et

facteur de diminution minimal) a été obtenue dans le cas d’un mur isolé par 3 couches

d’isolation sont égales a été placé dans la surface extérieure du mur, la seconde pièce

d'isolation est placée au milieu du et la troisième pièce d'isolation a été placé dans le surface

intérieure du mur. La pire situation d'isolement (temps de décalage minimal et facteur de

diminution maximal) a été obtenue dans le cas d’un mur isolé par une couche placé à

l’intérieur du mur). La distribution et l'emplacement optimal de l'isolation dans le mur pour un

temps de décalage maximal et un facteur de diminution minimal est le même pour tous les

orientations.

Une autre étude similaire du (Sami A. Al-Sanea, M.F.Zedan 2011) [40]. Les caractéristiques

thermiques dynamiques des murs isolés d’un bâtiment avec la même masse thermique sont

étudiées numériquement dans cette étude avec une épaisseur optimale d'isolation

(polystyrène) dans des conditions périodiques régulières avec les données climatiques de la

ville de Riyad. Dans cette étude l’épaisseur optimale totale d’isolation est maintenue

constante avec une variation de la distribution et l’emplacement des couches d’isolation dans

le mur avec la même masse thermique. L'isolation est réalisée par l'utilisation d'un, deux et

trois couches d'isolation, ces emplacements sont variés afin de déterminer les meilleures

performances.

Les résultats montrent que la meilleure performance globale est obtenue par un mur avec trois

couches d'isolation, chaque 26 mm d'épaisseur, placée à l'intérieur, au milieu et à l'extérieur,

suivi de près par un mur avec deux couches d'isolation, chaque 39 mm d'épaisseur, placée au

milieu et à l'extérieur du mur. La comparaison des performances des meilleurs murs avec un

mur isolé par une couche 78 mm d'épaisseur, placée à l'intérieur, donnée les améliorations

suivantes: augmentation de 100% en le temps de décalage de (6 h à 12 h), diminution de 10

fois de facteur de diminution, diminution de 20% à la fois dans le pointe des charges de

transmission de refroidissement et de chauffage, et de 1,6% et 3,2% de diminution dans les

charges de transmission annuelles de refroidissement et de chauffage respectivement.


35

(Sami A. Al-Sanea, M.F.Zedan et S.N.Al-Hussain 2011) [41], ont étudié numériquement

l’effet de la quantité et l'emplacement de la masse thermique sur les caractéristiques

thermiques dynamiques des murs isolés du bâtiment, et la notion de potentiel d’économies

d’énergie, dans les mêmes conditions climatiques de la vile de (Riyad). Cette étude est basée

sur l’augmentation de l’épaisseur de la masse thermique dans le mur avec deux type

d’isolation, dans le premier cas le mur a été isolé à l’intérieur et dans l’autre cas le mur a été

isolé à l’extérieur, dans les deux cas les deux murs ont les même augmentation de l’épaisseur

de la masse thermique, afin de déterminer l'épaisseur nécessaire de la masse thermique pour

obtenir une pourcentage désirable d’économies d'énergie.

Les résultats montrent que les charges de transmission annuelles de refroidissement et de

chauffage et le facteur de diminution diminuent avec l’augmentation de l’épaisseur de la

masse thermique. De plus les résultats montrent que : une augmentation d’économies

d’énergie, une augmentation de la résistance dynamique et une augmentation de décalage de

temps avec l’augmentation de l’épaisseur de la masse thermique.

Pour une masse thermique donnée, un mur avec isolation extérieur donne une meilleure

performance thermique globale plus importante par rapport à un mur avec isolation intérieur.

(Mohamad Ibrahim et al 2014) [42] : ont étudié expérimentalement et analytiquement les

performances thermiques des murs extérieurs protéger par une couche d’isolation à base de

"silice-aérogels". L’objectif de cette étude est de trouver la meilleure matière de construction

du mur, et le meilleur type d’isolation entre les différents matériaux utilisés à partir de la

comparaison de ces performances, pour les différents cas en chauffage continu, chauffage

discontinu et pas de chauffage. Plusieurs paramètres d'évaluation sont utilisés : temps de

décalage, le facteur de diminution, la consommation énergétique, et l'indice de confort

thermique.

Les résultats montrent que pour les cas en chauffage continu et pas de chauffage, le meilleur

mur qui donne un maximal temps de décalage et un minimal facteur de diminution, c’est le

mur avec deux couches d'isolation, l'une au milieu de le mur et l'autre placé à la surface

extérieure. Pour les espaces chauffés par l’intermittence, le cas pour une matière isolante

placée comme une couche sur la surface intérieure du mur est la plus efficace pour la

consommation énergétique. La meilleure performance pour l'utilisation de l'indice de confort

thermique est obtenue pour le même cas.


36

Dans la plupart cas étudiés, la couche isolante à base de la matière silice-aérogel présente des

meilleures performances par rapport à d'autres matériaux isolants utilisées.

(G.Barrios et al 2012) [43] ont réalisé une étude sur les paramètres d’évaluation de la

performance thermique de l’enveloppe mur/toit pour les bâtiments non climatisées, à savoir

les bâtiments qui n'utilisent pas les systèmes de climatisation, de chauffage ou de

refroidissement. Cinq groupes de paramètres pour l'évaluation de la performance thermique

de l'enveloppe murs/toits dans des bâtiments non climatisés ont été analysées à l'aide de

simulations numériques du transfert de chaleur périodique à travers cinq différentes

configurations de toit.

Cette recherche montre la pertinence de l’utilisation de l'énergie transférée à travers

l’enveloppe mur/toit pendant un jour, le facteur de diminution, les degrés-heures de

l’inconfort et l'indice d'efficacité thermique à chaud ou froid, pour l'évaluation thermique de

murs/toits des bâtiments non climatisés. La sensibilité de ces paramètres a été analysée avec

les conditions climatiques et avec le facteur d'absorption solaire de la surface extérieure.

L'énergie transférée par l’enveloppe mur/toit au cours d'une journée, est un paramètre

thermique efficace pour sélectionner les meilleures configurations. Le facteur de diminution

de la surface, n'a pas cette propriété, par conséquent, il est déconseillé pour les évaluations

dans les bâtiments non climatisés. Bien que, le temps de décalage n'a pas cette propriété, il

peut être utilisé comme un paramètre complémentaire pour choisir une configuration

appropriée.

(Meral.Ozel 2011) [44] dans cette étude, l'influence d'absorption solaire de la surface

extérieure sur les caractéristiques thermiques et l'épaisseur optimale d'isolation sont étudiée

par un modèle numérique basé sur la méthode aux différences finies implicite pour un mur

orienté au sud dans des conditions climatiques d’une année, pour déterminer les

caractéristiques thermiques telles que les charges de transmission annuelles de

refroidissement et de chauffage, temps de décalage moyen et le facteur de diminution. Ces

charges sont utilisées comme à un rapport économique pour déterminer l'épaisseur d'isolation

optimale. Le coefficient d'absorption solaire de la surface extérieure a été varié de 0 à 1 par un

incrément de 0,2. Le polystyrène extrudé est sélectionné comme un matériau d'isolation.

Les résultats montrent que pour les murs non isolés et isolés, le coefficient d’absorption

solaire a un grand effet sur les charges de transmission annuelles de chauffage et de


37

refroidissement, par contre a un petit effet sur le temps décalage moyenne. D'autre part, le

facteur de diminution est n’affecté pas par l’absorption solaire.

De plus, les résultats montrent également que l’absorptivité solaire a un effet très faible sur la

période de récupération et de l'épaisseur optimale de l'isolation, mais a un effet plus important

sur l’économie d'énergie.

Conclusion

L’utilisation de l’isolation thermique dans le bâtiment a des plusieurs avantages (économique,

environnementale et la réduction de niveau de bruit, etc.).

Il existe différents types des matériaux d’isolation thermique (biosourcés, minéraux et

synthétiques). L’installation des matériaux isolants dans l’enveloppe du bâtiment assurer une

bonne isolation thermique par la réduction des déperditions thermique entre le bâtiment et le

milieu extérieur.

L’étude bibliographique montre que l’isolation thermique a un effet important sur la

performance thermique de l’enveloppe du bâtiment et sur la réduction de la consommation

énergétique de chauffage et de climatisation.

Chapitre III

Matériels et méthodes


38

III.1. Introduction

Ce chapitre va définir l’objectif de l’étude ainsi que les paramètres du bâtiment cas de base,

qui est créé selon des paramètres qui reflètent au plus pris la réalité de la construction

résidentielle en Algérie ; ces paramètres impliquent les dimensions, les différentes zones, les

caractéristiques des matériaux qui composent l’enveloppe du bâtiment en plus des

coordonnées géographiques.

Le second temps sera l’occasion de développer la méthodologie choisie pour l’étude des

besoins énergétiques, ainsi que la pertinence du choix de l’outil de simulation.

En dernier lieu on évoquera les mesures d’efficacités énergétiques, qui impliquent des

modifications sur la structure du cas de base, ces modifications seront mentionnées pour

chaque mesure.

III.2. Objectif de l’étude

L’objectif de la présente étude est d’évaluer l’évolution des besoins énergétiques en fonction

des mesures d’efficacité énergétique passives et les conditions de confort thermique, d’un

bâtiment de base créé selon des paramètres qui reflètent au plus pris la réalité de la

construction résidentielle en Algérie.

III.3. Paramètre du bâti (cas de base)

III.3.1. Coordonnées géographiques et zone climatique

Les coordonnées géographiques du bâtiment de base correspondent à la ville d’Ouargla :

Latitude : 31,57° Nord.

Longitude : 5,19° Est.

Il est situé en zone climatique B, et son altitude est de 157 m.


39

III.3.2. Plan général du cas de base

Figure III.1 : plan générale de cas de base.

III.3.3. Dimensions et zonage du projet

La maison a une surface de 130 𝑚2, pour un volume de 390 𝑚3. L’entrée est orientée vers

l’EAST comme l’indique la figure ci-dessus. Les murs extérieurs non isolés sont en brique

creuse d’une épaisseur de 15 𝑐𝑚 avec un enduit extérieur en mortier de ciment et l’intérieur

en plâtre, alors que les séparations sont en brique creuse de 10 𝑐𝑚 l’enduit est en plâtre sur les

deux côtés.

Le plancher bas est constitué d’une couche en pierre d’une épaisseur de 20 𝑐𝑚 suivie de 10

𝑐𝑚 de béton, couvert de carrelage (la sous-chape est en mortier de ciment d’une épaisseur de

2 𝑐𝑚). La toiture est en béton-hourdi d’une épaisseur de 20 𝑐𝑚 et une chape en mortier de

ciment et un enduit intérieur en plâtre.

Dans notre cas, chaque pièce est modélisée par une seule et unique zone thermique, le tableau

présente les caractéristiques de chaque zone.


40

Tableau III.1 : Zones et dimensions du cas de base.

Zones Hauteur (m) Longueur (m) Largeur (m) Surface (m2) Volume (m3)

Chambre 1 3 6 4 24 72

Chambre 2 3 6 4 24 72

Séjour 3 7 4 28 84

Hall 3 9 2 18 54

WC 3 4 2 8 24

Salle de bain 3 4 3 12 36

cuisine 3 4 4 16 48

Totale 130 390

Type des fenêtres

Les fenêtres à simple vitrage qui ont un coefficient 𝑈=5.74 𝑊⁄ (𝑚2.𝐾) et un coefficient

𝑔=0.87.

III.3.4. Caractéristiques thermiques des matériaux

Les caractéristiques thermiques des matériaux utilisés dans le cas de base sont représentées dans

le tableau :

Tableau III.2 : Caractéristiques thermiques des matériaux [45].

Matériaux

Conductivité

thermique

(𝑲𝑱/𝒉 𝒎 𝑲)

Chaleur

spécifique

(𝑲𝑱/𝒌𝒈 𝑲)

Densité

(kg/m3)

Epaisseur

(𝒎)

Brique creuse 1,7 0,79 720 0,15

Brique creuse 1,8 0,79 720 0,10

Enduit extérieur 4,15 1 1700 0,01

Enduit plâtre 1,26 1 1500 0,01

Mortier 4,15 0,84 2000 0,01

Carrelage 6,14 0,7 2300 0,2

Béton 7,56 0,8 2400 0,1

Pierre 5 1 2000 0,2

Béton Hourdi 4,801 0,65 1300 0,2


41

III.3.5. Détails des parois de l’enveloppe de l’habitat étudié

Les parois constituant l’enveloppe de l’habitat sont détaillées comme suit :

III.3.5.1. Murs extérieurs

Tableau III.3 : matériaux constituant des murs extérieurs.

Matériau Epaisseur (cm)

Enduit en plâtre 1

Brique creuse 15

Enduit extérieur 2

III.3.5.2. Murs intérieurs

Tableau III.4 : Matériaux constituant des murs intérieurs.


Enduit en plâtre 1

Brique creuse 10

Enduit en plâtre 1

Brique

Enduit

extérieur

Enduit en

plâtre

Figure III.2 : Schéma du mur extérieur.

Brique

Enduit en plâtre

Figure III.3 : Schéma du Mur intérieur.


42

III.3.5.3. Toiture

Tableau III.5 : Matériaux constituant du Plancher haut.


Enduit extérieur 2

Béton-hourdis 20

Enduit en plâtre 1

III.3.5.4. Plancher bas

Tableau III.6 : Matériaux constituant du Plancher bas.


Carrelage 2

Mortier de ciment 2

Béton 10

Enduit extérieur

Béton hourdis

Enduit en plâtre

Figure III.4 : Schéma du Toiture.

Carrelage

Mortier de ciment

Béton

Figure III.5 : Schéma du Plancher bas.


43

III.4. Logiciel de simulation TRNSYS (Transirent System Simulation)

Figure III.6 : Schéma de principe du cas de base.

Le logiciel de simulation TRNSYS est un environnement complet et extensible, dédié à la

simulation dynamique des systèmes.

Développé par le CSTB dans le cadre de collaborations internationales, TRNSYS est

aujourd’hui la référence au niveau mondial de la simulation dynamique de bâtiments et de

systèmes. Plusieurs centaines de composants TRNSYS sont disponibles, couvrant un large

spectre d’applications.

(Energie solaire, Eoliennes, Hydraulique, Microcontrôleurs, Photovoltaïque, Piles à

combustibles, Piscines, Chaudière bois, Cogénération, comportement des usagés, analyse et

optimisation tarifaire, Plafond et Plancher rayonnant, Pompes chaleur, Régulation, Stockage

d’énergie intersaison, Systèmes de climatisation, Thermique du bâtiment, Tours de

refroidissements, Turbines à gaz, Matériaux à changement de phase, piles à combustible,

analyse économique…).


44

TRNSYS est un logiciel de simulation dynamique, il permet le calcul des Performances

techniques : des bâtiments mono ou multizones des équipements thermiques des systèmes

thermiques.

Ces simulations peuvent être couplées avec les conditions météorologiques, les scénarios

d'occupation l'utilisation de différentes formes d'énergie.

TRNSYS évalue le niveau de confort thermique d'un bâtiment par rapport à son

environnement climatique et le choix opéré sur son système thermique (type de chauffage,

niveau d'isolation, orientation des pièces…).

TRNSYS évalue des systèmes de chauffage et de climatisation des plus simples au plus

complexes, comme les systèmes solaires innovants, grâce à une bibliothèque de 50

familles de composants.

Données introduites :

Description du bâtiment et données météo (fournies avec le programme pour certaines villes),

description des éléments du système thermique et de leur fonctionnement. Des liens existent

avec certains programmes de dessin pour faciliter la saisie des données décrivant le bâtiment

(notamment IISiBat).

Avantage :

- Grâce à son approche modulaire, TRNSYS est extrêmement flexible pour modéliser un

ensemble de systèmes thermiques à différents niveaux de complexité (modules avec

procédures de calcul plus ou moins élaborées).

- L'accès au code source permet aux utilisateurs de modifier ou d'ajouter des composants qui

ne figurent pas dans la librairie d'origine.

- Une vaste documentation sur les sous-programmes y compris des explications, les usages

usuels et les équations de base.

- Une définition très souple de la période de simulation : choix du pas de temps, du début et

de la fin de la simulation.

Inconvénients :

Pas de valeur ou de système par défaut, l'utilisateur doit donc posséder et introduire

l'ensemble exhaustif des données définissant le bâtiment et le système.


45

III.5. La méthodologie de simulation

Pour étudier les besoins énergétiques du projet en va faire une série de simulations thermiques

dynamiques :

Une simulation « du cas de base », de notre projet initial on déduit la consommation du cas de

base.

Des simulations pour des cas optimisé, qui a pour but de chercher les cas les plus optimaux

par la variation des mesures d’efficacité énergétique et de laquelle on déduit la consommation

du cas optimisé.

Consignes de température : Selon le document technique réglementaire en application en

Algérie, les températures de confort pour le chauffage et la climatisation dans les chambres

sont respectivement (21°𝐶, 24°𝐶) et les autres espaces (cuisine, salle d’eau et couloir) sont

(18°𝐶, 27°𝐶).

Dans notre travail en va jouer sur les mesures d’efficacité énergétique passives qui concernent

l’enveloppe du bâtiment. Il s’agit :

Des types des matériaux de construction.

De l’impact de l’isolation.

III.5.1. Etat des lieux des besoins thermiques du cas de base

Cette étape consiste à paramétrer le logicielle TRNSYS avec les données caractéristiques du

cas de base à l’aide du TRNBUILD (Type 56) ainsi que les données météorologiques de la

ville d’Ouargla, et on fixe le pas de calcul à une heure pour chaque itération, enfin on simule

pour obtenir l’évolution de la température moyenne de l’air à l’intérieur de chaque zone ainsi

que les besoins énergétiques de chauffage et de climatisation en énergie utile (𝐸𝑈). La figure

ci-dessous montre l’évolution de la température.


46

Figure III.7 : Evolution annuelle de la température intérieure.

Tableau III.7 : Besoins énergétiques mensuelle.

mois jan Fév Mar Avr Mai Juin Juil Aou Sep Oct Nov Dec totale

Chauffage [KWh] 2661 1613 427,3 56,17 0,7878 0 0 0 0 11,06 803,5 2237 7809,81

Refroidissement

[KWh] 1,861 37,26 572 1338 3330 4982 6754 6205 3611 1665 125,7 7,319 28629,14

Les besoins énergétiques de chauffage et de climatisation en énergie utile (𝐸𝑈) du bâtiment

(cas de base) se révèlent être de l’ordre de 7809 (𝐾𝑊ℎ/𝑎𝑛) pour le chauffage et de 28630

(𝐾𝑊ℎ/𝑎𝑛) pour la climatisation soit un besoin total annuel de 36439 (𝐾𝑊ℎ).


47

Figure III.8 : L'évolution mensuelle des besoins énergétiques.

La performance énergétique de notre cas est de l’ordre de 280.3 𝐾𝑊ℎ𝐸𝑈/𝑚2𝑎𝑛 (on obtient

cette performance on divisant le besoin total annuel par la surface du bâtiment 130 𝑚2).

III.5.2. Types des matériaux de construction

La simulation se fera sur la pertinence du choix des matériaux des façades extérieurs, ainsi

nous retiendrons trois types des matériaux en plus de notre cas de base qui est construit en

brique creuse de 15 cm, à savoir le parpaing de 20 cm, ainsi qu’une composition : Double

murette en briques creuses (15𝑐𝑚 et10𝑐𝑚) avec une lame d’air (5𝑐𝑚). Les caractéristiques

des matériaux sont décrites dans le tableau suivant :

Tableau III.8 : Caractéristiques des matériaux de construction [45].

Matériaux

Conductivité thermique

(𝑲𝑱/𝒉 𝒎 𝑲)

Chaleur spécifique

(𝑲𝑱/𝒌𝒈 𝑲)

Densité

(kg/m3)

Epaisseur

(𝒎)

Brique creuse 1,7 0,79 720 0,15

Brique creuse 1,8 0,79 720 0,10

Parpaing 3.79 0.65 1300 0.20

Lame d’air 0.216 1.227 1 0.05

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

bes

oin

én

erg

étiq

ue

[Kw

h]

Refroidissement [Kwh] Chauffage [Kwh]


48

III.5.3. De l’impact de l’isolation

Au cœur de cette simulation on va étudier l’effet de l’isolation sur l’efficacité énergétique en

utilisant le polystyrène expansé comme un isolant pour les matériaux conventionnels dont les

caractéristiques thermiques sont :

𝜆=0.141(𝐾𝐽/ℎ𝑚𝐾), 𝐶=1.38 (𝐾𝐽/𝑘𝑔𝐾) et 𝑑=25 (kg/m3).

III.5.3.1. Premier partie

L’isolant sera utilisé selon plusieurs épaisseurs qui varient entre 1 𝑐𝑚 et 10 𝑐𝑚, pour les

façades extérieurs, la toiture et le plancher bas ; afin de déterminer à la fois la partie qu’il faut

isoler en priorité.

III.5.3.2. Deuxième partie

Dans cette partie on va étudier l’effet de l’isolation selon la position de l’isolant soit à

l’extérieure ou à l’intérieure dans les murs extérieurs et la toiture.

III.5.3.3. Troisième partie

Dans cette partie on utilise les panneaux 3D en polystyrène comme un matériau de

construction pour l’enveloppe du bâtiment (les murs extérieurs, les murs intérieurs et la

toiture). Afin de déterminer l’évolution de la température intérieure et les besoins énergétique

pour le chauffage et la climatisation.

Figure III.9 : Schéma du panneau 3D.


49

Description du panneau 3D

C’est un panneau de polystyrène expansé assemblé avec deux plaques de treillis soudé

connectées entre elles par des fils d’acier, ce qui lui permet d’avoir une résistance au séisme.

La forme et l’épaisseur peuvent varier en fonction des besoins.

Les composants du panneau 3D :

Noyau en polystyrène expansé de 10 cm pour l'isolation.

Treillis soudé métallique sur l'intérieur et à l'extérieur.

Diagonales en acier.

Béton pulvérisé sur les deux côtés (« béton projeté ») de l’ordre de 4cm.

Conclusion

L’objectif de l’étude étant mis au point : évaluer l’évolution des besoins énergétiques en

fonction des mesures d’efficacité énergétique choisies, sur un bâtiment conçu sur la base des

habitudes constructives et de données géographiques et météorologiques locales (la ville

d’Ouargla).

Le logiciel TRNSYS sera utilisé pour faire les simulations :

La première est la simulation de cas de base, qui intègre les données spécifiques du bâtiment

(cas de base) afin de simuler les besoins énergétiques de ce dernier. La deuxième, la

simulation du cas optimisé qui consiste à appliquer une-à-une les mesures d’efficacité pour

dégager en chaque mesure -suivant l’impact de cette dernière- sur le besoin énergétique du

cas de base.

Ce chapitre a été consacré aux matériels et méthodes qui serons mis en œuvre pour cette

étude, le prochain sera dédié aux résultats des simulations du projet.

Chapitre IV

Résultats et discussion de la simulation


50

Introduction

Ce chapitre se focalisera sur la simulation de l’impact des mesures d’efficacité énergétique

passives sur les besoins énergétiques du bâtiment de base.

L’objectif assigné à ce travail est de faire sortir le modèle qui correspond à une enveloppe le

plus efficace possible en tenant compte des mesures précédemment citées.

L’impact des mesures d’efficacité énergétique sera étudié séparément en se référant au cas de

base pour chaque mesure. Après avoir préalablement paramétrer le cas de base et simuler ces

besoins énergétiques.


51

IV.1. Matériaux de construction

IV.1.1. Résultats de simulation

IV.1.1.1. Brique creuse 15cm

L’évolution annuelle de la température intérieure

Figure IV.1 : Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (Brique creuse 15cm).

L’évolution mensuelle des besoins énergétiques

Figure IV.2 : L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Brique creuse 15cm).

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

bes

oin

éner

gét

ique

[Kw

h]



52

IV.1.1.2. Parpaing 20 cm


Figure IV.3 : Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (parpaing 20cm).


Figure IV.4 : L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (parpaing 20cm).

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

bes

oin

éner

gét

ique

[kw

h]



53

IV.1.1.3. Double murette


Figure IV.5 : Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (double murette).


Figure IV.6 : L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Double murette).

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

bes

oin

én

ergét

ique

[kw

h]



54

IV.1.2. Comparaison des résultats des matériaux de construction

Tableau IV.1 : Besoin énergétique annuel (Types des matériaux).

Brique creuse 15 cm Parpaing 20 cm Double murette

Besoin de chauffage [kWh] 7809.81 8656.63 5383.77

Besoin de climatisation [kWh] 28629.14 29986.38 25148.73

Besoin totale [kWh] 36438.95 38643.01 30532.5

Performance (kWh/m2 an) 280.29 297.25 234.86

Figure IV.7 : Besoin énergétique annuel (Types des matériaux).

Discussions

Pour tous les types des matériaux de construction le besoin énergétique finale pour la

climatisation est beaucoup plus important (si on utilise l’électricité pour le système de

climatisation) par rapport le besoin énergétique finale pour le chauffage.

Le choix du type du matériau de construction c’est un révélé fondamental dans la

détermination du besoin énergétique total à cause de la différence dans la conductivité

thermique entre les matériaux, en effet les résultats de la simulation ont montré que lors de

l’utilisation de la double murette comme matériau de construction le gain énergétique peut

atteindre jusqu’à 16.20%.

Le parpaing (l’un des matériaux les plus utilisés) à une performance énergétique lamentable

contrairement à la double murette en brique creuse.

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

brique creuse 15 cm parpaing 20 cm double murette

Bes

oin

éner

gét

ique

[kw

h]

Besoin chauffage [kwh] Besoin climatisation [kwh] Besoin totale [kwh]


55

IV.2. L’impact de L’isolation

IV.2.1. Premier partie

IV.2.1.1. Plancher Bas

Figure IV.8 : L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation de plancher bas).

IV.2.1.2. Mur Extérieur

Figure IV.9 : L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation des murs extérieurs).

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bes

oin

én

ergét

iqu

e [k

wh

]

Epaisseur de l'isolant (cm)

Besoin de chauffage Besoin de climatisation Besoin total

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bes

oin

én

ergét

iqu

e [K

wh]




56

IV.2.1.3. Toiture

Figure IV.10 : L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation de toiture).

IV.2.1.4. Comparaison de l’isolation de l’enveloppe du bâtiment

Figure IV.11 : L’évolution du besoin énergétique annuel (L'impact de l'isolation).

Discussions

Les résultats ont montré que l’isolation de la toiture et des murs extérieurs ont un impact non

négligeable sur le gain énergétique total bien que ce soit dans des proportions différentes, par

contre l’isolation du plancher bas avait un impact négatif.

L’isolation des murs extérieurs peut apporter un gain de l’ordre de 20.7%, mais l’isolation de

la toiture à un gain de 49%, beaucoup plus important que les murs extérieurs, en plus

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bes

oin

én

ergét

iqu

e [k

wh

]



15000

25000

35000

0 2 4 6 8 10

Bes

oin

éner

gét

ique

[Kw

h]


Plancher bas

Toiture

Mur extérieur


57

l’isolation de la toiture et les murs extérieurs permettent une baisse du besoin énergétique en

chauffage et en climatisation simultanément.

IV.2.1.5. L’épaisseur optimale d’isolation

Pour trouver l’épaisseur optimale d’isolation, on a fait une étude sur les variations des couts

(isolation, énergie et total) par une isolation extérieure de la toiture et des murs extérieurs

avec une épaisseur d’isolation variable de polystyrène expansé.

Figure IV.12 : variation du coût d’isolation, d’énergie et total en fonction d’épaisseur d’isolation.

Discussions

D’après les courbes des variations des coûts, on observe que le coût d’isolation a été

augmenté avec l’augmentation de l’épaisseur d’isolation, le coût d’énergie consommé a été

diminué, et le coût total a diminué jusqu' à une valeur minimale à 6 cm d'épaisseur d'isolation,

et puis commencer à augmenter après cette valeur.

Les résultats ont montré que l’épaisseur optimale d’isolation est de l’ordre de 6cm (isolation

des murs extérieurs et de la toiture en polystyrène expansé).

L’épaisseur optimale d’isolation est l’épaisseur qui donne une meilleur économie d’énergie

avec un moins cout d’isolation.

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

3000,00

3500,00

4000,00

4500,00

5000,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Coût

(D

A/m

2)

Epaisseur d'isolation (cm)

cout d'énergie cout d'isolation cout total


58

IV.2.2. Deuxième partie

IV.2.2.1. Isolation à l’intérieur (Polystyrène expansé 6cm)


Figure IV.13 : Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (Isolation à l’intérieur).


Figure IV.14 : L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Isolation à l'intérieur).

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Bes

oin

én

ergét

iqu

e [k

wh]

Besoin de climatisation Besoin de chauffage


59

IV.2.2.2. Isolation à l’extérieur (Polystyrène expansé 6cm)


Figure IV.15 : Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (Isolation à l’extérieur).


Figure IV.16 : L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (Isolation à l’extérieur).

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Bes

oin

én

ergét

ique

[kw

h]

Besoin de climatisation Besoin de chauffage


60

IV.2.2.3. Comparaison des types d’isolation

Tableau IV.2 : Besoin énergétique annuel (type d’isolation).

Cas de base Isolation à l’intérieur Isolation à l’extérieur

Besoin de chauffage [kWh] 7809.81 1949 1742

Besoin de climatisation [kWh] 28629.14 12330 12220

Besoin total [kWh] 36438.95 14279 13962

Performance [kWh/m2 an] 280.29 109.83 107.4

Figure IV.17 : l’effet énergétique de type d’isolation.

Discussions

La façon la plus efficace pour isoler à partir de ces résultats est l’isolation extérieur du

bâtiment est parce qu’elle permet de profiter de l’inertie thermique des murs pour réguler la

température dans la pièce, quand elle est chauffée, les murs accumulent une partie de la

chaleur qu’ils restitueront progressivement lorsque le chauffage sera éteint. L’inconvénient est

qu’elle nécessite un temps plus important pour réchauffer une pièce froide.

D’autre part, elle maintient la fraîcheur en été et évite les ponts thermiques. Par contre on

remarque que l’isolation par l’intérieure a un gain énergétique faible que l’isolation par

l’extérieur et elle ne résout pas les ponts thermiques.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

Isolation à l’intérieur Isolation à l’extérieur

Bes

oin

éner

gét

ique

[kw

h]



61

IV.2.3. Troisième partie (Panneaux 3D de polystyrène)


Figure IV.18 : Evolution annuelle de la température à l’intérieure de chaque zone (panneaux 3D).


Figure IV.19 : L’évolution mensuelle des besoins énergétiques (panneaux 3D).

0

500

1000

1500

2000

2500

Bes

oin

én

ergét

ique

[kw

h]

Besoin de chauffage Besoin de climatisation


62

IV.2.4. Comparaison des résultats

Tableau IV.3 : Besoin énergétique (différents configuration).

Cas de base Isolation à l’extérieur (6cm) Panneaux 3D

Besoin de chauffage [kWh] 7809.81 1742 1081.27

Besoin de climatisation [kWh] 28629.14 12220 10128.655

Besoin total [kWh] 36438.95 13962 11209.925

Performance [kWh/m2 an] 280.29 107.4 86.23

Figure IV.20 : L’évolution mensuelle des besoins énergétiques.

Discussions

Les résultats montrent que l’utilisation des panneaux 3D comme un matériau de construction

donne la moins consommation d’énergie pour le chauffage et pour la climatisation donc, une

économie d’énergie plus important par rapport le cas de base et le cas avec isolation à

l’extérieur. La performance énergétique pour les panneaux 3D est égale 86,23 kWh. Cette

performance est plus faible par rapport les autre cas.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Bes

oin

éner

gét

ique

[kw

h]

Temps (Mois)

cas de base panneaux 3D Isolation extérieur


63

Conclusion

De cette investigation, les résultats montrent que l’utilisation de la double murette comme

matériau de construction donne une bonne performance thermique, donc un bon gain

énergétique. Le parpaing est un mauvais matériau de construction en raison de l’économie

d’énergie.

L’emplacement idéal de l’isolant dans l’enveloppe du bâtiment et celui de côté externe de la

masse thermique. Cet emplacement donne une économie d’énergie important par rapport à

l’emplacement de côté interne.

Les résultats montrent que l’épaisseur optimale d’isolation et pour des raisons économiques

serait de 6cm en polystyrène expansé. Les panneaux 3D donne les meilleurs résultats pour les

besoins énergétique par rapport tous les cas dans cette étude.

Conclusion Générale

Conclusion générale

64


L’objectif principal de notre travail est de contribuer à l’étude de l’isolation thermique des

bâtiments dans les zones désertiques, pour réduire la consommation énergétique dans les

bâtiments à partir de la réduction des échanges thermiques avec son milieu extérieur. Et pour

trouver l’épaisseur optimale d’isolation, et l’emplacement idéal d’isolant dans l’enveloppe du

bâtiment.

L’analyse des différents résultats obtenus par les simulations nous ont montré clairement qu’il

est possible de réduire la consommation énergétique des bâtiments résidentiels (maison

individuelle ou appartement) et ce en prenant en considération quelques aspects simples et

importants dès la conception architecturale.

Afin d’assurer une bonne isolation thermique il faut d’utiliser les meilleures techniques

d’isolation thermique, et il faut travailler de poser des fondements et des lois pour améliorer et

développer l’isolation thermique des bâtiments par la compréhension et l’étude des propriétés

physiques et thermiques des matériaux, et de choisir des bons matériaux d’isolation

thermiques dans la construction des bâtiments.

En effet, nous avons prouvé qu’un le choix des matériaux de construction ont à faible

conductivité thermique peut réduire de manière non négligeable les besoins énergétiques des

bâtiments en chauffage en hiver et en climatisation en été.

Les résultats ont montré que L’isolation thermique joue un rôle principal dans la réduction des

consommations énergétiques et également dans la création d’un espace de vie sain et plus

confortable dans le bâtiment. En effet, une bonne isolation thermique entraine le choix

d’équipements de climatisation moins puissants donc plus économiques.

Les résultats montrent aussi que l’économie d’énergie de l’isolation à l’extérieur du bâtiment

est important par rapport à l’isolation à l’intérieur. D’autre part l'isolation de la toiture est plus

importante par rapport à l'isolation des murs extérieurs. L’épaisseur optimale d’isolation serait

de 6 cm en polystyrène expansé.

Nous avons aussi démontré que l’utilisation des « panneaux 3D » comme un matériau de

construction est une solution plus efficace donne les meilleurs résultats pour l’économie

d’énergie.


65

Comme perspectives de notre travail, nous proposons d’abord de réaliser des simulations pour

vérifier tous les aspects liés à la réglementation thermique des bâtiments au l’Algérie, et

ensuite d’améliorer l’étude sur l’optimisation des caractéristiques de l’enveloppe en ajoutant

d’autres paramètres tels que l’inertie thermique et la ventilation et de généraliser notre analyse

ou évaluation énergétique aux bâtiments des autres zones climatiques d’Algérie.

Bibliographie

Bibliographie

Bibliographie

[1] peuportier. B, 2003 (Eco-conception des bâtiments. Batir en préservant l’environnement),

éd. Presses des Mines, Paris.

[2] Connaissance des Énergies, d'après (Key World Energy Statistics 2014, AIE).

[3] BP (British Petroleum Company 2015).

[4] APRUE : Agence nationale pour la promotion et la rationalisation de l'énergie (Algérie)

2014.

[5] FOURA SMIR, Simulation des paramètres du confort thermique d'hiver en Algérie,

Mémoire de Doctorat en science architecture et bioclimatique, Université Mentouri de

Constantine, 2008.

[6] MEM : Ministère de l'énergie et des mines, Bilan Energétique National de l'année (2010-

2014).

[7] Société Nationale de l'électricité et du gaz unité d’Ouargla, Sonelgaz (2010-2015).

[8] MEKHERMECHE A. « Contribution à l‘étude des propriétés mécaniques et thermiques

des briques en terre en vue de leur utilisation dans la restauration des Ksours sahariennes »

Mémoire de Magister Université de Ouargla 2012.

[9] Site internet: https://www.universalis.fr/Climat aride. Le 28/03/2016, 11:43.

[10] Medjelekh, D. 2006. Impact de l’inertie thermique sur le confort hygrothermique et la

consommation énergétique du bâtiment cas de l’habitation de l’époque coloniale à Guelma,

mémoire de magister : Architecture Bioclimatique, l’université Mentouri de Constantine.

[11] Source : Agence Nationale de Développement de l’Investissement (ANDI)-2015.

[12] L‘office National De Météorologie « Les données climatique de Ouargla de l‘année 2004

jusqu‘à l‘année 2014».

[13] H. M’Sellem et D. Alkama, Le confort thermique entre perception et évaluation par les

techniques d’analyse bioclimatique - Cas des lieux de travail dans les milieux arides à climat

chaud et sec, Revue des Energies Renouvelables Vol. 12 N°3, pp. 471 – 488 (2009).

[14] Alain Liébard, Traité d’architecture et d’urbanisme bioclimatiques, édition Le Moniteur.

(2005).

[15] Akchiche,Z. (2011). Etude de comportement d’une cheminée solaire en vue de l’isolation

thermique, Mémoire de Magistère, Université Kasdi Merbah, Ouargla.

[16] Ghedamsi Rébha,(2013). Elaboration d'un matériau de construction en vue de l'isolation

therm ique des bâtiments, Mémoire de Magistère, Université Kasdi Merbah, Ouargla.

Bibliographie

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dans les bâtiments, 6ème congrès Européen de Science des Systèmes Paris 19-22 septembre

2005.

[18] Thlierel, F. 1989. Modélisation du comportement thermique de l’homme et de son

habitat. Une approche de l’étude du confort, Université Paul Sabatier, Toulouse, France.

[19] Stéphane Thiers, Bilans énergétiques et environnementaux de bâtiments à énergie

positive, Thèse de doctorat, Ecole nationale supérieure des mines de paris, (2008).

[20] Hamel khalissa. Cours de confort thermique, Sciences pour l’architecture, Université de

Biskra.

[21] J.C. Deval, Le confort thermique en climat tempéré, Revue phy. Appl., Vol.19, pp. 513-

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[22] Certu, Le confort thermique, Mémento technique du bâtiment, 2003.

[23] HADDAD Abdelkrim, « Transferts thermiques », Alger 2001.

[24] BOUVENOT, A. « Transferts de chaleur », Edition 2010.

[25] CLONED, J. « Les matériaux isolantes thermiques pour le bâtiment », Centre

d‘animation régional en matériaux avancé, Mai 2010.

[26] REME, « Guide maghrébin des matériaux d‘isolation thermique de bâtiment », Edition

2010.

[27] HAKKOUM Soumia, « Etude des caractéristiques thermiques et mécaniques des briques

en terre cuite traditionnelles dans les régions de la wilaya de Ouargla », Mémoire de Magister,

Université de Ouargla 2015.

[28] HOLLAERT, Laurie « Analyse de la rentabilité financière et des avantages liés à

l’isolation thermique : étude de cas adaptés au modèle belge » Mémoire de Master, Université

libre de Bruxelles 2014.

[29] Mazari, M. Etude et évaluation du confort thermique des bâtiments à caractère public/

Cas du département d’Architecture de Tamda (Tizi ouzou), Mémoire de Magistère, Université

Mouloud Mammeri, Tizi Ouzou. 2012.

[30] Dr. Mohammad S. Al-Homoud, "Performance characteristics and practical applications

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353-366, 2005

[31] Site internet : (radiateur-electrique.org). Le 04/04/2016, 08:41.

[32] Site internet : (isolation-France.fr). Le 21/02/2016, 18 :35.

Bibliographie

[33] Guide technique « Guide des matériaux isolants », énergivie.info.

[34] "Guide des matériaux isolants," Espace info : Energie C.A.U.E. de la Haute-Loire, 16 rue

Jean Solvain, 43000 Le Puy En Velay. www.eie43.fr.

[35] HAFSSI, Fouad Contribution à l'étude de l'isolation thermique des bâtiments dans les

zones désertiques. Mémoire de Magister, Université d’Ouargla, 2010.

[36] BENMANSOUR, N. « Développement et caractérisation de composites Naturels locaux

adaptes a l’isolation thermique dans L’habitat », Thèse de Doctorat. Université Hadj Lakhdar

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[38] Sami A. Al-Sanea, M.F.Zedan. Improving thermal performance of building walls by

optimizing insulation layer distribution and thickness for same thermal mass. Applied Energy

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[39] Sami A. Al-Sanea, M.F.Zedan, S.N. Al-Hussain. Effect of thermal mass on performance

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[43] G. Barriosa, G.Huelsza, J.Rojasa, J.M.Ochoab, I.Marincicb. Envelope wall/roof thermal

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[44] Meral Ozel. The influence of exterior surface solar absorptivity on thermal characteristics

and optimum insulation thickness. Renewable Energy 39 (2012) 347e355.

[45] TRNSYS (Transirent System Simulation)

Résumé

Le climat dans les régions sahariennes dans notre pays caractérise par un hiver froid et sec et

un été très chaud. Les matériaux de construction utilisés dans ces régions sont le béton et le

mortier de ciment, qui présentent une mauvaise résistance thermique ce qui engendre

d’énormes dépenses de la consommation énergétique de climatisation et de chauffage. Pour

remédier à ce problème il est nécessaire d’installer des matériaux isolants ou de remplacer ces

matériaux de construction par un autre matériau ayant une bonne isolation thermique et à

faible consommation d’énergie.

Ce travail porte sur la valorisation d’intégration des matériaux isolants pour améliorer la

performance thermique de l’enveloppe des bâtiments. Il s’agit dans une étape important pour

assurer un bâtiment confortable avec moins consommation d’énergie.

La méthodologie de ce travail porte sur les méthodes numériques utilisant la simulation

thermique dynamique à l’aide du logiciel de simulation TRNSYS et son interface TRNBuild.

Le résultat a montré que l’isolation thermique jeu un rôle principale dans l’économie

d’énergie dans les bâtiments.

Mots clés: Isolation thermique, Climat, Consommation d’énergie, Bâtiments, TRNSYS.

Abstract

The climate in the Saharan regions in our country characterized by cold and dry winter and a

hot summer. The building materials used in these areas are concrete and cement mortar,

which have poor heat resistance which causes huge expenses of the energy consumption of air

conditioning and heating.

To remedy this problem it is necessary to install insulation materials, or replaced these

construction materials with another material having good thermal insulation and low energy

consumption.

This work deals with the valorization of integration of the insulating materials to improve the

thermal performance of the building envelope. This is a importantly step to assure a

comfortable building with less energy consumption.

The methodology of this work deals with on numerical methods using dynamic thermal

simulation with the TRNSYS simulation software and TRNBuild interface. The result showed

that the thermal insulation play a principal role in saving energy in buildings.

Keywords: Thermal insulation, Climate, Energy consumption, Buildings, TRNSYS.

ملخص

مواد البناء المستعملة في هذه المناطق .يتميز المناخ في المناطق الصحراوية في بالدنا بشتاء بارد وجاف وصيف حار جدا

هي من الخرسانة و مالط االسمنت والتي ال تعطي مقاومة حرارية جيدة للمبنى مما ينتج عنه زيادة كبيرة في االستهالك

ومن اجل تجنب هذا المشكل وجب إضافة مواد عازلة لهذه المواد أو تعويضها بمواد ،ي من اجل التبريد والتدفئةالطاقو

أخرى تعطي عزل حراري أفضل واستهالك طاقوي أقل.

والذي يعتبر خطوة هامة ،هذا العمل يندرج في إطار تثمين إضافة المواد العازلة من أجل تحسين األداء الحراري للمباني

من أجل توفير راحة حرارية للمباني مع استهالك أقل للطاقة.

المحاكاة برنامج باستخدام الديناميكية الحرارية النماذج محاكاة أجل من العددية الطرق على العمل هذا منهجية وتستند

TRNSYS بواجهتهTRNBuild. ، ل كبير في تخفيض االستهالك وأظهرت النتائج أن العزل الحراري يساهم بشك

الطاقوي في المباني.

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