Remerciement
Louange à Dieu qui nous à donner la force et le courage d’élaborer et de concevoir ce
modeste travail.
A l’occasion de ce mémoire, je remercie tous ceux qui ont de près ou de loin m’aidé à
réaliser ce travail. Particulièrement mon encadreur le docteur MANSOURI
SADDEK, d’abord pour avoir accepté de diriger ce travail, ensuite pour les précieux
conseils qu’il n’a cessé de me prodiguer tout au long de la réalisation de ce travail.
Je tiens à remercier mes parents, enseignants, amis et collègues du département
d’architecture et de l’université de Tébessa.
Enfin Je remercie les membres du Jury pour l’intérêt qu’ils ont bien voulu porter à ce
modeste travail.
Dédicace
A ceux qui n’ont jamais oublié à solliciter le tout puissant pour que je réussisse dans
ma vie et mes études, ceux qui m’ont toujours poussé à affranchir les obstacles et
m’ont remonté le moral, à l’esprit de ma mère défunte à mon adorable père et ma
belle-mère « Maalem Saida» que Dieu les garde pour moi.
A mon frère et mes sœurs.
A Mon grand-mère Djebari Djemaa
Sans que j’oublie mes amis intimes pour leurs soutiens et à tous mes collègues de la
promotion de Master I et II « LMD ». Tous les enseignants et les administrateurs
qu’ils m’ont aidé.
I. Introduction :
L’architecture bioclimatique d’aujourd’hui est la redécouverte des principes de
construction qui permettaient aux bâtisseurs d’autrefois de composer avec le climat.
Elle recherche un équilibre entre la conception et la construction et son milieu (climat,
environnement,…).
Les modes et rythmes fonctionnel de la construction. L’architecture bioclimatique
permet de réduire les besoins énergétiques, de maintenir des températures agréables, de
contrôler l’humidité et de favoriser l‘éclairage naturel.
Elle utilise l’énergie renouvelable disponible sous forme de lumière ou de chaleur,
afin de consommer le moins d’énergie possible pour un confort équivalent. Elle vise
également à protéger la construction des vents et pluies froides. Elle s’appuie sur
l’emplacement, l’orientation, l’isolation et l’agencement des pièces ; il s’agit pour les
constructeurs d’allier, par ces biais, l’architecture au contexte du climat local.
D’un autre part, la télécommunication c’est un des plus importants secteurs de
services en Algérie, leur efficacité est très importante pour assure le développement
économique des pays, pour ça Algérie télécom comme le patron de télécommunication
algérienne a été initié des projets afin d’améliorer leur services par l’intégration des
nouveaux techniques et équipements de la dernier génération.
MSAN (Multi Services Access Node) c’est une nouvelle technologie utilisée par
Algérie télécom pour améliorer les services de réseau télécommunication et
spécialement optimiser le débit d’internet obtenu par le client dans un plan stratégique
suivi par l’organisme pour réduire l'écart avec le niveau et la qualité de service des
payés développe et changer le point de vue de client algérienne sur leur services.
Cet équipement a besoin des conditions bioclimatiques bien déterminées pour obtenir
le rendement optimal.
Ce projet face un grand problème au niveau de Wilaya de Tébessa ce qui est les
contraintes climatique, le climat chaud qui caractérisé la Wilaya surtout en été cause un
surchauffement de micro climat intérieur d’abri qui compte l’équipement ce qui a
conduit à un débranchement fréquent de l’MSAN.
Dans notre travaille on va essaie de sauver ce projet qui cout Algérie télécom des
milliards de dinar avec l’utilisation des principes, des méthodes et des techniques de
l’architecture bioclimatique pour crée un bâtiment avec un micro climat intérieur
convenable pour optimiser le rendement de l’équipement MSAN et minimise à la fois
la consommation d’énergie nécessaire pour obtenir ces conditions dans un
environnement climatiquement chaud.
II. Problématique :
Les zones climatique chaude est constituer un cauchemar réel pour le
fonctionnement pour tous les équipements industrielle, malgré leur système d’auto-
refroidissement qui est utilisé dans la plus part de ces équipements.
Dans Notre cas d’étude, le problème de l’insuffisance de climatisation malgré
l’existence de climatiseur puissant supplémenter pose plusieurs points d’interrogations
Dans une autre vision le bâtiment (abri MSAN) consomme une quantité important
d’énergie électrique à cause de l’utilisation d’un climatiseur supplémentaire puissant
pour le refroidissement d’équipement sans aucun résultat respectable obtenu.
L’humidité constituer un problème essentielle pour tous les équipements
industrielle, elle est agressive a l’équipement qui cause la dégradation de la situation
d’MSAN avec le temps.
Tous ces problèmes nous poussent à poser les questions suivant :
Quelle sont les causes réelle de tous ces problèmes ?
Comment construire un abri bioclimatique avec un micro climat intérieur qui
réponde aux besoins nécessaires de l’équipement MSAN ?
III. Hypothèses :
Le système constructif est totalement déperditions thermique les
matériaux de construction utilisé sont des matériaux avec une forte
conductivité thermique (sol, dalle des étages, mur). L’utilisation d’une
bonne isolation thermique été obligatoire pour ce type des bâtiments.
Au niveau de la conception, il est impératif de choisir des procédés de
construction et des composants réduisant au maximum les pertes
surfaciques par les parois et intégrant les pertes les plus réduites
possibles au niveau des jonctions de ces parois, il faut a désigné une
conception créative pour crée une bâtiment passive qui résiste les
contraintes climatique afin de crée un microclimat spécifique
convenable a l’équipement.
La mauvaise orientation et emplacement et le choix aléatoire du terrain
d’abri MSAN et le non prendre en compte les contraintes climatique
naturels (rayonnement solaire, les vents dominant…) ce qui participer
d’une manière ou d’une autre au surchauffe de microclimat intérieur
d’abri.
L’Algérie est une paye totalement riche par les ressources naturelles
qu’on peut utiliser comme des solutions naturelles écologiques gratuites
et renouvelable pour renduire la consommation d’énergie électrique,
parmi ces ressources naturelles c’est le refferaichement d’air par la
géothermie.
IV. Objectifs :
On peut résumer nos objectifs principaux dans trois points essentiels :
1. Obtenir un bâtiment bioclimatique qui répond aux besoins de l’équipement
MSAN dans un climat aride et semi-aride (Tébessa).
2. Trouver et résolu les problèmes réels qui empêchent l’avancement du projet.
3. Minimise le maximum la consommation d’énergie de bâtiment.
V. Approche méthodologique et structure de mémoire :
Pour arriver à des résultats précises et répondre à ces objectifs, il est nécessaire de
travaillé sur une méthode adéquate avec le thème de recherche. Donc, à partir de cette
recherche nous avons choisi de s'orienter vers le choix de l'approche environnementale
qui est s'inscrit dans la démarche bioclimatique et concerne l'analyse des aspects
négatifs produits par les changements climatiques. Elle prête de l'attention pour la
production d'un environnement extérieure sain et confortable et de concevoir un
bâtiment dont le système utilisé est basé sur les énergies renouvelables.
Afin d’atteindre l’objectif ciblé par notre recherche et d’étudier tous les aspects touchés
par cette dernière, nous avons structuré notre travail selon les étapes suivantes :
- Une introduction générale qui comprend l’objet de la recherche, la problématique, la
question de départ, l’hypothèse, ainsi que la méthodologie d’approche.
- Une première partie est à caractère théorique : elle est constituée de deux chapitres :
la première présente l'architecture bioclimatique et ses principes et le deuxième chapitre
détaille la climatisation géothermique qui est un composant essentiel de l'architecture
bioclimatique.
- Une deuxième partie est plus pratique. Elle divisé en deux parties, la première partie
présente notre cas d'étude, elle donne des informations détaillées sur son fonction,
implantation et particulièrement sur son climat. Et la deuxième partie est une analyse
critique d’abri MSAN sur quatre volets (technique-architecturale-urbain-économique)
dans le but de comprendre et maitriser les problèmes caché puis les résoudre sous une
forme des recommandations.
Finalement, le mémoire sera clôturé par une conclusion générale qui dressera un
principal résultat et des propositions d’éventuelles perspectives futures de recherche.
Chapitre I Architecture Bioclimatique
1
1. Introduction :
Afin de rationaliser la consommation d’énergie et sauver notre planète des conséquences
de l’utilisation excessive des énergies fossile et en termes d’épuisement des ressources et
d’impact sur le réchauffement de la planète. Les tentations des concepteurs pour créer des
ambiances intérieures confortables dans une optique de développement durable se
matérialisent par l’apparition de nouveaux vocabulaires et concepts.
Ces nouveaux concepts qui été utilisé aujourd’hui, prennent une nouvelle dimension
d’économie d’énergie et de rentabilité, tentent de s’intégrer dans une démarche plus généreuse
liée à la notion globale d’éco-bâtiment ou écoconstruction. Le pari est de maîtriser
naturellement les conforts d’été et d’hiver, en privilégiant des solutions simples et de bon sens
telles que : la bonne orientation, le choix judicieux du matériau, la prise en compte de
l’environnement, la végétation, …etc.
Etant donné que cette recherche va aborder l’un des principes majeurs de la démarche
bioclimatique comme élément acteur dans le confort thermique des bâtiments, en l’occurrence
la végétation, il est donc impératif de présenter et de définir ces concepts.
Fig n°1 : les principes d’un bâtiment bioclimatique
k Source : Site web officiel de bureau des études arc en ciel (2012).
Chapitre I Architecture Bioclimatique
2
2. Définition de l'architecture bioclimatique :
« L’architecture bioclimatique rétablit l’architecture dans son rapport à l’homme
("l'occupant") et au climat (extérieur et intérieur "les ambiances.)». 1
L'architecture bioclimatique est une architecture qui profite au maximum des apports
naturels du soleil par des aménagements
simples et une conception adéquate.
L'architecture bioclimatique permet de se
protéger du froid, de capter la chaleur, de la
stocker, de la distribuer et de se protéger des
surchauffes. Elle apporte à la construction la
garantie de profiter au maximum des apports
solaires qui constituent une source d'énergie
gratuite et inépuisable. C'est une architecture
qui cherche un équilibre entre les conditions
climatiques, l'habitat et le confort de l'occupant.
« L'architecture bioclimatique tente de tirer parti de ces énergies ambiantes disponibles sous
forme de lumière et de chaleur : plus de lumière naturelle pour mieux relier l'homme à son
environnement et réduire le cout de fonctionnement de l'éclairage artificiel ; plus de chaleur
gratuite pour freiner les consommations en énergie marchande et limiter les atteintes à
l’environnement ».2
La conception bioclimatique consiste à mettre à profit les conditions climatiques
favorables tout en se protégeant de celles qui sont indésirables, ceci afin d'obtenir le meilleur
confort thermique.
En période froide, une architecture bioclimatique favorise les apports de chaleur gratuits,
diminue les pertes de chaleur et assure un renouvellement d'air suffisant. En période chaude,
elle réduit les apports caloriques et favorise le rafraîchissement.
1 Alain Liébard et André De Herde , [Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatiques].Alain Liébard et André De Herde, observ, ER 2005. , page : 60b 2 - Ibid., p. 2a
Fig n°2: Les quatre éléments l’architecture
j Source : Site officiel innovhabitat (2016).
Chapitre I Architecture Bioclimatique
3
3. L’évolution de l’architecture bioclimatique : Redécouverte au début des années 70, l'architecture bioclimatique recherche une synthèse
harmonieuse entre la destination du bâtiment, le confort de l'occupant et le respect de
l'environnement, en faisant largement appel aux principes de l'architecture. L'architecture
bioclimatique permet de réduire les besoins énergétiques et de créer un climat de bien être
dans les locaux avec des températures agréables, une humidité contrôlée et un éclairage
naturel abondant.
Le concept « bioclimatique » fait référence à la bioclimatologie qui est une partie de
l’écologie. Elle étudie plus particulièrement les relations entre les êtres vivants et le climat
d’où une définition générale de l’architecture bioclimatique se résumant à ceci : « Cette
expression vise principalement l’amélioration du confort qu’un espace bâti peut induire de
manière « naturelle » c’est à dire en minimisant le recours aux énergies non renouvelables, les
effets pervers sur le milieu naturel et les coûts d’investissement et de fonctionnement.
L’intérêt du Bioclimatique va donc du plaisir d’habiter ou d’utiliser un espace à
l’économie de la construction, ce qui fait un élément fondamental de l’art de construire»3.
En effet, une architecture bioclimatique tire le meilleur parti du rayonnement solaire et de
la circulation naturelle de l'air. Il s'agit de trouver l'équilibre idéal entre l'habitat, le mode de
vie des occupants et le climat local, en ajustant l'orientation de la maison, la disposition des
ouvertures et la répartition des pièces. Même la végétation a son rôle à jouer : un simple écran
végétal peut protéger efficacement contre le vent et le rayonnement solaire.
En 1999, ces objectifs environnementaux étaient plutôt avant-gardistes. Aujourd'hui,
« bâtir durable » est une tendance forte, tant auprès des particuliers que des entreprises. La
conception architecturale bioclimatique s'inscrit dans la problématique contemporaine liée à
l'aménagement harmonieux du territoire et à la préservation du milieu naturel. Cette
démarche, partie prenante du développement durable, optimise le confort des habitants, réduit
les risques pour leur santé et minimise l'impact du bâti sur l'environnement4. Elle constitue par
conséquent un mode de conception architecturale qui recherche la meilleure adéquation
possible entre le climat, le bâtiment et le confort de l’occupant.
3 - URCAUE, Guide-conseil I' Union Régionale, des Pays-de-la-Loire 312, avenue René Gasnier 49100Angers. [www.urcaue-paysdelaloire.com]. 4 Ahmed Ali Ep et Ait Kadi Salima, Performances thermiques du matériau terre pour un habitat durable des régions arides et semi-arides ; Cas de Timimoune, Mémoire magistère, Université Mouloud Mammeri - Tizi-Ouzou, page: 40, 41.
Chapitre I Architecture Bioclimatique
4
4. Principes de base de l'architecture bioclimatique :
S’inscrivant dans une démarche de développement durable, l'architecture bioclimatique se
base sur les principes suivants :
Minimisation des pertes énergétiques en s’adaptant au climat environnant :
Compacité du volume
Isolation performante pour conserver la chaleur
Réduction des ouvrants et surfaces vitrées sur les façades exposées au froid ou aux
intempéries.
Privilégier les apports thermiques naturels et gratuits en hiver
Ouvertures et vitrages sur les façades exposées au soleil
Stockage de la chaleur dans la maçonnerie lourde
Installations solaires pour le chauffage et l'eau chaude sanitaire
Privilégier les apports de lumière naturelle
Intégration d'éléments transparents bien positionnés
Choix des couleurs
Privilégier le rafraîchissement naturel en été
Protections solaires fixes, mobiles ou naturels (avancées de toiture, végétation,…)
Ventilation
Inertie appropriée
Chapitre I Architecture Bioclimatique
5
5. Relation : Architecture/Climat :
De tous temps, l'homme a essayé de tirer parti du climat pour gagner du confort et
économiser l'énergie dans son habitation. Aujourd'hui, des règles d'adaptation à
l'environnement, à l'architecture et aux climats permettent d'allier une tradition millénaire et
des techniques de pointe.
De nos jours, les exigences du confort augmentent et se multiplient de plus en plus et les
concepteurs semblent avoir négligé la fonction d’adapter le bâtiment au climat et la maîtrise
de l’environnement intérieur et extérieur. Ils ont confié le soin à la technologie de créer un
environnement artificiel.
En considérant l’architecture dans une
recherche d’intelligence, celle-ci doit créer
elle-même, par son enveloppe (forme,
matériaux, répartition des ouvertures) et ses
structures intérieures, un microclimat
confortable. L’architecture doit être étudiée en
fonction du climat.5
Aujourd’hui, il faut réorganiser la relation
entre l’architecture et son milieu, sous l’angle
de la double responsabilité : par rapport au
milieu actuel et par rapport à celui des générations futures. En d’autre terme, on doit adapter
le bâtiment au climat et au mode de vie des futurs habitants ; Car un mauvais choix peut
coûter très cher à long terme sur le plan énergétique.
Dans les pays à climat chaud, aujourd’hui encore, le constat des conditions d’inconfort
extrême que l’on rencontre dans les bâtiments est sévère : les conséquences néfastes pour les
occupants sont nombreuses.
Pour cela, des concepts nouveaux dans le vocabulaire architectural tel que : « Architecture
bioclimatique », « solaire passive » ou « architecture climatique » ou une conception
consciente de l’énergie ont pris en considération les mécanismes du confort et l’économie
5 ADEME, Guide de l'éco-construction, Agence régionale de l'environnement en Lorraine. Page:37, 38, 39.
Fig n°3 : Bâtiment bioclimatique.
y Source : finbow construction (2016).
Chapitre I Architecture Bioclimatique
6
d’énergie. Alexandroff.G et J.M, 19826 insistent sur la relation de l’habitation au climat en
vue de créer des ambiances «confortables » par des moyens spécifiquement architecturaux.
En considérant l’architecture dans une recherche d’intelligence, celle-ci doit créer elle-
même, par son enveloppe (forme, matériaux, répartition des ouvertures) et ses structures
intérieures, un microclimat confortable. L’architecture doit être étudiée en fonction du
climat1.
Aujourd’hui, il faut réorganiser la relation entre l’architecture et son milieu, sous l’angle
de la double responsabilité : par rapport au milieu actuel et par rapport à celui des générations
futures. En d’autre terme, on doit adapter le bâtiment au climat et au mode de vie des futurs
habitants ; Car un mauvais choix peut coûter très cher à long terme sur le plan énergétique.
Dans les pays à climat chaud, aujourd’hui encore, le constat des conditions d’inconfort
extrême que l’on rencontre dans les bâtiments est sévère : les conséquences néfastes pour les
occupants sont nombreuses.
Pour cela, des concepts nouveaux dans le vocabulaire architectural tel que : « Architecture
bioclimatique », « solaire passive » ou « architecture climatique » ou une conception
consciente de l’énergie ont pris en considération les mécanismes du confort et l’économie
d’énergie. Alexandroff.G et J.M, 19827 insistent sur la relation de l’habitation au climat en
vue de créer des ambiances « confortables » par des moyens spécifiquement architecturaux.
6. La conception bioclimatique :
"La conception bioclimatique d’un bâtiment est une architecture qui tient compte du climat
dans lequel l’édifice est construit pour subvenir aux besoins de confort des occupants". [Mimi
Tjoyas] 8
L'objectif de la conception bioclimatique était de concevoir des bâtiments adaptés au lieu,
construits avec des matériaux naturels et locaux, capables d'apporter un confort de vie tout en
réduisant le cout de construction et l'impact environnemental des constructions.
On parle de conception bioclimatique lorsque l’architecture du projet est adaptée en
fonction des caractéristiques et particularités du lieu d’implantation, afin d’en tirer le bénéfice
des avantages et de se prémunir des désavantages et contraintes. L’objectif principal est
7 - S. Courgey, J. P. Oliva, la conception climatique, Edition. Terre vivante, Paris 2006. 8 [MIMI TJOYAS], -Architecte Française- « www.travaux.com »
Chapitre I Architecture Bioclimatique
7
d’obtenir le confort d’ambiance recherché de manière la plus naturelle possible en utilisant les
moyens architecturaux, les énergies renouvelables disponibles et en utilisant le moins possible
les moyens techniques mécanisés et les énergies extérieures au site. Ces stratégies et
techniques architecturales cherchent à profiter au maximum du soleil en hiver et de s’en
protéger durant l’été. C’est pour cela que l’on parle également d’architecture bioclimatique.
Le choix d’une démarche de conception bioclimatique favorise les économies d’énergies et
permet de réduire les dépenses de chauffage et de climatisation, tout en bénéficiant d’un cadre
de vie très agréable.
Afin d’optimiser le confort des occupants tout en préservant le cadre naturel de la
construction, de nombreux paramètres sont à prendre en compte. Une attention tout
particulière sera portée à l’orientation du bâtiment (afin d’exploiter l’énergie et la lumière du
soleil), au choix du terrain (climat, topographie, zones de bruit, ressources naturelles, …) et à
la construction (surfaces vitrées, protections solaires, compacité, matériaux, …).
6.1.La méthodologie de conception bioclimatique
La conception bioclimatique consiste à tirer le meilleur profit de l’énergie solaire,
abondante et gratuite. En hiver, le bâtiment doit maximiser la captation de l’énergie solaire, la
diffuser et la conserver. Inversement, en été, le bâtiment doit se protéger du rayonnement
solaire et évacuer le surplus de chaleur du bâtiment. La conception bioclimatique s’articule
autour des 3 axes suivants :
6.1.1. Capter / se protéger de la chaleur
Dans l’hémisphère nord, en hiver, le soleil se lève au Sud Est et se couche au Sud-Ouest,
restant très bas (22° au solstice d’hiver). Seule la façade Sud reçoit un rayonnement non
négligeable durant la période d’hiver. Ainsi, en maximisant la surface vitrée au sud, la lumière
du soleil est convertie en chaleur (effet de serre), ce qui chauffe le bâtiment de manière
passive et gratuite.
Dans l’hémisphère nord, en été, le soleil se lève au Nord Est et se couche au Sud-Ouest,
montant très haut (78° au solstice d’été). Cette fois ci, ce sont la toiture, les façades Est (le
matin) et Ouest (le soir) qui sont le plus irradiées. Quant à la façade Sud, elle reste fortement
irradiée mais l’angle d’incidence des rayons lumineux est élevé. Il convient donc de protéger
les surfaces vitrées orientées Sud via des protections solaires horizontales dimensionnées pour
Chapitre I Architecture Bioclimatique
8
bloquer le rayonnement solaire en été. Sur les façades Est et Ouest, les protections solaires
horizontales sont d’une efficacité limitées car les rayons solaires ont une incidence moins
élevée. Il conviendra d’installer des protections solaires verticales, d’augmenter l’opacité des
vitrages (volets, vitrage opaque) ou encore de mettre en place une végétation caduque.
En règle générale, dans l’hémisphère nord, on propose :
Une maximisation des surfaces vitrées orientées au Sud, protégés du soleil estival par
des casquettes horizontales,
Une minimisation des surfaces vitrées orientées au Nord. En effet, les apports solaires
sont très faibles et un vitrage sera forcément plus déperditif qu’une paroi isolée,
Des surfaces vitrées raisonnées et réfléchies pour les orientations Est et Ouest afin de
se protéger des surchauffes estivales. Par exemple, les chambres orientées à l’ouest
devront impérativement être protégées du soleil du soir.
6.1.2. Transformer, diffuser la chaleur
Une fois le rayonnement solaire capté et transformé en chaleur, celle-ci doit être diffusée
et/ou captée. Le bâtiment bioclimatique est conçu pour maintenir en équilibre thermique entre
les pièces, diffuser ou évacuer la chaleur via le système de ventilation.
La conversion de la lumière en chaleur se fait principalement au niveau du sol.
Naturellement, la chaleur a souvent tendance à s’accumuler vers le haut des locaux par
convection et stratification thermique, provoquant un déséquilibre thermique. Afin d’éviter le
Schéma n°01 : L’orientation des ouvertures des pièces
j Source : ADEME (2014)
Chapitre I Architecture Bioclimatique
9
phénomène de stratification, il conviendra de favoriser les sols foncés, d’utiliser des teintes
variables sur les murs selon la priorité entre la diffusion de lumière et la captation de l’énergie
solaire (selon le besoin) et de mettre des teintes claires au plafond.
Les teintes les plus aptes à convertir la lumière en chaleur et l’absorber sont sombres
(idéalement noires) et celles plus aptes à réfléchir la lumière en chaleur sont claires
(idéalement blanches).
Il est également à noter que les matériaux mats de surface granuleuse sont plus aptes à capter
la lumière et la convertir en chaleur que les surfaces lisses et brillantes (effet miroir).
Une réflexion pourra également être faite sur les matériaux utilisés, pouvant donner une
impression de chaud ou de froid selon leur effusivité.
6.1.3. Conserver la chaleur ou la fraicheur
En hiver, une fois captée et transformée, l’énergie solaire doit être conservée à l’intérieur
de la construction et valorisée au moment opportun.
En été, c’est la fraicheur nocturne, captée via une sur-ventilation par exemple, qui doit être
stockée dans le bâti afin de limiter les surchauffes pendant le jour.
De manière générale, cette énergie est stockée dans les matériaux lourds de la construction.
Afin de maximiser cette inertie, on privilégiera l’isolation par l’extérieur.
Chapitre I Architecture Bioclimatique
10
7. Techniques utilisées par l’architecture bioclimatique
7.1.Les espaces tampons :
Ces espaces jouent un rôle de protecteurs, situés au Nord.
Ce sont des locaux de services (buanderie, garages, ateliers, celliers...), exposés aux
vents froids.
Elles sont des locaux peu chauffés et peu ensoleillés.
Permettent de limiter les déperditions de chaleur en été et l’effet de surchauffe en
hiver.
Il est nécessaire de placer un isolant entre les espaces de vie et les espaces tampons.
7.2. Le puits canadien :
Le puits canadien est un système géothermique avant tout. Il consiste à utiliser l’inertie
thermique du sol de manière passive pour traiter l’air neuf de renouvellement d’air de la
maison, des bureaux, de la construction... Ce procédé consiste à refroidir l'air extérieur en le
faisant passer à l'intérieur d'un circuit enterré dans le sol où la température est plus fraîche en
été. Il peut également servir à réchauffer l’air extérieur pour le chauffage de l’habitation en
hiver.
Fig n°4: La protection du froid par les espaces tampons.
kj h Source: Présentation des labels passivhauss. Mémoire Formation QEB 2009/2010 – Dorothée Tochon Fremont & Sebastien Viret – Concept Passivhaus et étude de cas –
ENSAL. p:36.
Chapitre I Architecture Bioclimatique
11
7.3. Les serres et vérandas :
La serre est un dispositif solaire passif qui permet l’accumulation et la redistribution
de l’énergie solaire sous forme de chaleur dans le bâtiment.
Elle doit être encastrée dans le bâtiment et orientée au plein de Sud. Avec double
hauteur, elle sera encore plus efficace.
Les vitrages extérieurs doivent être doubles et les vitrages entre la serre et le logement
simples.
Les parois et le sol doivent être conçus avec des matériaux à forte inertie pour stocker
l'énergie produite par la serre et restituer pendant la nuit.
Les matériaux de construction doivent être en couleur foncée pour capter le mieux des
rayonnements solaires d'hiver, puisque une serre bien pensée offre environ 25% des
besoins en chauffage.
Fig n°5 : fonctionnement de puits canadien en hiver/été.
j jn Source : Site web : http://www.ma-maison-environnementale.fr/lenergie/vmc-et-puits-canadien/
Fig n°6: Principes de fonctionnement de la serre en été et en hiver.
Source: Conseil d’Architecture, d’Urbanisme et d’Environnement de la Seine-Maritime, [[email protected] - www.caue76.org]. [ADEME].
Chapitre I Architecture Bioclimatique
12
Il est préférable d'implanter une végétation à feuilles caduques sur le côté Sud pour
une protection solaire efficace. En plus de ça, la serre ajoutant une touche esthétique à
la maison.
7.4. Les végétations naturelles :
La végétation est un outil efficace de protection solaire et de contrôle de rayonnement
solaire. Elle permet de créer un microclimat par l'évapotranspiration. Le choix de type de
végétation est important puisque la qualité de l'ombre d'un arbre dépend de sa densité.
7.5. La ventilation naturelle :
La ventilation naturelle est l’élément
indispensable à la réussite de tout bon projet passif.
Le principe est simple : faire en sorte qu’il n’y ait
qu’une seule issue pour l’air vicié et qu’une seule
entrée pour l’air neuf afin de favoriser entre ces
deux flux les échanges thermiques.9
En effet, L’air chaud à stagner en haut et l’air
froid en bas : c’est la stratification de l’air par la
différence de température et de pression entre
l’intérieur et l’extérieur provoquent un tirage
9 Alain Liébard et André De Herde, Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatiques, observ, ER 2005. Page: 186.
Photo n°1 : Protection solaire par la végétation en France.
Fig n°7: Ombrage naturel
j j
Photo n°: Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatiques, p 69b.Alain Liébard et André de Herde, observ, ER
2005].
Source : Solaire passif, la maison solaire passive de A a Z [Eco-habitation. Canada].p17.
Fig n°8 : représentation de la ventilation naturelle
k
Source : site web http://www.deco-moderne-fr.com/t4281-une-maison-confortable
Chapitre I Architecture Bioclimatique
13
naturel. Ce système est plus efficace en hiver qu’en été car les différences de température et
de pression sont plus importantes. Dans les maisons à plusieurs niveaux, on a intérêt, les nuits
d’été, à ouvrir les fenêtres au rez‐de‐chaussée et au premier étage. L’air chaud aura tendance à
monter et à sortir par les fenêtres du haut pendant que l’air froid rentrera par les fenêtres du
bas. L’air frais va circuler dans l’ensemble du bâtiment.10
Le ventilateur récupérateur de chaleur est un incontournable des maisons passives. Le
principe est très intéressant : l’air frais entrant dans la maison est chauffé par la chaleur de
l’air vicié qui en sort. Le ventilateur récupérateur de peut renouveler tout l’air d’une maison
en trois heures, sans que le confort thermique s’en ressente. Le tout a un coût énergétique très
modéré.
L’aération doit être générale et constante et la circulation de l’air doit se faire depuis des
entrées situées dans les pièces principales jusqu’à des sorties dans les pièces de service
(cuisine, salle de bains…).
Il existe plusieurs systèmes de ventilation mécanique contrôlée qui permettent une
circulation continue de l’air grâce à un ventilateur pilote par un moteur électrique. Qui sont :
La VMC simple flux, et la VMC double flux. La VMC
hygroréglable :
7.5.1. La Ventilation Mécanique Contrôlée
(VMC) simple flux :
Pour la VMC simple flux, l’air neuf est capte au
niveau des pièces de séjour et des chambres et l’air
vicie est extrait au niveau des pièces de service
(cuisine, salles d’eau…) grâce au groupe
d’extraction.11
10 Kabouche Azouz, Architecture et efficacité énergétique des panneaux solaires, Mémoire magistère, Université Mentouri de Constantine, promotion : Juin 2012, page: 43. 11 RUELLE et François, La standard « maison passive » en Belgique : potentialités et obstacles, Mémoire magistère, Université Libre de Bruxelles, promotion : 2007/2008, page: 22, 23.
Fig n°9 : Ventilation mécanique contrôlée simple flux
Source : Castorama compagnie (2016)
Chapitre I Architecture Bioclimatique
14
7.5.2. La VMC double flux :
Ce système permet de récupérer de la chaleur sur
l’extraction de l’air vicie. Le renouvellement d’air dans
la construction passive est permanent et optimise pour
assurer le confort des occupants. Le débit est régulé, de
manière à garantir à tout moment une excellente
qualité de l’air intérieure.
7.5.3. La ventilation hygroréglable:
L’air vicie est extrait dans les pièces d’eau par des
bouches hygroréglable qui s’ouvrent en fonction de
l’humidité ambiante, ou par des bouches minutées,
avec une possibilité de gestion automatique des entrées
d’air.
7.5.4. La végétation :
La végétation participe à la protection solaire. Elle
permet de stabiliser la température de l'air par rétention
de l'eau dans ses feuilles et par évaporation de l'eau à
leur surface. Elle apporte aussi un ombrage et créer un
microclimat par évapotranspiration. Le choix de
l'espèce est important car la qualité de l'ombre d'un
arbre dépend de sa densité.
Fig n°10 : La VMC double flux
j Source : Electricité générale domotique
chauffage (2016)
Fig n°11 : La ventilation hygroréglable
j j Source : Econologie encyclopédie (2016)
Fig n°12 : Végétation bioclimatique
j Source : Site web
Chapitre I Architecture Bioclimatique
15
8. Energies renouvelables :
8.1.Notion d’énergie renouvelable :
Les retombées néfastes de la consommation fulgurante des énergies fossiles, constitués
lors de la formation du système solaire et au cours des âges géologiques et dont les stocks
forcement limités à plus au moins brève échéance, font de plus en plus parler d’eux et leur
impact en matière de changements climatiques et de réchauffement de notre planète est un fait
indéniable et surtout irréversible.
En effet, la raréfaction des ressources fossiles (pétrole, gaz, charbon), la recherche d'une
moindre dépendance énergétique et la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre,
imposent de plus en plus le recours à des sources d'énergies renouvelables.
C’est dans ce contexte que ces énergies sont devenues plus que jamais d’actualité.
Par définition, une énergie renouvelable est une énergie produite à partir d’une source qui,
contrairement aux énergies fossiles, se régénère au moins au même rythme que celui auquel
on l’utilise. Le soleil étant la source de réapprovisionnement énergétique quotidien qui créé le
vent et la pluie, son énergie constamment renouvelée peut être récoltée et consommée.
Graphe n°1 : Ressources énergétiques fossiles et consommation d’énergie
a Source : Jean-Marc Jancevicé (2007)
Chapitre I Architecture Bioclimatique
16
Selon Sidler.O, 2007, dans la situation d’urgence actuelle, il faut d’abord maîtriser
l’énergie parce que c’est facile et spectaculaire, puis rechercher des solutions énergétiques de
substitution pérennes capables de répondre à nos besoins à long terme.
Dès 2006, et pour se conformer à une Directive européenne, la réglementation devra
considérer la performance énergétique globale du bâtiment, c’est à dire son niveau d’isolation,
la ventilation mais aussi la valorisation des apports solaires, le rendement des systèmes de
chauffage et de production d’eau chaude sanitaire, la possibilité d’utiliser des énergies
renouvelables.
8.2.Les types d’énergies renouvelables :
Les énergies renouvelables constituent une solution respectueuse de l’environnement.
Elles permettent d’acquérir une certaine autonomie énergétique et de réaliser des
économies à moyen et long terme. En fonction de la situation géographique, plusieurs types
d’énergies renouvelables utilisables :
8.2.1. L'énergie des courants
Le rayonnement solaire est à l'origine des flux atmosphériques et des précipitations qui ont
pour principales conséquences la formation et la circulation des cours d'eau. Ressources
hydrauliques et surtout éoliennes sont les énergies les plus anciennement utilisées pour
produire directement un travail mécanique.il y a deux type essentielle de cette technique :
La force hydraulique (énergie hydraulique).
Le vent (énergie éolienne).
Fig n°13 : Eolienne Fig n°14 : Energie hydraulique j hhh
Source : Site web. Source : Site web.
Chapitre I Architecture Bioclimatique
17
8.2.2. L'énergie solaire :
Ce que l'on désigne par énergie solaire est le rayonnement émis dans toutes les directions
par le soleil, et que la Terre reçoit à raison d'une
puissance moyenne de 1,4 kW/m2, pour une
surface perpendiculaire à la direction Terre-
Soleil. Ce flux solaire est atténué lors de la
traversée de l'atmosphère par absorption ou
diffusion, suivant les conditions
météorologiques et la latitude du lieu ; au niveau
du sol, la puissance restante est de l'ordre de
1 kW/m2. La quantité d'énergie utilisable varie
entre 800 et 2 500 kWh/m2/an, encore suivant le
lieu.
8.2.3. L'énergie géothermique :
Le noyau de la Terre contient des éléments
radioactifs tels que l'uranium dont la
désintégration produit de la chaleur
(radioactivité). Mis à part les manifestations
naturelles parfois violentes que constituent les
volcans, cette chaleur se propage vers la surface,
et échauffe des nappes aquifères situées entre
500 et 2 000 m de profondeur. Ce sont les nappes
les plus profondes qui sont portées à la température la plus élevée ; le gradient géothermique,
qui est de l'ordre de 3 °C par 100 m, peut atteindre 100 °C par 100 m dans les zones limites de
plaques. Suivant la profondeur des nappes et la température de l'eau disponible, on distingue
la géothermie de très basse, basse, moyenne, et haute énergie.
8.2.4. L'énergie de la biomasse :
La biomasse est tout ce que produisent la terre et les milieux aquatiques sous l'action du
rayonnement solaire : arbres, plantes, algues. Les végétaux contiennent de l'énergie ; ils ont
d'ailleurs constitué pendant des millénaires l'unique source d'énergie utilisée par l'homme : les
Photo n°2 : Panneaux photovoltaïque
h Source : Site web :
http://www.bertin.fr/production-energie-eolienne-photovoltaique.aspx
Fig n°15 : énergie géothermique
k Source : http://www.esmer-benin.org/comprendre-
les-energies-renouvelables/
Chapitre I Architecture Bioclimatique
18
aliments de l'homme lui-même et du bétail qui étaient les seuls moteurs, et le bois, seul
combustible connu, employé avec un rendement
énergétique désastreux jusqu'à la découverte des
combustibles fossiles. Les déchets des industries
de transformation du bois, ainsi que certaines
cultures énergétiques (bois-énergie).il y a deux
sources essentielles pour cette technique :
Les effluents d'élevage et de l'industrie
agro-alimentaire (Bio méthanisation).
Les cultures énergétiques et les déchets
des industries de transformation du bois (biocarburants).
L’hydroélectricité et la biomasse sont actuellement les plus exploitées, et l’utilisation de
l’énergie éolienne progresse rapidement. En 2004, ces énergies renouvelables, biocarburants
compris, ont couvert environ 13 % de la demande mondiale d’énergie primaire.
L'utilisation des énergies renouvelables permet le plus souvent de valoriser des ressources
locales (résidus d'exploitation forestière, coproduits agricoles, un site venteux, le soleil,...) et
d'éviter ainsi d'importer des combustibles. En outre, par rapport aux autres sources d'énergie,
leur utilisation génère un impact relativement limité sur l'environnement.
En effet, dans le cas de la biomasse, le CO2 émis par sa valorisation énergétique ou sa
dégradation est à nouveau absorbée par les plantes pour leur croissance. Il ne contribue donc
pas à l'effet de serre.
La demande mondiale d’électricité augmente rapidement, de même que la demande
d’énergie pour les transports. Les énergies renouvelables ne sont pas encore en mesure
d’égaler la densité énergétique des combustibles fossiles, et elles nécessitent de vastes
superficies de terres, notamment pour produire des panneaux solaires. De l’énergie solaire à
l’hydraulique, ces sources ne sont pas également réparties et leur fourniture peut être
irrégulière.
De toute façon, la croissance rapide de pays comme l’Inde et la Chine réclame des
densités d’énergie supérieures à celles que peuvent offrir actuellement les énergies
renouvelables. Ces pays commencent à élaborer des politiques en faveur des énergies
renouvelables, notamment pour réduire la pollution. Néanmoins, l’impact local des
Fig n°16 : L’énergie de la biomasse j
Source : Globale footprint network (2015)
Chapitre I Architecture Bioclimatique
19
installations solaires ou éoliennes sur l’habitat ou la végétation, voire sur les caractéristiques
climatiques, est encore à l’étude.
Par conséquent, les technologies des énergies renouvelables sont prometteuses. Avec le
réchauffement climatique, il est de l’intérêt de tous qu’une nouvelle économie fondée sur les
énergies renouvelables s’implante fermement et de manière stable.
9. L’isolation thermique :
9.1.Les ponts thermiques :
Les ponts thermiques sont des points
faibles de l’isolation thermique qui
engendrent des pertes de chaleur et par
conséquent, une augmentation des frais de
chauffage. Ces points faibles se situent
généralement aux jonctions de différents
éléments de construction, c’est-à- dire aux
endroits de jonction entre les différentes
surfaces comme : (Pied de mur, pied de
toiture, coin du parement, les
raccordements des fenêtres et des balcons, …).
9.2.Matériaux d’isolation thermique :
9.2.1. Les blocs à isolation répartie :
Le béton cellulaire et les brique alvéoles offrent des performances thermiques très
intéressantes et un impact environnemental réduit par rapport aux matériaux traditionnels. On
distingue le béton cellulaire et les brique alvéoles. Ils présentent une épaisseur plus importante
que les matériaux traditionnels et offrent des performances thermiques supérieures.
Fig n°17 : Représentation des pourcentages de déperdition d’énergie d’un bâtiment.
j Source : Site web https://www.calculeo.fr/Eco-travaux/La-
deperdition-thermique (2016)
Chapitre I Architecture Bioclimatique
20
9.2.2. Le bois :
Le bois est un matériau écologique par
excellence. Grâce à sa structure cellulaire
particulière. C’est une ressource naturelle,
locale et saine, sa mise en place et sa
fabrication ne nécessitent que peu
d’énergie. De plus, il permet de réaliser un
chantier rapide et à faibles nuisances. Il
ajoute une touche esthétique indéniable et
offre une ambiance agréable et
chaleureuse. Son impact environnemental
est neutre en raison de son caractère renouvelable, de sa biodégradation et de sa capacité à
fixer le gaz carbonique en excès dans
l’atmosphère.
9.2.3. La terre crue :
La terre crue est un matériau écologique,
grâce a ses caractéristiques thermiques
spécifiques. C’est une ressource naturelle et
locale qui offre une vie saine et confortable.
C'est le matériau le plus utilisé pendant
l'architecture vernaculaire jusqu'à aujourd'hui
grâce à sa simplicité et sa fabrication qui ne consomme pas l'énergie et ne découle pas le
Photo n°3 : Brique alvéoles Photo n°4 : Béton cellulaire j j
Source : Guide de l'éco-construction, Agence régionale de l'environnement en
Lorraine. [ADEME]. p:15.
Source : Guide de l'éco-construction, Agence régionale de l'environnement en
Lorraine. [ADEME]. p:16.
Photo n°5 : Bois
1 Source : Site web
Photo n°6 : Construction en terre crue
k Source : Site web
Chapitre I Architecture Bioclimatique
21
temps. La terre crue utilisé dans la construction des murs extérieurs, des cloisons intérieures,
des enduits intérieurs et extérieurs, remplir des colombages, isolant thermique et acoustique.
9.3.Les matériaux d’isolation :
Une bonne isolation est nécessaire dans la conception d’un bâtiment bioclimatique. Elle
permet de conserver la chaleur emmagasinée pendant la journée, en période chaude et permet
aussi de conserver la fraîcheur emmagasinée pendant la nuit par une bonne ventilation. Pour
avoir une maison saine, naturelle et écologique. Les matériaux d’isolation sont de différentes
natures : les isolants synthétiques, minéraux et végétaux.
9.3.1. Les isolants synthétiques :
Le polystyrène: on distingue deux types :
Le polystyrène expansé :
C'est un matériau imputrescible qui obtenu à partir
d’hydrocarbures expansés à la vapeur d’eau et au pentane
ce qui lui confère une structure à pores ouverts. Il peut
avoir un impact sur la santé par le dégagement des gaz
toxiques.
Le polystyrène extrudé :
C’est un matériau imputrescible mais instable aux
solvants, au temps et à la chaleur. S'obtient de la même
manière. Il est dégradable par les rongeurs et sa
perméabilité a l’eau est nulle ce qui empêche les parois de
respirer.
Il s’agit d’une ressource non renouvelable et il n’est pas
recyclable. Sa production dégage du pentane et demande
une grande quantité d’énergie. Il peut également avoir un
impact sur la santé par le dégagement des gaz toxiques.
Photo n°7 : Polystyrène expansé
k Source : Guide de l'éco-construction
Photo n°8 : Polystyrène extrudé
j Source : Guide de l'éco-construction
Chapitre I Architecture Bioclimatique
22
Le polyuréthane:
C'est un matériau qui représente d'une bonne qualité
isolante. Il se trouve sous forme de panneaux nus et
composites, d’éléments préfabriqués et moules spéciaux
et de mousse. Il s’agit d’une ressource non renouvelable,
demandant beaucoup d’énergie à la fabrication. Il n'est
pas recyclable. Il peut également avoir un impact sur la
santé par le dégagement des gaz toxiques.
9.3.2. Les isolants minéraux :
On distingue plusieurs types des isolants minéraux comme : les laines minérales, les laines
roches, les perlites, les vermiculites.
Les laines minérales : Deux types de laines minérales :
Les laines de verre : Sont obtenues à partir de
sable siliceux et de verre de récupération.
Les laines de roches :
Sont obtenues à partir de roches volcaniques
comme le basalte.
Photo n°9 : Isolation de toiture en polyuréthane
l Source : Guide de l'éco-construction
Photo n°10 : Laines de verre f
Source : Guide de l'éco-construction
Photo n°11 : Laines de roches
k Source : Site web
Chapitre I Architecture Bioclimatique
23
Les deux matériaux se présentent sous forme de rouleaux et panneaux semi-rigides, en
vrac, d’éléments préfabriqués et moules spéciaux pour tous les usages de la construction.
Elles ont un bon comportement au feu et sont imputrescibles mais se tassent au cours du
temps. Elles sont dégradables par les rongeurs. Elles sont perméables à l’eau mais perdent
leurs performances thermiques à l’humidité.
C’est une ressource non renouvelable mais abondante. Elles demandent moins d’énergie à
la fabrication. Mais, ils sont également difficilement recyclables.
La perlite et la vermiculite :
La perlite : est une roche volcanique
siliceuse.
La vermiculite : est une roche
micacée fabriquée de la même
manière.
Ce sont des matériaux perméables qui
laissent la maison respirer. Elles sont des
ressources non renouvelable mais abondante.
Demandant moins d’énergie à la fabrication. Elles sont recyclables.
Les deux matériaux se trouvent sous forme de vrac, panneaux, mortiers et enduits pour
isoler les combles, insufflé dans les parois, dans les bétons et les mortiers allèges. Concernant
l’impact sanitaire, il n’y a pas de dégagement toxique en cours d’utilisation ou en cas
d’incendie.
9.3.3. Les isolants végétaux :
On distingue plusieurs types :
Le bois feutré :
Le bois feutré se présente sous la forme de panneaux
mous, mi-durs et composites et peut être utilisé comme
isolation complémentaire ou isolation principale. Ces
panneaux sont perméables à la vapeur d’eau et sont
inflammables. Le bois est une ressource renouvelable,
Photo n°12 : Roche volcanique perlite
n Source : Site web
Photo n°13 : Panneau et feutre isolant naturel pour l’écoconstruction en fibre de
bois
u Source : Site web officiel archiproducts
(2016)
Chapitre I Architecture Bioclimatique
24
locale et recyclable. Il n’y a pas de dégagement toxique.
La laine de cellulose :
La cellulose est le résultat du recyclage du papier
(journaux et coupes d’imprimerie). Il se trouve sous
forme de vrac, des panneaux isolés texturés et les
panneaux d’agencement. Ces derniers sont utilisés pour
l’isolation phonique sous dalle. La cellulose est
diffici lement inflammable, perméable a l’eau,
imputrescible et non consommable par les rongeurs.
La laine de cellulose présente une bonne qualité technique, écologique et cout très
intéressant. Concernant l’impact sanitaire, il n’y a pas de dégagement toxique en cours
d’utilisation.
Le liège expansé :
C’est un matériau inflammable, imputrescible,
inaltérable mais faiblement perméable à l’eau et
attaquable par les rongeurs. Il existe sous forme de vrac
pour l’isolation par déversement ou insufflation. C’est
une ressource renouvelable. Sa fabrication nécessite peu
d’énergie. Concernant l’impact sanitaire, le liège ne
présente aucun effet nocif sur la santé mais les colles et
vernis utilisés pour les panneaux composites peuvent
renfermer des substances toxiques.
Le chanvre :
Le chanvre est un matériau difficilement
inflammable et perméable à l’eau. Il est imputrescible
et présente une grande résistance mécanique. Il a
l’avantage de ne pas attirer les insectes et les nuisibles
en raison de l’absence d’albumine dans ses fibres. La
laine de chanvre se présente sous forme de vrac,
rouleaux ou en panneaux pour des utilisations
Photo n°14 : Laine de cellulose
h Source : Guide de l'éco-construction
Photo n°15 : Liège
k Source : Site web
Photo n°16 : Le chanvre
j Source : Site web
Chapitre I Architecture Bioclimatique
25
traditionnelles. Il s’agit d’une ressource renouvelable et potentiellement abondante. De plus, il
est réutilisable et composable. Aucun effet nocif sur la santé n’est connu à ce jour et il ne
dégage aucun gaz toxique en cas d’incendie.
La laine de lin :
La laine de lin est un matériau qui présente une
bonne qualité isolante, elle est traitée par des sels
minéraux, C’est une ressource renouvelable,
réutilisable, qui demande relativement peu d’énergie
a sa fabrication. Difficilement inflammable,
perméable a l’eau et présente de très bonnes
propriétés de résistance mécanique. Elle ne présente
aucun risque pour la santé et ne dégage pas de gaz
toxique en cas d’incendie.
La laine de coco :
Les fibres de coco sont utilisées depuis une
trentaine d’années en tant qu’isolant thermique. Elles
offrent une grande résistance à l’humidité. Très
réputées par leur élasticité et leur durabilité.
La laine de coton :
C'est matériau écologique se présente sous forme
de rouleaux qui servent à isoler les planchers, les
toitures et les combles ou en vrac comme isolant de
remplissage manuel ou insufflé dans les planchers, les
combles, les murs et dans les toitures en rampants.
Photo n°17 : Laine de lin
j Source : Site web
Photo n°18 : Laine de coco
k Source : Guide de l'éco-construction
Photo n°19 : Laine de coton
h Source : Site web
Chapitre I Architecture Bioclimatique
26
9.3.4. Les isolants animaux :
On distingue deux types :
La laine de mouton :
C'est un isolant polyvalent conditionné sous forme
de rouleaux ou en vrac. Ce produit serait plus sensible
aux parasites et les mites.
La Plume :
C'est un isolant thermique et acoustique, se présente
sous forme de panneaux. Provenant essentiellement de
plumes de canard. Ce produit caractérise par sa
résilience (capacité à reprendre son volume après
compression), sa perméabilité à la vapeur d'eau et sa
capacité d'absorption. Il peut ainsi absorber jusqu'à
100% de son poids en eau sans altérer ses
caractéristiques.
9.4.Procédés d’isolation thermique des murs extérieurs :
L’isolation des murs extérieurs est complexe, surtout lorsqu’il s’agit d’une rénovation, car
le choix est sou- vent restreint par des aspects techniques, urbanistiques, patrimoniaux ou
économiques.
Un mur extérieur existant peut être isolé principalement selon trois procédés différents :
Par remplissage de la lame d’air dans le cas d’un mur creux.
Les avantages :
Finitions intérieures et extérieures conservées.
Pas d’encombrement.
Technique simple.
Coût moindre.
Photo n°20 : Laine de mouton
h Source : Site web
Photo n°21 : Panneau de plume
j Source : Site web
Fig n° : Isolation thermique dans la lame d’air
j
Source : Guide de l’isolation thermique en France
Chapitre I Architecture Bioclimatique
27
Pas de permis d’urbanisme à introduire.
Les inconvénients :
Possible que si coulisse suffisamment large (min. 4 cm) et régulière : examen
préalable de la coulisse indispensable (endoscopie).
Pas applicable si parement peint ou émaillé : couche étanche empêche évacuation de la
vapeur d’eau.
Épaisseur d’isolation limitée.
Risque d’accentuation des ponts thermiques aux interruptions de la coulisse.
Refroidissement du mur de parement : potentiel de séchage réduit, risque de gel.
Par l’extérieur :
L’isolation thermique par l’extérieur ou ITE est une méthode
d’isolation par l’extérieur des murs. Elle est souvent appelée mur
manteau.
Les avantages :
Continuité de l’isolant : supprime les risques de ponts
thermiques locaux
Amélioration de l’étanchéité de la façade
Protège le mur du gel et de la fissuration
Améliore l’aspect extérieur en cas de revêtement abîmé ou pas assez homogène
Masse thermique et finitions intérieures préservées
Pas de perte de surface habitable à l’intérieur
Les inconvénients :
Modification de l’aspect extérieur et, si maisons mitoyennes, modification de
l’alignement des façades : nécessité d’introduire un permis d’urbanisme dans la
plupart des cas
Retours de baies doivent être isolés, seuils remplacés, etc. (diminution de la surface
vitrée)
Déplacement/remplacement/adaptation des descentes d’eau, gouttières, chéneaux, etc.
Nécessité de faire appel à une entreprise spécialisée ; Coût élevé
Fig n° : Isolation thermique par l’extérieur
j
Source : Guide de l’isolation thermique en France
Chapitre I Architecture Bioclimatique
28
− Par l’intérieur :
Les avantages :
Aspect extérieur maintenu.
Réalisation sans échafaudages.
Grande diversité de choix au niveau des
isolants.
Chantier à l’abri des intempéries.
Réalisation possible pièce par pièce : phasage du chantier et des dépenses
Coût moindre.
Pas de permis d’urbanisme à introduire.
Les inconvénients :
Diminution de la surface habitable.
Finitions intérieures (et éventuellement installations électriques ou de chauffage) à
déplacer ou remplacer.
Augmentation des sollicitations hygrothermiques dans le mur : risque de condensation
interne, de gel, de dilatations de la maçonnerie et d’efflorescences de sels.
Ponts thermiques difficiles à résoudre : risque de condensation superficielle et de
formation de moisissures.
Diminution de l’inertie thermique : risque de surchauffe.
10. Conclusion :
L’architecture bioclimatique permet de retrouver les principes de construction d’antan et
de les adapter aux progrès effectués en la matière. L’efficacité de tous ces concepts est
reconnue et prouvée et permet de proposer des bâtiments exemplaires en termes
d’architecture, de confort, d’efficacité énergétique et environnementale. Elle valorise en outre
les cultures et traditions locales en dégageant une architecture spécifique à chaque région du
monde. Plus que de l’architecture, c’est tout un paysage qui est travaillé car l’intégration
optimale des bâtiments par le choix des matériaux ou l’implantation d’un quartier respecte le
lieu. Finalement, elle s’inscrit dans un cadre global de développement durable.
Fig n° : Isolation thermique par l’intérieur
h Source : Guide de l’isolation
thermique en France
Chapitre II Energie Géothermique
30
Chapitre II : Energie Géothermique
1. Introduction :
L'énergie renouvelables ou spécialement le rafraichissement par la géothermie, est une
technique utilisée traditionnellement dans notre région de SAHARA, Les gens construisent
leurs maisons sous-sol (les caves) pour rafraichir les habitas en été, on veut développer cette
technique traditionnelle avec une étude scientifique approfondie et par des méthodes
nouvelles qui nous permettent de l'utiliser convenablement et dans les meilleures conditions
dans une société moderne.
Cette technique nouvelle consiste à alimenter un habitat avec de l'air frais qui passe par
un tube enterré à une certaine profondeur sous-sol, qui quelles que soient les conditions
climatiques extérieures, le rafraichie par l'air froid ou le réchauffe par l'air chaud en utilisant
l'inertie thermique du sol, l'air prend le rôle de fluide caloporteur et le tube comme un
échangeur thermique tout en canalisant l'air jusqu'à l’habitat.
2. Définition de la géothermie :
La géothermie est d’abord la science qui étudie les phénomènes thermiques internes du
globe terrestre. Par extension, ce terme désigne aussi l’ensemble des applications techniques
qui permettent d’exploiter les sources d'énergie géothermique.1
La géothermie, du grec géo (la terre) et thermie (la chaleur). C’est la science qui étudie les
phénomènes thermiques internes du globe terrestre et les techniques à utiliser.
En réalité on exploite la chaleur accumulée, stockée dans certaines parties du sous-sol
(nappes d'eau) en faisant un ou plusieurs forages profonds.
La terre est chauffée ou refroidie en même temps par: le soleil, l'air, le vent et l'eau de
pluie. Donc le sol constitue un réservoir qui reçoit en permanence de l'énergie sous forme de
calories. Le gradient de température n'est pas le même entre le centre de la terre et la couche
1 Site Web consulté le 10/02/2014 http://www.crit.archi.fr/produits%20innovants/FICHES/geothermieJCB/technique.html
Chapitre II Energie Géothermique
31
terrestre, où on peut atteindre plusieurs centaines de degrés pour de faibles profondeurs et
inversement.
Plus l'on fore profond dans la croûte terrestre, plus la température augmente. En moyenne,
l'augmentation de température atteint 20 à 30 degrés par kilomètre. Ce gradient thermique
dépend.
3. Historique :
Les premières traces d'utilisation de la géothermie par l'homme remontent à une période
lointaine, tout au long de l'histoire des civilisations, la pratique des bains thermaux s'est
multipliée et depuis un siècle, les exploitations industrielles se sont développées pour la
production d'électricité et le chauffage urbain.
S'il faut trouver des origines lointaines à l'utilisation de la géothermie, les plus anciens
vestiges en rapport avec la chaleur de la Terre, retrouvés sur le site de Niisato au Japon, sont
des objets en pierre volcanique taillés (outils ou armes) datant du troisième âge glaciaire, il y a
15 ou 20000 ans. Les régions volcaniques ont donc constitué, très tôt, des pôles d'attraction,
du fait de l'existence de fumerolles et de sources chaudes que l'on pouvait utiliser pour se
chauffer, cuire des aliments ou tout simplement se baigner.2
4. Les types de l’énergie géothermique :
4.1. La géothermie profonde :
La géothermie profonde va forer à plusieurs
kilomètres pour trouver des nappes aquifères ou des
roches sèches brûlantes dont on tirera de la vapeur sous
haute pression, directement utilisable pour entraîner des
turbines et produire de l’électricité. Les techniques
d’exploration et d’exploitation seront donc directement
dérivées de celles des pétroliers. On privilégiera les zones
de failles ou de rift, en bordure de plaques. Mais on ne sait
pas aujourd’hui forer au-delà de quelques kilomètres. La chaleur terrestre profonde reste
2 Site de Web ADEME-BRGM : consulté le 10/02/2014 http://www.geothermie-perspectives.fr/05-geothermie/02-chaleur-ressource.html
Fig n°18 : La géothermie profonde. k
Source : Global footprint (2016)
Chapitre II Energie Géothermique
32
encore largement hors de portée. La production d’électricité géothermale est ainsi marginale
avec une puissance installée totale dans le monde de 11,7 GWe en 20123, dont notamment
29% aux États-Unis et 16% aux Philippines
4.2.La géothermie à moyenne et basse énergie :
S’intéresse aux nappes aquifères de températures
intermédiaire (30 à 150°C) inapte à la production
électrique mais utilisable directement pour le
chauffage urbain par des réseaux de chaleur
géothermique. En France, les régions Aquitaine et
Île-de-France ont développé cette filière pour
chauffer près de 200 000 logements. 4
4.3.La géothermie à très basse énergie :
La géothermie à très basse énergie exploite la chaleur superficielle du sol. 2.5m à 10m de
profondeur, sa température est couramment de l’ordre de 15°C, grâce à la fois à la chaleur
terrestre et à l’énergie solaire, en particulier celle qui est stockée dans l’eau de pluie
s’infiltrant vers les nappes phréatiques. Cette chaleur à basse température peut être extraite de
ces nappes, ou du sol, par des pompes à chaleur couplées à des capteurs. Ce procédé est
adaptée au « chauffage et à la climatisation » des logements individuels. 5
5. Le puits canadien :
5.1.Définition du puits canadien :
Le puits canadien, aussi appelé puits provençal ou échangeur air-sol, utilise un procédé de
géothermie nécessitant très peu d'énergie. Le principe de ce système est d'amener de l'air dans
un local après l'avoir fait transiter sous terre. L'inertie du sol permet de refroidir ou de
réchauffer cet air. Les tuyaux sont enterrés à une profondeur d'environ 1,50 mètre sous la
terre. À cette distance, le sol est plus chaud en hiver et plus froid en été. Cette installation,
3 Renewables 2013 Global Status Report, REN21 4 Renewables 2013 Global Status Report, REN21 5 Renewables 2013 Global Status Report, REN21
Fig n°19 : La géothermie à moyenne et basse énergie.
k
Source : Global footprint (2016)
Chapitre II Energie Géothermique
33
surtout répandue en Amérique du Nord, participe également au développement durable par
une consommation très faible d'électricité et des rejets limités de gaz à effet de serre.
5.2. Evolution du puits canadien :
Le « puits canadien » est sorti peu à peu de l'oubli à partir de 2003, suite à la canicule, et
grâce à la visibilité croissante des énergies renouvelables. S'il existe de nombreuses solutions
écologiques pour produire de la chaleur, les solutions alternatives à la climatisation sont peu
nombreuses. Le puits canadien est l'une d'elle, la plus facilement transposable sur l'habitat
individuel.
Devant le développement de ce système, il nous a paru utile de réaliser ce dossier pour
présenter le fonctionnement du puits canadien, de présenter son usage, les conditions de
bonne réalisation, et de mettre en garde contre les mauvaises mises en œuvre de celui-ci. En
effet, si la mise en place d'un puits se traduit par des économies d'énergie, il ne faut pas
qu'elles se fassent au détriment de la qualité de l'air ambiant. L'objectif de ce dossier est de
mettre à disposition toutes les informations essentielles à la compréhension de la technique et
de permettre son développement.
5.3.Principe de fonctionnement :
Le puits canadien, appelé aussi puits provençal, est un système géothermique qui utilise
l’inertie thermique du sous-sol à une profondeur limitée de 2 à 3 m. Ce système sert pour le
préchauffage de l’air en hiver et pour le rafraichissement en été. Il est basé sur le simple
constat que la température à 2 mètres de profondeur est à peu près constante, environ 12°C en
été et 7°C en hiver.
Fig n°20 : représentation simplifié d’un puits canadien.
k
Source : Site web
Chapitre II Energie Géothermique
34
Si l’on fait circuler de l’air dans une canalisation enterrée à faible profondeur, il ressortira
plus chaud que l’air extérieur l’hiver, et plus frais que l’air extérieur l’été, d’où l’application
de ce principe pour le renouvellement de l’air d’une habitation pour réaliser des économies
d’énergie. En demi-saison la différence de température entre l’air extérieur et le sol n’est pas
significative et la circulation dans le sous-sol n’est pas nécessaire [9].
5.4.Caractéristiques des tubes :
Nombre des tubes :
Le conduit du puits peut être constitué d'un seul tube posé en méandre ou en boucle
autour du bâtiment ou être organisé sous la forme d'un réseau de tubes parallèles
installés entre des collecteurs afin d'augmenter le débit d'air circulant dans le puits.
Longueur de chaque tube :
Elle est habituellement de l'ordre de 30 à 50 m afin de limiter les pertes de
charge. La longueur totale du conduit est calculée en fonction du débit d'air
souhaité, de la nature du sol, de la zone géographique (température extérieure tout
au long de l'année) et du type d'installation choisie.
Diamètre des tubes :
Pour optimiser les transferts thermiques sol/air, la vitesse de l'air au sein du
puits doit être comprise entre 1 et 3 m/s. En fonction des débits d'air requis, le diamètre
du conduit du puits est alors calculé pour respecter ces conditions de vitesse d'air.
Disposition des tubes :
Afin de minimiser les pertes de charge au sein du conduit et de faciliter son entretien,
il est conseillé de limiter le nombre de coudes.
Deux dispositions sont majoritairement utilisées lorsque le puits ne comporte qu'un seul
tube :
Chapitre II Energie Géothermique
35
Profondeur d'enfouissement des tubes :
La profondeur préconisée est souvent comprise entre 1,5 et 3 m. A ces profondeurs,
la température du sol varie bien moins que la température de l'air extérieur entre l'été et
l'hiver (entre 7 et 12 °C en moyenne). Il est cependant possible d'enfouir les tubes plus
profondément mais cela augmente les contraintes de terrassement et de pose du conduit.
Espacement entre les tubes :
Il est préférable qu'il soit supérieur à 3 fois le diamètre des tubes afin de garantir un bon
échange thermique de chaque tube avec le sol.
Pente du conduit :
Elle doit être comprise entre 1 et 3% pour favoriser l'évacuation des condensats
qui peuvent se former dans le conduit lorsque l'air extérieur chaud est en contact avec
les parois plus froides du puits.
Matériau constitutif des tubes :
Le choix du matériau est important car il impacte directement sur les échanges
thermiques sol/puits. L’utilisation de parois compactes à conductivité thermique élevée
doit être favorisée car elle permet d'augmenter les échanges et ainsi de réduire la longueur
du puits. Les matériaux utilisés doivent également avoir une bonne tenue à l'enfouissement
(une classe de rigidité minimale de 8 kN/m2 est conseillée). Les tubes entrant dans la
Schéma n°2 : Différents circuits pour l’implantation des tubes.
j
Source : mémoire Étude des performances ther i ues d’un échangeur de chaleur enterré,
Page : 40
Chapitre II Energie Géothermique
36
composition des puits canadiens/provençaux actuellement en fonctionnement sont
généralement en PVC, en polyéthylène ou en polypropylène souple ou rigide. Certains
tubes sont constitués de matières plastiques (PVC structurés ou gaines type TPC)
emprisonnant des bulles d’air, ce qui diminue l’échange thermique sol/conduit. Le
recours à ce type de tube est donc déconseillé.
Zone à risque radon :
Le radon peut être introduit dans la maison par l'intermédiaire du puits si le conduit
apportant l'air extérieur n'est pas étanche. Dans les zones à risque radon, il convient
donc de veiller à l'étanchéité du puits et de porter une attention particulière à l'enrobage du
conduit avec de la terre afin d'éviter la formation de cavités où le radon pourrait se loger.
Fig n°21 : La méthode de l’emplacement du tube de l’échangeur j
Source : mémoire Étude des perfor ances ther i ues d’un échangeur de chaleur enterré, P36
Traitement antimicrobien :
Les tubes du conduit peuvent avoir subi un traitement permettant de freiner la
prolifération microbienne, source de mauvaise odeur dans les bâtiments et de
dégradation de la qualité de l'air intérieur. L’emploi de sel d’argent est par exemple
un excellent traitement antimicrobien.
Entretien du puits :
Il doit être régulier (une à deux fois par an) et doit comporter le remplacement des filtres
de la bouche d'entrée d'air neuf, l'inspection de l'intérieur du conduit pour vérifier le bon
écoulement des condensats et le contrôle de l'état général du puits.
Chapitre II Energie Géothermique
37
5.5.Système d'évacuation des condensats :
La vapeur d'eau contenue dans l'air qui circule dans le conduit enterré peut se condenser en
fines gouttelettes lorsque celui-ci est en contact avec les parois intérieures froides du puits. La
stagnation de cette eau de condensation au sein du puits favorise le développement de germes
et de bactéries, peut perturber la circulation et altérer la qualité de l'air neuf dans le puits. Afin
d'éviter ces phénomènes, le puits dont le conduit est incliné, doit impérativement être muni
d'un système d'évacuation des condensats. La structure de ce système dépend de la présence
ou non d'un sous-sol au sein du bâtiment :
5.5.1. Présence d'un sous-sol :
La récupération des condensats peut alors se faire
dans le sous-sol. Ils sont ensuite évacués vers l'égout
à l'aide d'un siphon, ce qui permet une étanchéité
parfaite du puits depuis l'entrée d'air neuf jusqu'au
système de ventilation. Cette solution est donc à
privilégier dans les zones à forte concentration de
gaz radon dans le sol ou si le sol entourant le puits
est très humide.
5.5.2. Absence de sous-sol :
Un regard de visite doit être placé à l'endroit le
plus bas du puits (sous la bouche d'entrée d'air si le
conduit est montant, à l'extrémité du conduit côté
bâtiment si celui-ci est descendant) afin d'évacuer les
condensats soit par infiltration dans le sol à l'aide
d'un lit de cailloux, soit en utilisant une pompe de
relevage. Ce regard permet également d'inspecter
visuellement le conduit afin de déceler d'éventuels
problèmes et de procéder à l'entretien du puits.
Schéma n°3 : Système d'évacuation des condensats dans le sous-sol
k Source : Site web
Schéma n°4 : Système d'évacuation des condensats à l’absence sous-sol
j Source : Site web
Chapitre II Energie Géothermique
38
5.6.Dimensionnement et mise en œuvre pour entrer l'air pure
5.6.1. La prise d'entrée de l'air neuf :
photo n°21 : La prise d'entrée de l'air neuf
l Source : Site web
Type d’entrée :
Il s'agit généralement d'une bouche extérieure pour le secteur résidentiel et d'un plénum
pour le secteur tertiaire nécessitant de plus gros volumes de renouvellement d'air.
Hauteur de la prise d'entrée d'air neuf :
Elle doit être supérieure à 1,10 m pour limiter l'encrassement.
Chapeau de protection :
Il permet d'éviter les infiltrations d'eau de pluie à l'intérieur du puits.
Grille de protection à fin maillage :
Elle est indispensable pour éviter l'intrusion de rongeurs, oiseaux, insectes. Elle doit
être facilement accessible pour nettoyage.
Chapitre II Energie Géothermique
39
Filtres :
Il est conseillé de munir les entrées d'air des puits canadiens/provençaux d'un filtre. La
classe du filtre à utiliser dépend de la densité et du type de poussières à proximité de l'entrée
d'air. Il est recommandé d'inspecter et de changer régulièrement les filtres (trois à quatre fois
par an en moyenne) car un filtre encrassé contribue à augmenter les pertes de charge du puits
et donc la consommation du ventilateur.
Positionnement de l'entrée d'air neuf :
Celle-ci doit être implantée loin des sources de pollution (voirie, parking, poubelles)
et loin de toute végétation pouvant produire des pollens allergisants [10].
5.7.Choix des matériaux pour le conduit :
Le conduit est l'élément le plus important du puits canadien. C'est lui qui échange des
calories avec le sol.
Le choix des matériaux est également primordial pour la durée de vie de votre puits
canadien. Voici les caractéristiques optimales conseillées :
Paroi intérieure lisse : évite les dépôts de saletés et de bactéries.
Paroi extérieure annelé : meilleure conductivité.
Matériau résistant aux fortes chaleurs : sans dégagement de vapeurs toxiques.
Matériau offrant une bonne conductivité thermique.
Matériau résistant : évite les risques de déchirures et donc assure une bonne
étanchéité.
Attention à ne pas utiliser de colle pour les raccords éventuels : risques de dégagements
toxiques lors de fortes chaleurs.
Le polypropylène :
Ce matériau est spécialement conçu pour les conduits
de puits canadien :
Bonne conductivité : 7 fois supérieure au PVC.
Couche anti bactérienne à l'intérieur.
Photo n°22 : Conduite polypropylène j
Source : gamme t ravaux pub l ics (2016)
Chapitre II Energie Géothermique
40
Excellente longévité.
Matériau très résistant.
Etanchéité assurée.
Le polypropylène est un matériau cher mais son prix se justifie par ses caractéristiques
parfaitement adaptées pour les conduits extérieurs.
Le polyéthylène haute densité (PEHD) :
Le PEHD est très utilisé pour la réalisation des puits
canadiens :
Intérieur lisse.
Extérieur annelé.
Très rigide : excellente résistance.
Excellente conductivité : 2,5 fois supérieure
au PVC.
Pas de dégagements toxiques en cas de
fortes chaleurs.
Le PEHD est donc, comme le polypropylène, un des matériaux à privilégier pour les
conduits extérieurs.
Le polyéthylène (PE) :
Ce matériau est généralement utilisé pour la
protection des câbles électriques :
Extérieur annelé.
Intérieur lisse : bonne évacuation des
condensats.
Résistance moyenne : à ne pas enfouir trop profond pour garantir sa longévité.
Matériau plus écologique que le PVC pour un prix similaire.
Photo n°23 : Tuyaux PEHD en barre. k
Source : SEPI les fluides maitrisés (2016).
Photo n°24 : conduite en polyéthylène non isolée.
j
Source : Source : E-novelec (2016).
Chapitre II Energie Géothermique
41
Le béton ou la terre cuite :
Ce matériau est surtout utilisé pour des conduits de
puits canadien d'un diamètre supérieur à 30 cm :
qualité moyenne.
mauvaise étanchéité : risque d'infiltration de
polluants.
mise en œuvre difficile : raccords difficiles à
étanchéifier.
bonne conductivité thermique.
Le béton et la terre cuite sont à proscrire en cas de
présence de radon dans le sol
La fonte :
La fonte est une solution tout à fait
envisageable pour les conduits d'un puits
canadien :
Excellente conductivité.
Rigide et résistant.
Bonne longévité.
Très étanche grâce à des raccords en
joints en élastomère.
Veillez à ce que l'extérieur de votre conduit soit traité contre la corrosion pour assurer une
bonne étanchéité sur le long terme.
, Photo n°25 : conduite en béton
Source : heinrich canalisation (VHM groupe en 2016).
Photo n°26 : Conduite en terre cuite
l Source : artefacts encyclopédie en ligne
de petits objets archéologiques (2014)
Photo n°27 : conduite en fonte ,
Source : SNI export & matériaux services (2016)
Chapitre II Energie Géothermique
42
Le PVC :
Bien que disponible sur le marché, les conduits en PVC sont à éviter :
Pas écologique ;
Risque de dégagements toxiques en cas de fortes
chaleurs.
Peut entraîner des odeurs désagréables.
Intérieur pas assez lisse pour éviter le dépôt de
bactéries.
Le PVC est le matériau le moins cher mais ses
caractéristiques en font le matériau le moins adapté et le plus dangereux pour la santé.
6. Etude expérimentale d’efficacité du puits canadien en Algérie (Biskra) :
En 2010 PR. N.Moummi et BENABDI Mohamed Larbi, ont menés une étude théorique et
expérimentale sur le procédé du rafraîchissement de l’air par la géothermie dans le site de
Biskra. L’étude entreprise, concernant le rafraîchissement par la géothermie, constitue un
projet pilote de démonstration d’une technique qui est jusqu’à présent non exploitée dans
notre pays. Cette technique a pour support technique un échangeur air/sol enterré dit ‘puits
canadien’. La température du sol influe principalement sur les performances d’un tel
échangeur du fait que le sol, à une certaine profondeur devient le facteur essentiel pour les
échanges thermiques entre l’air qui circule à l’intérieur de l’échangeur et le milieu qui
l’entoure.
6.1.Description du site et du protocole expérimental :
Le banc d’essai expérimental est monté depuis 2008 photo n°(1) et (2) sur le site de
l’université Mohamed Khider de Biskra. Il s’agit d’un réseau de quatre tançons d’une
longueur totale d’environ 47 m Fig. reliés entre elle pour former un échangeur en serpentin,
le diamètre interne du tube est de 110 mm. L’ensemble est placé à une profondeur de 3 m
sous une pente de 2 %.
Pour le site de Biskra, cette profondeur 03 m a été déterminée préalablement grâce à une
étude effectuée en fonction des données locales du site. Les tubes sont disposés et espacés les
uns des autres d’une distance entre axes de 02 m.
Photo n°28 : conduits en PVC
j Source : KIOWA groupe (2016)
Chapitre II Energie Géothermique
43
Une fosse de réception en béton est construite à la sortie de l’échangeur. Un extracteur d’air de débit variable est placé à l’entrée de l’échangeur. Une série de sondes thermiques a été placées le long de l’échangeur de l’entrée jusqu’à la sortie. Les sondes sont reliées à une centrale d’acquisition.
6.2.Instruments de mesure utilisés :
L’acquisition des paramètres climatiques (température, humidité relative et vitesse de l’air)
est effectuée par le biais d’instruments de mesures à affichage digitale de type KIMO, il s’agit
d’un anémomètre à hélice KIMO LV 110 pour mesurer la vitesse de l’air (0,25 à 35 m/s)
juste à la sortie de l’échangeur enterré photo n°(7) et d’un hygro-thermomètre de type KIMO
Photo n°28 : tranchées pour installation de l’échangeur enterré air/sol
k Source : mémoire Étude des perfor ances ther i ues d’un
échangeur de chaleur enterré, Page : 46
photo n°29 : pose de l’échangeur air/sol enterré avec conduites pour installation des thermocouples de mesure de la température.
j Source : mémoire Étude des perfor ances ther i ues d’un
échangeur de chaleur enterré, Page : 47
Chapitre II Energie Géothermique
44
HD 100, dont la plage de mesure pour l’humidité relative est compris entre 5 à 95 % et la
température entre -20 à +70°C, ceci est pour mesurer l’humidité relative et la température de
l’air avant et après le soufflage dans l’échangeur.
Photo n°30 : Extracteur d’air utilisé pour le pompage de l’air.
j Source : mémoire Étude des performances thermiques
d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 48
Photo n°31 : Sondes de mesure de la température de l’air en circulation à travers l’échangeur et dans le sol
h Source : mémoire Étude des performances thermiques
d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 48
Photo n°32 : Anémomètre à hélice de type Kimo pour mesurer la vitesse de et la
température de l’air.
Photo n°33 : Hygromètre de type Kim pour mesurer l’humidité relative et la température
de l’air. j
k Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page :
49
Chapitre II Energie Géothermique
45
6.3.Résultats expérimentaux obtenus :
Les résultats sont représentés sous une forme des graphs :
Photo n°34 : Solarimètre pour mesurer le rayonnement
solaire global
j
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur
enterré, Page : 50
Photo n°35 : Mesure de la vitesse de l’air à la sortie de l’échangeur par anémomètre à hélice de type KIMO LV 110
j Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un
échangeur de chaleur enterré, Page : 50
Graphe n°2 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14) de l’échangeur en fonction du temps le 21/04/2013
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 55
Chapitre II Energie Géothermique
46
Graphe n°4 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14) de l’échangeur en fonction du temps le 23/04/2013.
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 56
Graphe n°3 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14) de l’échangeur en fonction du temps le 22/04/2013
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 55
Chapitre II Energie Géothermique
47
Graphe n°5 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14) de l’échangeur en fonction du temps le 27/04/2013
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 56
Graphe n°6 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14) de l’échangeur en fonction du temps le 28/04/2013
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 57
Chapitre II Energie Géothermique
48
Graphe n°7 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14) de l’échangeur en fonction du temps le 29/04/2013
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 57
Graphe n°8 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14) de l’échangeur en fonction du temps le 02/05/2013
Source : mémoire Étude des performances thermiques d’un échangeur de chaleur enterré, Page : 58
Chapitre II Energie Géothermique
49
Les relevés expérimentaux effectuées du 21 avril au 02 Mai 2013 sous différentes
conditions de fonctionnement, nous ont permis de suivre l’évolution en fonction du temps les
profils de températures en plusieurs points Figures (III-11) à (III-17), depuis l’entrée de
l’échangeur (T01) jusqu’à la sortie (T14) et également la température du sol (T16). Où on a
constaté une température du sol (T16) qui était pratiquement stable entre 22 et 23 °C, et ceci
durant toute la période des expérimentations malgré les variations des conditions extérieures
environnantes. D’autre part, on a remarqué que l’écart de température entre la sonde (T14) et
celle du sol (T16) est minimal, correspond à un échange satisfaisant entre l’air acheminé dans
l’échangeur tubulaire en PVC air/sol enterré et le sol après une distance parcourue de 40 m
depuis l’entrée de l’échangeur.
7. Conclusion :
L’intérêt de l’échangeur thermique air-sol consiste a amélioré tout au long de l’année, les
conditions du confort thermiques recherchées. Qu’il soit utilisé en mode réchauffement en
hiver ou refroidissement en été, il intervient de manière efficace sur l’amortissement des
amplitudes thermiques.
Ce système favorise un confort d’ambiance pour les individus en limitant les contraintes
thermiques. La rentabilité de l’échangeur peut être atteinte, s’il permet d’avoir une ambiance
plus homogène en termes de température avec une consommation énergétique modérée
comparativement aux systèmes conventionnels classiques.
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
50
Chapitre III : Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
1. Présentation du NGN :
1.1. Définition du NGN :
Les NGN (Next Generation Network) sont définis comme un réseau de transport en mode
paquet permettant la convergence des réseaux Voix/données et Fixe/Mobile; ces réseaux
permettront de fournir des services multimédia accessibles depuis différents réseaux d'accès.
Afin de s'adapter aux grandes tendances qui sont la recherche de souplesse d'évolution de
réseau, la distribution de l'intelligence dans le réseau, et l'ouverture à des services tiers, les
NGN sont basés sur une évolution progressive vers le « tout IP » et sont modélisés en couches
indépendantes dialoguant via des interfaces ouvertes et normalisées.
1.2. Architecture NGN en couches :
Schéma n°5 : Les couches successives de NGN j
Source : Ingénierie des MSANs (Multi Service Access Node) (2010)
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
51
2. Présentation de l’équipement MSAN :
2.1. Définition d’équipement MSAN :
L’MSAN (Multi-Service Access Node ou le Noeud d'Accès Multi-Service) est une nouvelle
technologie qui permet à travers des équipements de lignes et de commutation utiliser
dernièrement par Algérie télécom spécialement pour améliore la qualité de service ADSL et
pour réduire la distance avec la qualité de service ADSL des payes développé.
Cet équipement utilisé la technologie de NGN (Next Generation Network) sur une
organisation hiérarchique des commutateurs selon différentes zones d'appels. De plus, ce réseau
de téléphonie cohabite avec un ou plusieurs réseaux dédiés au transport de données (dont le
réseau utilisé pour la fourniture de services haut-débit ADSL).
Equipement MSAN
Photo n°36 : Partie énergie dans l’équipement MSAN
Photo n°37 : Partie transmission fibre optique-câble cuivre dans
l’équipement MSAN
Photo n°38 : Partie abonne dans l’équipement
l j n
Source : Par l’auteur (16-03-1016)
« La température idéal du fonctionnement normale d’équipement été entre 8° jusqu’à 28° »1
1 Direction Algérie Télécom DOT Tébessa
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
52
2.2. Le rôle de l’équipement MSAN :
Le rôle principal de cette Equipment c’est :
- Diminuer le plus possible l’artère traversée par le câble de cuivre.
- Mettre la fibre optique plus proche au client.
Afin d’applique la relation : « câble de cuivre court = vitesse d’accès ADSL optimale ».
2.3. Types des câbles de transmission :
2.3.1. Fibre optique :
C’est une nouvelle technologie de transmission utilisé par Algérie télécom, basée sur
l’utilisation des fibres de verre qui peut transmettre des messages cryptés illimité sous une
forme de lumière avec une vitesse de « 300000 km/s ».
2.3.2. Câble en cuivre :
Câble C’est le composant électro technique
servant à transmission, afin de transmettre de
l'énergie et de l'information. Il est
un matériau conducteur multi-brin, souvent entouré
d'une enveloppe isolante (plastique, Téflon...).
L'intérieur du fil de transmission est appelée « âme »
du fil.
L’équipement MSAN alimenté juste une artère inférieure à 1 Km maximum avec le câble
en cuivre selon les normes d’Algérie télécom.
Schéma n°6 : Représentation de rôle d’équipement MSAN
j Source : Ingénierie des MSANs (Multi Service Access Node) (2010),
Page : 24
Fig n°22 : Les deux câbles de transmission utilisée par Algérie télécom
j Source : Ingénierie des MSANs (Multi Service Access Node) (2010), Page : 24
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
53
Les câbles de transmission sont ramifiés dans un réseau des chambres téléphoniques lié
entre aux par une canalisation sous terrain (tubes PEHD PN 10 ᴓ90 mm), la distance maximale
entre deux chambres téléphoniques c’est 147m.
Les deux composants de la canalisation téléphonique
Photo n°39 : Chambre téléphonique Photo n°40 : Canalisation téléphonique entrée en PEHD
o j Source : par l’auteur (2016)
3. Description d’abri : 3.1. Description technique d’abri
Un volume total : 4x5x3 m³
Volume d’air intérieur : 35,9 m³
Dalle pleine + une dalle flottante
Caniveau avec des ouvertures présenté
par 9 tube PCV ᴓ 75 mm qui faire la
liaison sous terrain avec la chambre
téléphonique 0 « type B1 » à l’extérieur
de bâtiment.
Mur double parois en brique de 30cm
avec une lame d’air de 5cm
Structure poteau poutre en béton armée
Porte métallique
Aucune ouverture d’aération
Photo n°41 : Abri MSAN j
Source : Par l’auteur (le 10/05/2016).
Photo n°42 : construction d’un abri MSAN
j source : Par l’auteur (le 05-03-2016)
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
54
3.2. Le matérielle qui existe à l’intérieur d’abri :
Equipement MSAN
Un climatiseur puissant
4. Analyse critique d’abri MSAN :
4.1. Volet technique
4.1.1. Les pontes thermiques :
L’abri d’MSAN a été totalement riche en pontes thermiques représenté par :
4.1.2. La dalle flottante :
Construit sans aucune isolation thermique avec le sol
4.1.3. La porte métallique :
La conductivité thermique élevée d’acier mettre la porte
métallique jouer un rôle d’une ponte thermique surfacique
avec une surface de 1.1x2.2 m².
Ainsi que le vide au niveau de la partie inferieur du port
qui faire la déperdition thermique d’une façon directe.
Photo n°43 : Le climatiseur puissant d’abri MSAN
j
Source : Par l’auteur (le 16-03-2016)
Photo n°44 : Construction d’une dalle flottante d’abri MSAN
j Source : Par l’auteur (le 15-04-
2016)
Photo n°45 : Vide au niveau de la partie inferieur de port métallique
j
Source : Par l’auteur (16-03-2016)
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
55
4.1.4. La superstructure :
Les poteaux et les poutres n’ont pas isolée
4.1.5. La dalle pleine : la conductivité thermique de béton armée est très élevé ainsi que leur
inertie thermique ça ce qu’il mettre d’obtenir une quantité importante de chaleur à partir de
rayonnement solaire ce qu’il mettre la dalle plein joue le rôle d’un « flamboyant thermique »
en été.
4.1.6. L’absence d’isolation thermique :
L’isolation thermique modeste limitée avec une lame d’air de 5 cm dans un bâtiment qui
nécessite d’une isolation thermique importante.
4.2. Volet architecturale :
4.2.1. Aération :
Les caractéristiques de l’air dit que l'air chaud
est moins dense que l'air froid car il contient moins
de molécules d'air pour un volume égal (les
molécules sont plus distancées les unes des autres
à cause de leur agitation plus élevée). L'air chaud
étant moins dense, il monte en altitude.
Avec l’absence d’ouverture d’aération, l’air
chaud sorti de l’équipement MSAN va monter et
occuper plus en plus la plus par de volume
supérieure à l’intérieur d’abri et poussé l’air froid
pour sorti à partir de climatiseur vers le bas ou bien
vers les tubes PVC qui sont lie le caniveau avec la
chambre téléphonique « 0 » puis d’une artère des
centaines kilomètres de canalisation sous terrain.
Fig n°23 : Représentation du mouvement d’air chaud/froid à l’intérieur d’un bâtiment
k Source : Site web
Photo n°46 : Les neuf tubes PVC qui faire la liaison de câble au caniveau.
k Source : Par l’auteur (le 25-04-2016).
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
56
« D’une autre façon, le climatiseur réservé pour la
climatisation d’abri, en fait il est climatisé d’une
artère des centaines kilomètres de canalisation sous
terrain ».
4.2.2. Humidité :
La chambre téléphonique : les chambres
téléphoniques sont généralement rempli avec
l’eau pluvial est resté comme ça tout l’année à
cause de la faible perméabilité de béton, cette
humidité a été transmettre vers l’intérieur d’abri
MSAN partir de la canalisation qui faire la liaison
entre la chambre téléphonique ‘0’ et le caniveau à
l’intérieur d’abri.
4.2.3. Conception et implantation :
Façades aveugle qui ne comptent aucune
ouverture d’aération pour dégagé l’air chaud sorti
de l’équipement.
Photo n°47 : Les neuf tubes PVC qui faire la liaison de câble au chambre 0
j Source : par l’auteur (le 25-04-2016)
, Photo n°48 : chambre téléphonique 0 compte eau pluvial
j Source : par l’auteur (le 28-04-2016)
Photo n°49 : Abri MSAN fatma zohra
j Source: Par l’auteur (le 15-03-2016)
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
57
4.2.4. L’orientation :
Lorsqu’on parle sur l’orientation d’un bâtiment qui compte une seule pièce on parle sur
l’orientation des ouvertures de ce bâtiment, la seule baie au niveau d’abri MSAN c’est « la porte
métallique ».
La porte métallique été orienté aléatoirement est pas mal des fois la porte a été orienté vers
le sud se qui le exposé directement au rayonnement solaire.
La conductivité thermique d’acier est très élevée ce qui permet d’augmenter la température
intérieure de l’abri.
4.3. Volet Urbain :
4.3.1. Choix de terrain :
Le choix aléatoire de terrain qui été pas mal des fois
dans un endroit isolée et exposé directement au
rayonnement solaire et les vents.
4.4. Volet économique :
4.4.1. Consommation énergétique :
L’abri consomme une quantité importante d’énergie électrique et par une comparaison
entre deux facture d’électricité (voire l’annexe) la premier lorsque le climatiseur ne
fonctionne pas et l’autre lorsque le climatiseur fonctionne par leur rendement optimal, on
remarquant que la différence a été vraiment vaste entre les deux.
5. Recommandation :
1. La climatisation artificiel consomme une quantité très élevé et bien sûr très couteuse et
pour ça on va faire un changement de méthode de climatisation par une autre ecologique,
durable et gratuit ce qui est la climatisation géothermique ou bien « le puits canadien ».
Photo n°50 : Abri MSAN EPLF
h Source : Par l’auteur (le 10-05-2016)
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
58
Ce système de climatisation géothermique applique d’une façon créative par
l’exploitation de canalisation téléphonique comme une installation double fonction, la
premier fonction a été le rôle principale de cette canalisation ce qui est la protection des
câble de transmission et la deuxième c’est le rafraîchissement d’air pour climatiser l’abri
MSAN sous une forme d’un puits canadien.
Pour assure le fonctionnement de cette méthode il faut faire des changements technique
selon les recommandations suivent :
Crée une prise d'entrée de l'air neuf au niveau d’une chambre téléphonique qui été
loin d’abri par une distance de 50m ou plus.
Augmenté la profondeur des tubes PEHD de la canalisation sous terraine a fin
d’obtenir la profondeur nécessaire pour applique cette technique, la profondeur
doive être entre 1.5m jusqu’à 2,5m avec une pente de 2% pour l’évacuation d’air
produit par la condensation d’air dans la canalisation.
Installer un système de VMC (ventilation mécanique contrôler) double flux au
niveau d’abri pour contrôler le sens de mouvement d’air reffraiché à partir de
canalisation sous terraine vers l’intérieur d’abri, puis dégager l’air intérieur chauffé
vers l’extérieur.
Exploitation de la chambre téléphonique 0 par une autre fonction ce qui est
l’évacuation d’eau produite à partir de la condensation d’air dans les tubes PEHD
par la création d’une plateforme perméable avec l’utilisation du béton drainant.
2. Au niveau constructif, il est impératif de choisir des procédés de construction et des
composants réduisant au maximum les pertes surfaciques par les parois et intégrant les
pertes les plus réduites possibles au niveau des jonctions de ces parois. Quels que soient
les systèmes d’isolation, il existe des solutions qui traitent à la fois de thermique,
d’acoustique et/ou de sécurité incendie.
D’une façon générale, dans le cas des MSAN, il faut faire une très bonne isolation du
plancher et la dalle flottante, selon le procédé d’isolation des murs , le plancher sera traité
par une dalle flottante ou un système maçonné intégrant l’isolation thermique.
L’isolation thermique a été obligatoire et pour ça on a choisir l’isolation thermique par
l’extérieur à cause de :
Chapitre III Traitement De Microclimat Intérieur D’Abri MSAN Télécom Tébessa
59
Plus d'inertie pour plus de confort : L'isolation extérieure permet de bénéficier
de l'inertie de vos murs l'été pour amortir l'arrivée du front de chaleur. L'hiver, vos
murs sont dans votre volume chauffé et rayonne donc à une température plus
élevée pour un meilleur confort thermique.
La protection du bâti: l'I.T.E protège le gros-œuvre des variations de
température. Les risques de fissures sont donc réduits.
Une rupture des ponts thermiques: Seule une isolation par l'extérieur permet de
couper les ponts thermiques de dalle, de plancher ou de mur de refend.
3. Le choix de terrain pour la construction d’abri MSAN doive être choisi par soigneusement
en prendre en compte les critères suivant :
La protection contre les rayonnements solaires.
La protection contre les vents dominants.
Le sol favorable pour l’utilisation de la technique de climatisation
géothermique (puits canadien).
4. Sur le plan conceptuelle, il faut crée un espace tampon au niveau de la partie « Sud »
d’abri pour améliore la capacité de conception architecturale a la protection contre les
rayonnements solaires.
L’utilisation d’un écran végétale dans le but de protéger l’équipement au rayonnement
solaire et les vents dominants ainsi que la participation à la protection de l’environnement.
Conclusion Générale
60
Conclusion Générale :
La production architecturale des édifices ayant une performance correcte vis-à-vis des
aspects énergétiques montre que la problématique énergétique doit être intégrée aux phases
primaires de la conception. La mise en œuvre des éléments du bâtiment (paroi opaque, paroi
transparente,), joue un rôle important dans les échanges thermiques avec l’environnement.
Une abondante radiation solaire se manifeste sur toutes les surfaces des bâtiments,
exceptés sur le mur Nord. La radiation solaire transmise au travers des fenêtres non protégées
et des murs transparents donne lieu à une forte augmentation de la température dans les
maisons qui ne sont pas climatisées. L'emploi de stores et autres méthodes pour réduire les
gains de chaleur solaire est à conseiller pour tous les bâtiments. Les gains de chaleur solaire
peuvent être largement réduits en orientant un bâtiment de telle façon qu'il aura un minimum
de parois vitrées vers l'EST et vers l'OUEST. Les gains de chaleur solaire que l'on obtient par
les fenêtres donnant vers le sud peuvent être réduits durant l'été par des stores extérieurs ou en
basculant les fenêtres.
La protection et la mise à l’ombre des parois participent dans la création du confort à
l’intérieur du bâtiment et ce dernier dépend de l’orientation de la paroi verticale et de la
position des ouvertures, donc le choix judicieux de l’orientation et le choix de la protection
propice minimise les surchauffes et provoque le refroidissement d’été et maximise les gains
pour le chauffage de l’intérieur en hiver.
L’effet de l’orientation sur le confort intérieur est largement influencé par les différents
éléments du climat, et le choix d’une orientation dépend de la position du soleil et du vent.
Bibliographie :
Ouvrage :
Alain Liébard et André De Herde, [Traité d'architecture et d'urbanisme bioclimatiques].Alain Liébard et André De Herde, observ, ER 2005. , page : 60b
LAVIGNE Pierre : « Architecture climatique une contribution au développement durable Tome1 : bases physiques » EDISUD 1994 p 13.
ALEXANDROFF.G et J .M : « Architecture et climat soleil et énergies naturelles dans l’habitat » ; édition architectures, Berger- Levrault, Paris1982 p216
Association HQE : « Bâtiment et démarche HQE » Valbonne : ADEME. Réédition Avril 2007.
M. Benhammou et. Draoui ’’Modélisation de la température en profondeur du sol pour la région d’Adrar - Effet de la nature du sol’’, article-revue des énergies renouvelable vol.14 N°2(2011) P (219-228).
B. Mebarki et Al ’’Etude d’un système de climatisation intégrant un puits Canadien dans les zones arides, cas de Béchar’’, article- revue des énergies renouvelable vol15 N°3(2012) P (465-478).
N. Moummi et al ’’Le rafraîchissement par la géothermie: étude théorique et Expérimentale dans le site de Biskra’’article- revue des énergies renouvelable vol N°3(2010) P (399-406).
M. Benhammou et Al ’’Simulation et caractérisation d’un échangeur géothermique à air destiné au rafraîchissement des bâtiments fonctionnant dans les conditions climatiques du sud de l’Algérie’’, article- revue des énergies renouvelable vol .15 N°2 (2012) P (275-284).
ADEME, Guide de l'éco-construction, Agence régionale de l'environnement en Lorraine. Page:37, 38, 39.
S. Courgey, J. P. Oliva, la conception climatique, Edition. Terre vivante, Paris 2006.
Articles
Article- revue des énergies renouvelable vol N°3(2010).
Article- ce que vous avez toujours voulu savoir sur les ponts thermiques (2014).
Travaux de recherche
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Kabouche Azouz, Architecture et efficacité énergétique des panneaux solaires, Mémoire magistère, Université Mentouri de Constantine, promotion : Juin 2012, page: 43.
Ahmed Ali Ep et Ait Kadi Salima , Performances thermiques du matériau terre pour un habitat durable des régions arides et semi-arides ; Cas de Timimoune, Mémoire magistère, Université Mouloud Mammeri - Tizi-Ouzou, page: 40, 41.
«Lumière De Jour, Chauffage Et Refroidissement Naturel En Milieu Urbain Dense». O.Tizouiar, EPAU et S.Baali, Université Amar Telidji Laghouat Département D'architecture, 2015.
Med Zakaria Elqasmi, ‘ingénierie des MSANs (Multi Service Access Node), Ecole marocaine des sciences de l’ingénieur (EMSI) – Ingénieur 2010.
H. Benfattah, ‘Etude du Rafraîchissement par la Géothermie, Application à l’Habitat’, Mémoire de Magister, Université de Biskra, 2009.
MABROUKI DJAMEL ‘Étude de l’influence des paramètres climatiques sur la température du sol (application au site de Biskra)’, mémoire de Master, Université de Biskra, Juin 2013.
AD Salah Eddine, ‘Dimensionnement d’un échangeur air/sol enterré destiné au rafraichissement de l’air’, mémoire Master, Université de Biskra, Juin 2014.
Autres sources
URCAUE, Guide-conseil I' Union Régionale, des Pays-de-la-Loire 312, avenue René Gasnier 49100Angers. [www.urcaue-paysdelaloire.com].
AG, (2005). The private cost effectiveness of improving energy efficiency. Productivity Commission, Australian Government.
SIDLER Olivier, Directeur ENERTECH : « Les bâtiments à faible consommation d’énergie - Eléments de contexte» Journée technique sur l’étanchéité à l’air des bâtiments Dijon - 21 Novembre 2007.
WEBOGRAPHIE :
http://www.e-rt2012.fr/explications/conception/explication-architecture-bioclimatique/
http://energies-renouvelables.consoneo.com/guide/maison-ecologique/normes-isolation/613/
https://puits-canadien.ooreka.fr/comprendre/puits-canadien-conduit-exterieur
http://www.okbob.net/article-publication-revue-des-energies-revouvelables-cder-algerie-92545285.html
http://www.lemonde.fr/idees/article/2013/09/18/illusoire-transition-ecologique_3480144_3232.html
http://www.energies-renouvelables.org/articles/newsletter_13112014/greenpeace-usa.asp
[MIMI TJOYAS], -Architecte Française- « www.travaux.com »
Les références :
Alain Liébard et André De Herde, [Traité d'architecture et d'urbanisme
bioclimatiques].Alain Liébard et André De Herde, observ, ER 2005. , page : 60b
Ibid., p. 2a
URCAUE, Guide-conseil I' Union Régionale, des Pays-de-la-Loire 312, avenue
René Gasnier 49100Angers. [www.urcaue-paysdelaloire.com].
Ahmed Ali Ep et Ait Kadi Salima , Performances thermiques du matériau terre
pour un habitat durable des régions arides et semi-arides ; Cas de Timimoune,
Mémoire magistère, Université Mouloud Mammeri - Tizi-Ouzou, page: 40, 41.
ADEME, Guide de l'éco-construction, Agence régionale de l'environnement en
Lorraine. Page:37, 38, 39.
S. Courgey, J. P. Oliva, la conception climatique, Edition. Terre vivante, Paris
2006.
[MIMI TJOYAS], -Architecte Française- www.travaux.com
Alain Liébard et André De Herde, Traité d'architecture et d'urbanisme
bioclimatiques, observ,ER 2005. Page: 186.
Kabouche Azouz, Architecture et efficacité énergétique des panneaux solaires,
Mémoire magistère, Université Mentouri de Constantine, promotion : Juin 2012,
page: 43.
RUELLE et François , Le standard « maison passive » en Belgique : potentialités
et obstacles, Mémoire magistère, Université Libre de Bruxelles, promotion :
2007/2008,page: 22, 23.
Site Web consulté le 10/02/2014
http://www.crit.archi.fr/produits%20innovants/FICHES/geothermieJCB/technique
.html
Renewables 2013 Global Status Report, REN21
Table des graphs, des schémas, des photos et des figures :
Liste des graphs :
Graphe n°1 : Ressources énergétiques fossiles et consommation d’énergie …………………………15
Graphe n°2 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14)
de l’échangeur en fonction du temps le 21/04/2013 …………………………………………………45
Graphe n°3 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14)
de l’échangeur en fonction du temps le 22/04/2013 ………………………………………………….46
Graphe n°4 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14)
de l’échangeur en fonction du temps le 23/04/2013 ………………………………………………….46
Graphe n°5 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14)
de l’échangeur en fonction du temps le 27/04/2013 ………………………………………………….47
Graphe n°6 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14)
de l’échangeur en fonction du temps le 28/04/2013 ………………………………………………….47
Graphe n°7 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14)
de l’échangeur en fonction du temps le 29/04/2013 ………………………………………………….48
Graphe n°8 : Evolution de la température de l’air à l’entrée (T01), au milieu (T07) et à la sortie (T14)
de l’échangeur en fonction du temps le 02/05/2013 ………………………………………………….48
Liste des figures :
Fig n°1 : Les principes d’un bâtiment bioclimatique …………………………………………………...1
Fig n°2: Les quatre éléments l’architecture …………………………………………………………….2
Fig n°3 : Bâtiment bioclimatique …………………………………………………………………...…5
Fig n°4: La protection du froid par les espaces tampons. ……………………………………………..10
Fig n°5 : Fonctionnement de puits canadien en hiver/été. ……………………………………………..11
Fig n°6: Principes de fonctionnement de la serre en été et en hiver. ………………………………….11
Fig n°7: Ombrage naturel ……………………………………………………………………………………….………………………..12
Fig n°8 : Représentation de la ventilation naturelle …………….…………………………………………………………….12
Fig n°9 : Ventilation mécanique contrôlée simple flux ………………………………………………..13
Fig n°10 : La VMC double flux …………...…………………………………………………………...14
Fig n°11 : La ventilation hygroréglable ………………...……………………………………………...14
Fig n°12 : Végétation bioclimatique ……………………………………………………………...……14
Fig n°13 : Eolienne ……………………………………………………………………………...……..16
Fig n°14 : Energie hydraulique ………………………………………………………………………...16
Fig n°14 : Energie hydraulique ………………………………………………………………………...17
Fig n°15 : Energie géothermique …………………………………………...………………………….17
Fig n°16 : L’énergie de la biomasse …………………..……………………………………………….18
Fig n°17 : Représentation des pourcentages de déperdition d’énergie d’un bâtiment. …………...……19
Fig n°18 : La géothermie profonde. ……………………………………………………………………31
Fig n°19 : La géothermie à moyenne et basse énergie ………………………………………………...31
Fig n°20 : représentation simplifié d’un puits canadien. ………………………………………………33
Fig n°21 : La méthode de l’emplacement du tube de l’échangeur ……………………………………..36
Fig n°22 : Les deux câbles de transmission utilisée par Algérie télécom ……………………………...52
Fig n°23 : représentation du mouvement d’air chaud/froid à l’intérieur d’un bâtiment ……………….55
Liste des photos :
Photo n°1 : Protection solaire par la végétation en France ……………………………………………………………….12
Photo n°2 : panneau photovoltaïque……………………………………………………………………17
Photo n°3 : Brique alvéoles …………………………………………………………………………….20
Photo n°4 : Béton cellulaire …………………………………………………………………………...20
Photo n°5 : Bois ………………………………………………………………………………………..20
Photo n°6 : Construction en terre crue …………...…………………………………………………….20
Photo n°7 : Polystyrène expansé ……………………………………………………………………….21
Photo n°8 : Polystyrène extrudé ………………………………………………………………………..21
Photo n°9 : Isolation de toiture en polyuréthane ……………………………………………………….22
Photo n°10 : Laines de verre …………………………………………………………………………...22
Photo n°11 : Laines de roches ………………………………………………………………………….22
Photo n°12 : Roche volcanique perlite ……………...………………………………………………….23
Photo n°13 : Panneau et feutre isolant naturel pour l’écoconstruction en fibre de bois ……………….23
Photo n°14 : Laine de cellulose ………………………………………………………………………..24
Photo n°15 : Liège ……………………………………………………………………………………..24
Photo n°16 : Le chanvre ……………..………………………………………………………………...24
Photo n°17 : Laine de lin ………………………………………………………………………………25
Photo n°18 : Laine de coco …………………………………………………………………………….25
Photo n°19 : Laine de coton ……………………………………………………………………………25
Photo n°20 : Laine de mouton ……………..…………………………………………………………..26
Photo n°21 : Panneau de plume ………………………………………………………………………..26
Photo n°21 : La prise d'entrée de l'air neuf …………………………………………………………….38
Photo n°22 : Conduite polypropylène ………………………………………………………………….39
Photo n°23 : Tuyaux PEHD en barre. ………………………………………………………………….40
Photo n°24 : Conduite en polyéthylène non isolée. ……………...…………………………………….40
Photo n°25 : Conduite en béton ……………...………………………………………………………..41
Photo n°26 : Conduite en terre cuite …………………………………………………………………...41
Photo n°27 : Conduite en fonte ……………...…………………………………………………………41
Photo n°28 : Conduits en PVC …………………………………………………………………………42
Photo n°1 : Tranchées pour installation de l’échangeur enterré air/sol …………..…………………...43
Photo n°2 : Pose de l’échangeur air/sol enterré avec conduites pour installation des thermocouples de
mesure de la température. ……………………………………………………………………………...43
Photo n°30 : Extracteur d’air utilisé pour le pompage de l’air. ……………………………………….44
Photo n°31 : Sondes de mesure de la température de l’air en circulation à travers l’échangeur et dans le
sol ……………………………………………………………………………………………………...44
Photo n°32 : Anémomètre à hélice de type Kimo pour mesurer la vitesse de l’air. …………………...44
Photo n°33 : Hygromètre de type Kim pour mesurer l’humidité relative et la température de l’air. …44
Photo n°34 : Solarimètre pour mesurer le rayonnement solaire global ……………………………….45
Photo n°35 : Mesure de la vitesse de l’air à la sortie de l’échangeur par anémomètre à hélice de type
KIMO LV 110 ………………………………………………………………………………………….45
Photo n°36 : Partie énergie dans l’équipement MSAN ………………………………………………..51
Photo n°37 : Partie transmission fibre optique-câble cuivre dans l’équipement MSAN ………………51
Photo n°38 : Partie abonne dans l’équipement ………………………………………………………...51
Photo n°39 : Chambre téléphonique …………………………………………………………………...53
Photo n°40 : Canalisation téléphonique entrée en PEHD ……………………………………………...53
Photo n°41 : Abri MSAN ………………………………………………………………………………53
Photo n°42 : Construction d’un abri MSAN ……………………………...……………………………53
Photo n°43 : Le climatiseur puissant d’abri MSAN …………………………………………………...54
Photo n°45 : Vide au niveau de la partie inferieur de port métallique …………………………………54
Photo n°44 : Construction d’une dalle flottante d’abri MSAN ………………………………………...54
Photo n°46 : Les neuf tubes PVC qui faire la liaison de câble au caniveau. …………………………..55
Photo n°47 : Les neuf tubes PVC qui faire la liaison de câble au chambre 0 …………..……………..56
Photo n°48 : Chambre téléphonique 0 compte eau pluvial ………………………………………….....56
Photo n°49: Abri MSAN fatma zohra ………………………………………………………………….56
Photo n°50: Abri MSAN EPLF ………………………………………………………………………..57
Liste des schémas :
Schéma n°01 : L’orientation des ouvertures des pièces …………………………………………..…..8
Schéma n°2 : Différents circuits pour l’implantation des tubes. ………………………………………35
Schéma n°3 : Système d'évacuation des condensats dans le sous-sol …………………………………37
Schéma n°4 : Système d'évacuation des condensats à l’absence sous-sol …………………………….37
Schéma n°5 : les couches successives de NGN ………………………………………………………..50
Schéma n°6 : Représentation de rôle d’équipement MSAN …………………………………………...52
ملخص البحث:
ف ك ضغ ل ا ب مي فع ث ع بح ء باده ب رك في بن معي المش ل الج ط م تب يبين كيف يمكن ل. حبيس أدراج المكتب
د الباد ير إقتص ذ تط ري في إن ندس المعم رك ال ي مش ح كي دف هذا البحث إل إيض الدفع يع ي بعج الصن ي المح فير بن خي بت من عي بي دي لاا الصن ص في ظل اأز مائم إقتص م خ
.ا دي الراهن لإقتص سس الد درة م هض يمك ل تعد ق ئر ب ره ع تحمل خس ن أن تعصف ب من جذص ت را لدرج أنخ ي ي الم ريع التي صرف ع ع بحث هذه ا تستطيع تحمل فش المش ض كم
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ق كذل يذكر هذا البحث ب نيمتجددة ط ه مج ن نسين حراري هي الط تح أرج يتعمق في ق الجيج إل تكييف مستمر عي من التي تحت ص الصن ي خ دراس إحدى طر إستغال في تكييف ج البن
ن سام أمن ااا المخت فير الج المائ لعم لضم ى. ت ص ديت ال ل ع مد حص ل
ندس ا ل هذا البحث سبل إستغال ال فيرحيث تن خي في ت من ري البي ي ب لمعم ي بن خ داخ مائ منيه ل اإنترن الذ صرف ع ا الجزائر في ميدان اإتص لعمل إحدى أه المعدا التي تستعم إتص
ر ي اجه شبح اان را ه ي ي سب بنالم دمهبسب عد من ته مم تسب في تعطل ت ج .بشكل كبير يته إحتي
ير : كلما مفتاحي د تط ي – إقتص خيبن من عي ااا - بي ا –الصن ق متجددة – الجزائرإتص طحراري قطال - ندس - تكييف ج –الجي خي ال من ري البي ي –المعم خ داخ .من
Résume :
Ce travail donne un exemple aux étudiants universitaire sur comment peut-on participer dans le projet de développement de leur pays avec une recherche scientifique importante et efficace pas n’importe quoi.
Le but de cette recherche a été l’explication comment peut l’architecture sauvé et développer l’économique de pays ainsi que la participation dans le développement de l’industriel local par la fourniture des bâtiments bioclimatique convenable et économique qui réponde aux besoins spécifiques des équipements industrielles, surtout dans ce moment de crise économique ce qui cause la fragilité économique des organismes étatique qui ne peut pas résisté de perdre des milliards pour des projets non successif comme notre cas d’étude qui a été spécifier pour étudie et résolu les contraintes qui face Algérie télécom leur projet de l’amélioration de la qualité de service ADSL et téléphone fixe. D’un autre part.
Aussi ce travaille nous rappeler par l’énergie renouvelable et gratuit qu’on a oublié au-dessous de notre pieds ce qui est l’énergie géothermique et détaillé une des méthodes de cette technique ce qu’il concerne la rafraichissement d’air et la climatisation des bâtiment et surtout les bâtiments industrielle pour garantir un microclimat spécifique pour obtenir le rendement optimale de ces équipement.
Ce travail met en valeur comment utiliser l’architecture bioclimatique pour fournir un bâtiment avec un microclimat idéal pour le fonctionnement d’une des plus importants équipements utilisée par l’Algérie télécom dans le domaine de la télécommunication et que l’organisme a fourni des milliards, ce projet risquer d’être échoue à cause de la inadéquation de leur bâtiment à leur besoins spécifiques ce qui empêché leur avancement.
Les mots clés : développement économique – bâtiment convenable – équipements industrielles - Algérie Télécom – énergie renouvelable – énergie géothermique – climatisation - architecture bioclimatique – microclimat idéal.