MCP pour l'efficacité énergétique des bâtiments en Guinée

INTRODUCTION GENERALE
Le secteur du bâtiment est coté aujourd'hui parmi les trois gros consommateurs d'énergie dans
le monde avec le secteur du transport et celui de l'industrie. La part de la consommation de
l'énergie dans le secteur du bâtiment s'élève à 35% de l'énergie mondiale et 50% de cette
consommation annuelle est causé généralement par les systèmes de chauffage, de ventilation et
de conditionnement d’air(1,2). Face à cette consommation qui augmente le coût de l'énergie et
aux conséquences négatives des émissions de gaz à effet de serre, il est devenu indispensable
de développer des systèmes innovants permettant d'améliorer l'efficacité énergétique, de mieux
maîtriser la demande énergétique et de réduire les émissions de CO2. En outre, près de la moitié
de la consommation d'énergie du bâtiment est consacrée aux climatiseurs des pays
développés(2). Ces tendances mondiales en matière de consommation énergétique et d'impact
environnemental se manifestent également en Guinée.
Comme de nombreux pays, la Guinée fera face à un véritable défi de consommation d'énergie
dans les années à venir. En effet, la demande énergétique dans des secteurs de bâtiment,
industriel et du transport continue d'augmenter. Aujourd'hui, la majeure partie de la production
énergétique Guinéenne provient de ressources fossiles (pétrole, bois de chauffe, charbon), la
part des énergies renouvelables reste minime d’après le rapport […]. La consommation de ces
ressources donne lieu à des émissions de gaz à effet de serre (GES) qui augmentent par
conséquent la pollution atmosphérique. Le secteur du bâtiment, est devenu un enjeu central de
deux défis majeurs : le changement climatique et l’approvisionnement énergétique. Le secteur
de l’habitat en Guinée consomme plus de 40% de l'énergie totale.
Le secteur du bâtiment a besoin d’une attention particulière pour réduire à la fois consommation
énergétique mondiale et les émissions de gaz à effet de serre car le bâtiment est considéré
comme un système thermodynamique complexe, influencé par des facteurs internes et externes.
Pour atteindre l’objectif de réduire la consommation d’énergie dans le bâtiment, il est
primordial d’améliorer la performance énergétique de son enveloppe. Cette enveloppe a comme
fonction principale, l’isolation thermique, c’est-à-dire la réduction des échanges de chaleur
entre l’environnement externe et l’intérieur du bâtiment, ainsi que protéger les occupants du
vent, de la pluie, et d’autres conditions externes, et en même temps, elle doit contribuer aux
conforts thermiques.
Le secteur du bâtiment en Guinée, qui représente plus de 40 % de la consommation totale
d'énergie, est au cœur des défis liés à la consommation énergétique. Face à ces enjeux, il devient

essentiel d’explorer des solutions innovantes, telles que l'utilisation des matériaux à
changement de phase, pour améliorer l'efficacité énergétique et répondre aux besoins croissants
de confort thermique.
Dans le contexte du climat tropical sec et humide de la Guinée, l'idée est d’augmenter la
capacité du bâtiment à stocker de l’énergie thermique. Cela permet de stocker la fraîcheur
nocturne (quand la température est basse) afin d’utiliser pendant la journée (quand il fait plus
chaud) et de limiter la consommation d'énergie pour le confort thermique. En intégrant des
matériaux à changement de phase (MCP) dans les parois des bâtiments, il devient possible
d'ajouter au stockage par chaleur sensible un stockage par chaleur latente, améliorant ainsi la
régulation thermique du bâtiment. Ce système utilise un flux d'air (ventilation) pour charger et
décharger les MCP grâce à des échanges en convection forcée, réduisant ainsi les dépenses
énergétiques uniquement au flux d'air.
L'objectif de cette étude est de contribuer à l'amélioration de l'efficacité énergétique dans le
bâtiment grâce à l'intégration des Matériaux à Changement de Phase (MCP) et à démontrer les
avantages thermiques et environnementaux de l'utilisation des MCP dans des régions à climat
tropical sec et humide.
Ainsi, cette étude se concentre sur la modélisation et l'analyse de performances thermiques
d'une paroi en béton-MCP. Les données de simulation reposent sur les propriétés thermo-
physiques des MCP et des conditions climatiques spécifiques de notre zone d'étude (IST/MAM
OU/GUINEE).
Le premier chapitre offre une revue bibliographique sur l'efficacité énergétique des bâtiments
et les contributions des MCP à l'amélioration thermique. Le deuxième chapitre présente les
matériels, les propriétés thermo-physiques et les méthodes de formulation du béton-MCP. Dans
le troisième chapitre, une modélisation numérique est développée pour étudier les transferts de
chaleur et les performances thermiques. Le quatrième chapitre est dédié aux résultats obtenus
et à leur interprétation.
CHAPITRE 1 : Généralité sur les matériaux à changement de phase
Introduction
Depuis l’accession à l’indépendance jusqu’à nos jours, les bâtiments sont
construits en guinée sans aucun respect des normes énergétiques et
environnementales augmentant ainsi la charge des consommateurs qui sont moins
sensibilisés à l’utilisation rationnelle de l’énergie électrique. A cet effet, la

consommation d'énergie dans le secteur de l'habitat et autres coûte à l'Etat un coût
financier de 1200 milliards de francs guinéens par an, soit 107 426 770 euros
(Cent sept million quatre cet vingt-six mille sept cent soixante-dix mille euros),
selon le Ministère de l’Energie et de l’Hydraulique ([03], P21). Pour un pays de
faible revenu, une telle charge est un frein à son développement économique. Pour
mieux alterner le développement économique et le confort thermique en Guinée,
il important de faire la promotion de nouvelle technologie de climatisation pour
la réduction de la consommation d’énergie et l’amélioration du confort thermique
dans le secteur de l’habitat en Guinée. Les matériaux à changement de phase
permettent la climatisation passive pour minimiser l’action du rayonnement
solaire sur l’ambiance interne du bâtiment.
Efficacité énergétique dans les bâtiments
Le but de la notion d’efficacité énergétique est la mise en place de solutions
permettant de réduire considérablement la consommation d’énergie dans le
bâtiment et d’assurer un bon niveau de confort. La sensibilisation des
consommateurs et leur implication active pour l’utilisation rationnelle des
ressources énergétiques sont nécessaires pour concrétiser l’efficacité énergétique,
en motivant les consommateurs à revoir leurs pratiques et habitudes et à s’investir
sans crainte dans l’utilisation des énergies renouvelables et des produits
performants. La consommation globale de l’énergie ne cesse de s’accroître,
l’agence internationale de l’énergie estime qu’elle pourrait doubler d’ici 2050, [3].
Cette augmentation est causée par l’utilisation des appareils à grande
consommation d’énergie, ou par la manière dont l’homme exploite les ressources
énergétiques. Alors Elle provoque de graves conséquences sur l’homme, son
environnement et sur son économie. L’efficacité énergétique est donc apparue
dans le but de répondre aux conséquences de l’augmentation de la consommation
énergétique tout en préservant l’environnement et remédiant au besoin de confort
thermique des habitants car elle constitue une priorité dans le secteur du bâtiment
qui en est l’un des grands consommateurs d’énergie. La gestion énergétique
globale des bâtiments peut se faire à deux niveaux (Gestion Active, Gestion
Passive).

Gestion Active de l’énergie
La gestion active énergétique s’intéresse à la régulation, la supervision de
l’énergie et la gestion technique du bâtiment. La gestion de l’énergie de manière
active est nécessaire dans un bâtiment pour réduire la consommation énergétique
par l’utilisation des appareillages économes (qui consomment moins d’énergie).
Les solutions de gestion active de bâtiment permettent de :
1- Réduire la facture énergétique.
2- Réduire les consommations d’énergie.
3- Améliorer la qualité de l’énergie en consommant l’énergie juste nécessaire.
La mise en œuvre de ces solutions est rapide, nécessite peu de temps. Elle
s’inscrit dans une approche « clé en main », qui demande une réponse aux
besoins de chaque client, de la performance et de la durabilité. Elle se fait avec
Gestion passive d’énergie
La gestion énergétique passive vise à diminuer les besoins énergétiques à travers
l’amélioration de l’isolation de l’enveloppe du bâtiment et sa perméabilité à l’air,
la ventilation et les équipements de chauffage [4]. Il existe plusieurs moyens de
gestion énergie Passive des bâtiments telles que :
 Protection solaire et thermique des bâtiments,
 Technique de régulation thermique.
 Technique de dissipation de chaleur.
 Technique de récupération de chaleur.
La plupart du temps, l’énergie solaire sous forme de chaleur est stockée en grande
quantité dans l’enveloppe du bâtiment. Les propriétés thermo physiques des
matériaux qui constituent l’enveloppe du bâtiment servent à déterminer la
capacité de stockage. Le bon choix des matériaux de construction est important

pour améliorer la performance énergétique du mur. Par ailleurs, l’orientation de
ces façades ainsi que le choix du site ont une influence non-négligeable sur le
confort thermique des occupants. [2] Cependant, il est toujours nécessaire
d’optimiser l’inertie thermique.
En effet, plus l’apport solaire est important, plus les besoins thermiques pour la
climatisation est important en saison seche. L’utilisation des matériaux à
changement de phase permettent d’améliorer efficacement l’apports thermiques
dans les bâtiments.
La gestion passive dans le secteur de l’habitat en Guinée
Le climat tropical alterne entre une saison sèche et une saison des pluies en
Guinée, l'utilisation de matériaux de forte inertie thermique dans les constructions
est nécessaire. Ces matériaux régulent de manière efficace la température
intérieure des bâtiments en stockant la chaleur pendant la journée et en la libérant
pendant la nuit de manière progressives, ce qui permet de réduire les besoins en
climatisation pendant les périodes chaudes et le besoin de chauffage pendant les
période humide ou fraiche.
Maximiser l'éclairage naturel dans les bâtiments, particulièrement temps chaud où
la luminosité est optimale, favorise la réduction de la consommation d'énergie liée
aux éclairages artificiels. Cela peut être réalisé par le bon positionnement des
fenêtres, l’intégration de puits de lumière ou d'autres solutions architecturales
adaptées
Dans la gestion du flux solaire et le contrôle thermique des bâtiments, les MCP
jouent un rôle indispensable. Pendant la saison sèche, les MCP peuvent absorber
et stocker l'excès de chaleur qui provient du flux solaire pendant les heures de la
journée, pour limiter la déperdition pendant la journée. La chaleur stockée peut
ensuite être libérée progressivement durant la nuit pour maintenir un confort
thermique intérieur.
Au moment de la saison des pluies, les MCP peuvent également maintenir le
niveau de températures intérieures en éliminant les variations thermiques,
réduisant ainsi la dépendance aux systèmes de climatisation ou de ventilation
mécanique pour la déshumidifiassions des bâtiments. Cela améliore non
seulement le confort des occupants, mais aussi l'efficacité énergétique globale des
bâtiments.