L`amélioration du confort thermique des ambiances intérieures du

10ème Séminaire International sur la Physique Energétique
10th International Meeting on Energetical Physics
L’amélioration du confort thermique des ambiances
intérieures du bâtiment dans le contexte saharien: Cas
la ville de Béchar
Ibtissame BENOUDJAFER1 , Dr. Fouad GHOMARI2, Pr. Abderrahmane MOKHTARI3,
1
Université de Bechar, Algérie, 2AbouBakr Belkaïd, Université de Tlemcen, Algérie,
3
Sciences et technologie, Université d’Oran, Algérie.
[email protected], [email protected], [email protected],
Résumé
Abstract
L’amélioration des ambiances intérieures tout en
minimisant la consommation énergétique,
constitue un véritable enjeu pour le secteur
résidentiel. Dans ce travail, nous nous intéressons
plus particulièrement au contexte saharien et semi
saharien où la dureté du climat dicte une logique
de production architecturale particulière, par son
implantation, sa forme compacte et même par ses
matériaux. La typologie récente de l’habitat fait
appel à une nouvelle conception architecturale,
prenant en compte des matériaux nouveaux
inadaptés au climat aride des zones sahariennes.
Cette situation provoquée par la pression du besoin d’habiter et la crise du logement-, a révélé
de nouvelles contraintes sur le plan du confort
(isolation
insuffisante,
nécessité
d’une
climatisation onéreuse et inesthétique, etc.). Pour
cet effet, nous allons étudier deux cas résidentiels,
représentatifs de ce territoire. A l’aide des outils
de simulation thermique et de nouveaux systèmes
constructifs, cette étude théorique peut être plus
concrète, et pratique dans le cadre d’un
programme de construction de logements en cours
de conception ou pour la réhabilitation. Nous
pouvons tirer des paramètres essentiels pour
atteindre un niveau d’une satisfaction thermique
de l’être humain vis-à-vis de son environnement.
The improvement a level of thermal comfort with
energy consumption reduced is a real main for the
residential sector. In this work, we focus
particularly for context of Sahara and semi
Sahara by studying the influence of the building
envelope on its demand energy. The new
architectural models produced during these last
decades in Bechar, called moderns constructions,
are completely non- adapted and big energy
consumers. Too often climatic factors are
neglected in constructions because they are not of
immediate interest. To resolve subsequent
problems of discomfort, one often has to turn to
corrective heating and air-conditioning, which
results additional expenses. For that, we
conducted a description of different houses in the
region to the South, which has allowed us to
identify some housing representative in the
perspective of building materials, typology of the
plan. In order to grasp the global spatial context
of each case, we analyze the performances in term
of economy and comfort according to the
envelope. The simulation of the building is done
using software TRNSYS, we tried to introduce
elements of home improving studied: insulation of
exteriors walls, increase of inertia exterior walls.
Mots-clés : les ambiances intérieures, la
consommation énergétique, le secteur résidentiel,
contexte saharien et semi saharien, un confort
thermique, isolation, l’architecture bioclimatique,
simulation thermique.
1. Introduction
L’étude du comportement du bâtiment du point
de vue thermique en corrélation avec le climat
et les conditions économiques fait l’objet de
nombreuse études et recherches, mais elles ne
Journal of Scientific Research N° 0 vol. 1 (2010)
Keywords:
Thermal
comfort,
energy’s
consumption, residential sector, context Sahara
and semi-Sahara, insulation, the simulation
sont pas adaptées au climat saharien et
présaharien algérien. Pour cela, nous avons axé
notre recherche du confort sur ce climat, plus
précisément la ville de Bechar. Parler du
confort thermique de nos habitations n’est pas
44
une chose aisée. On doit prendre en compte
non seulement l’intégration de la conception
architecturale aux éléments climatiques
extérieurs mais aussi, s’occuper simultanément
du bienêtre de ses habitants. Le confort est
défini, d’une façon générale, par l’absence de
gène sensorielle [1]. Et son critère est donc la
satisfaction des occupants [2].
A cet effet, l’amélioration des ambiances tout
en minimisant la consommation énergétique
est une nécessité pour atteindre un niveau de
confort thermique et permet également de
réduire la facture de l’énergie fossile.
Actuellement, les usagers se trouvent devant le
dilemme suivant : se résigner à l’inconfort ou
assurer leur confort aux prix d’équipements
couteux et de dépenses énergétiques
importantes. Le confort est donc plutôt un
non-inconfort, largement inconscient. [3].


refroidissement de nuit en hiver et un
espace capteur de calories en été, [5]
Ventilation verticale aux niveaux des murs
opaques en utilisant des vides d’air entre les
panneaux iso thermiques et le mur voile
(cotés Est et Ouest),
Ventilation horizontale au niveau de la
toiture inclinée avec des ouvertures sur les
cotés qui permettent de dégager l’air chaud
et renouveler l’air dans les parties
supérieures (voir fig. 3). [6]
Figure 2, Système de ventilation naturelle
2. Descriptif du bâtiment colonial : Cité de
la S.E.L.I.S
La cité de la SELIS choisie pour l’étude est
située à Bechar, datant de 1958, elle forme un
ensemble composé de 232 logements répartis
en huit bâtiments orientés nord-sud.


Les bâtiments de la SELIS, possèdent une
forme rectangulaire allongée le long de
l’axe Est-Ouest ; c’est le mur pignon qui
fait face au vent dominant.
Les bâtiments sont réalisés en gradins, pour
faciliter la pénétration du soleil au travers
de toutes les surfaces des façades (éviter les
masques bâtis).
La grande partie des façades est exposées
au sud. Le sud permet de tirer la meilleure
partie de l’ensoleillement quand celui-ci est
nécessaire à l’équilibre thermique du
bâtiment. [4]
4. Désignation et composition des parois
Figure 1, La cité de la SELIS dans son
contexte
3. Principes de l’architecture bioclimatique
appliquée à la SELIS


Au nord, on dispose de manière prioritaire,
les espaces non chauffés,
Au sud, disposer la serre comme un espace
tampon habité temporairement : limitant le
Journal of Scientific Research N° 0 vol. 1 (2010)
a. Mur extérieurs : construits en portiques,
voiles et panneaux iso thermiques,
b. Plancher bas : Le plancher est en dalle pleine
en béton armé, de 15 cm d’épaisseur,
c. Fenêtres et portes : de simple vitrage et
menuiserie en bois,
d. La toiture : Une toiture inclinée offre une
bonne étanchéité et une forte imperméabilité.
e. Type d’isolation : est réalisée grâce à la
présence de plaques en ciment d’amiante,
fixées par des chevilles sur des poutres en bois
45
de 5 cm. Un vide d’air vertical est ventilé,
entre les plaques et le voile pour réduire le
réchauffement
du mur et faciliter le
renouvellement de l’air.
Figure 3, Etat initial et modifié
Figure 4, Consommation trimestrielle pour les
trois états
5. Etude technico-économique du logement
(la cité de la SELIS)
Le tableau 1 permet de voir les coûts d’une
modification par une maçonnerie en bloc en
béton et par une technique d’isolation
thermique (plaques de polystyrène) de
l’extérieur du bâtiment. [7]
Nous allons étudier un logement du premier
étage, et grâce au logiciel TRNSYS, nous
pouvons calculer la puissance nécessaire à
installer pour atteindre une température de
consigne (18°C en hiver, 26°C en été) pour les
trois états :
Tableau 1, Comparaison des coûts constructifs
de réhabilitation du bâtiment de la SELIS
1. état (initial) : isolant extérieur en plaque de
ciment d’amiante : K= 0.67 W/m2. °C
2. état (en cours de réalisation): en remplaçant
les plaques d’amiante en bloc de béton
(parpaing de 10cm) : K= 2.42 W/m2. °C
3. état (proposé) : isolant extérieur en plaque
de polystyrène expansé d’épaisseur 8 cm :
K= 0.25 W/m2. °C [9]
Pour le cas de la cité de la SELIS, la
modification au niveau des parois extérieures
permet d’augmenter la consommation annuelle
de 3587 kWh à 4965.64 KWh, c'est-à-dire une
augmentation de 38.43%. Cette augmentation
de la consommation d’énergie est due
essentiellement à l’utilisation des blocs en
béton qui absorbent la chaleur du jour et la
restituent le soir.
On voit bien que les besoins les plus
importants se manifestent pendant le troisième
et le quatrième trimestre. (Voir la fig. 5.38)[7]
Désignatio
n
U
Quantité
(M2)
Prix
(DA)
Montant
(DA)
26.5
1200
31800
26.5
1000
26500
Parpaing
10cm+
enduit en
ciment
Polystyrèn
e de 8 cm+
enduit
M2
M2
REDUCTION…………..…………..……16.16%
On peut constater que le coût d’une
maçonnerie en parpaing est élevé par rapport à
une isolation thermique par l’extérieur utilisant
des plaques en polystyrène de 8 cm.

Résultats et discussions :
D’après l’étude technico-économique de la
réhabilitation de la cité de la SELIS, nous
pouvons conclure les points suivants :
Journal of Scientific Research N° 0 vol. 1 (2010)
46
-
-
L’emploi des blocs en béton, en éliminant les
plaques d’amiante, les briques rouges et la
lame
d’air,
permet
d’augmenter
la
consommation d’énergie de 38.43%, car le
bloc en béton est un matériau qui facilite le
passage de la chaleur de l’extérieur à
l’intérieur.
L’emploi des plaques en polystyrène,
d’épaisseur de 8 cm à l’extérieur nous permet
de réduire la consommation d’énergie de
49.10% par rapport à l’état précédent (l’emploi
des blocs en béton) et améliorer les ambiances
intérieures. Aussi son coût d’investissement
est moins onéreux (réduction de 16.16% par
rapport au bloc en béton).
6. Evaluation du rôle de l’isolation sur le
2. Description de la cellule simulée
La cellule étudiée représente une structure
mono zone de 40 m2 de surface habitable et de
hauteur 3 m, construit sur terre plein avec une
fenêtre orientée au Sud, d’une surface de 1.44
m2, et une porte au Nord
Les caractéristiques thermiques des parois de
la cellule étudiée sont consignées sur le tableau
2. Pour la simulation de la cellule, nous allons
changer la composition des murs extérieurs.
Tableau 2 : Les caractéristiques thermiques de
l’enveloppe de la cellule selon la typologie des
murs extérieurs [9]
Compositio
n
confort thermique
1. Zone climatique choisie pour
l’étude
Nous avons utilisé dans ce cadre les données
météorologiques de la ville de Béchar
(température d’air, irradiation solaire, vitesse
de vent et humidité relative). [8]
Désignation (de
l’intérieur vers l’extérieur)
Enduit en plâtre
Bloc
en
béton
P1
(parpaing)
Enduit en ciment
Enduit en plâtre
Bloc en béton
P2 Lame d’air
Bloc en béton
Enduit en ciment
Mur
extérieur
TE
50
P3
Température en °C
40
30
Enduit en plâtre
bloc en béton
Lame d’air
Brique rouge creuse
Enduit en ciment
É (m)
0.02
0.15
0.02
0.02
0.10
.0.0
0.10
0.02
0.02
0.10
0.02
0.15
0.02
20
Vitrage
Enduit en plâtre
Brique rouge creuse
P4 Plaque de polystyrène
Enduit de finition
(polyuréthane)
Revêtement au sol
Dalle en béton
Isolant en polystyrène expansé
Dalle en béton
Étanchéité supérieure
Polystyrène
Dalle de compression
Corps Creux en ciment
Enduit en plâtre
Simple blanc
0.03
0.10
0.04
0.10
0.03
0.02
0.04
0.16
0.015
0.003
Porte
Bois
0.05
10
0
0
2000
4000
6000
8000
10000
Heure(8584)
Fi
gure 5, L’évolution de la température
extérieure annuelle de la ville de Béchar
Pendant l’hiver, nous observons une valeur
minimale de la température extérieure (TAE)
égale à 3 °C, qui correspond au dixième jour
de janvier (le 10 Janvier).
Pendant l’été, nous observons une valeur
maximale de la température de l’air extérieur
(TAE) égale à 43 °C, qui correspond au vingt
et un nième jour de juillet (le 21 Juillet).
Journal of Scientific Research N° 0 vol. 1 (2010)
Plancher
bas
Plancher
haut
0.02
0.20
0.08
0.02
47

Hiver
La figure 6 exprime les allures de la
température de l’air intérieur (Tai) de la cellule
étudiée, pendant la journée critique de l’hiver
et en considérant plusieurs variantes de murs
extérieurs.
Il est intéressant de noter que l’évolution de la
température de l’air intérieur Tai est presque
identique avec une légère différence aux
heures critiques en considérant le mur extérieur
de type parois 2 ou 3. Par contre, pour le mur
de type paroi 1, l’évolution de la température
Tai se démarque des autres en chutant jusqu’à
6 °C à 0h00 et elle augmente pendant la
journée jusqu’à 9.5 °C.
En revanche, nous considérons que la
température Tai, pour la paroi 4 est
pratiquement constante toute la journée et elle
est égale à 11 °C. Alors, nous pouvons dire que
la paroi 4 (paroi en brique rouge et plaque de
polystyrène) stabilise la température de l’air
intérieur Tai et réduit les fluctuations.
TAE
TaiPAROI1
TaiPAROI2
TaiPAROI3
TaiPAROI4
16
parois (tableau 2) dans une journée du mois de
juillet.
Nous pouvons clairement spécifier que la
température Tai pour les parois 2 et 3, offre
une stabilité toute la journée. Pour la paroi 1, la
température intérieure Tai diminue de 31.8 °C
à 29.8 °C, entre 0h à 8h. Après, elle augmente
d’une amplitude de 5 °C, jusqu’à arriver à 34
°C, en fin de journée. En revanche, la
température Tai pour les parois 4 est stabilisée
à environ 28.8 °C toute la journée.
TaiPAROI1
TaiPAROI2
TaiPAROI3
TaiPAROI4
TAE
44
40
Température en °C
3. Etude
comparative
des
températures de l’air intérieur et
extérieur
36
32
28
24
4824
4828
4832
4836
4840
4844
Temps(h)
Fig
ure 7, Evolution de la température de l’air
intérieur Tai de la cellule (journée du 21
Juillet)
4. Calcul de la puissance de chauffage
et de refroidissement
Température en °C
12
8
4
0
240
244
248
252
256
260
Temps(h)
Nous remarquons que la puissance de
chauffage est élevée entre les mois de
Décembre à Janvier. Après, cette puissance est
diminuée. Pour la saison d’été, la puissance
pour les différentes cellules est grande aux
mois de juillet et août et moins importante pour
les mois de juin et septembre et elle peut être
négligée au mois de mai.
Figure 6, Evolution de la température de l’air
intérieur Tai et extérieur TAE (journée du 10
Janvier)
2. Eté
La figure 7 présente les allures de la
température de l’air intérieur (Tai) pour la
cellule étudiée, en changeant seulement les
Journal of Scientific Research N° 0 vol. 1 (2010)
48
bâtiment a une incidente notable sur la
consommation d’énergie. Cependant, un
mauvais choix peut coûter très cher à long
terme vis-à vis des dépenses énergétiques pour
assurer le confort thermique à l’intérieur du
bâtiment. La mesure d’amélioration la plus
justifiée économiquement est l’isolation des
murs extérieurs et la toiture. Pour ce faire, il
faut bien isoler les parois extérieures (double
paroi avec une lame d’air ou disposer des
isolants à l’extérieur).
8. BIBLIOGRAPHIE
Figure 7, Mesure de la puissance de chauffage
mensuelle de la cellule
Figure 8, Mesure de la puissance de
climatisation mensuelle de la cellule
7. CONCLUSION
Pour cette raison, l’utilisation rationnelle des
matériaux de construction, permet d’aboutir à
la fois une sensation thermique de bien être et
un coût énergétique économique. Pour
conclure, nous dirons que le résultat de cette
étude a mis en évidence les aspects qui ont un
impact direct sur le besoin de refroidissement
dans le sud algérien. D’un point de vue
pratique, les résultats présentés dans cette
étude montrent que le choix de l’enveloppe du
Journal of Scientific Research N° 0 vol. 1 (2010)
[1] ROUGERON C., 1979, L’isolation
acoustique et thermique dans le bâtiment,
3èeme édition, Eyrolles, P. 308.
[2] ROULET C.A., 1987, Energétique du
bâtiment I, Presse Polytechnique Romandes,
Suisse, P. 217.
[3] COURGEY S., OLIVE J.P., 2006, la
conception
bioclimatique
des
maisons
confortables et économes, Eurografica, Italie,
P. 239.
[4] LIEBARD A., HERDE A.D., 2005, Traité
d’architecture et d’urbanisme bioclimatiques,
le Moniteur, Observer France, P. 368
[5] MULLER D.G., 2001, L’architecture
écologique, 29 exemples européens, le
Moniteur, Paris, P. 287
[6] MOREL N., GNOUSOUNOU E., 2009,
Energétique du bâtiment, EPA, Lausanne, P.
247
[7] « Données Sonelgaz , S.D.O Bechar
2009 »
[8] ‘ TRNSYS Version 16, use Manuel’ solar
Energy Laboratory.
[9] ‘ Réglementation Thermique des Bâtiment
d’Habitations- Règles de Calcul des
Déperditions calorifiques’ Fascicule 1, D.T.R.
C3-2, CNERIB, 1998.
49