alter clim (salle de classe)

Université Mohamed kheider Biskra

Faculté des Sciences et technologie

Département d’architecture

Module : Modélisation

en architecture

Un cas réel

(Salle de Classe –Département d’Architecture)

1ére Année poste graduation (école doctorale)

Option : Ville et Architecture au Sahara

Dirigé par :

Pr.Zemmouri .N

Réalisé par:

Fekih Mebarka

1-Définition du confort Thermique*Paramètres et Indicateurs2-Les systèmes de refroidissement passifs3-L’application Alter-Clim4-Le cas d’étude5-La simulation des données du cas d’étude avec Alter-Clim6-Comparaison7-Le choix du cas optimal

Plan du travail:

Introduction:

Le premier but de toute démarche architecturale est d'abriter de la vie et ses implications diverses, particulièrement en termes d'espaces et de conditions climatiques intérieures. Toute conception cohérente implique de ne proposer que des prestations utiles et d'éviter les niveaux énergétiques excessifs.

La démarche énergétique est par conséquent le moteur qui doit à la fois motiver et contrôler toute démarche architecturale.

De quel confort peut‐il s’agir en architecture ?

1-confort physiologique

thermique Lumineuse aéraulique Olfactif Visuel

2-confort psychologique

1. visuel (perception de

l’espace, contact avec

l’extérieur, visibilité…etc.)

2. non visuel (déroulement des

activités, intimité, privacité…et

c.).

Le confort thermique a été défini comme étant la condition dans laquelle aucune Contrainte significative n'est imposée aux mécanismes thermorégulateurs du corps humain. Le confort thermique est défini comme "un état de satisfaction du corps vis à‐ vis de l’environnement thermique".

Confort = équilibre entre l’homme et l’ambiance

1-Définition du confort:

Les paramètres du confort thermique:

1. Le métabolisme

2. L'habillement

3. La température ambiante de l'air (souvent appelée Ta)

4. La température des parois (Tp)

5. L'humidité relative de l'air (HR)

6. La vitesse de l'air

Indices de confort, zone de confort:

1. L’indice de vote moyen prévisible: PMV

(Predicted Mean Vote) donne l’avis moyen d’un groupe important de personnes qui exprimeraient un vote desensation de confort thermique.

Predicted Percentage Dissatisfied) donne en fonction de l’indice PMV d’une situation thermique précise, le pourcentage de personnes insatisfaites par rapport à la situation.

2. Le pourcentage prévisible d’insatisfaits : PPD

Zone de Confort

Confort Optimale

Facteurs de confort:

1. La plage de conforttempérature‐humidité:

4. Polygone de confort hygrothermique

2. Confort et vitesse de l'air:

perceptible à partir de 0,2 m/s

1. Zone à éviter vis‐à‐vis des problèmes de sécheresse.

2. et 3: Zones à éviter vis‐à‐vis des développements de bactéries .

3. Zone à éviter vis‐à‐vis des développements d'acariens.

Types de système de refroidissement:

PASSIF

HYBRIDE

ACTIF

Le refroidissement passif est une stratégie de contrôle thermique de l’ambiance d’un bâtiment n’incluant pas de production mécanique de froid .

2-Le système de refroidissement passif:

Le système de refroidissement passif d'un bâtiment, désigne toute installation ne consommant pas d'énergie pour refroidir un bâtiment:

les protections solaires (débordements, stores, tentes solaires, ...) devant et autour des fenêtres ou du vitrage

la masse même du bâtiment, correctement exploitée, permet d'emmagasiner de la fraîcheur.

Au confort d’été répond la stratégie du froid:

Se protéger du rayonnement solaire et des apports de chaleur

Minimiser les apports internes

Dissiper la chaleur en excès et refroidir naturellement

Au confort d’hiver répond la stratégie du chaud:

capter la chaleur du rayonnement solaire

La stocker dans la masse

La conserver par l’isolation

La distribuer dans le bâtiment

Refroidir (bassin d’eau , fontaine…)

3-L’application Alter-Clim:

Il a été réalisé entre 2005 et 2006 par :Centre de recherche en architecture et ingénierie architecturalede l’Université catholique de Louvain

Le logiciel alter-clim est une initiative de :Administration de l’environnement de la Région Bruxelles-Capitale

Dans le cadre de la convention:Elaboration de critères de faisabilité et de règles de conceptiondu refroidissement naturel dans les bâtiments tertiaires Le logiciel , appelé «alter - CLIM " , est basé sur une base de données de simulation.

Les Paramètres sont : % surface vitrée , protections solaires, contrôle d'éclairage , la masse thermique , orientation , débit d'air hygiénique , gestion de refroidissement libre et mise en œuvre ( avec ou sans refroidissement mécanique complémentaire : solutions hybrides ) .

Diverses destinations de pièces, tels que les bureaux individuels ou paysagers , des chambres d'hôtel et des salles de réunion sont étudiés .

Nouveaux cas de construction et de rénovations sont pris en compte .

Le logiciel est facile à manipuler pour devenir un outil souvent utilisé par les architectes ou ingénieurs .

Mode d'emploi:

Les différents écrans et fonctionnalités d'alter-clim:

Première partie•Ecran d'introductionLe premier écran du logiciel propose une rapide entrée en matière autours de 4 thèmes: •Qu'est-ce que le refroidissement passif? •Qu'elles sont ses grandes règles de conception? •Qu'est-ce qu'alter-clim? •Comment utiliser alter-clim?

•Ecran d'identification

Le second écran demande une identification au moyen d'un login et mot de passe.

•Ecrans de définition d'un cas type

Type de local

Orientation

Type de travaux

% de surface de vitrage protection solaire Inertie thermique

gestion de l’éclairage artificiel

Charges internes

Débit d’air hygiénique

Présélection d’un type de système

•Ecran de comparaison des systèmes •Ecrans d'optimisation

•Ecran "détails"Résultats

•Ecran "variante"Cet écran se présente de la même façon que le précédent. Il permet en outre de définir, sur la partie droite de l'écran, une seconde combinaison

Les classes du confort:

Classe A « Très confortable »: 90%de

satisfaction

Classe B « Confortable » : 80%de satisfaction

Classe D « Très inconfortable »:˂65% de

satisfaction

Classe C « Inconfortable » :65%de satisfaction

5-La simulation des données du cas d’étude avec Alter-Clim

Cas D’Etude:Salle de Classe en 1 er Etage – département d’architecture-Université de Biskra

Paramètres « Local »:

Type de localOrientation

Type de travaux

% de surface de vitrage

protections solaires

Inertie thermique

gestion de l’éclairage artificiel

Charges internes

Débit d’air hygiénique

Présélection d’un type de système

Optimisation:

Résultat:

En Remarque que la T°intérieure fixe

est égale à 30°,Avec un mauvais tau

de satisfaction inférieur de 65%=> Très

Inconfortable :Classe D « Très inconfortable » : il arrive que le climat intérieur soit jugé inconfortable par plus de 35% des occupants.

Bilan énergétique :KWh/M²/an

Consommation Energie Primaire CO2

Altérer les paramètres Pour améliorer la qualité

du local : Le rendre Confortable

Statut du Local : Très Inconfortable

Changement des paramètres:

Présélection d'un Type de système et Appoint éventuel:

V/Jour+Clim: Méc+Clim:

Classe A « Très confortable »: le climat intérieur du local reste toujours entre les courbes exprimant 90% de satisfaction.

Bilan Energétique:

Consommation

KWh/m²/an

Energie Primaire

KWh/m²/an

CO2

Kg/m²/an

impact du type de système sur la consommation:

V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

Consommation 103,9 122,7 129,2

Energie Primaire 164,5 221,9 222,5

CO2 43,6 59,5 59,4

kW

h/m

2/a

n

•A travers la proposition d’un système DE refroidissement nous avons arrivé à assurer le confort .•La consommation dans le cas ou nous avons utilisé un système de Méca+Clim est plus élevé qu’a l’utilisation d’un système de V/Jour combiné à une climatisation

0

50

100

150

200

250

V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

Consommation

Energie primaireCO2

Choix de % Surface Vitré:

70%:

Classe D « Très inconfortable » : il arrive que le climat intérieur soit jugé inconfortable par plus de 35% des occupants.

Résultat:

Bilan énergétique :KWh/m²/an

Consommation Energie Primaire CO2

70%:

V/Jour+Clim: Méc+Clim:

Classe A « Très confortable »: le climat intérieur du local reste toujours entre les courbes exprimant 90% de satisfaction.

Présélection d'un Type de système et Appoint éventuel:

Bilan Energétique:

Consommation

KWh/m²/an

Energie PrimaireKWh/m²/an

CO2Kg/m²/an

impact du % Surface vitrée sur la consommation:

V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

Consommation 94,4 122,7 112,8

Energie Primaire 152,2 231,3 194,8

CO2 40,4 62,3 52,1

D’après le changement du surface Vitrée en remarque que avec une

surface vitrée de 70% et un système mécanique+ Clim:

Le tau de consommation et de CO2 ont connu une diminution .

0

50

100

150

200

250

V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

Consommation

Energie Primaire

CO2

kW

h/m

2/a

n

6-Comparaison:

Consommation 40% 70%

V/Jour 103,9 94,4

V/Jour+Clim 122,7 122,7

Méca+Clim 129,2 112,8

Energie Primaire 40% 70%

V/Jour 164,5 152,2

V/Jour+Clim 221,9 213,3

Méca+Clim 222,5 194,8

CO2 40% 70%

V/Jour 43,6 40,4

V/Jour+Clim 59,5 62,3

Méca+Clim 59,5 52,1

OptimalOptimal

Optimal

impact du type de système+la surface vitrée sur la production du CO2

•impact du type de système+la surface vitrée sur la consommation l’énergie primaire

•impact du type de système+la surface vitrée sur la consommation

0

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40

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80

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V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

40%

70%

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50

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150

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250

V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

40%

70%

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50

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V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

40%

70%

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100

150

200

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V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim

Consommation

Energie Primaire

CO2

70% 40%

7-Le choix de Cas optimal:

7-Le choix de Cas optimal:

L’augmentation du % de surface vitrée à 70% avec l’utilisation d’un système de ventilation intensive mécanique combiné à une climatisation (Hybride):Diminution remarquable de la consommation à 112KWh/m²/an Diminution de production de CO2 à 52 Kg/m²/an

Consommation

KWh/m²/anEnergie Primaire

KWh/m²/an

CO2Kg/m²/an

Conclusion:

Grace à la comparaison des performances des différentes stratégies ,alter-CLIM aide à choisir des stratégies de contrôle thermique dans les premiers stades de la conception et de modifier l'architecture afin d'atteindre le confort thermique et minimiser les dépenses énergétiques.

Dans Notre cas « Rénovation » ou nous avons changer le type de système de refroidissement ainsi que le % du surface vitrée ,nous avons constaté que l’utilisation d’un système de refroidissement hybride engendre une moindre consommation ,alors quand les condition climatiques ou d’usage extrêmes ne permettent pas de rafraichir passivement ,le rafraichissement hybride peut être une solution pour atteindre les température de confort .

Merci pour

Votre Attention