Download - 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
20
40
60
80
100
120
140
V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim
40%
70%
0
50
100
150
200
250
V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim
40%
70%
0
10
20
30
40
50
60
70
V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim
40%
70%
0
50
100
150
200
250
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