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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 Indicateurs
2-Les systèmes de refroidissement passifs
3-L’application Alter-Clim
4-Le cas d’étude
5-La simulation des données du cas d’étude avec Alter-Clim
6-Comparaison
7-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 de
sensation 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 confort
température‐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 architecturale
de 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 conception
du 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'introduction
Le 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
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•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 local
Orientation
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
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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
kWh/m2/an
•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
climatisation0
50
100
150
200
250
V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim
Consommation
Energie primaire
CO2
 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 Primaire
KWh/m²/an
CO2
Kg/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
kWh/m2/an
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
Optimal
Optimal
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
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V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim
40%
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V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim
40%
70%
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40
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60
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V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim
40%
70%
0
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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/an
Energie Primaire
KWh/m²/an
CO2
Kg/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

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Alter clim (salle de classe)

  • 1. 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
  • 2. 1-Définition du confort Thermique *Paramètres et Indicateurs 2-Les systèmes de refroidissement passifs 3-L’application Alter-Clim 4-Le cas d’étude 5-La simulation des données du cas d’étude avec Alter-Clim 6-Comparaison 7-Le choix du cas optimal Plan du travail:
  • 3. 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.
  • 4. 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.).
  • 5. 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
  • 6. 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 de sensation 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
  • 7. Facteurs de confort: 1. La plage de confort température‐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.
  • 8. Types de système de refroidissement: PASSIF HYBRIDE ACTIF
  • 9. 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.
  • 10. 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…)
  • 11. 3-L’application Alter-Clim: Il a été réalisé entre 2005 et 2006 par : Centre de recherche en architecture et ingénierie architecturale de 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 conception du 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 .
  • 12. Mode d'emploi: Les différents écrans et fonctionnalités d'alter-clim: Première partie •Ecran d'introduction Le 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.
  • 13. •Ecrans de définition d'un cas type Type de local Orientation Type de travaux % de surface de vitrage protection solaire Inertie thermique
  • 14. gestion de l’éclairage artificiel Charges internes Débit d’air hygiénique Présélection d’un type de système
  • 15. •Ecran de comparaison des systèmes •Ecrans d'optimisation
  • 16. •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
  • 17. 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
  • 18. 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
  • 19. Paramètres « Local »: Type de local Orientation
  • 20. Type de travaux % de surface de vitrage
  • 22. gestion de l’éclairage artificiel Charges internes
  • 25. 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.
  • 27. Altérer les paramètres Pour améliorer la qualité du local : Le rendre Confortable Statut du Local : Très Inconfortable Changement des paramètres:
  • 28.  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.
  • 32. 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 kWh/m2/an •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 climatisation0 50 100 150 200 250 V/Jour V/Jour+Clim Méca+Clim Consommation Energie primaire CO2
  • 33.  Choix de % Surface Vitré: 70%:
  • 34. Classe D « Très inconfortable » : il arrive que le climat intérieur soit jugé inconfortable par plus de 35% des occupants. Résultat:
  • 36. 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:
  • 40. 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 kWh/m2/an
  • 41. 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 Optimal Optimal 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%
  • 42. 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%
  • 43. 7-Le choix de Cas optimal:
  • 44. 7-Le choix de Cas optimal:
  • 45. 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/an Energie Primaire KWh/m²/an CO2 Kg/m²/an
  • 46. 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 .