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Université De Mostaganem Abd elhamid Ibn badis
Département d’architecture et Génie Civile
Exposé Sur :
L’effet de la conception Architecturale
sur la thermique du bâtiment et vice
versa
Module : Equipement
Prof : Mme Bouasria
Présenté par :Hichour Nour el houda
Boudia Mounia
Benarbia Nada
Groupe :03 / 3eme année
Année universitaire :2014/2015
Évaluation Du confort thermique
Introduction :
Le confortthermique,dansdesespacesde vie etde travail, constitueune demande reconnueet
justifiée,àlaquellele concepteurdoitapporterdessolutionsdurablesafind’évitertoute opération
de réhabilitationthermiqueprématurée.Le besoinde construire beaucoup,vite etpascher,a
engendré une rupture entre l’architecture,victime d’une nouvelle technologie de chauffage etde
climatisation,etsonenvironnementle plusproche.
L’enveloppe,laforme,etlesmatériaux de laconstructionse libèrentdesdonnéesdusite,etsont
souventencontradictionaveclesexigencesdumilieunaturel,créantainsi uninconfortetun
déséquilibre entre,l’élémentconstruitetl’environnementambiant.Le confortthermique ne peut
être obtenuque si la conceptionarchitecturale bioclimatique estprise encharge danslesprojets,à
celas’ajoute l’intégrationdesmatériauxde constructionsde haute performancesthermiques
capablesde répondre aux critèresde conductivité etd’inertiethermique.
Le confortpeutêtre défini comme le degré de désagrémentoude bien-être produitparles
caractéristiquesde l'environnementintérieurd’unbâtiment.Une telle définitionconsidèreune
interactionentre l'individuetl'espace qui l'entoure,c'est-à-dire, entre desconditionsambiantes
physiquementmesurablesetcertainesconditionsindividuellesqui affectentnotre perception. La
qualité de vie àl'intérieurde l'espace aété souventrapprochée àune appréciationthermique en
premierlieu.Assurerune sensationde chaleurenhiveretse préserverdesforteschaleursenété est
depuislongtempsunsouci majeurpourlesconcepteurs.D’ailleurs,undesobjectifsde l’architecture
réside danslasatisfactiondesoccupantsparle bienêtre thermique.
1. La notion de confort thermique :
La notionde confortthermique,désigne l’ensemble desmultiplesinteractionsentre
l’occupantetson environnementoùl’individuestconsidéré comme unélémentdusystème
thermique,pourle définironlui associe plusieursparamètres, notamment:
Le paramètre physique : l’homme estreprésenté comme une machinethermique eton
considère sesinteractionsavecl’environnemententermesd’échangesde chaleur.
Le paramètre psychologique:Il concerne lessensationsde confortéprouvéesparl’homme
et laqualificationdesambiancesintérieures.
Une définitionsatisfaisante duconfortthermique doitpouvoirintégrertouscesparamètres,
maisde nombreusesdéfinitionsavancéesjusqu’àmaintenantne caractérisentle problème
que sousla lumière d’unseul de cesparamètres,parexemple:
Aspect physiologique: « Lesconditionspourlesquelleslesmécanismesd’autorégulation
du corps sont un niveaud’activitéminimum»
Aspect sensoriel:« État d’espritexprimantlasatisfactionde sonenvironnement.
L’individune peutpasdire s’il veutavoirplusfroidoupluschaud »
Aspects psychologiqueetsensoriel : «Sensationde bienêtre physique etmental total »
2. Les paramètres affectant le confort thermique :
La sensationde confortthermique estfonctionde plusieursparamètres(Tableauci-dessous) :
-Lesparamètresphysiquesd’ambiance,aunombre de quatre,sontlatempérature de l’air,la
température moyenne radiante,lavitesse de l’air,etl’humidité relative de l’air;
-Lesparamètresliésàl’individu,ilssontmultiples,onrecense notammentdeuxparamètres
principaux qui sontl’activitéetlavêture de l’individu;
-LesParamètresliésaux gainsthermiquesinternes,gainsgénérésdansl’espace pardessources
internesautresque le systèmede chauffage.(Éclairages, appareilsélectriques,postesinformatiques
…….).
Paramètresliésàl’individu L’activité physique etl’habillement
Paramètresliésàl’environnement La température de l’air,lessourcesde
rayonnement(radiateurs,soleil),latempérature
dessurfacesenvironnantes,lavitesse relative de
l’airpar rapport au sujetl’humiditérelative de
l’air
Autresinfluences Gainsthermique internes,degréd’occupation
deslocaux, couleur,ambiance..etc.
A-Les paramètres liés à l’ambiance extérieure :
1- La température de l’airambiant : La température de l’air,outempérature ambiante(Ta),est
un paramètre essentielduconfortthermique.Elle intervientdansl’évaluationdubilanthermiquede
l’individuauniveaudeséchangesconvectifs, conductifsetrespiratoires.Dansunlocal,la
température de l’airn’estpasuniforme,desdifférencesde températuresd’airse présentent
égalementenplanàproximité dessurfacesfroidesetdescorpsde chauffe.
2. La vitesse de l’air: La vitesse de l’airjoue ungrandrôle dansleséchangesconvectifset
évaporatoires,elleintervientdanslasensationde confortthermique de l’occupantdésqu’elleest
supérieure à0,2 m/s.Toutefois,àl’intérieurdesbâtiments,cesvitessesdemeurentlimitées,ne
dépassantpasgénéralementcette vitesse, sauf encasde mauvaise conceptiondubâtimentoudu
système d’aération.Elle peut,enrevanche,être tenue pourresponsablede l’apparitiond’inconforts
locaux,liésàla présence de courantsd’airfroidsouchaudslocalisés.
3. L’humiditérelative de l’air: L’humidité relative de l’airinfluence leséchangesévaporatoires
cutanés,elle détermine lacapacité évaporatoire de l’airetdoncl’efficacitéde refroidissementde la
sueur.
Selon. LiébardA.,entre 30%et 70%, l’humiditérelative influence peulasensationde confort
thermique.Une humidité tropforte dérègle lathermorégulationde l'organismecarl'évaporationàla
surface de la peaune se faitplus,ce qui augmente latranspiration,le corpsestlaplupartdu temps
ensituationd'inconfort.
B- Les paramètres liés à l’individu :
1. La vêture : Les vêtementspermettentde créerunmicroclimatsous-vestimental,àtravers
leursrésistancesthermiques,enmodifiantleséchangesde chaleur,entre lapeauet
l’environnement.Leurrôle essentiel estde maintenirle corpsdansdesconditions
thermiquesacceptables,été comme hiver.
La vêture aun rôle primordial d’isolantthermique,notammentenpériode hivernale etdans
touteslesambiancesfroides,ce rôle estprisencompte à traversla définitiond’unindice de
vêture,expriméenClo (unité d’isolementvestimentaire),caractérisantlarésistance
thermique d’unvêtement.(figure)
Figure : Valeurs exprimées en Clo des tenus vestimentaire
La nature dutissu,la coupe desvêtementsetl’activité dusujetinfluencentaussi ces
échangesthermiquesavecl’environnement.
2. L’activité : L’activité estunparamètre essentielpourlasensationthermiquede l’individu,
définissantdirectementle métabolismede l’individu,c’estàdire laquantité de chaleur
produite parle corps humain.Dansle cas d’une trèsforte activité,ellepeutêtre responsable
de sensationsd’inconfortchaud,même enprésence de conditionsmétéorologiquestrès
favorables.Il estànotertoutefoisque,dansle casd’une activité classique de bureau,les
plagesde variationdumétabolisme demeurentlimitées.
3-Paramètres liés aux gains thermiques internes :
D’après Hugues Boivin, le confort de l’espace est directement influencé par le taux des gains
internes(figure ci-dessous),onpeutdire que cesapportssontinévitablesdéslorsque leslocaux sont
habités. Il faut noter cependant que ces apports sont variables selon le comportement des
occupants, et qu’ils constituent donc un facteur d’aggravation de l’inconfort chaud, sur lequel les
moyens d’action architecturaux sont limités. Seuls, une bonne ventilation et un comportement
adéquatde l’occupantpeuventréduire ces apports ou leur influence sur la température intérieure.
Figure : Gains thermiques internes D’un espace
Les approches du confort thermique :
1- Approche statiquedu confortthermique : L’approche statique envisage l’individuentantque
récepteurpassif desexcitationsthermiquesavecl’environnementextérieur.Le principede cette
approche repose surle faitque leseffetsthermiquesd’une ambiance sontressentisauniveaude la
peaupar desphénomènesde transfertde chaleur(conduction,convection, rayonnement...)etde
masse (perspiration,transpiration...).Ceséchangessontconditionnéspardesréponses
physiologiquesnécessairespourmaintenirlatempératureintérieure ducorpshumainautourde 37°
C malgré lesvariationsdesparamètresd’ambiance.
- L’aspectphysiologiquedu confortthermique :L’être humaincomme tous lesmammifèresest
homéotherme,ce qui signifie qu’il disposed’unsystème dynamiquede régulationde sapropre
température pardeséchangesde chaleurinterne etexterne de soncorps.Eneffet,latempérature
du corps humaindoitêtre comprise entre 36.8°Cet 37.2°C pourun individuaureposetentre 37.0°C
et 37.5°C pourun individuenaction.Endessousde 36.5°C etau dessus37.5°C, le corps est en
situationd’inconfortgénéralisé.Lesphénomènespermettantde contrôlercette température interne
et lamainteniraenvironde 37°C sont réunissousl’appellationde thermorégulation.Lorsqu’un
individuestenconditionde confortthermique lesprocessusde thermorégulationsontminimeset
inconscient.Lesprocessusde thermorégulationqui permettentde maintenirlatempérature interne
sontde deux types :
- La thermorégulation« chimique» (parlaproductioninterne de chaleur) ;
- La thermorégulation«physique » (parlamodificationdesparamètresd’ambiancesoude
vêtures).
- L’aspectphysiquedu confortthermique :Le maintiende latempérature interneducorpshumain
autour de 37°C nécessite unéquilibre thermique avecsonenvironnement.Pourcela,lachaleur
produite àl’intérieurducorpshumainestvéhiculée àsa surface cutanée doitêtre compensée par
desdéperditionsde chaleurdansl’environnement.Si lachaleurproduite dansle corpsdépasse celle
perdue à l’environnement,le corpsse réchauffe,satempérature interne s’élèveetdansle cas
inverse il se refroiditavecunabaissementde satempérature interne.
 Le métabolisme : Le métabolisme (notéM) qui s’exprimeenMet,représentelaquantité
de chaleur,produite parle corps humain,parheure etpar mètre carré de la surface du
corps au reposainsi que lachaleurproduite parl’activité humaine. C’estune grandeur
toujourspositive nonnulle,l’activité métabolique minimale vitale estévaluée à0,7 Met,
maiscette valeurestenfonctiondesparamètresphysiologiques,notammentle poids,la
taille,etle sexe.
 Les échangesthermiquesducorpshumain : Le corps humainentant que système ouvert,
esten interactionpermanenteavecsonenvironnementviadeséchangescutanéset
respiratoires.Laproductionde chaleurmétabolique produitedansle corpspeutêtre mise à
profitd’une élévationde latempérature interne,oubienêtre dissipéeàl’extérieur. Ces
échangesthermiquessuiventcinqmodesdifférentsqui sont;laconduction,laconvection,
le rayonnement,l’évaporationetlarespiration,comme nousl’illustronssurlafigure.
o Les échangesdechaleur parconduction : La
conductionconcerne l’échangede chaleurpar
contact directentre certainespartiesducorps
et une surface de température différente(le
sol,lesparoisoule mobilier).Parexemple un
matériaueffusifplusfroidque lapeau,par
contact « pompe » de lachaleurau corps
humainendonnantune sensationde froid.
o Les échangesdechaleur parconvection : La
convectionestle transfertde chaleurentre
la peauetl'air qui l'entoure.Elle dépendde
la différence entre latempérature de l’air
et celle de lasurface exposée,peauou
vêtement.Si latempératurede lapeauest
supérieure àlatempérature de l'air,la
peauva se refroidir.Dansle cas contraire,
elle vase réchauffer.
o Les échangesde chaleurparrayonnement :
L’échange parrayonnementestle mode
d’échange de chaleuràdistance entre deux
corps par ondesélectromagnétiques.Il
s’agitprincipalementd’échanges,entre la
surface du corpset lessurfacesde lapièce
Ainsi,desinconfortsfroidspeuventêtre
perçuspar rayonnementàproximité des
paroisfroides(exemple:murmal isolé,
fenêtre simple vitrage).
 Les échangesdechaleur par
évaporation :Nousdistinguonsdeux
typesd’évaporationcutanée,àsavoir
perspirationettranspiration.La
perspirationestunphénomène
d’évaporationdiffusive continue liée à
la présence permanente d’eausurla
peau.La quantité d’eauévaporéepar
perspirationestfonctiondes
conditionshygrométriquesde l’air
ambiant,maisavoisine 11g/h par m²
de peau28 La transpiration(sudation)
estun processusde régulationqui se
déclenche dèslorsque le corpsn’estplusenéquilibrethermique.
La figure ci-dessous illustre larelationqu’ilya entre lesparamètresde confortetlesmodes
d'échange de chaleur.
-L’aspectpsychologiquedu confortthermique :
Au delàdesaspectsphysiquesetphysiologiquesduconfortthermique,uncertainnombre de
phénomènesetde paramètresnonthermiquesapparaissentdansl’évaluationduconfortthermique
d’unoccupant.La sensationque chacunpeutavoirduconfortdépendde nombreux paramètres
intrinsèquesàl’individutelsque l’âge,le sexe,le poids,lafatigue etl’étatde sante,auxquelles
s’ajoutentlesfacteurssocioculturels.D’autresparamètresliésdavantage àl’ambiance généraledans
le local où se situe l’individu,comme lacouleurparexemple,peutégalementinfluencerla
perceptionduconfort.Dansune étude,RohlesetWells33ontobservé que lessujetsavaientplus
chaud dansun environnementde couleurrouge que dansunenvironnementde couleurbleue.
2- L’approche adaptativeduconfort thermique : L’approche adaptative considère que lespersonnes
ne sont pas passivesvis-à-visde leurenvironnementintérieur,maisjouentunrôle actif dansle
maintiende leurconfortthermique,c’est-à-direque l’homme peutagirsursonenvironnementen
fonctionde sesbesoins etde saperceptionduclimat.
Humphreysconsidère le principesuivant:« si une modificationdesconditionsclimatiquesse produit
et provoque de l’inconfort,lespersonnesentreprendrontdesactionsvisantàrétablirleurconfort»
L’ensemblede cesactionsconstituentlabase de l’adaptation,plusle bâtimentestéquipé de moyens
d’adaptationetplusl’occupantestsusceptibled’yéprouverduconfort. D’aprèsNicol etHumphreys
, si nous étionslibresd’utilisertouscesleviersd’action,le confortthermique ne seraitpasun
problème,le problèmenaîtdufaitqu’il existe de nombreusescontrainteslimitantnotre capacité à
entreprendre l’une oul’autre de cesactions.
De Dear,cité par Moujalled ,classe lesactionsd’adaptationenvisageablesentroisformes:
comportementale d’ajustement,physiologique d’acclimatation etpsychologique d’accoutumance.
Évaluation du confort thermique :
L’évaluation duconfortthermique danslesespacesestunparamètre capital danstoute conception
architecturale.Lespremièresrecherchesse sont baséessurlesenquêtesde terrainavecdes
questionnairesenclassifiantlasensationthermique (trèschaud,neutreettrèsfroid) ainsi que surles
essaisde laboratoiressousdesconditionsclimatiquesartificielles.
Cette évaluationaconduitplusieurschercheurs àdévelopperetà élaborerdesindicesde prédiction
desniveaux de confortàl’intérieurdesbâtiments,
En plusdesindicesthermiques,destentativesontété effectuéespourcombinerlesfacteurs
environnementaux sousforme d’outils graphiquesqui permettentde prédiredeszonesde confort,
connussousle nom de diagrammesbioclimatiques,ilssontl’aboutissementdirectde laconnaissance
du climat,cesoutilssontégalementdéveloppéspourpermettred’obtenirdesbâtiments
confortables,adaptésaux variablesclimatiques.
Le confort thermique dans l’approche de
l’architecture bioclimatique
La conception architecturalebioclimatique :
L’homme a toujoursconstruitunabri pour se préserverdescontraintesclimatiques,Construire
bioclimatique,c’estaccepterl’idée que chaque bâtimentestunprojetindividuel.Dansunmême site,
deux bâtimentscôte àcôte,peuventêtre construitsdifféremmentparce qu’ilsn’aurontpasles
mêmescaractéristiquesde terrain,de limites,d’orientation,etde voisinageimmédiat.L’architecture
bioclimatique estdonc,une architecture qui cherche àtirerparti de l’environnementplutôtque de le
subir,afinde rapprocherau maximumsesoccupantsdesconditionsde confort.Cette architecture va
utiliserl’énergie solaire passiveàsonavantage pour réaliserune ambiance intérieureconfortable,où
enpériode froide,ellefavorise lesapportsde chaleurgratuites,diminue lespertesde chaleuret
assure un renouvellementd’airsuffisant.Enpériodechaude,elle réduitlesapportscalorifiqueset
favorise le rafraîchissement.SelonIzardJ-L,« cette architecture estbasée surlarecherche d’une
stratégie de réconciliationentrelaforme,lamatière etl’énergie ».
L’intérêtdu« bioclimatique» vadonc duplaisird’utiliserunespace àl’économie de laconstruction,
ce qui esten faitunélémentfondamentalde l’artde l’architecture.
Les bases de conceptiond’ensemble :
 La localisationdu bâtiment: Le choix d’implantationd’unbâtimentinfluence
directementsurle degré de confortthermique que ce dernierpeutprocurerà
sesoccupants,a cause de l’incidence dusoleil,desventsdominantssurson
enveloppe etde sasituationdanssonenvironnement.Lalocalisationdu
bâtimentdanssonsite,selonPierre Fernandezestunpréalable de l’intégration
de la composante énergétiquedanslamaîtrise desambiancesarchitecturales.
Seloncetauteur,réussirune insertiondubâtiment,revientàexploiterle
potentiel dusite etprocéderàl’analyse de l’interactiondu projetavecles
élémentscaractéristiquesde ce dernier,comme le relief,le contexteurbain,le
type de terrain,lavégétation,l’ensoleillementetenfinle vent.
PourDavid Wright,le processusde conceptiondesbâtimentsbioclimatiques,
consiste enlarecherche d’une méthodede créationqui intègre tousles
élémentsimportantsde l’environnement,dusite etduclimatque nous
résumonsdansle tableau.
Une bonne implantationrechercheàbénéficieraumaximum: - De protectionsnaturellesauventet
au soleil estival parlatopographie duterrainnaturel etlavégétationexistante ; - De l’ensoleillement
hivernal enévitantlesmasquesportésparlavégétation,le relief etl’environnementbâti.
 La forme et la compacité : La compacité d’unbâtimentoule coefficientde
forme (Cf.) estdéfinicomme le rapportentre lasurface de déperditionde
l’enveloppe extérieure etle volume habitable (m²/m³).Il indiquele degré
d’expositiondubâtimentaux conditionsclimatiquesambiantes.Pluslasurface
de déperditionsestgrande,pluslespertesde chaleuraugmentent,le bâtiment
estpluséconome enénergie quandle coefficientde forme prenddesvaleurs
plusélevées(chaufferle même volume maisavecmoinsde surfacesde
déperditions).Une forme compacte estsouhaitable pourréduirele coûtdu
confortthermique pourle chauffage etlaclimatisationdubâtiment,maisun
bâtimenthypercompactn'estpas souhaitable dupointde vue architectural et
éclairage naturelle,doncuncompromisdoitêtre trouvé lorsde la conceptiondu
projet.
 L’organisation intérieure :L’occupationdesdiversespacesd’unbâtimentvarie
enfonctiondurythme desjournéesetmême dessaisons.Définircesdifférents
espaces(zones) etcaractériserleursbesoinsthermiquepermetde lesdisposer
rationnellementlesunparrapportaux autres.Leszoneshabitéesen
permanence de jouroude nuitétantceux qui nécessitentle plusde chaleuren
hiversontséparésde l’extérieurpardesespacesintermédiaires,dits«
tampons» qui jouentle rôle de transitionetde protectionthermique.La
hiérarchisationdesespacesassure latransitionentrel’extérieuretl’intérieur.
Les espacesintérieurssontorganisésenfonctionde l'usage,de manière àce
que l'ambiance thermiquecorresponde aux activitésetaux heuresd’utilisation,
c'est-à-dire rarementutilisésmaisjouantunrôle protecteurvis-à-visdufroid.
Pouroptimaliserl’approche thermiqued’unbâtiment,l’idéal estd’organiser,
dèsla première formulationspatiale dubâtiment,leslocaux suivant leurs
besoins.
L’élaborationde zoningclimatique
(figure II.1181 ) permetsuivantle type
d’activité etle taux de fréquentationde
l’espace,de disposerlesespacessuivant
lesbesoinsénergétiques,suivantque
l’espace estchauffé,chauffantou
tampon,celapermetde réduire les
besoinscalorifiquesetfrigorifiquesdes
bâtimentsetd’enaugmenterle confort.
 L’orientation: Le choix d’une orientationestsoumisd’aprèsBaruchGivoni83
à de nombreusesconsidérations,tellesque lavue,dansdifférentes
directions,lapositiondubâtimentparrapportaux voies,latopographie du
site,lapositiondessourcesde nuisances,le rayonnementsolaire etses
effetsd’échauffement,ainsique laventilationenrapportavecla direction
desventsdominants.Il place le conceptde l’orientationaucentre des
élémentsinfluantsurlesambiancesintérieuresd’unbâtiment.
 Les protectionssolaires: Onentendpar "protectionsolaire"toutélément
dontle rôle estd’éviterque toutouseulementune partie durayonnement
solaire ne pénètre àtraversune ouverture.Ainsi,Laprotectionsolairedes
paroisvitréespeutse faire àla foisparle vitrage lui- même (caractérisé
notammentparson facteursolaire,FS) etparlesdifférentesprotections,
extérieuresouintérieures,fixesoumobiles,que l'onpeutleurassocier.
La conceptiond’une protectionsolaire,efficace estfondamentale pour
qu’unbâtimentsoitthermiquementeténergétiquementperformant,par
contre l’architecture moderne,conformémentaux principesde lacharte
d’Athènes,estcaractérisée parl’usage largementrépanduduvitrage.
 La Ventilation Naturelle : Dans la littérature, la ventilation naturelle est définie comme
étantle mouvementd'airqui s'effectue à travers un espace sans l'influence d'appareillage
mécanique.Lesécoulementsd'airnaturels reposent sur les effets du vent et les variations
de la densité de l'air dus aux différences de températures, elle est considérée comme
principe de rafraîchissement passif.
La ventilation est intéressante car d’une part, elle peut apporter de la fraicheur si l’air
extérieurestplusfroidque l’airintérieur;d’autre part, elle permetunmouvementd’air qui
joue sur le confort thermique car il accroît les échanges thermiques entre le corps et l’air
ambiant par convection et par évaporation de la sueur. La ventilation a également un rôle
hygiénique vis-à-vis de la qualité de l’air intérieur.
 Stratégiesde la ventilationnaturelle :Il existe de nombreux typesde modesde ventilation
naturelle danslesbâtiments,lestroisprincipauxsont:
1. La ventilationtraversante
2. La ventilationde simpleexposition,
3. La ventilationpartirage thermique.
Les bases de conceptionde détail :
Pourassurer une bonne qualité thermique d’unenvironnementintérieur,sansfaire appel àdes
technologiescomplexes,onpeutintervenirsurlesperformances thermiquesdesmatériauxde
l’enveloppe pourassurer;l’inertiethermique dubâtimentetl’isolationthermiquede l’enveloppe.
Matériaux de construction et leursperformancesthermiques :
Les matériaux reçoiventdifféremmentle rayonnementselonleurdegré de transparence ou
d’opacité,leurcouleurouleurtexture de surface.Maisilsontaussi descaractéristiquesthermiques
particulièrestenantàleurstructure età leurmasse qui leurpermettentde gérerdifféremmentles
apportscaloriques.
Cescaractéristiquesthermiquesdesmatériaux sontde deux ordres:
Les caractéristiquesstatiques : commenttel matériause comporte-t-ilenprésenced’unflux
thermique indépendammentdutempsde réaction,ce sontlaconductivité etlacapacité thermique ;
Les caractéristiquesdynamiques :à quelle vitesse tel matériaugère –t-il le fluxthermique?ce sont
la diffusivité etl’effusivité.Dérivéesdescaractéristiquesprécédentes,ellesfontenplusintervenirle
facteurtemps.
L’isolationthermique de
l’enveloppe :
Au planarchitectural,si le conceptde
compacité règle lesproblèmesde
déperditionsthermiques,l’avènementde
l’isolantcomme matériau,libère
l’architecture de lacontrainte de la
forme,pluslesniveauxd’isolation
thermiquessontpoussés,plus
l’architecte peutjouerlibrementavec
l’enveloppe sanspourautantprovoquer
desconsommationsoudesdéperditions
excessives.
En effetune maisonchaufféeperdsans
arrêt une partie de sa chaleur,à travers
son enveloppe,comme le montre lafigure II.15.Isoler,consisteradoncàréduire cesdéperditions.
L’isolationthermiqueestlapropriété que possède
un matériaude constructionpourdiminuerle
transfertde chaleurentre deux ambiances.Elle
permetà lafoisde réduire lesconsommations
d’énergie de chauffageoude climatisation(limite
lesdéperditionsenhiveretlesapportsde chaleur
enété),etd’accroître le confort (maintienles
températuresetl’hygrométrie aux niveaux de
confortd’été comme d’hiveretrègle le problème
de paroisfroidesenhiverouchaudesenété).
Comme l’indique l’allure de lacourbe de variation
de température surlafigure II.16 , pourassurer
un confortaux occupants dansle cas où
température intérieure estplusconfortable que
l’extérieur.
Deux possibilitéss’offrentauconcepteuretréalisateurpourisolerune paroi :
L’isolationpar l’intérieur:consiste àisolerunbâtimentde l’intérieurenapposantunisolant
derrière une cloisonmaçonnée ouune ossature,procédéle plusutiliséparlesconstructeursàcause
de sa facilité de mise enœuvre.Soninconvénientestqu’il annulel’inertie thermique de laparoi
isolée etn’évite paslespontsthermiquessurlamaçonnerie ;
L’isolationpar l’extérieur:consiste àinstallerl’isolantsurlasurface extérieure dumur.C’est
souventlasolutionlapluscoûteuse maisaussi laplusperformante.Elleconstitue lameilleure
isolationpourle confortd’été etd’hiver,carelle permetde conserverl’inertie thermique forte des
murs intérieursetsupprime lespontsthermiques.
 Un bon isolantestévidemmentunmauvaisconducteurde lachaleur.Engénéral les
matériaux lespluslégerssontde meilleursisolants.Plusle matériauestdense,plusles
atomessontprocheslesunsdesautres,ce qui signifie que le transfertd'énergied'unatome
à un autre est plusfacile.Ainsilesgazsontde meilleursisolantsque lesliquidesqui sont
meilleursque lessolides.
Les différents types d'isolants :
De nombreux produitsisolantsexistentaujourd’hui,aussi bienauniveaude leurcomposant(laines
minérales,lainesvégétales,isolantsminces,..) que de leurconditionnement(vrac,panneaux,
rouleaux,…) etde leurépaisseur.Comme le montre lesphotos ..
On distingue plusieurstypesd’isolants,présentssurle marché sousdifférentesformes:
 matériaux minéraux:lalaine de verre,lalaine de roche,
 matériaux fibreuxorganiques:cellulose,chanvre,mousse organique (lepolystyrène
expansé ouextrudé)
 mousse inorganique:mousse de verres,vermiculite,laperlite,bétoncellulaire,
 matériaux ligneux :liège,boisléger,paille agglomérée,
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
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L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
L’ Isolation :
1-L’ISOLATION THERMIQUE
› NOTIONS DE CONDCTIVITE ET DE RESISTANCE
THERMIQUES
› NOTIONS DE CONFORT THERMIQUE
› LES DEPERDITIONSCALORIFIQUES
› LA PROTECTION SOLAIRE
2-L’ISOLATION PHONIQUE
› QUELQUE MOYENS POUR LUTTER CONTRE LE
BRUIT
› ISOLATION DES MURS DE FAÇADES
› ISOLATION DES PLANCHERS
› ISOLATION DES TOITURES
ISOLAION DES OUVERTURES
Présentation:
Isolerc’estconcevoiretréaliserles
structuresconstituantune construction
afind’assurerlaprotectionde ses
occupants.
Si l’isolationthermiquereste l’exemple
d’uninvestissementqui peuts’amortie
assezrapidementenéconomiesde
chauffage,l’isolationphoniqueprendune
importance accrue dans l’environnement
urbain.
1-L’ISOLATION THERMIQUE:
ce qu’il fautéviterdanslaconstructionc’estle transfertcalorifique ,c’estadire le
transfertchaud-froidqui se faittoujoursduchaudversle froid
L’absorptioncalorifique se faitauniveaux de : toitures, murssolsfenêtresetportes, maislesplus
importantesse fontauniveaudesmursetde latoiture
NOTIONS DE CONDCTIVITE ET DE RESISTANCE THERMIQUES
1-La conductionthermique:C’estle coefficient λ exprimé en (w/m. °c).Plus il
est élevé,plus le matériau transmetla chaleur.
2-larésistance thermique: C’estunevaleur donnée au matériau de
construction en fonction de leur capacité à s’opposer auxéchanges de chaleur.
3-L’absorption:
Lorsqueun matériau est exposé au soleil,il absorbeune partie α et en
réfléchie une autre ρ de plus les surfaces sontclaires,plus l’absorption sera
faible.
4-L’inertie: Lorsqueun flux de chaleur travers uneparoi il se transmetsur la
face opposéeavec un retard et un affaiblissement.
NOTIONS DE CONFORT THERMIQUE
Plus l’écart entre le corps et l’ambiance est grand,plus la sensation d’ inconfort
est importante.
Le confortthermique résulte de la conception architecturale :
- Les pays chaud :il faut minimiser les transmissions calorifiques,les apports
solaires directes, bien orienter le bâtiment et profiter au maximum du
refroidissementnocturne.
- Les pays froids :il faut minimiser les déperdition,optimiser les apports solaires.
Le chauffageest nécessairedans ces pays.
Les conditions à remplir:
Pour une bonne température ambiante (entre 18 et 21 °c) il faut:
-une bonne régulation :répartir la chaleur ou la fraîcheur dans l’ensemble
de la maison.
-un renouvellement d’air.
-une humidité suffisante.
Le renouvellement de l’air doit avoir un niveau minimum, correspondant à
une norme, qui précise que l’air doit pouvoir circuler librement des pièces
principales vers les pièces de services. Le principe de base est d’avoir des
entrée d’air dans toutes les pièces principales et des sorties d’air dans toutes
les pièces de services .
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
LES DEPERDITIONS CALORIFIQUES
Les ponts thermiques sont la cause
principale de déperdition calorifique.
Ilfaut isoler en priorité les
éléments qui causentles pertes les
plus importantes, c’est-à-dire, dans
l’ordredécroissent: les vitrages, les
parois en contact avec l’extérieur, et
les parois en contact avec un local
non chauffé.
Le pontthermique estune partie
de la constructionqui présente un
défautd’isolation,doncperte ou
apport de chaleurdésiré.
Il y a deux type d’isolation
Certainspontsthermiquespeuventêtre éviterfacilementparle calfeutrage desportesetdes
fenêtres
LA PROTECTION SOLAIRE
La protectiondesmursetdesouverturescontre le rayonnementsolaire.
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
2-L’ISOLATION PHONIQUE:
A pour but la protection des individus des nuisances extérieurs. Mais elle doit
également protégé les autres de nos propres nuisances sonores.
Le bruit doit être d’abord combattu à la source, mais tout particulier peut
s’en protéger en réalisant certains aménagements.
L’isolation phoniques entres les
appartements d’un même immeuble
permet une grande liberté de vie,ainsi que
le respectde l’autre.
QUELQUE MOYENS POUR LUTTER CONTRELE BRUIT
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
ISOLER UNE MAISON EXISTANTE
Isolerlesmurs
1-Isolerparl’extérieur:
On fixe l’isolantsurlesmursde façades,cetteopérationestfacile aréaliser,maisellemodifie
l’aspectextérieurde lamaison.Si laconstructionprésenteunintérêtarchitectural particulier,on
opterapour une isolationparl’intérieur.
2-Isolerparl’intérieur:
On fixe l’isolantsurlaface intérieurdesmursde façades,maiscette solutionengendre des
problèmes(réductionde lasurface habitable etcréationde pontthermique)
ISOLATION DES MURS ET DES FAÇADES
Isolation intérieure des murs:
Bien que murs ne les soit directement responsables que d’un sixième
environ des pertes thermique d’une construction, une mauvaise isolation crée
l’effet de (paroi froide) qui incite les occupants à surchauffer inutilement, ce
qui aggrave les pertes thermiques.
Étude technique: l’isolation de la face intérieure des murs est celle qui peut
nécessiter le travail le plus important, en
regard des gains qu’elle procure, du fait des
travaux connexes induits par cette opération,
au niveau de l’installation du chauffage, de
l’électricité, des revêtements et des
ouvertures.
- La situation de mur détermine
l’importance de l’isolation à réaliser.
- La nature de l’ouvrage joueun rôle en
fonction de l’inertie thermique de la
maçonnerie.
- L’état hygrométrique doit être pris en
compte avant d’entamer les travaux
d’isolation.
- La destination de la pièce dont on
veut renforcer l’efficacité thermique.
-
Isolation par l’extérieur
Technique fortancienne, l’isolation
des murs par un matériau plaqué à
l’extérieur marquele style des
constructions.
Dans une isolation composite
le matériau isolant doit
recouvrir parfaitement la
surface du mur, afin
d’éliminer les ponts
thermiques.
Dans ce système l’isolant
en laine minérale revêtue
d’un voile en tissu de verre
est plaqué sur le mur par une
ossature en tasseaux, sur
lesquels on fixe ensuite le
bardage en laissant une lame
d’air entre bardage et isolant.
L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa
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Bibliographie :
 Mémoire de magisterenArchitecture –thème :Etude etévaluationduconfortthermique
desbâtimentsàcaractère public:cas dudépartementd’architecture de Tamda(tizi ouzou)
 Wikipédia
 IntégrationArchitecturale :enveloppe dubâtiment
 Cour de confortthermique de Melle Hamel khalissa(université de Biskra)
 Confortthermique etconstructionenclimatChaud(professeurSaidmazouz)


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L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa

  • 1. Université De Mostaganem Abd elhamid Ibn badis Département d’architecture et Génie Civile Exposé Sur : L’effet de la conception Architecturale sur la thermique du bâtiment et vice versa Module : Equipement Prof : Mme Bouasria Présenté par :Hichour Nour el houda Boudia Mounia Benarbia Nada Groupe :03 / 3eme année Année universitaire :2014/2015
  • 2. Évaluation Du confort thermique Introduction : Le confortthermique,dansdesespacesde vie etde travail, constitueune demande reconnueet justifiée,àlaquellele concepteurdoitapporterdessolutionsdurablesafind’évitertoute opération de réhabilitationthermiqueprématurée.Le besoinde construire beaucoup,vite etpascher,a engendré une rupture entre l’architecture,victime d’une nouvelle technologie de chauffage etde climatisation,etsonenvironnementle plusproche. L’enveloppe,laforme,etlesmatériaux de laconstructionse libèrentdesdonnéesdusite,etsont souventencontradictionaveclesexigencesdumilieunaturel,créantainsi uninconfortetun déséquilibre entre,l’élémentconstruitetl’environnementambiant.Le confortthermique ne peut être obtenuque si la conceptionarchitecturale bioclimatique estprise encharge danslesprojets,à celas’ajoute l’intégrationdesmatériauxde constructionsde haute performancesthermiques capablesde répondre aux critèresde conductivité etd’inertiethermique. Le confortpeutêtre défini comme le degré de désagrémentoude bien-être produitparles caractéristiquesde l'environnementintérieurd’unbâtiment.Une telle définitionconsidèreune interactionentre l'individuetl'espace qui l'entoure,c'est-à-dire, entre desconditionsambiantes physiquementmesurablesetcertainesconditionsindividuellesqui affectentnotre perception. La qualité de vie àl'intérieurde l'espace aété souventrapprochée àune appréciationthermique en premierlieu.Assurerune sensationde chaleurenhiveretse préserverdesforteschaleursenété est depuislongtempsunsouci majeurpourlesconcepteurs.D’ailleurs,undesobjectifsde l’architecture réside danslasatisfactiondesoccupantsparle bienêtre thermique. 1. La notion de confort thermique : La notionde confortthermique,désigne l’ensemble desmultiplesinteractionsentre l’occupantetson environnementoùl’individuestconsidéré comme unélémentdusystème thermique,pourle définironlui associe plusieursparamètres, notamment: Le paramètre physique : l’homme estreprésenté comme une machinethermique eton considère sesinteractionsavecl’environnemententermesd’échangesde chaleur. Le paramètre psychologique:Il concerne lessensationsde confortéprouvéesparl’homme et laqualificationdesambiancesintérieures. Une définitionsatisfaisante duconfortthermique doitpouvoirintégrertouscesparamètres, maisde nombreusesdéfinitionsavancéesjusqu’àmaintenantne caractérisentle problème que sousla lumière d’unseul de cesparamètres,parexemple: Aspect physiologique: « Lesconditionspourlesquelleslesmécanismesd’autorégulation du corps sont un niveaud’activitéminimum»
  • 3. Aspect sensoriel:« État d’espritexprimantlasatisfactionde sonenvironnement. L’individune peutpasdire s’il veutavoirplusfroidoupluschaud » Aspects psychologiqueetsensoriel : «Sensationde bienêtre physique etmental total » 2. Les paramètres affectant le confort thermique : La sensationde confortthermique estfonctionde plusieursparamètres(Tableauci-dessous) : -Lesparamètresphysiquesd’ambiance,aunombre de quatre,sontlatempérature de l’air,la température moyenne radiante,lavitesse de l’air,etl’humidité relative de l’air; -Lesparamètresliésàl’individu,ilssontmultiples,onrecense notammentdeuxparamètres principaux qui sontl’activitéetlavêture de l’individu; -LesParamètresliésaux gainsthermiquesinternes,gainsgénérésdansl’espace pardessources internesautresque le systèmede chauffage.(Éclairages, appareilsélectriques,postesinformatiques …….). Paramètresliésàl’individu L’activité physique etl’habillement Paramètresliésàl’environnement La température de l’air,lessourcesde rayonnement(radiateurs,soleil),latempérature dessurfacesenvironnantes,lavitesse relative de l’airpar rapport au sujetl’humiditérelative de l’air Autresinfluences Gainsthermique internes,degréd’occupation deslocaux, couleur,ambiance..etc. A-Les paramètres liés à l’ambiance extérieure : 1- La température de l’airambiant : La température de l’air,outempérature ambiante(Ta),est un paramètre essentielduconfortthermique.Elle intervientdansl’évaluationdubilanthermiquede l’individuauniveaudeséchangesconvectifs, conductifsetrespiratoires.Dansunlocal,la température de l’airn’estpasuniforme,desdifférencesde températuresd’airse présentent égalementenplanàproximité dessurfacesfroidesetdescorpsde chauffe. 2. La vitesse de l’air: La vitesse de l’airjoue ungrandrôle dansleséchangesconvectifset évaporatoires,elleintervientdanslasensationde confortthermique de l’occupantdésqu’elleest supérieure à0,2 m/s.Toutefois,àl’intérieurdesbâtiments,cesvitessesdemeurentlimitées,ne dépassantpasgénéralementcette vitesse, sauf encasde mauvaise conceptiondubâtimentoudu système d’aération.Elle peut,enrevanche,être tenue pourresponsablede l’apparitiond’inconforts locaux,liésàla présence de courantsd’airfroidsouchaudslocalisés. 3. L’humiditérelative de l’air: L’humidité relative de l’airinfluence leséchangesévaporatoires cutanés,elle détermine lacapacité évaporatoire de l’airetdoncl’efficacitéde refroidissementde la sueur.
  • 4. Selon. LiébardA.,entre 30%et 70%, l’humiditérelative influence peulasensationde confort thermique.Une humidité tropforte dérègle lathermorégulationde l'organismecarl'évaporationàla surface de la peaune se faitplus,ce qui augmente latranspiration,le corpsestlaplupartdu temps ensituationd'inconfort. B- Les paramètres liés à l’individu : 1. La vêture : Les vêtementspermettentde créerunmicroclimatsous-vestimental,àtravers leursrésistancesthermiques,enmodifiantleséchangesde chaleur,entre lapeauet l’environnement.Leurrôle essentiel estde maintenirle corpsdansdesconditions thermiquesacceptables,été comme hiver. La vêture aun rôle primordial d’isolantthermique,notammentenpériode hivernale etdans touteslesambiancesfroides,ce rôle estprisencompte à traversla définitiond’unindice de vêture,expriméenClo (unité d’isolementvestimentaire),caractérisantlarésistance thermique d’unvêtement.(figure) Figure : Valeurs exprimées en Clo des tenus vestimentaire La nature dutissu,la coupe desvêtementsetl’activité dusujetinfluencentaussi ces échangesthermiquesavecl’environnement. 2. L’activité : L’activité estunparamètre essentielpourlasensationthermiquede l’individu, définissantdirectementle métabolismede l’individu,c’estàdire laquantité de chaleur produite parle corps humain.Dansle cas d’une trèsforte activité,ellepeutêtre responsable de sensationsd’inconfortchaud,même enprésence de conditionsmétéorologiquestrès favorables.Il estànotertoutefoisque,dansle casd’une activité classique de bureau,les plagesde variationdumétabolisme demeurentlimitées. 3-Paramètres liés aux gains thermiques internes :
  • 5. D’après Hugues Boivin, le confort de l’espace est directement influencé par le taux des gains internes(figure ci-dessous),onpeutdire que cesapportssontinévitablesdéslorsque leslocaux sont habités. Il faut noter cependant que ces apports sont variables selon le comportement des occupants, et qu’ils constituent donc un facteur d’aggravation de l’inconfort chaud, sur lequel les moyens d’action architecturaux sont limités. Seuls, une bonne ventilation et un comportement adéquatde l’occupantpeuventréduire ces apports ou leur influence sur la température intérieure. Figure : Gains thermiques internes D’un espace Les approches du confort thermique : 1- Approche statiquedu confortthermique : L’approche statique envisage l’individuentantque récepteurpassif desexcitationsthermiquesavecl’environnementextérieur.Le principede cette approche repose surle faitque leseffetsthermiquesd’une ambiance sontressentisauniveaude la peaupar desphénomènesde transfertde chaleur(conduction,convection, rayonnement...)etde masse (perspiration,transpiration...).Ceséchangessontconditionnéspardesréponses physiologiquesnécessairespourmaintenirlatempératureintérieure ducorpshumainautourde 37° C malgré lesvariationsdesparamètresd’ambiance. - L’aspectphysiologiquedu confortthermique :L’être humaincomme tous lesmammifèresest homéotherme,ce qui signifie qu’il disposed’unsystème dynamiquede régulationde sapropre température pardeséchangesde chaleurinterne etexterne de soncorps.Eneffet,latempérature du corps humaindoitêtre comprise entre 36.8°Cet 37.2°C pourun individuaureposetentre 37.0°C et 37.5°C pourun individuenaction.Endessousde 36.5°C etau dessus37.5°C, le corps est en situationd’inconfortgénéralisé.Lesphénomènespermettantde contrôlercette température interne et lamainteniraenvironde 37°C sont réunissousl’appellationde thermorégulation.Lorsqu’un individuestenconditionde confortthermique lesprocessusde thermorégulationsontminimeset
  • 6. inconscient.Lesprocessusde thermorégulationqui permettentde maintenirlatempérature interne sontde deux types : - La thermorégulation« chimique» (parlaproductioninterne de chaleur) ; - La thermorégulation«physique » (parlamodificationdesparamètresd’ambiancesoude vêtures). - L’aspectphysiquedu confortthermique :Le maintiende latempérature interneducorpshumain autour de 37°C nécessite unéquilibre thermique avecsonenvironnement.Pourcela,lachaleur produite àl’intérieurducorpshumainestvéhiculée àsa surface cutanée doitêtre compensée par desdéperditionsde chaleurdansl’environnement.Si lachaleurproduite dansle corpsdépasse celle perdue à l’environnement,le corpsse réchauffe,satempérature interne s’élèveetdansle cas inverse il se refroiditavecunabaissementde satempérature interne.  Le métabolisme : Le métabolisme (notéM) qui s’exprimeenMet,représentelaquantité de chaleur,produite parle corps humain,parheure etpar mètre carré de la surface du corps au reposainsi que lachaleurproduite parl’activité humaine. C’estune grandeur toujourspositive nonnulle,l’activité métabolique minimale vitale estévaluée à0,7 Met, maiscette valeurestenfonctiondesparamètresphysiologiques,notammentle poids,la taille,etle sexe.
  • 7.  Les échangesthermiquesducorpshumain : Le corps humainentant que système ouvert, esten interactionpermanenteavecsonenvironnementviadeséchangescutanéset respiratoires.Laproductionde chaleurmétabolique produitedansle corpspeutêtre mise à profitd’une élévationde latempérature interne,oubienêtre dissipéeàl’extérieur. Ces échangesthermiquessuiventcinqmodesdifférentsqui sont;laconduction,laconvection, le rayonnement,l’évaporationetlarespiration,comme nousl’illustronssurlafigure. o Les échangesdechaleur parconduction : La conductionconcerne l’échangede chaleurpar contact directentre certainespartiesducorps et une surface de température différente(le sol,lesparoisoule mobilier).Parexemple un matériaueffusifplusfroidque lapeau,par contact « pompe » de lachaleurau corps humainendonnantune sensationde froid.
  • 8. o Les échangesdechaleur parconvection : La convectionestle transfertde chaleurentre la peauetl'air qui l'entoure.Elle dépendde la différence entre latempérature de l’air et celle de lasurface exposée,peauou vêtement.Si latempératurede lapeauest supérieure àlatempérature de l'air,la peauva se refroidir.Dansle cas contraire, elle vase réchauffer. o Les échangesde chaleurparrayonnement : L’échange parrayonnementestle mode d’échange de chaleuràdistance entre deux corps par ondesélectromagnétiques.Il s’agitprincipalementd’échanges,entre la surface du corpset lessurfacesde lapièce Ainsi,desinconfortsfroidspeuventêtre perçuspar rayonnementàproximité des paroisfroides(exemple:murmal isolé, fenêtre simple vitrage).  Les échangesdechaleur par évaporation :Nousdistinguonsdeux typesd’évaporationcutanée,àsavoir perspirationettranspiration.La perspirationestunphénomène d’évaporationdiffusive continue liée à la présence permanente d’eausurla peau.La quantité d’eauévaporéepar perspirationestfonctiondes conditionshygrométriquesde l’air ambiant,maisavoisine 11g/h par m² de peau28 La transpiration(sudation) estun processusde régulationqui se déclenche dèslorsque le corpsn’estplusenéquilibrethermique. La figure ci-dessous illustre larelationqu’ilya entre lesparamètresde confortetlesmodes d'échange de chaleur.
  • 9. -L’aspectpsychologiquedu confortthermique : Au delàdesaspectsphysiquesetphysiologiquesduconfortthermique,uncertainnombre de phénomènesetde paramètresnonthermiquesapparaissentdansl’évaluationduconfortthermique d’unoccupant.La sensationque chacunpeutavoirduconfortdépendde nombreux paramètres intrinsèquesàl’individutelsque l’âge,le sexe,le poids,lafatigue etl’étatde sante,auxquelles s’ajoutentlesfacteurssocioculturels.D’autresparamètresliésdavantage àl’ambiance généraledans le local où se situe l’individu,comme lacouleurparexemple,peutégalementinfluencerla perceptionduconfort.Dansune étude,RohlesetWells33ontobservé que lessujetsavaientplus chaud dansun environnementde couleurrouge que dansunenvironnementde couleurbleue. 2- L’approche adaptativeduconfort thermique : L’approche adaptative considère que lespersonnes ne sont pas passivesvis-à-visde leurenvironnementintérieur,maisjouentunrôle actif dansle maintiende leurconfortthermique,c’est-à-direque l’homme peutagirsursonenvironnementen fonctionde sesbesoins etde saperceptionduclimat. Humphreysconsidère le principesuivant:« si une modificationdesconditionsclimatiquesse produit et provoque de l’inconfort,lespersonnesentreprendrontdesactionsvisantàrétablirleurconfort» L’ensemblede cesactionsconstituentlabase de l’adaptation,plusle bâtimentestéquipé de moyens d’adaptationetplusl’occupantestsusceptibled’yéprouverduconfort. D’aprèsNicol etHumphreys , si nous étionslibresd’utilisertouscesleviersd’action,le confortthermique ne seraitpasun problème,le problèmenaîtdufaitqu’il existe de nombreusescontrainteslimitantnotre capacité à entreprendre l’une oul’autre de cesactions.
  • 10. De Dear,cité par Moujalled ,classe lesactionsd’adaptationenvisageablesentroisformes: comportementale d’ajustement,physiologique d’acclimatation etpsychologique d’accoutumance. Évaluation du confort thermique : L’évaluation duconfortthermique danslesespacesestunparamètre capital danstoute conception architecturale.Lespremièresrecherchesse sont baséessurlesenquêtesde terrainavecdes questionnairesenclassifiantlasensationthermique (trèschaud,neutreettrèsfroid) ainsi que surles essaisde laboratoiressousdesconditionsclimatiquesartificielles. Cette évaluationaconduitplusieurschercheurs àdévelopperetà élaborerdesindicesde prédiction desniveaux de confortàl’intérieurdesbâtiments, En plusdesindicesthermiques,destentativesontété effectuéespourcombinerlesfacteurs environnementaux sousforme d’outils graphiquesqui permettentde prédiredeszonesde confort, connussousle nom de diagrammesbioclimatiques,ilssontl’aboutissementdirectde laconnaissance du climat,cesoutilssontégalementdéveloppéspourpermettred’obtenirdesbâtiments confortables,adaptésaux variablesclimatiques.
  • 11. Le confort thermique dans l’approche de l’architecture bioclimatique La conception architecturalebioclimatique : L’homme a toujoursconstruitunabri pour se préserverdescontraintesclimatiques,Construire bioclimatique,c’estaccepterl’idée que chaque bâtimentestunprojetindividuel.Dansunmême site, deux bâtimentscôte àcôte,peuventêtre construitsdifféremmentparce qu’ilsn’aurontpasles mêmescaractéristiquesde terrain,de limites,d’orientation,etde voisinageimmédiat.L’architecture bioclimatique estdonc,une architecture qui cherche àtirerparti de l’environnementplutôtque de le subir,afinde rapprocherau maximumsesoccupantsdesconditionsde confort.Cette architecture va utiliserl’énergie solaire passiveàsonavantage pour réaliserune ambiance intérieureconfortable,où enpériode froide,ellefavorise lesapportsde chaleurgratuites,diminue lespertesde chaleuret assure un renouvellementd’airsuffisant.Enpériodechaude,elle réduitlesapportscalorifiqueset favorise le rafraîchissement.SelonIzardJ-L,« cette architecture estbasée surlarecherche d’une stratégie de réconciliationentrelaforme,lamatière etl’énergie ». L’intérêtdu« bioclimatique» vadonc duplaisird’utiliserunespace àl’économie de laconstruction, ce qui esten faitunélémentfondamentalde l’artde l’architecture. Les bases de conceptiond’ensemble :  La localisationdu bâtiment: Le choix d’implantationd’unbâtimentinfluence directementsurle degré de confortthermique que ce dernierpeutprocurerà sesoccupants,a cause de l’incidence dusoleil,desventsdominantssurson enveloppe etde sasituationdanssonenvironnement.Lalocalisationdu bâtimentdanssonsite,selonPierre Fernandezestunpréalable de l’intégration de la composante énergétiquedanslamaîtrise desambiancesarchitecturales. Seloncetauteur,réussirune insertiondubâtiment,revientàexploiterle potentiel dusite etprocéderàl’analyse de l’interactiondu projetavecles élémentscaractéristiquesde ce dernier,comme le relief,le contexteurbain,le type de terrain,lavégétation,l’ensoleillementetenfinle vent. PourDavid Wright,le processusde conceptiondesbâtimentsbioclimatiques, consiste enlarecherche d’une méthodede créationqui intègre tousles élémentsimportantsde l’environnement,dusite etduclimatque nous résumonsdansle tableau.
  • 12. Une bonne implantationrechercheàbénéficieraumaximum: - De protectionsnaturellesauventet au soleil estival parlatopographie duterrainnaturel etlavégétationexistante ; - De l’ensoleillement hivernal enévitantlesmasquesportésparlavégétation,le relief etl’environnementbâti.  La forme et la compacité : La compacité d’unbâtimentoule coefficientde forme (Cf.) estdéfinicomme le rapportentre lasurface de déperditionde l’enveloppe extérieure etle volume habitable (m²/m³).Il indiquele degré d’expositiondubâtimentaux conditionsclimatiquesambiantes.Pluslasurface de déperditionsestgrande,pluslespertesde chaleuraugmentent,le bâtiment estpluséconome enénergie quandle coefficientde forme prenddesvaleurs plusélevées(chaufferle même volume maisavecmoinsde surfacesde déperditions).Une forme compacte estsouhaitable pourréduirele coûtdu confortthermique pourle chauffage etlaclimatisationdubâtiment,maisun bâtimenthypercompactn'estpas souhaitable dupointde vue architectural et éclairage naturelle,doncuncompromisdoitêtre trouvé lorsde la conceptiondu projet.  L’organisation intérieure :L’occupationdesdiversespacesd’unbâtimentvarie enfonctiondurythme desjournéesetmême dessaisons.Définircesdifférents espaces(zones) etcaractériserleursbesoinsthermiquepermetde lesdisposer rationnellementlesunparrapportaux autres.Leszoneshabitéesen permanence de jouroude nuitétantceux qui nécessitentle plusde chaleuren hiversontséparésde l’extérieurpardesespacesintermédiaires,dits« tampons» qui jouentle rôle de transitionetde protectionthermique.La hiérarchisationdesespacesassure latransitionentrel’extérieuretl’intérieur. Les espacesintérieurssontorganisésenfonctionde l'usage,de manière àce que l'ambiance thermiquecorresponde aux activitésetaux heuresd’utilisation, c'est-à-dire rarementutilisésmaisjouantunrôle protecteurvis-à-visdufroid. Pouroptimaliserl’approche thermiqued’unbâtiment,l’idéal estd’organiser, dèsla première formulationspatiale dubâtiment,leslocaux suivant leurs besoins.
  • 13. L’élaborationde zoningclimatique (figure II.1181 ) permetsuivantle type d’activité etle taux de fréquentationde l’espace,de disposerlesespacessuivant lesbesoinsénergétiques,suivantque l’espace estchauffé,chauffantou tampon,celapermetde réduire les besoinscalorifiquesetfrigorifiquesdes bâtimentsetd’enaugmenterle confort.  L’orientation: Le choix d’une orientationestsoumisd’aprèsBaruchGivoni83 à de nombreusesconsidérations,tellesque lavue,dansdifférentes directions,lapositiondubâtimentparrapportaux voies,latopographie du site,lapositiondessourcesde nuisances,le rayonnementsolaire etses effetsd’échauffement,ainsique laventilationenrapportavecla direction desventsdominants.Il place le conceptde l’orientationaucentre des élémentsinfluantsurlesambiancesintérieuresd’unbâtiment.  Les protectionssolaires: Onentendpar "protectionsolaire"toutélément dontle rôle estd’éviterque toutouseulementune partie durayonnement solaire ne pénètre àtraversune ouverture.Ainsi,Laprotectionsolairedes paroisvitréespeutse faire àla foisparle vitrage lui- même (caractérisé notammentparson facteursolaire,FS) etparlesdifférentesprotections, extérieuresouintérieures,fixesoumobiles,que l'onpeutleurassocier. La conceptiond’une protectionsolaire,efficace estfondamentale pour qu’unbâtimentsoitthermiquementeténergétiquementperformant,par contre l’architecture moderne,conformémentaux principesde lacharte d’Athènes,estcaractérisée parl’usage largementrépanduduvitrage.  La Ventilation Naturelle : Dans la littérature, la ventilation naturelle est définie comme étantle mouvementd'airqui s'effectue à travers un espace sans l'influence d'appareillage mécanique.Lesécoulementsd'airnaturels reposent sur les effets du vent et les variations de la densité de l'air dus aux différences de températures, elle est considérée comme principe de rafraîchissement passif. La ventilation est intéressante car d’une part, elle peut apporter de la fraicheur si l’air extérieurestplusfroidque l’airintérieur;d’autre part, elle permetunmouvementd’air qui joue sur le confort thermique car il accroît les échanges thermiques entre le corps et l’air ambiant par convection et par évaporation de la sueur. La ventilation a également un rôle hygiénique vis-à-vis de la qualité de l’air intérieur.
  • 14.  Stratégiesde la ventilationnaturelle :Il existe de nombreux typesde modesde ventilation naturelle danslesbâtiments,lestroisprincipauxsont: 1. La ventilationtraversante
  • 15. 2. La ventilationde simpleexposition, 3. La ventilationpartirage thermique.
  • 16. Les bases de conceptionde détail : Pourassurer une bonne qualité thermique d’unenvironnementintérieur,sansfaire appel àdes technologiescomplexes,onpeutintervenirsurlesperformances thermiquesdesmatériauxde l’enveloppe pourassurer;l’inertiethermique dubâtimentetl’isolationthermiquede l’enveloppe. Matériaux de construction et leursperformancesthermiques : Les matériaux reçoiventdifféremmentle rayonnementselonleurdegré de transparence ou d’opacité,leurcouleurouleurtexture de surface.Maisilsontaussi descaractéristiquesthermiques particulièrestenantàleurstructure età leurmasse qui leurpermettentde gérerdifféremmentles apportscaloriques. Cescaractéristiquesthermiquesdesmatériaux sontde deux ordres: Les caractéristiquesstatiques : commenttel matériause comporte-t-ilenprésenced’unflux thermique indépendammentdutempsde réaction,ce sontlaconductivité etlacapacité thermique ; Les caractéristiquesdynamiques :à quelle vitesse tel matériaugère –t-il le fluxthermique?ce sont la diffusivité etl’effusivité.Dérivéesdescaractéristiquesprécédentes,ellesfontenplusintervenirle facteurtemps. L’isolationthermique de l’enveloppe : Au planarchitectural,si le conceptde compacité règle lesproblèmesde déperditionsthermiques,l’avènementde l’isolantcomme matériau,libère l’architecture de lacontrainte de la forme,pluslesniveauxd’isolation thermiquessontpoussés,plus l’architecte peutjouerlibrementavec l’enveloppe sanspourautantprovoquer desconsommationsoudesdéperditions excessives. En effetune maisonchaufféeperdsans arrêt une partie de sa chaleur,à travers son enveloppe,comme le montre lafigure II.15.Isoler,consisteradoncàréduire cesdéperditions.
  • 17. L’isolationthermiqueestlapropriété que possède un matériaude constructionpourdiminuerle transfertde chaleurentre deux ambiances.Elle permetà lafoisde réduire lesconsommations d’énergie de chauffageoude climatisation(limite lesdéperditionsenhiveretlesapportsde chaleur enété),etd’accroître le confort (maintienles températuresetl’hygrométrie aux niveaux de confortd’été comme d’hiveretrègle le problème de paroisfroidesenhiverouchaudesenété). Comme l’indique l’allure de lacourbe de variation de température surlafigure II.16 , pourassurer un confortaux occupants dansle cas où température intérieure estplusconfortable que l’extérieur. Deux possibilitéss’offrentauconcepteuretréalisateurpourisolerune paroi : L’isolationpar l’intérieur:consiste àisolerunbâtimentde l’intérieurenapposantunisolant derrière une cloisonmaçonnée ouune ossature,procédéle plusutiliséparlesconstructeursàcause de sa facilité de mise enœuvre.Soninconvénientestqu’il annulel’inertie thermique de laparoi isolée etn’évite paslespontsthermiquessurlamaçonnerie ; L’isolationpar l’extérieur:consiste àinstallerl’isolantsurlasurface extérieure dumur.C’est souventlasolutionlapluscoûteuse maisaussi laplusperformante.Elleconstitue lameilleure isolationpourle confortd’été etd’hiver,carelle permetde conserverl’inertie thermique forte des murs intérieursetsupprime lespontsthermiques.  Un bon isolantestévidemmentunmauvaisconducteurde lachaleur.Engénéral les matériaux lespluslégerssontde meilleursisolants.Plusle matériauestdense,plusles atomessontprocheslesunsdesautres,ce qui signifie que le transfertd'énergied'unatome à un autre est plusfacile.Ainsilesgazsontde meilleursisolantsque lesliquidesqui sont meilleursque lessolides.
  • 18. Les différents types d'isolants : De nombreux produitsisolantsexistentaujourd’hui,aussi bienauniveaude leurcomposant(laines minérales,lainesvégétales,isolantsminces,..) que de leurconditionnement(vrac,panneaux, rouleaux,…) etde leurépaisseur.Comme le montre lesphotos .. On distingue plusieurstypesd’isolants,présentssurle marché sousdifférentesformes:  matériaux minéraux:lalaine de verre,lalaine de roche,  matériaux fibreuxorganiques:cellulose,chanvre,mousse organique (lepolystyrène expansé ouextrudé)  mousse inorganique:mousse de verres,vermiculite,laperlite,bétoncellulaire,  matériaux ligneux :liège,boisléger,paille agglomérée,
  • 33. L’ Isolation : 1-L’ISOLATION THERMIQUE › NOTIONS DE CONDCTIVITE ET DE RESISTANCE THERMIQUES › NOTIONS DE CONFORT THERMIQUE › LES DEPERDITIONSCALORIFIQUES › LA PROTECTION SOLAIRE 2-L’ISOLATION PHONIQUE
  • 34. › QUELQUE MOYENS POUR LUTTER CONTRE LE BRUIT › ISOLATION DES MURS DE FAÇADES › ISOLATION DES PLANCHERS › ISOLATION DES TOITURES ISOLAION DES OUVERTURES Présentation: Isolerc’estconcevoiretréaliserles structuresconstituantune construction afind’assurerlaprotectionde ses occupants. Si l’isolationthermiquereste l’exemple d’uninvestissementqui peuts’amortie assezrapidementenéconomiesde chauffage,l’isolationphoniqueprendune importance accrue dans l’environnement urbain.
  • 35. 1-L’ISOLATION THERMIQUE: ce qu’il fautéviterdanslaconstructionc’estle transfertcalorifique ,c’estadire le transfertchaud-froidqui se faittoujoursduchaudversle froid L’absorptioncalorifique se faitauniveaux de : toitures, murssolsfenêtresetportes, maislesplus importantesse fontauniveaudesmursetde latoiture
  • 36. NOTIONS DE CONDCTIVITE ET DE RESISTANCE THERMIQUES 1-La conductionthermique:C’estle coefficient λ exprimé en (w/m. °c).Plus il est élevé,plus le matériau transmetla chaleur. 2-larésistance thermique: C’estunevaleur donnée au matériau de construction en fonction de leur capacité à s’opposer auxéchanges de chaleur.
  • 37. 3-L’absorption: Lorsqueun matériau est exposé au soleil,il absorbeune partie α et en réfléchie une autre ρ de plus les surfaces sontclaires,plus l’absorption sera faible.
  • 38. 4-L’inertie: Lorsqueun flux de chaleur travers uneparoi il se transmetsur la face opposéeavec un retard et un affaiblissement.
  • 39. NOTIONS DE CONFORT THERMIQUE Plus l’écart entre le corps et l’ambiance est grand,plus la sensation d’ inconfort est importante. Le confortthermique résulte de la conception architecturale : - Les pays chaud :il faut minimiser les transmissions calorifiques,les apports solaires directes, bien orienter le bâtiment et profiter au maximum du refroidissementnocturne.
  • 40. - Les pays froids :il faut minimiser les déperdition,optimiser les apports solaires. Le chauffageest nécessairedans ces pays. Les conditions à remplir: Pour une bonne température ambiante (entre 18 et 21 °c) il faut: -une bonne régulation :répartir la chaleur ou la fraîcheur dans l’ensemble de la maison. -un renouvellement d’air. -une humidité suffisante.
  • 41. Le renouvellement de l’air doit avoir un niveau minimum, correspondant à une norme, qui précise que l’air doit pouvoir circuler librement des pièces principales vers les pièces de services. Le principe de base est d’avoir des entrée d’air dans toutes les pièces principales et des sorties d’air dans toutes les pièces de services .
  • 43. LES DEPERDITIONS CALORIFIQUES Les ponts thermiques sont la cause principale de déperdition calorifique. Ilfaut isoler en priorité les éléments qui causentles pertes les plus importantes, c’est-à-dire, dans l’ordredécroissent: les vitrages, les parois en contact avec l’extérieur, et les parois en contact avec un local non chauffé. Le pontthermique estune partie de la constructionqui présente un défautd’isolation,doncperte ou apport de chaleurdésiré.
  • 44. Il y a deux type d’isolation Certainspontsthermiquespeuventêtre éviterfacilementparle calfeutrage desportesetdes fenêtres
  • 45. LA PROTECTION SOLAIRE La protectiondesmursetdesouverturescontre le rayonnementsolaire.
  • 47. 2-L’ISOLATION PHONIQUE: A pour but la protection des individus des nuisances extérieurs. Mais elle doit également protégé les autres de nos propres nuisances sonores. Le bruit doit être d’abord combattu à la source, mais tout particulier peut s’en protéger en réalisant certains aménagements. L’isolation phoniques entres les appartements d’un même immeuble permet une grande liberté de vie,ainsi que le respectde l’autre.
  • 48. QUELQUE MOYENS POUR LUTTER CONTRELE BRUIT
  • 50. ISOLER UNE MAISON EXISTANTE Isolerlesmurs 1-Isolerparl’extérieur: On fixe l’isolantsurlesmursde façades,cetteopérationestfacile aréaliser,maisellemodifie l’aspectextérieurde lamaison.Si laconstructionprésenteunintérêtarchitectural particulier,on opterapour une isolationparl’intérieur. 2-Isolerparl’intérieur: On fixe l’isolantsurlaface intérieurdesmursde façades,maiscette solutionengendre des problèmes(réductionde lasurface habitable etcréationde pontthermique)
  • 51. ISOLATION DES MURS ET DES FAÇADES
  • 52. Isolation intérieure des murs: Bien que murs ne les soit directement responsables que d’un sixième environ des pertes thermique d’une construction, une mauvaise isolation crée l’effet de (paroi froide) qui incite les occupants à surchauffer inutilement, ce qui aggrave les pertes thermiques. Étude technique: l’isolation de la face intérieure des murs est celle qui peut nécessiter le travail le plus important, en regard des gains qu’elle procure, du fait des travaux connexes induits par cette opération, au niveau de l’installation du chauffage, de l’électricité, des revêtements et des ouvertures. - La situation de mur détermine l’importance de l’isolation à réaliser. - La nature de l’ouvrage joueun rôle en fonction de l’inertie thermique de la maçonnerie. - L’état hygrométrique doit être pris en compte avant d’entamer les travaux d’isolation. - La destination de la pièce dont on veut renforcer l’efficacité thermique. -
  • 53. Isolation par l’extérieur Technique fortancienne, l’isolation des murs par un matériau plaqué à l’extérieur marquele style des constructions. Dans une isolation composite le matériau isolant doit recouvrir parfaitement la surface du mur, afin d’éliminer les ponts thermiques. Dans ce système l’isolant en laine minérale revêtue d’un voile en tissu de verre est plaqué sur le mur par une ossature en tasseaux, sur lesquels on fixe ensuite le bardage en laissant une lame d’air entre bardage et isolant.
  • 64. Bibliographie :  Mémoire de magisterenArchitecture –thème :Etude etévaluationduconfortthermique desbâtimentsàcaractère public:cas dudépartementd’architecture de Tamda(tizi ouzou)  Wikipédia  IntégrationArchitecturale :enveloppe dubâtiment  Cour de confortthermique de Melle Hamel khalissa(université de Biskra)  Confortthermique etconstructionenclimatChaud(professeurSaidmazouz) 