Abhatoo - Centre Nationale de Documentation

La conception de constructions bioclimatiques prend une place capitale dans les préoccupations des spécialistes du bâtiment dans le monde entier et la consommation d’énergie pour le conditionnement des intérieurs est d’autant plus élevée que les dégâts écologiques y afférents deviennent alarmants.
L’objectif de ce travail s’inscrit dans cette optique en mettant à disposition un guide de conception de bâtiment à consommation d’énergie réduite en matière de chauffage et de refroidissement. Concrètement, Cette thèse vise à étudier l'impact de nombreux paramètres techniques, architecturaux et météorologiques d'un appartement sur sa performance énergétique et son confort thermique. Les paramètres étudiés sont: l'isolation thermique de l'enveloppe, l'orientation, le niveau de l’étage, le couplage du plancher bas au sol, le coefficient d'absorption du toit et des murs extérieurs et la ventilation mécanique contrôlée. Une étude numérique basée sur TRNSYS est réalisée dans les six climats différents du Maroc tels qu’ils sont définis par le Règlement Thermique des Constructions au Maroc à savoir ; Atlantique : Agadir, Méditerranéen : Tanger, Continental : Fès, Froid : Ifrane, Semi-aride : Marrakech et Désertique : Errachidia. Le modèle numérique a été validé par rapport aux résultats expérimentaux obtenus lors de longues campagnes de suivi expérimental en été et en hiver d’un appartement situé dans la ville de Marrakech.
Les charges de chauffage et de refroidissement de l'appartement ainsi que les indices d'inconfort thermique sont calculés pour les onze configurations possibles combinant les variantes des paramètres étudiés. Les résultats montrent que l'isolation thermique de la façade conduit à une surchauffe estivale avec une augmentation de la charge thermique totale de l’appartement pouvant atteindre 18% dans tous les climats considérés, à l'exception du climat froid. Il est constaté que la technique d’isolation thermique de la façade par la lame d’air, en empêchant la surchauffe estivale, est suffisante pour atteindre un niveau appréciable d’efficacité énergétique et de confort thermique. De même, il est établi que l’isolation thermique du plancher bas sur terre plein provoque une augmentation de la charge thermique d’au moins 67% pour les climats chauds et modérés. La meilleure combinaison de toutes les mesures d'efficacité énergétique étudiées pour chaque condition climatique est évaluée par la comparaison des charges thermiques avec celles d’un cas de référence qui représente l'appartement réel.
Préalablement à cette approche expérimentale, une étude théorique basée sur la méthode des plans d’expérience et sur la régression linéaire est mise en œuvre afin de prédire, à travers des modèles mathématiques, les charges de refroidissement et de chauffage d’une cellule de bâtiment à Marrakech au climat chaud et semi-aride ainsi que d’hiérarchiser les facteurs à haut impact sur les performances énergétiques du bâtiment dans cette région.
L'analyse des modèles mathématiques élaborés sur la base des résultats de plusieurs simulations dynamiques à l’aide de TRNSYS, compte tenu de la haute précision des coefficients de corrélation obtenus (supérieurs à 0.92), permet de conclure que dans le climat de Marrakech, les paramètres du bâtiment qui ont un impact important sur sa charge thermique sont principalement le Taux Global des Baies Vitrées, l'isolation thermique du toit, des murs et du plancher bas.
Enfin, cette approche peut être considérée, d’une part, comme un carrefour entre l’énergétique des bâtiments, l’architecture ainsi que les méthodes mathématiques (plans d'expériences et régression multilinéaire) qui apporte une valeur ajoutée du point de vue méthodologique et d’autre part comme un outil d’évaluation préalable à la construction des bâtiments sous les différents climats étudiés.