Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

*Auteur correspondant Adresse électronique : gchaffa@hotmail.com CIFEM1-2012 -

*Auteur correspondant Adresse électronique : gchaffa@hotmail.com CIFEM1-2012 - 1 - CIFEM 2012 – ART-4-54 ANALYSE DE L’EFFICACITE ÉNERGÉTIQUE DES BATIMENTS CLIMATISES EN RÉGION CHAUDE Gédéon CHAFFAa,*, Emile A SANYA a, Mohamed Koïta SAKOb, Yao N’GUESSANb a Laboratoire d’Energétique et Mécanique Appliquées, Ecole Polytechnique d’Abomey -Calavi, 01 BP 2009 Cotonou, Bénin. b Laboratoire de Froid et Thermique, Institut National Polytechnique Félix HOUPHOUET-BOIGNY, BP 1093 Yamoussoukro, Côte d’Ivoire RÉSUMÉ L’analyse de l’influence des facteurs relatifs aux éléments d’enveloppe du bâtiment a révélé que la consommation énergétique des bâtiments climatisés est d'autant plus réduite que les bâtiments sont bien orientés, les baies vitrées sont de petite taille et protégées contre l'ensoleillement direct : Ratio Ouverture/Mur (ROM) faible, Rapport Profondeur de l’auvent/Hauteur de la fenêtre (RAH) et Rapport Largeur des Arêtes/Largeur des fenêtres (RLL) grands et les vitrages peu perméables au rayonnement solaire (Facteur solaire Fs faible). Les mesures d’exploitation des équipements de climatisation les plus recommandables sont celles favorisant une température d’ambiance de l’ordre de 24° C et évitant la fatigue des installations. En appliquant ces mesures à un parc de bâtiments existants, les cent dix bâtiments les plus « énergivores » de Côte d’Ivoire, nous avons enregistré une réduction de la consommation énergétique annuelle de l’ordre de 38 à 45%, ce qui constitue une bonne marge d'économie financière. Cette étude a permis d’établir progressivement des solutions d’efficacité énergétique des bâtiments et de faire des recommandations à l’intention des architectes, professionnels et gestionnaires des bâtiments pour la conception de bâtiments efficaces au plan énergétique. Mots Clés : conception des bâtiments ; enveloppe du bâtiment ; charge de climatisation ; efficacité énergétique. NOMENCLATURE RAH Rapport profondeur des auvents/hauteur des baies RLL Rapport largeur des arêtes/largeur des baies ROM Ratio ouverture/mur Tc Température de consigne ° C Symboles : Lettres latines : Cs Consommation spécifique kWh/m2 e Epaisseur de laparoi cm Fs Facteur solaire Lettres grecques α Coefficient d’absorption des murs 1. INTRODUCTION L'efficacité énergétique vise l'obtention du meilleur rendement énergétique d’un bâtiment par le choix des sources d'énergie, le recours aux technologies les plus appropriées, le choix des équipements et des procédés les plus performants, l'élaboration et l'application de normes et les mesures de sensibilisation de manière à influencer le comportement du consommateur et à lui permettre de faire des choix éclairés. Le rapport du Programme d’Assistance à la Gestion de l’Energie (ESMAP) de 1992 a identifié deux problèmes essentiels en matière d’efficacité énergétique des bâtiments en Afrique de l’Ouest : - dans la sous-région, l'exploitation des bâtiments représente 25 à 30% de la consommation totale d'électricité, tous secteurs confondus - dans la plupart des pays de la sous-région, l'électricité est d'origine thermique, donc source d’émission de quantités significatives de gaz à effet de serre (GES). En conséquence, le projet régional PNUD/FEM RAF 93/G32 a initié plusieurs travaux en Côte d’Ivoire et au Sénégal entre 1996 et 2001 pour analyser l’impact des modes de construction sur la consommation d’énergie et prospecter les voies techniques pour sa réduction. Au Bénin, le Projet de Fourniture de Services d’Energie a initié depuis 2009 un projet d’élaboration de code d’efficacité énergétique ; il s’agit de rédiger des normes de conception et d’exploitation applicables aux bâtiments publics sur l’ensemble du territoire du Bénin et qui tiennent compte à la fois de la typologie des constructions et des enjeux d’économie d’énergie et de confort thermique. Le présent article rend compte des résultats d’une série de simulations effectuées dans le cadre des méthodes de calcul relatives à l’élaboration de la Réglementation Energétique des Bâtiments, en vue de la conception de constructions efficaces au plan énergétique en Afrique de l’Ouest [1, 2]. CIFEM1-2012 - 2 - 2. CONTENU 2.1. ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Diverses équipes de recherche ont mené des études par simulation de l’efficacité énergétique des bâtiments (destinées à diverses fonctions) sous divers climats [3- 10]. Au vu des résultats obtenus, plusieurs équipes ont conclu que la simulation des bâtiments demeure un outil très adapté pour l’analyse de leur efficacité énergétique [5], [11-14]. Une enveloppe de bâtiment mal conçue impose des charges excessives pour le système de climatisation, rend le bâtiment inconfortable et accroît la consommation d'énergie d'environ 15 à 20%. Pour assurer un fonctionnement efficace de l'enveloppe, il est impérieux de limiter la quantité d'énergie passant à travers sa surface unitaire (murs, toiture, baies vitrées). Jacobs et Henderson ont fait le point des outils de simulation des bâtiments et comparé leurs caractéristiques pour une adéquation avec les objectifs poursuivis [15], [16], Des paramètres de simulation ont été testés dans le cadre de la simulation globale de bâtiments en vue d’optimiser leur impact sur la consommation énergétique des bâtiments ainsi que les charges annuelles de pointe [17-22]. Les plus usuels sont : - l'orientation du bâtiment, - la teinte et l'isolation des murs, - la grandeur des baies vitrées et le type de vitrage, - la protection des façades du bâtiment, - les mesures d’exploitation des bâtiments. Les valeurs optimales des paramètres ainsi répertoriés constituent des spécifications pour les différents codes de construction tant pour la conception que pour la réhabilitation des bâtiments. 2.2. MATERIEL ET METHODOLOGIE 2.2.1 Matériel Cette étude a été réalisée sur l’échantillon le plus représentatif du parc immobilier en Côte d'Ivoire : on a retenu une dizaine de bâtiments à usage de bureaux susceptibles, par leur relative simplicité, de donner lieu à la généralisation des résultats. Le modèle d’immeuble de bureaux retenu pour la simulation est un ensemble administratif comportant le rez de chaussée, vingt neuf (29) étages et deux (02) sous-sols. Ses caractéristiques sont décrites sur le tableau 1. Les données météorologiques utilisées ont été retenues suivant le critère de représentativité des saisons dans la région sud de Côte d'Ivoire (climat tropical humide). 2.2.2 Méthodologie L’analyse de l’efficacité énergétique des bâtiments a été menée en deux étapes : - la première étape concerne l’influence des éléments d’enveloppe sur la consommation énergétique des bâtiments; - la seconde examine l’influence des mesures d’exploitation des équipements, notamment de climatisation, sur leur consommation énergétique. L’analyse de l’influence des paramètres les plus significatifs en matière de consommation d'énergie a été réalisée par simulation des performances énergétiques du bâtiment à l’aide d’un logiciel très élaboré : DOE 2. Il est très adapté pour l’évaluation des performances thermiques et énergétiques ainsi que pour l’analyse économique des projets de construction. La méthode consiste à déterminer l'impact énergétique d'un facteur ou/et d’une mesure opératoire donnés en faisant varier les paramètres relatifs à l'enveloppe du bâtiment ou à l’exploitation des équipements, toutes choses étant maintenues constantes par ailleurs. Les paramètres testés sont ceux relatifs à la conception des parois des bâtiments, des ouvertures et des baies vitrées, de la protection des façades puis à l’exploitation des équipements de climatisation. L’influence de chaque élément d'enveloppe ou mesure d’exploitation des équipements a été évaluée à travers la consommation énergétique annuelle et la consommation de pointe. 2.3- RESULTATS ET DISCUSSIONS 2.3.1-Influence des facteurs d’enveloppe sur les performances énergétiques du bâtiment Les principaux facteurs physiques pris en compte pour l'analyse de l'influence des facteurs d’enveloppe sur les performances énergétiques des bâtiments sont : l’orientation des façades principales du bâtiment, la teinte des murs, le ratio ouverture/mur (ROM), le rapport profondeur des auvents/hauteur des baies (RAH), le rapport largeur des arêtes/largeur des baies (RLL) et le facteur solaire du vitrage (Fs). Les figures 1 à 3 montrent l'évolution de la consommation énergétique annuelle du bâtiment en fonction des différents paramètres d’enveloppe identifiés ci-dessus. De façon analogue, on a simulé l’influence de la teinte des parois (coefficient d’absorption des murs) ainsi que celle de l’isolation des murs (résistance des parois). Pour une teinte claire, la consommation énergétique diminue jusqu’à 9.5 % ; avec 4cm d’isolant (polystyrène) on a un taux de réduction du même ordre (10%). Il ressort des résultats représentés sur les figures ci- dessus que la consommation énergétique des bâtiments climatisés est d'autant plus réduite qu’ils sont bien orientés, que les baies vitrées sont de petite taille (ROM faible), les vitrages peu perméables au rayonnement solaire (Fs faible) et que les baies sont bien protégées contre l'ensoleillement direct (RAH et RLL grands). L’optimisation des facteurs d’enveloppe permet de recommander les valeurs du tableau 2 pour la conception des bâtiments efficaces au plan énergétique. 2.3.2- Influence des mesures d’exploitation des équipements de climatisation sur les performances énergétiques du bâtiment Six (06) différentes mesures d’exploitation du bâtiment ont été testées et leurs impacts sur les performances énergétiques enregistrés et analysés. Ce sont : CIFEM1-2012 - 3 - Figure 1: Performances énergétiques du bâtiment en fonction de la grandeur des baies vitrées Figure 2: Performances énergétiques du bâtiment en fonction de la protection des façades (RAH) Figue 3 : Performances énergétiques du bâtiment en fonction du type de vitrage Figue 4 : Performances énergétiques du bâtiment en fonction des mesures d’exploitation des équipements de climatisation * Mesure de base: Fonctionnement de la climatisation en continu tous les jours de la semaine; un seul groupe en marche pendant toute l’année; Tc = 20±1° C. * Mesure 1: Fonctionnement de la climatisation en continu tous les jours uploads/Ingenierie_Lourd/ article-cifem-2012.pdf