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2 Introduction En raison de la croissance démographique, la consommation d'éner

2 Introduction En raison de la croissance démographique, la consommation d'énergie augmente d’une façon accrue dû principalement à l'urbanisation et la migration des peuples vers les grandes villes pour une amélioration du niveau de leur vie. Les principaux secteurs de consommation d'énergie sont : l’industriel, le bâtiment, le transport et l'agriculture. Le secteur du bâtiment est parmi les secteurs le plus grand consommateur d'énergie suivant le secteur industriel. L’énergie nécessaire pour le chauffage et le refroidissement des locaux dans les bâtiments est la plus grande de tous. Le confort thermique appelé aussi bien être thermique est un besoin nécessaire à la qualité des espaces bâtis. Une notion que correspond à l’interaction entre l’occupant, le bâtiment et l’environnement extérieur. Le confort thermique visé à l’intérieur des constructions et fonction des éléments climatiques extérieurs est exigé pour le bon comportement moral et physique de l’individu. 3 Chapitre 1 : Bibliographie I. L’énergie, climat et le confort thermique : 1.1 Définition de l’énergie : « Energie » est un mot d’origine latine énergie, qui veut dire « puissance physique qui permet d’agir et de réagir ». L’énergie est capable de produire soit de la chaleur, soit de travaille, soit tous les deux, qui sont nécessaire pour notre vie. La définition de l’énergie est vague, à une acceptation large suivant les différents domaines ou on se trouve :  Par rapports aux physiciens ; l’énergie est la puissance matérielle du travail  Par rapports aux économistes ; C’est la quantité de l’énergie mécanique commercialisée C’est-à-dire l’ensemble des sources et des formes d’énergie susceptibles d’utilisation massive, aussi bien pour produire de la chaleur que pour actionner des machines. 1.2 Le besoin d’énergie dans le bâtiment : Le besoin brut du bâtiment est la quantité d’énergie nécessaire pour maintenir, pendant une période de temps donné, un climat intérieur convenable et satisfaire les prestations du bâtiment (eau chaude, cuisson, éclairage, chauffage, climatisation, ...). Dans le bâtiment, le maintien d'un confort thermique agréable semble s'opposer aux recherches d'économie d'énergie, d'où, on ne pourra répondre à cette apparente contradiction que par une conception "globaliste" du bâtiment. Pour se faire, il faut posséder de bonnes notions sur les paramètres climatiques, l'inertie thermique des bâtiments et leur localisation Cette approche du besoin d’énergie de chauffage et de climatisation renvoie trois facteurs explicatifs :  Le besoin en température : est un besoin de climat intérieur, caractérisé par la température intérieure moyenne (qui explique principalement de façon quantitative le besoin d’énergie de chauffage ou climatisation) ce besoin en température est, un besoin « social ».  Les caractéristiques physiques du logement qui interviennent de façon prépondérante dans la création du besoin d’énergie sont le volume et le degré d’isolation. D’autres 4 caractéristiques importantes telles que l’exposition au soleil, au vent, le vitrage qu’on doit prendre en considération dès la conception et l’implantation.  Le climat du site, qui détermine la période du besoin. Le besoin d’énergie se traduit par la demande d’énergie finale, par exemple les besoins de chaleur pour le chauffage d’une maison donnent naissance à une demande d’électricité, du fuel-oil ou de gaz. 1.3 Les types d’énergie renouvelable utilisée dans les bâtiments : Le renouvelable se décline en plusieurs familles tel que le solaire, l’éolien et la géothermie : 1. L’énergie du soleil : Les bâtiments peuvent être conçus pour tirer profit de l’action de chauffage et d’éclairage du soleil de manière à réduire la consommation d’énergie. Les techniques “passives” visent ainsi à exploiter l’énergie solaire au moyen de grandes fenêtres, placées côté sud dans les régions nordiques, et de murs qui stockent la chaleur. L’énergie solaire est beaucoup utilisée pour chauffer l’eau, surtout dans les régions méditerranéennes. Un chauffe-eau solaire consiste en un panneau à travers lequel l’eau se réchauffe en circulant. Un tel système peut fournir de l’eau chaude sanitaire ou alimenter un circuit de chauffage central. À plus grande échelle, le solaire thermique a été mis en œuvre dans des réseaux de chauffage urbain. 2 . Le Solaire Photovoltaïque : L’énergie photovoltaïque utilise également le rayonnement solaire, mais le transforme directement en électricité. La lumière du soleil peut directement être transformée en électricité par des panneaux photovoltaïques. Figure 1.1 : Le Solaire Photovoltaïque 5 3 . Le Solaire Thermique L’énergie solaire thermique consiste à capter le rayonnement solaire pour élever la température d’un objet. L’emploi de l’énergie solaire thermique s’effectue directement pour chauffer de l’eau sanitaire par exemple, avec un chauffe-eau solaire, ou encore des fours solaires. Au sein de l’énergie solaire, il faut différencier le solaire photovoltaïque et le solaire thermique. Le premier permet de produire de l'électricité. La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un matériau semi-conducteur comme le silicium. L'élément de base est la photovoltaïque et le produit commercial s'appelle un module photovoltaïque. Le deuxième permet de produire de la chaleur (à basse, moyenne ou haute température). Les applications les plus répandues sont Celles concernant le bâtiment comme la production d'eau chaude sanitaire. La conversion du rayonnement solaire en chaleur se fait grâce au capteur solaire thermique. Figure 1.2: solaire thermique 6 4 L’énergie de la terre « la géothermie » : Le principe de La géothermie est d’utiliser la chaleur naturelle provenant des nappes aquifères présentes dans le sol pour fournir un système durable de chauffage pour les bâtiments. Si cette énergie géothermique peut être à l’origine de chaleur, elle permet également de produire de l’électricité, moyennant l’utilisation de turbines. Figure 1.4 : Schéma d'une installation-type de géothermie 5 Classification énergétique des bâtiments : Elle est établie selon le niveau de consommation annuelle d’énergie par m2 (en kWh/m 2 .an). Comme pour l’électroménager, sept classes sont définies, allant de la classe A à la classe G. Classe A : logement économe, avec une consommation annuelle d’énergie primaire pour le chauffage, l’eau chaude sanitaire et le refroidissement inférieur à 51 kWh/m2 .an Classe G : logement énergivore, avec une consommation égale ou supérieure à 450 kWh/m2 .an. Classe G : fortes émissions de gaz à effet de serre, avec 80 kg équivalent de CO2/m2 /an. 7 1.4 Le climat : 1. Définition de climat : Le Climat se définit par le temps. Le climat est l’ensemble des phénomènes météorologiques qui caractérisent l’état moyen de l’atmosphère en un lieu donné. Le Climat varie selon l’espace, modifie longuement l’environnement et influence les activités de l’être humain. Il est le résultat de l’interaction de certains facteurs, incluant la température, la vapeur d’eau, le vent, les radiations solaire et les précipitations dans un endroit particulier et à travers une période de temps. 2. Eléments utiles du climat : Les principaux éléments climatiques à considérer dans la conception urbaine en générale et lors de la conception d’un bâtiment en particulier, et qui influent sur le confort humain sont :  Le soleil « radiations »  La température  L’humidité  Le vent  Les précipitations « pluies, neiges » 1.5 Gisement solaire au Maroc : Le gisement solaire est un ensemble de données décrivant l'évolution du rayonnement solaire disponible au cours d'une période donnée, Il est utilisé pour simuler le fonctionnement probable d'un système photovoltaïque et donc faire un dimensionnement comme le cas de notre étude. La connaissance du gisement solaire d'une région est plus ou moins précise, selon le pas du temps des données (mois, jours, heure), et selon la nature des données : durées d'ensoleillement, composante directe, diffuse et globale du rayonnement solaire...etc. 8 A cet effet, concernant la mesure du rayonnement solaire au Maroc, le réseau de mesure est insuffisant relativement à la superficie du territoire. a. Le climat à Meknès : Figure 1.5 : Gisement solaire au Maroc L’ensoleillement varie selon la région et l’époque de l’année. Sachant qu’ont localisé notre installation sur la carte suivante afin de savoir quelle quantité d’électricité vos modules peuvent produire. Une fois localisée, il suffit de relever le coefficient d’ensoleillement correspondant. En effet l'ensoleillement à Meknès est acceptable de novembre à février, quand il n'y a pas de pénurie de journées ensoleillées, qui cependant alternent avec des périodes nuageuses, tandis qu'au printemps et en automne il est bon, et en été il est très bon, étant donné que le ciel dégagé prévaut. 1.6 Le confort thermique : 1. Définition du confort : D’après Robert le confort tout ce qui contribuer au bien-être, à la commodité de la vie matérielle Bien-être : sensation agréable, procurée par la satisfaction des besoins physiques, l’absence de contraintes psychologique. Confort Thermique = Équilibre entre l’homme et l’ambiance 9 Commode : qui se prête aisément et d’une manière appropriée à l’usage qu’on fait. Le confort thermique a deux composantes le confort « global » et le confort « local ». Le confort « global » concerne les conditions environnementales et le confort « local » est associés aux non uniformités proches du corps humain. La difficulté majeure est de caractériser une sensation humaine par une valeur numérique sachant que le confort thermique est une notion très complexe faisant intervenir des facteurs physiques, physiologiques et psychologiques. On peut le résumer uploads/Ingenierie_Lourd/ bilan-thermique-elguerche-2021.pdf