Résumé Le présent projet de fin d’études traite de l’efficacité énergétique de l’enveloppe du bâtiment








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UNIVERSITE MOHAMMED V AGDAL

ECOLE MOHAMMADIA D’INGENIEURS



Filière : Génie Civil

Option : Bâtiments, Ponts & Chaussées

Mémoire de Projet de Fin d’Etudes

pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’Etat


Efficacité énergétique de l’enveloppe du bâtiment


Soutenu par :

M. Hamza SQUALLI

Devant le jury composé de :

Pr. Mimoun ZOUKAGHE

Président (EMI)

Pr. Moulay Larbi ABIDI




Pr. Azzedine BOUYAHYAOUI




M. Taoufiq CHERRADI




Mme. Rachida IDCHABANI




Année académique 2010-2011

Résumé

Le présent projet de fin d’études traite de l’efficacité énergétique de l’enveloppe du bâtiment.

Au Maroc, où la facture énergétique pèse lourd dans le déficit commercial, le secteur du bâtiment représente à lui seul à peu près 36 % de la consommation d’énergie finale. Une partie de cette énergie sert aux besoins de chauffage et de climatisation. Si on agit alors sur les déperditions et apports thermiques du bâtiment, de sorte qu’il soit énergétiquement efficace, on pourra réduire la consommation énergétique de ce secteur.

L’objectif de ce projet de fin d’études est d’approcher la problématique de l’efficacité énergétique du bâtiment, notamment à travers l’aspect thermique.

Dans ce sens, ce travail comporte une étude de la thermique du bâtiment, une étude générale sur la typologie du bâtiment au Maroc ainsi qu’une documentation sur quelques réglementations thermiques. Une application de vérification selon le projet de réglementation marocaine a été développée également.

ملخص

يعنى هذا البحث بالفعالية الطاقية للأبنية.

تستهلك المباني وحدها حوالي ٪36 من الطاقة المستهلكة النهائية بالمغرب، حيث تساهم الفاتورة الطاقية بتفاقم عجز  الميزان التجاريويستخدم جزء مهم من هذه الطاقة لأغراض التدفئة وتكييف الهواءو بذلك، فإن تطوير الفعالية الطاقية للأبنية سيساهم في تقليل الاستهلاك الطاقي لهذا القطاع.
يهدف هذا البحث إذن إلى فهم مشكلة كفاءة استخدام الطاقة في المباني، لا سيما من خلال الجانب الحراري.
و في هذا الصدد، يتضمن هذا العمل  دراسة لحرارية المباني، ودراسة عامة عن نموذج المبنى في المغرب، فضلا عن معلومات حول قوانين حرارية خاصة بالأبنية معمول بها حول العالمكما قد تم تطوير برنامج معلومي لاختبار البنايات وفق مشروع القانون الحراري للبناء في المغرب.

Abstract

This graduation project deals with the building's energy efficiency.
The energy bill weighs heavily in the Moroccan trade deficit; the building sector alone accounts for roughly 36% of final energy consumption. A significant part of this energy is used for space heating and air conditioning. If we then act on the heat inputs and losses of the building, so it is energy efficient, we can reduce energy consumption of this sector.
The objective of this project graduation is to approach the problem of building energy efficiency, particularly through the thermal aspect.
In this sense, this work includes a study of building heat, a general study on Moroccan building’s typology as well as on some thermal regulations. A computer program that checks building conformity according to the Moroccan proposed regulation was developed, particularly.

Remerciements

Tout d’abord, je tiens à exprimer mes profonds remerciements à M. Moulay Larbi ABIDI, professeur à l’Ecole Mohammadia d’Ingénieurs (EMI), de l’encadrement et de l’attention particulière qu’il a apportés à ce projet de fin d’études. Qu’il soit remercié, également, pour son suivi minutieux et ses directives précieuses.

Je voudrais remercier, ensuite, M. Azzeddine BOUYAHYAOUI, professeur à l’EMI, de la disponibilité et de l’encadrement durant toute la durée du projet.

Je remercie de même M. Taoufiq CHERRADI, professeur à l’EMI, de l’attention qu’il a apportée à ce travail.

Mes vifs remerciements s’adressent également à Mme. Rachida IDCHABANI, de l’Agence Nationale pour le Développement des Energies Renouvelables et de l’Efficacité Energétique. Merci d’abord de m’avoir proposé la réalisation de l’application de vérification, et puis de m’avoir fourni tous ces documents qui ont été nécessaires à ce projet de fin d’études. Qu’elle soit remerciée également de sa disponibilité, de sa patience et de ses encouragements lors de la réalisation de l’application et lors de la rédaction du rapport.

Je voudrais remercier aussi Pr. Mimoun ZOUKAGHE, professeur à l’EMI, d’avoir accepté de juger ce travail.

Je remercie aussi M. Issam KABBAJ, professeur à l’EMI, de l’assistance dans la partie application.

Et je tiens à remercier du fond du cœur M. Mohammed SQUALLI, de m’avoir assisté dans la conception et dans le développement de l’application.

Finalement, je ne pourrais clôturer cette rubrique sans exprimer mon éternelle gratitude envers mes parents, qui m’ont toujours soutenu moralement et matériellement.

Et un grand merci également à toute ma famille qui m’a toujours encouragé, à mes amis et à toute personne ayant contribué à la réalisation de ce travail.

Table des matières

INTRODUCTION 14

THERMIQUE DU BATIMENT 16

1.Introduction 16

1.1.L’enjeu énergétique 16

1.2.La situation énergétique nationale 18

2.Quelques définitions 19

2.1.La température 19

2.2.Energie et puissance thermiques 19

2.3.Le confort thermique 20

2.4.La conductivité thermique 23

2.5.La diffusivité thermique 25

2.6.La résistance thermique 25

2.7.Le coefficient de transmission thermique 26

2.8.Le facteur solaire 26

3.Le transfert de chaleur 27

3.1.Définition 27

3.2.La conduction thermique 28

3.3.La convection thermique 29

3.4.Le rayonnement thermique 30

3.5.Le bilan thermique 31

4.Performance énergétique d’un bâtiment 32

4.1.Les apports d’énergie dans le bâtiment 32

4.2.Les déperditions à travers l’enveloppe du bâtiment 32

4.3.Les combles et la toiture 34

4.4.Les parois verticales 34

4.5.Les menuiseries extérieures 34

4.6.Les ponts thermiques 35

4.7.Le sol 35

4.8.Le renouvellement d’air 35

5.Calcul du bilan énergétique d’un bâtiment 36

5.1.La résistance thermique d'échange superficiel 36

5.2.Résistance thermique totale 38

5.3.Le degré jour 38

5.4.Bilan thermique d’un bâtiment 40

5.4.1.Déperditions sur une période 40

5.4.2.Apports gratuits 45

5.4.3.Besoins en chauffage 47

5.4.4.Besoins en climatisation 48

6.Conclusion 48

TYPOLOGIE DU BATIMENT AU MAROC 50

1.Introduction 50

2.Le résidentiel 50

2.1.L’habitat économique 50

2.1.1.Murs extérieurs 51

2.1.2.Dalle sur terre plein 52

2.1.3.Toit 52

2.1.4.Les fenêtres 54

2.2.Le standing 54

3.Le tertiaire 54

4.Les matériaux de construction au Maroc 55

4.1.1.Gros œuvre 56

4.1.2.Etanchéité 57

4.1.3.Revêtement 57

4.1.4.Menuiserie 57

4.1.5.Plomberie sanitaire 58

4.1.6.Electricité 58

4.1.7.Peinture 58

4.1.8.Vitrerie 59

4.1.9.Isolation 59

5.Les systèmes et les matériaux d’isolation 59

5.1.Systèmes d’isolation 59

5.1.1.L’isolation extérieure 59

5.1.2.L’isolation intérieure 60

5.1.3.L’isolation du noyau 60

5.2.Matériaux d’isolation 60

5.2.1.Classification et caractéristiques 60

5.2.2.Choix de l’isolant 62

5.3.Exemples types 63

5.3.1.Murs 63

5.3.2.Toit 63

5.3.3.Planchers 63

5.3.4.Fenêtres 64

5.3.5.Sources d’erreurs et défauts de construction typiques 64

6.Conclusion 66

LA REGLEMENTATION THERMIQUE DANS LE BATIMENT 68

1.Introduction 68

2.Les outils de la réglementation thermique 70

3.La réglementation française 71

3.1.Historique 71

3.2.La RT2012 72

4.La réglementation algérienne 74

5.La réglementation libanaise 75

6.La réglementation américaine 75

7.La réglementation suédoise 76

8.La réglementation britannique 77

9.Autres réglementations 77

10.Le projet de réglementation marocaine 77

10.1.Introduction 77

10.2.Approche d’élaboration 79

10.2.1.Le zonage climatique 80

10.2.2.Définition des spécifications techniques minimales des performances thermiques des bâtiments 81

11.Conclusion 83

APPLICATION DE VERIFICATION SELON LE PROJET DE REGLEMENTATION THERMIQUE MAROCAINE 85

1.Introduction 85

2.Organigramme et calculs de l’application 85

2.1.Organigramme 85

2.2.Calculs 88

6.1.1.TGBV 89

6.1.2.U et R 89

6.1.3.FS* 89

3.Présentation de l’application 92

4.Etude de cas 97

CONCLUSION 104

BIBLIOGRAPHIE 106

WEBOGRAPHIE 108

ANNEXE 1 : Zonage climatique 109

ANNEXE 2: Termes de référence de l’application 110

Liste des figures

Figure ‎1 1: Consommation d'énergie finale dans le monde en 2007 17

Figure ‎1 2: Structure du potentiel d'efficacité énergétique dans la région de la méditerranée du sud sur la période 2010-2030 18

Figure ‎1 3: Production de la chaleur dans le coprs humain 21

Figure ‎1 4: Température opérative idéale en fonction de l'habillement et de l'activité 22

Figure ‎1 5: Flux thermique définissant la conductivité thermique 24

Figure ‎1 6: Conductivités thermiques de quelques matériaux (W/m°C) 24

Figure ‎1 7: Facteur solaire 26

Figure ‎1 8: Transfert de chaleur à travers une paroi 28

Figure ‎1 9: Répartition approximative des déperditions thermiques dans le bâtiment 34

Figure ‎1 10: Résistances thermiques superficielles intérieure et extérieure 37

Figure ‎1 11: Besoins énergétiques spécifiques de chauffage et climatisation : 12 localités du Maroc 40

Figure ‎1 12: Besoins de chauffage dans un bâtiment 40

Figure ‎1 13: Déperditions surfaciques vers un local non chauffé 43

Figure ‎2 14: Plancher à poutrelles 53

Figure ‎2 15: Epaisseurs équivalentes de quelques matériaux 62

Figure ‎2 16: Discontinuité de la couche isolante 64

Figure ‎2 17: Pont thermique géométrique 65

Figure ‎2 18: Exemples de ponts thermiques 65

Figure ‎3 19: Coefficients de la RT2012 73

Figure ‎3 20: Coefficients limites de la RT2012  74

Figure ‎3 21: Structure de la consommation par secteur 78

Figure ‎3 22: Coefficient d'ensoleillement SHGC 83

Figure ‎4 23: Organigramme général 86

Figure ‎4 24: Informations générales 86

Figure ‎4 25: Caractéristiques de l'enveloppe 87

Figure ‎4 26: Organigramme 1 87

Figure ‎4 27: Organigramme 2 88

Figure ‎4 28: Organigramme 3 88

Figure ‎4 29: Auvent horizontal 90

Figure ‎4 30: Ailette verticale 91

Figure ‎4 31: Informations générales sur le projet 92

Figure ‎4 32: Interface 1 93

Figure ‎4 33: Interface 2 93

Figure ‎4 34: Interface 3 94

Figure ‎4 35: Interface 4 95

Figure ‎4 36: Interface 5 95

Figure ‎4 37: Interface 6 96

Figure ‎4 38: Interface 7 96

Figure ‎4 39: Interface 8 97

Figure ‎4 40: Vue en élévation du bâtiment étudié 98

Liste des tableaux

Tableau ‎1 1: EXEMPLES DE PAROIS DANS LE BATIMENT 33

Tableau ‎1 2: RESISTANCES D'ECHANGES SUPERFICIELS 37

Tableau ‎1 3: RESISITANCES PARTIELLES D’UNE PAROI 38

Tableau ‎1 4: CALCUL DES DIFFERENTES DEPERDITIONS THERMIQUES DANS UN BATIMENT 44

Tableau ‎2 5: COMPARATIF MATERIAUX D’ISOLATION ORGANIQUES - NON ORGANIQUES 61

Tableau ‎4 6: COEFFICIENTS DE MASQUE ARCJITECTURAL DES AUVENTS HORIZONTAUX 91

Tableau ‎4 7: COEFFICIENT DE MASQUE ARCHITECTURAL DES AILETTES VERTICALES 91


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