Soutenance mémoire
Les Énergies Renouvelables (EnR)
Les énergies renouvelables sont créées à partir de sources d’énergies naturelles et écologiques comme le soleil, le vent, l’eau, la marée ou les matières organiques (figure 1-2). Ces énergies sont issues de phénomènes naturels, réguliers ou constants qui les rendent inépuisables. Elles sont également parfois appelées énergies vertes ou propres car elles émettent moins de CO2 que les énergies issues de sources fossiles. Aujourd’hui, les différents gouvernements cherchent à accroître la part d’énergie d’origine renouvelable sur le marché de l’énergie afin de lutter pour la sauvegarde de l’environnement. L’intégration de ces énergies renouvelables dans l’habitat, vise un plus grand confort et favorise un nouvel être énergétique, plus performant et propre. Elles présentent d’énormes avantages dans la mesure où elles ne produisent pas de gaz à effet de serre. Les prochaines années s’annoncent donc prometteuses pour ces énergies dites énergies propres. Les énergies renouvelables sont des énergies primaires inépuisables à très long terme, car issues directement de phénomènes naturels, réguliers ou constants, liés à l’énergie du soleil, de la terre ou de la gravitation. Le bilan carbone des énergies renouvelables est par conséquent très faible et elles sont, contrairement aux énergies fossiles, un atout pour la transition énergétique et la lutte contre le changement climatique ; Selon ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie, 2010).
DE L’ÉNERGIE PRIMAIRE À L’ÉNERGIE FINALE
Lorsque l’on parle de la consommation d’énergie, on distingue deux stades : La consommation d’énergie primaire et celle d’énergie finale (Figure 1-3). L’énergie primaire correspond aux sources d’énergie que l’on trouve dans la nature : combustibles fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) dont la combustion fournit de la chaleur; hydraulique et éolien qui utilisent l’énergie mécanique de l’eau ou du vent pour produire de l’électricité; géothermie qui permet d’utiliser la chaleur de l’eau du sous-sol; énergie solaire thermique (chauffage de l’eau par le rayonnement solaire); énergie photovoltaïque (production directe d’électricité par le rayonnement solaire sur des panneaux de matériaux particuliers). L’énergie finale correspond aux produits énergétiques qui sont fournis au consommateur : charbon, fioul et essence, gaz naturel, bois, chaleur (réseaux de chaleur), électricité, etc. Dans certains cas, le produit énergétique final est identique au produit primaire (c’est le cas du gaz naturel) ; mais dans la plupart des cas, le produit final résulte d’une transformation à partir des produits primaires : carburants produits par les raffineries de pétrole, électricité produite par les centrales électriques à combustibles fossiles, …. La différence quantitative entre énergie primaire et énergie finale vient des consommations d’énergie des industries du système de production, transport et distribution des produits énergétiques, des pertes dans leur transport (lignes électriques, gazoducs) et surtout des pertes d’énergie liées à la transformation de la chaleur en électricité dans les centrales thermiques à combustibles fossiles [Bernard LAPONCHE .2010].
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, …). Elle se caractérise par les différentes formes, c’est pourquoi elle est appelée « protéiforme ». 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 [Bertrand CHATEAU & Bruno LAPPILONNE ,1977] :
•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 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.
Contexte énergétique mondial
Le secteur des bâtiments a des enjeux énergétiques mondiaux et régionaux importants. Au niveau mondial, Le secteur des bâtiments représente à lui seul autour de 32 % de la consommation d’énergie finale et contribue à hauteur d’un tiers environ des émissions de CO2, comme le montre la figure 1-8 suivant : Le potentiel d’économies d’énergie dans le secteur du bâtiment est estimé autour de 40 %, Selon ADEME 2010, en grande partie via des mesures économiquement viables selon l’Agence internationale de l’énergie (2009). Dans les pays du Sud méditerranéen, le bâtiment est responsable de plus d’un tiers de la consommation d’énergie (38 % en moyenne, variant entre 27 % et 65 % dans les PSEM (figure 1-9) pour l’énergie, et entre 21 % et 51 % pour l’électricité). Agir sur ce secteur constitue donc un levier d’action significatif pour intervenir à la fois sur la demande (mesures d’efficacité énergétique) et sur l’offre (intégration d’énergies renouvelables). Parmi les divers types de bâtiments existant dans les PSEM, résidentiels, administratifs, commerciaux, le résidentiel représente à lui seul plus de 60 % des émissions de gaz à effet de serre du secteur. Ces tendances ne devraient pas s’infléchir dans les années à venir compte tenu de la croissance attendue de la population de la région et de l’augmentation prévisible du niveau de vie global impliquant un taux d’équipement croissant. Le secteur résidentiel recèle donc un important potentiel d’économies d’énergie et ceci à des coûts relativement compétitifs.
Ainsi, des projets pilotes ont montré qu’avec un surcoût de 10 % à 25 % à la construction, jusque 60 % d’économies d’énergie (principalement liées aux usages de la climatisation et du chauffage) pouvaient être réalisées [Henri-Luc Thibault Et El Habib El Andaloussi, 2011]. La région du sud de la méditerranée ne dérogent pas à ce constat puisque, en moyenne, le secteur du bâtiment représente environ 38% de l’énergie consommée (ce pourcentage varie entre 27 et 65% selon les pays). Il représente, par ailleurs, le gisement d’économie le plus important qui se situe souvent autour de 40% dans la plupart des pays de la région. Ce potentiel peut être atteint à travers l’agrégation de l’effet de plusieurs mesures individuelles, comme le montre le graphique (Figure 1-10) suivant issu d’une étude réalisée par Plan Bleu en 2009. Notons que la mesure de l’amélioration des performances thermiques de l’enveloppe des bâtiments couvre à elle seule 50% de ce potentiel, grâce aux économies d’énergie qu’elle implique pour les besoins de chauffage et de climatisation. Il en découle l’importance des mesures réglementaires relatives aux performances thermiques des bâtiments [Henri-Luc Thibault Et El Habib El Andaloussi., 2011].
Le secteur ménages et autres La consommation énergétique est augmentée de 31.4% entre 2000 et 2005 pour atteindre 7 million TEP. Cette consommation a atteint 12.4 million TEP en 2010. Ce qui est expliqué par les efforts d’électrification et amélioration du confort des ménages en matière d’équipement et d’appareils. En Algérie, la part la plus importante de la consommation a été enregistrée dans le secteur des ménages et autre qui représente 40% de la consommation finale globale. Ainsi, la consommation électrique dans le secteur résidentiel a atteint 807 KTEP, elle représente 38% de la consommation totale d’électricité. En conséquent, ce secteur a un effet de 16% dans les émissions des gaz à effet de serre globale. Donc, le secteur des ménages et autres constitue une priorité dans l’élaboration de la stratégie et des programmes de maitrise d’énergie. La section suivante présente quelques pistes représentent un début de réflexion sur l’économie d’énergie en général et dans le secteur du bâtiment en particulier. La lecture de la figure ci-dessus fait ressortir que la consommation du gaz et l’électricité pour le chauffage et pour l’eau chaude sanitaire présente le taux le plus élevé. Sachant qu’ils consomment de l’électricité ne sont pas négligeable par rapport à d’autre consommations ménagères, ce qui explique la forte demande pour le secteur habitat dont le premier besoin est le chauffage en hiver et la climatisation en été, cette évolution rapide de la consommation énergétique montre que le niveau de vie de l’individu algérien est en nette amélioration. Pour cette raison le besoin d’énergie de chauffage ou de climatisation dans un logement résulte du maintien d’une certaine température à l’intérieur. Et ce maintien dépend des caractéristiques physiques du logement et du contexte climatique dans lequel il se trouve. La caractéristique du logement intervient sur le besoin énergétique ; où la relation du volume de l’habitation, du degré d’isolation et de son exposition au soleil et au vent demeure essentielle [DGE, 2012]. En moyenne, l’habitat en Algérie se situe à la D voir (figure 3-5), en consommant plus que 151 kWh/an pour le chauffage, climatisation, eau chaude sanitaire et éclairage [R. Kharchi, 2013].
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Table des matières
Dédicace
Résumé
Abstract
ملخص
Liste des figures
Liste des tableaux
Acronymes et abréviations
INTRODUCTION GÉNÉRALE
CHAPITRE I: L’ENERGIE ET SA CONSOMMATION D’ENERGIE DANS LE BATIMENT
I. INTRODUCTION
II. DEFINITION DE L’ÉNERGIE
II.1. Les types d’énergies
II.1.1. Les Combustibles Fossiles
II.1.2. Les Énergies Renouvelables (EnR)
III. DE L’ÉNERGIE PRIMAIRE À L’ÉNERGIE FINALE
IV. LE BESOIN D’ÉNERGIE DANS LE BÂTIMENT
V. LES TYPES D’ENERGIES RENOUVELABLES UTILISEES DANS LES BATIMENTS
V.1 L’énergie du soleil
V.1.1. Le Solaire Photovoltaïque
V.1.2. Le Solaire Thermique
V.2. L’énergie du vent (l’éolien)
V.3. L’énergie de la terre (la géothermie)
V.4. L’hydraulique :
VI. LA CONSOMMATION D’ENERGIE DANS LE SECTEUR DU BÂTIMENTS
VI.1. Contexte énergétique mondial
VI.2. Contexte environnemental
VI.2.1. Effet de serre et changements climatiques
VI.2.2. Impact du secteur bâtiment
VI.3. Énergétique du bâtiment
VI.3.1. Le bâtiment est un gros consommateur d’énergie
VI.3.2. Le bâtiment devrait être confortable
VI.3.3. Applications de l’énergétique du bâtiment
VI.4. Modes de transfert de chaleur
VI.5. Déperdition thermique
VII. CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE DES LOGEMENTS ANCIENS ET RÉCENTS
VII.1. Le chauffage (en rouge)
VII.2. L’électricité spécifique (Éclairage et équipement électrique : en jaune)
VII.3. La cuisson (en vert)
VII.4. L’eau chaude sanitaire (en bleu)
VIII. CONCLUSION
CHAPITRE II: EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DANS LE BÂTIMENT
I. INTRODUCTION
II. QU’EST-CE QUE L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ?
III. ANALYSE DU CYCLE DE VIE (ACV) D’UN BÂTIMENT
IV. L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ET LES ÉNERGIES RENOUVELABLES
V. L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE ET LE DÉVELOPPEMENT DURABLE
VI. L’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DANS LE BÂTIMENT
VI.1. La démarche d’amélioration de l’efficacité énergétique
VI.1.1. Diminuer les besoins : efficacité énergétique « passive »
VI.1.2. Superviser et gérer les équipements techniques du bâtiment : efficacité énergétique « active »
VI.2. Les étapes d’amélioration de l’efficacité énergétique
VI.2.1. Les leviers d’action :
VI.2.2. La construction durable
VI.3. Les équipements :
VI.3.1. Le chauffage :
VI.3.2. L’eau chaude sanitaire :
VI.3.3. La climatisation
VI.3.4. L’éclairage
VI.4. Le confort thermique
VI.4.1. Température de l’air
VI.4.2. Humidité de l’air
VI.4.3. Courants d’air
VI.5. Enveloppe du bâtiment :
VI.6. Contexte et enjeux de l’efficacité énergétique dans les bâtiments (approche bioclimatique et isolation thermique
VI.6.1. La conception bioclimatique des bâtiments
VI.6.2. Isolation thermique
VI.7. La Haute Qualité Environnementale (HQE)
VI.8. Diagnostic De Performance Énergétique
VII. CONCLUSION
CHAPITRE III : EFFICACITE ENERGETIQUE DANS LE BATIMENT EN ALGERIE
I. INTRODUCTION
II. LA CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE EN ALGÉRIE
III. LA CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE PAR TYPE D’ÉNERGIE
III.1. Produit pétroliers
III.2. Gaz naturel
III.3. Électricité
IV. LA CONSOMMATION ÉNERGÉTIQUE PAR SECTEUR
IV.1. Le secteur industriel :
Le secteur de transport :
Le secteur ménages et autres
V. LA STRATÉGIE NATIONALE DE LA MAITRISE D’ÉNERGIE
V.1. L’agence nationale pour la Promotion et la Rationalisation de l’Utilisation de l’Énergie (APRUE)
V.2. La Comité Sectoriel de la Maitrise de l’énergie (CIME
V.3. Le Fond National de Maitrise de l’énergie (FNME)
V.4. Le Programme Nationale de Maitrise de l’Énergie (PNME)
VI. LE CONTEXTE SUR LA MAITRISE DE L’ÉNERGIE EN MATIÈRE D’EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS A USAGE RÉSIDENTIEL
VII. LA RÉGLEMENTATION ALGÉRIENNE
VIII. MISE EN APPLICATION DE LA RÉGLEMENTATION THERMIQUE DES BÂTIMENTS
IX. LES DIFFERENTS TYPES D’ISOLANTS THERMIQUES EN ALGERIE
IX.1. Isolation végétale (Liège)
IX.2. Isolation minérale (les laines minérales)
IX.3. Les isolants synthétiques
IX.4. Autres types d’isolants
X.CONCLUSION
CHAPITRE IV : SIMULATION THERMIQUE D’UN BATIMENT ETUDE DE CAS D’UN BATIMENT DE TYPE SOCIAL SIS À TLEMCEN
I. INTRODUCTION
II. PLATEFORME D’OUTILS ET LOGICIELS STD (Simulation Thermique Dynamique)
II.1. Design-Builder
II.2. Pléiades + Comfie
II.3. TRaNsient SYstem Simulation
II.4. Wufi
III. PRESENTATION DU PROJET
III.1. Présentation de l’ouvrage :
III.1.1. Caractéristiques géométriques :
III.1.2. Les plans
III.1.3. Présentation des différents éléments constructifs du logement
III.1.4. Présentation du climat Algérien (Tlemcen)
IV. SIMULATION THERMIQUE
IV.1. Calcul manuel
IV.1.1. Calcul des déperditions thermique
IV.1.2. Amélioration de la construction énergivore par les matériaux Knauf
IV.1.3. Fenêtre double vitrage
IV.1.4. Les résultats
IV.1.5. Besoins énergétiques
IV.1.6. Analyse de la courbe de l’énergie consommée :
IV.2. Simulation et analyse hygrothermique du logement social par le logiciel WUFI
IV.2.1. Présentation et analyse des résultats du comportement du bâtiment énergivore avec le climat de Tlemcen
IV.2.2. Analyse de la courbe de l’énergie consommée
IV.3. Comparaison entre calcul manuel et simulation thermique dynamique par WUFI
IV.4. Estimation (calcul de rentabilité de la réhabilitation d’un bâtiment)
IV.4.1. Les prix des énergies domestiques en Algérie
IV.4.2. Les prix des énergies domestiques en France
V. CONCLUSION
CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE
WEB GRAPHIE
ANNEXES
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