Études de l’amélioration de la performance énergétique et de stratégies de conception architecturale bioclimatique en climat chaud et humide

Evaluation of the building energy performance and bioclimatic design strategies in hot and humid climates

• Auteur / Autrice : Idris Omar Abdou
• Direction : Joseph Virgone, Idriss Abdoulkader Ibrahim
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance le 16/10/2020
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Mécanique, Energétique, Génie Civil, Acoustique (Villeurbanne ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CETHIL - Centre d'Energétique et de Thermique de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Curtil
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joseph Virgone, Idriss Abdoulkader Ibrahim, Gilles Fraisse, Marjorie Musy, Monika Woloszyn
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Fraisse, Marjorie Musy

Mots clés

Mots clés contrôlés

Constructions -- Propriétés thermiques

Climat tropical

Architecture et climat

Ressources naturelles

Mots clés libres

Ressources environnementales

Indicateurs bioclimatiques

Indicateurs de performance

Conception bioclimatique

Enveloppe du bâtiment

Climat chaud et humide

Environmental resources

Bioclimatic indicators

Performance indicators

Bioclimatic design

Building envelope

Hot and humid climate

Résumé

Pour réduire la consommation d’énergie des bâtiments, une solution connue depuis des décennies, consiste à concevoir son enveloppe afin d’exploiter les ressources énergétiques existant dans l’environnement. C’est le principe même de l’architecture dite bio-climatique. Cela est d’autant plus vrai pour les climats chauds et humides. Mais jusqu'à présent, l'absence de critères permettant d'identifier les ressources énergétiques disponibles dans l’environnement et le niveau de performance de la solution tech-nique a représenté un obstacle majeur. Pour résoudre ce problème, ce projet de thèse a une double ambition. D’une part, nous élaborons des nouveaux critères d’analyse qui permette de quantifier les potentiels énergétiques d’un site et d'autre part les performances bioclimatiques de solutions constructives au regard de ces potentiels. Cette nouvelle approche adaptée au bâtiment entièrement climatisé dans un climat chaud et humide donne une vue d'ensemble des ressources environnementales exploitables et de la capacité du bâtiment à exploiter ces ressources. Un cas d’étude sous le climat de Djibouti est alors choisi pour mettre en œuvre l’ensemble des indicateurs bioclimatiques et les résultats sont analysés sur toute l’année, mais aussi de manière dynamique. Ce travail de thèse montre non seulement la capacité des indicateurs à refléter les performances bioclimatiques des bâtiments, mais aussi leur capacité à donner une vue d'ensemble des échanges thermiques du bâtiment. Ces indicateurs permettent donc de fixer dès les premières étapes de la conception, des points de repère sur l’état des ressources et surtout l’exploitation qui en est faite par les solutions techniques les plus adaptées au climat local. Finalement, les nouveaux critères d’analyse sont utilisés dans une approche de conception des bâtiments, pour évaluer la performance bioclimatique de différentes solutions constructives. Notre contribution permet à terme de servir de socle aux futures réglementations thermiques des bâtiments dans les pays à climat chaud et humide, en général, et à Djibouti, en particulier

To reduce the energy consumption of buildings, a solution known for decades, consists of designing its envelope in order to exploit the energy resources existing in the environment. This is the very principle of so-called bioclimatic architecture. This is also true for hot and humid climates. But up to now, the lack of criteria to iden-tify the energy resources available in the environment and the level of performance of the technical solution has been a major obstacle. To solve this problem, this thesis has a double ambition. On one hand, we have developed new analysis criteria which make it possible to quantify the energy potentials of a site and on the other hand the bioclimatic performance of constructive solutions regarding these potentials. This new approach, adapted to a fully air-conditioned building in a hot and humid climate, gives an overview of the exploitable environmental resources and the capacity of the building to exploit these resources. A case study in the climate of Djibouti is then chosen to implement all the bioclimatic indicators and the results are analyzed over the whole year, but also in a dynamic way. This work shows not only the capacity of the indicators to reflect the bioclimatic performance of buildings, but also their capacity to give an overview of the building's heat exchanges. These indicators therefore make it possible to set, from the first stages of the design, benchmarks on the state of resources and especially the use made of them by the technical solutions most suited to the local climate. Finally, the new analysis criteria are used in a building design ap-proach, to assess the bioclimatic performance of different con-structive solutions. Our contribution will ultimately provide the basis for future thermal regulations of buildings in countries with hot and humid climates, in general, and in Djibouti, in particular