Vers une enveloppe adaptative inspirée de la nature pour un rafraichissement passif des bâtiments publics en zones semi-arides

Abstract

En Algérie, le secteur du bâtiment est le secteur le plus consommateur d’énergie, notamment en été. La moitié de la consommation d’énergie est liée à la climatisation. Cette consommation est fortement liée à l’enveloppe architecturale, car elle est souvent mal adaptée aux particularités climatiques de la zone. Par conséquent, cette recherche vise à évaluer l’ambiance thermique intérieure dans un bâtiment public existant dans la ville de Batna (climat semi-aride). Pour cela, deux méthodes sont utilisées : L’une est une investigation in situ s’inscrivant dans le cadre d’une évaluation postoccupation effectuée à travers 3 jours successifs du 24 au 26 juillet 2022 (mois le plus chaud) de 08h00 à 16h00, selon deux types d’enquêtes, d’une part, une enquête quantitative et objective, basée sur une campagne de mesures des paramètres physiques liés au confort thermique à travers les trois blocs composant le bâtiment. Et d’autre part, une enquête qualitative et subjective effectuée à l’aide des questionnaires afin d’évaluer la perception du bien-être et la satisfaction des occupants. Les résultats de l’investigation in situ ont indiqué une surchauffe interne qui rend l'espace inconfortable et que les usagers sont insatisfaits. L’autre est une simulation numérique énergétique, consacrée à examiner le comportement thermique du cas d’étude via les plugins Ladybug & Honeybee, durant la journée du 25 juillet, de 08h00 à 16h00. Selon deux scénarios différents : l’un est la préréhabilitation thermique du cas d’étude dans son état réel, et l’autre est la post-réhabilitation thermique après application de l’enveloppe adaptative inspirée de différentes techniques d’adaptation observées dans le monde des abeilles. Cette enveloppe a été appliquée sur les façades sud et nord pour favoriser la ventilation transversale et améliorer le refroidissement estival. Sur la façade sud, nous avons appliqué une enveloppe complexe, composée de deux couches séparées par une cavité d’air comprenant un système de refroidissement par évaporation à courant descendant pour rafraîchir l'air avant qu'il n'entre dans le bâtiment. De plus, l’ouverture et la fermeture des cellules externes d’enveloppe sont garanties par l’emploi d’un matériau intelligent (alliage à mémoire de forme, ou SMA) comme capteur et actionneur qui s’adapte de manière autonome aux stimuli externes tout en remplaçant les éléments durs des systèmes de climatisation mécanique énergivore en énergie électrique. Les résultats obtenus montrent une amélioration de l’ambiance thermique interne, caractérisée par une réduction de la surchauffe interne avec une baisse de température atteignant une valeur maximale de 7,59 °C. Ces résultats favorisent l'efficacité énergétique et réduisent l'impact du bâtiment sur l'environnement.