Doctoral theses / أطروحات الدكتوراه
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Item Impact du couvert végétal sur les ambiances thermiques extérieures dans les zones chaudes et arides(Université Constantine 3 Salah Boubnider, Faculté d’architecture et d’urbanisme, 2024) Amieur, Rachid; Rouag Saffidine, DjamilaLes villes contemporaines dans les climats chauds et arides sont soumises à de multiples extrêmes météorologiques tels que les épisodes caniculaires. La vulnérabilité des citadins aux vagues de chaleur est exacerbée par le phénomène de l’îlot de chaleur urbain (ICU). La surchauffe urbaine provoque une dégradation de l’ambiance thermique dans la ville saharienne contemporaine. Les niveaux de confort thermique conditionnent largement la pratique et l’usage des espaces extérieurs urbains. La végétation urbaine joue un rôle capital dans le microclimat et contribue à l’amélioration du confort thermique, en particulier dans les milieux désertiques. Ce travail de recherche a pour objectif la caractérisation et la spatialisation de l’îlot de chaleur de l’air et de l’îlot de chaleur de surface dans la ville désertique de Ghardaïa, en période estivale. De plus, il vise la quantification de l’effet de rafraîchissement du végétal urbain et l’évaluation des niveaux de confort thermique dans les espaces extérieurs. Le travail d’investigation s’appuie sur une campagne de mesure in-situ des paramètres météorologiques, ainsi que l’utilisation d’images satellitaires. Le travail est axé sur l’analyse des données issues de la campagne de terrain et l’interprétation de la cartographie de l’occupation du sol et des températures de surface associées (LST). Les résultats ont permis de mettre en évidence les variations intra-urbaines de la température d’air et de surface dans la ville de Ghardaïa. Plusieurs facteurs déterminent les conditions thermiques des sites : le facteur de vue au ciel, la présence de la végétation, la chaleur anthropique produite par les climatiseurs et la circulation automobile, l’albédo, etc. Les résultats démontrent des comportements thermiques variés, tout d’abord l’existence d’un « archipel » de chaleur et non pas un îlot de chaleur unique, et un mélange d’îlots de chaleur et d’îlots de fraîcheur. Les résultats sur le confort thermique en ville ont révélé que le stress thermique à Ghardaïa est extrême. Les ambiances thermiques urbaines ne sont pas confortables même la nuit, avec des températures nocturnes supérieures à 30 °C. Le végétal apporte une légère amélioration du confort thermique de 5,25 % par rapport aux sites sans végétation. La télédétection spatiale, particulièrement dans l'infrarouge, s'est révélée être un outil incontournable dans l’étude de la surchauffe urbaine et de l’impact de la végétation sur le microclimat. La superposition de la carte d’occupation du sol avec l’image thermique a permis la spatialisation des îlots de chaleur urbains de surface à Ghardaïa. La ville manifeste un îlot de fraîcheur diurne d’une intensité maximale de 10 °C, tandis que l’effet de rafraîchissement de la végétation s’élève à 15 °C. L’ombre des bâtiments et de la végétation réduit énormément les températures de surface et entraîne la création d'îlots de fraîcheur urbains. L’étude a montré l’existence d’une corrélation négative entre la température de surface (LST) et la végétation et une corrélation positive entre la LST et le bâti et les sols nus. Les espaces verts quant à eux, apparaissent comme des poches de fraîcheur « cool-spot » notamment en journée. Les couverts végétaux de grande taille tels que la palmeraie de Ghardaïa et celle de Ben-Isguen sont de véritables « puits-à-chaleur ». Ils contribuent à l’amélioration de la qualité des ambiances thermiques urbaines au sein de l’agglomération. La carte thermique obtenue montre que le type du tissu urbain, l’albédo et la nature des matériaux de construction influencent directement la LST. L’étude de l’îlot de chaleur urbain de surface en journée via télédétection a complété l’étude de l’îlot de chaleur de l’air mesuré sur le terrain. De même, elle a permis de valider l’impact positif de la végétation.Item Évaluation post occupationnelle et optimisation de la performance énergétique du bâtiment(Université Constantine 3 Salah Boubnider, Faculté d’architecture et d’urbanisme, 2024) Kihal, Ghania; Rouag, DjamilaActuellement, le réchauffement et le changement climatique impliquent une prise de conscience écologique, politique et sociale. En outre, il est bien connu que les ressources non renouvelables sont limitées et que de nombreuses conséquences traitées comme des déchets causent la pollution de l’environnement. À mesure que la population augmente, toutes les habitudes non durables actuelles du monde ne feront qu’empirer. La conception de bâtiments durables a pris de l’importance au cours des trois dernières décennies à toutes les échelles et dans toutes les industries, y compris les secteurs du bâtiment et du tourisme. Ces dernières années, l’Algérie a connu une augmentation significative de la construction d’hôtels, dont la majorité est concentrée dans la région méditerranéenne. En raison de leur forte consommation d’énergie, les hôtels ont un impact significatif sur l’environnement. Ces constructions sont des espaces particulièrement énergivores et exigeants afin de répondre aux différents besoins des occupants et d’assurer leur confort. Cette situation est le résultat d’une pratique architecturale indifférente à l’environnement, les aspects thermiques, énergétiques et climatiques étant souvent ignorés lors du processus de conception. Face à cela, l'objectif principal de cette étude vise à évaluer et optimiser le comportement thermique des enveloppes des hôtels situés en zone urbaine, à titre d'étude de cas des villes d'Alger et de Bejaia. Le travail d’investigation porte précisément sur les éléments de l’enveloppe (matériaux, ouvertures, surfaces et dispositifs) afin de maîtriser et améliorer ses performances thermiques et énergétiques dans le contexte du climat méditerranéen. De plus, l'optimisation a été faite à travers l’intégration de la nouvelle génération de matériaux de construction qui sont progressivement recherchés partout dans le monde. Pour ce faire, la méthodologie utilisée a été fondée sur une approche empirique (prise de mesures in situ combinée à une enquête par questionnaire) afin d’étudier le fonctionnement thermique des hôtels cas d’étude. Enfin, une étude paramétrique par le logiciel de simulation thermique dynamique TRNSYS a été réalisée afin d’étudier et d’optimiser l’influence de certains matériaux aérogels intégrés en premier lieu au niveau des murs comme matériaux d’isolation en comparaison avec d’autres traditionnels et en deuxième lieu au niveau du vitrage des fenêtres par rapport à d’autres types conventionnels. En effet, les résultats ont révélé que l'intégration d’aérogel de silice pour l’isolation des murs avec une épaisseur de 5 cm réduit significativement les besoins totaux de chauffage des chambres d’hôtel de 53% par rapport à une chambre non isolée. Pour la période estivale, la protection solaire constitue une bonne alternative de conception combinée avec l’intégration d’aérogel de silice pour l’isolation des murs extérieurs afin de réduire significativement les besoins totaux de climatisation. Elle réduit les besoins à 43 % des chambres étudiées. En outre, les impacts des vitrages nano-aérogel sur la performance énergétique des hôtels et leur faisabilité économique par rapport à d’autres types de vitrage ont été étudiés, dont la recherche a montré que les fenêtres vitrées en nano-aérogel peuvent permettre d'économiser environ 47 % sur la consommation énergétique annuelle.Item Evaluation de la performance énergétique du logement collectif dans les zones humides(Université Constantine 3 Salah Boubnider, Faculté d’architecture et d’urbanisme, 2024) Kadi, Yasmina; Korichi, AmmarDans le cadre de la transition énergétique et le défis environnemental mondial, l'amélioration de la performance énergétique des bâtiments est devenue un aspect impératif en architecture et dans l’ingénierie de la construction afin de s’engager aux objectifs du développement durable des bâtiments. Cette thèse s'attache à étudier la performance énergétique et le confort thermique des bâtiments résidentiels dans un climat tempéré chaud méditerranéen, en mettant particulièrement l'accent sur la ville de Béjaïa, en Algérie. Elle examine également le degré d'intégration de la réglementation nationale et des normes internationales relatives à la performance énergétique et au confort thermique. Cette étude a permis de fournir un aperçu clair et explicite de la performance des bâtiments NZEB et des projets pilotes réalisés, conçus comme des laboratoires vivants et modèle référentiel du bâtiment à Énergie Presque Nulle (NZEB) en climat tempéré méditerranéen. L’analyse de ces bâtiments a offert des connaissances concrètes sur les stratégies de haute performance énergétique les plus déterminantes dans le même contexte d’étude, ainsi que sur leur comportement tout au long de la durée de vie des bâtiments. Ce travail de recherche vise à évaluer la performance énergétique et le confort thermique des bâtiments, à travers une série d'analyses. Tout d'abord, une analyse climatique détaillée de la région de Bejaia a été réalisée, permettant de comprendre les spécificités climatiques locales et d'adapter les stratégies de conception des bâtiments en conséquence. Cette analyse a été complétée par des simulations numériques à l'aide du logiciel TRNSYS, permettant de prédire la consommation énergétique des bâtiments et d'évaluer l'impact de différentes stratégies de conception. Parallèlement, des enquêtes en porte-à-porte ont été menées auprès des résidents pour évaluer leur perception du confort thermique et recueillir des données sur les pratiques de chauffage et de refroidissement, ces données ont été intégrées dans le model de simulation numérique. En outre, des études de cas ont été réalisées sur différents types de bâtiments résidentiels, notamment un logement social conventionnel et une résidence promotionnelle dotée d'une isolation renforcée. Cette approche comparative a permis de mettre en évidence les avantages de l'isolation thermique dans l'amélioration du confort thermique des bâtiments. Les résultats obtenus indiquent que la configuration des parois isolées avec des fibres de bois a un impact positif tant en été qu'en hiver, conduisant à des plages de température intérieure confortables. Les dispositifs d'ombrage et le choix du vitrage se révèlent ainsi d’être les stratégies les plus efficaces. Les résultats confirment que le bâtiment optimisé permet une économie d'énergie d'environ 90 % pour le chauffage et 55 % pour le refroidissement. De plus, il est possible de réduire la consommation énergétique annuelle à 3 kWh/m².a, ce qui représente une diminution de 77 % par rapport au cas conventionnel.Item Pour une géométrie urbaine combinant confort thermique extérieur et économie d’énergie(Université Constantine 3 Salah Boubnider, Faculté d’architecture et d’urbanisme, 2020) Kedissa, Chahrazed; Abdou, SalihaLe confort thermique dans les espaces publics est un facteur clé de leur attractivité et maintient la santé publique de leurs utilisateurs. En outre, chaque tentative de rationalisation de l'utilisation de l'énergie pour le refroidissement ou le chauffage est liée à la modération des climats locaux au sein de ces espaces extérieurs entourés de bâtiments. Cette question est devenue particulièrement urgente avec le nombre croissant de villes et de leurs habitants et les changements conséquents dans leurs climats locaux qui deviennent évidents dans les îlots de chaleur urbains, entraînant souvent un gaspillage irrationnel en énergie pour le refroidissement. La forme tridimensionnelle de ces espaces extérieurs, exprimée en H/ W et le degré d'ouverture au ciel SVF, est un facteur clé dans la création de ces climats locaux en raison de l'interaction des facteurs climatiques avec les bâtiments et la forme de l'espace qu’ils entourent. Répondre aux exigences de confort pour toutes les saisons, rend la conception de ces espaces difficile. L'objectif de cette recherche est de proposer des indicateurs et des recommandations que les architectes et urbanistes peuvent utiliser pour créer des espaces en adéquation avec les conditions climatiques locales du site, voire les améliorer. La recherche a été principalement réalisée en utilisant la simulation numérique par plusieurs programmes Townscop 3.2, TRNsys17, RayMan pro 3.1, Envimet3.1.Ceci nous a permis d'accéder à ces indicateurs qui ont été projetés sur le site de la ville nouvelle d'Ali Mendjeli (Constantine), afin d’évaluer et améliorer le bien-être thermique dans ses espaces publics selon les résultats de la simulation et en utilisant des indicateurs de confort thermique PET, PMV, mPET.Item Intégration d’un système de rafraîchissement par évaporation dans le bâtiment(Université Constantine 3 Salah Boubnider, Faculté d’architecture et d’urbanisme, 2021) Abada, Djallel; Rouag, Djamila; Polidori, GuillaumeAvec la croissance de la population et le processus d'urbanisation effrénée qui touchent presque la totalité des centres urbains dans le monde, le besoin d'énergie pour le rafraîchissement des espaces ne cesse d'augmenter, en particulier dans les pays émergeants. En rappelant que la consommation d'énergie dans les immeubles varie en moyenne entre 30 et 40 % de l'énergie primaire avec un taux important utilisé pour assurer le confort thermique aux occupants, cette recherche est orientée vers les techniques relatives aux nouvelles méthodes de rafraichissement à moindre coût et écologiques. L’investigation théorique a dévoilé que les systèmes de rafraîchissement par évaporation indirect à point de rosée comptent parmi les plus prometteurs. Leur capacité à utiliser l'évaporation de l'eau pour absorber la chaleur afin d'abaisser la température de l'air sans ajout de l’humidité, est un principe de rafraîchissement peu énergivore et avec un minimum d’impacts sur l'environnement. La partie pratique, a été entamée par la simulation numérique qui a révélé des résultats cohérents avec les données publiées. Ces derniers indiquent aussi que dans des conditions de conception typiques, c'est-à-dire de température sèche de 35°C et de 23,8°C de température humide, le système pourrait atteindre une efficacité du bulbe humide d'environ 112%. Sur la base de ces données et de la sélection des matériaux déterminés à partir d'un ensemble d'essais connexes, une étude expérimentale pilote sous forme d’une investigation d’un prototype du système, menée en laboratoire a permis d’anticiper en partie sur les problèmes susceptibles d’être rencontrés lors de sa mise en œuvre. Cette phase a permis de comparer certains résultats avec ceux obtenus lors des différentes simulations du système. Pendant les essais, celui-ci a prouvé qu’il avait un potentiel de rafraichissement de l’air en faisant baisser la température de 4 à 6°C, entre l’air admis et l’air soufflé. La capacité d'évacuation de l'humidité, la diffusivité et la capacité d'évaporation du matériau utilisé comme substrat humide, peuvent fortement affecter l'efficacité et les performances de rafraîchissement du système. Une variété de matériaux (textiles) tissés à partir de différents types de fibres a été testée expérimentalement et comparée au papier Kraft (couramment utilisé comme substrat humide dans les systèmes de rafraîchissement par évaporation). Il a été constaté que la plupart des échantillons, avaient des propriétés et des qualités d’absorption et de remontée capillaire supérieures. Il a aussi été enregistré que le type de tissage et la compacité du tissu amélioraient la remontée capillaire d'environ 160% à 355%. À partir de nos investigations, il a été conclu que le système étudié peut atteindre des efficacités plus élevées que les systèmes à évaporation indirects typiques à moindre coût. On constate que les efficacités du système dépendent en grande partie de la géométrie des canaux, du débit et de la température de l'air d'admission, de l'humidité et du rapport de l’air secondaire, mais moins de la température de l'eau d'alimentation du substrat. Pour optimiser les efficacités du système, il est suggéré 1) de réduire la hauteur du canal en la maintenant inférieure à 6mm avec une longueur de 1 à 1,4 m;2) que le débit de l'air admis soit entre 0,9 et 1 g/s; et 3) que le rapport de l’air secondaire (retour) à celui de l'air admis soit entre 0,3 et 0,7. Il a été également conclu que le système de point de rosée convenait à la plupart des régions à climat sec, doux et chaud. Pour certaines régions à climat humide, les performances du système seraient trop faibles pour qu’il soit utilisé seul. Un pré-déshumidificateur doit être incorporé pour améliorer ses performances pour une application plus large. La puissance de rafraîchissement d’un seul élément du système à point de rosée varie en fonction de la région où il est utilisé, mais elle se situe généralement entre 1,0 et 6,52W par m3/h de débit d'air. Une étude préliminaire suggère qu’avec des besoins en rafraîchissement pour la période estivale estimés à 1923,23 kWh on obtient des réductions de 39,14% à 77,43% proportionnellement au débit d’air. Comparé au système de rafraîchissement à compression mécanique conventionnel, le système de point de rosée a un potentiel nettement plus élevé pour économiser et réduire les factures d'énergie.Item Texture de l’enveloppe et son influence sur la performance énergétique du bâtiment dans le climat chaud et aride(Université Constantine 3 Salah Boubnider, Faculté d’architecture et d’urbanisme, 2022) Boukhelkhal, Islam; Bourbia, FatihaLa présente recherche aborde la question de l’efficacité de la texture des revêtements extérieurs dans le bâtiment en tant que procédé de rafraichissement passif sous un climat chaud et aride. Elle vise l’évaluation des performances thermiques et énergétiques des façades avec différentes textures de revêtements extérieurs par le biais de l’étude expérimentale. Les différents modèles choisis de texture sont inspirés de l’architecture traditionnelle dans le grand Sud de l’Algérie, qui présente une identité architecturale pour chaque région. Les modèles choisis sont considérés comme l’une des solutions les plus utiles pour le refroidissement des bâtiments en été, et constituent aussi une alternative au refroidissement passif dans les régions du Sud de l’Algérie. Pour cela, ce travail a été basé sur deux volets expérimentaux. Premièrement, des mesures in-situ en compagnie d’une étude de la température de surface, en utilisant l'imagerie thermique, afin d’évaluer le comportement thermique de la texture de l’enveloppe extérieure. Cette phase est complétée par une approche similaire, en explorant l'effet de trois types de particules ayant le même aspect mais avec des caractéristiques thermiques différentes. Par conséquent, l’intégration des particules de palmier dans les façades texturées, peut contribuer à la diminution de la température surfacique extérieure. Ce travail a été poursuivi par l’exploration de l’effet des textures évaluées dans l’étude expérimentale initiale, sur le confort thermique intérieur et le transfert de chaleur par le moyen des chambres expérimentales. Cette deuxième phase de l’étude expérimentale vise à étudier l’effet des textures déjà testées dans la première phase expérimentale au moyen de normes et standards internationaux tels que la norme ISO 9869- 2014. Les résultats indiquent une crédibilité et une relation significative entre la géométrie de la texture, le pourcentage d'ombre projetée, la température de surface extérieure, le transfert de chaleur à travers l’enveloppe texturée et le confort thermique intérieur. Les résultats expérimentaux ont révélé que l'adoption de la texture du revêtement extérieur dans la façade, à travers ses variables, est capable de limiter les surchauffes, réduire les gains de chaleur et la température surfacique extérieure. Elle peut donc avoir un effet thermique positif pour les bâtiments sous climat chaud et aride durant la période estivale. A travers l’évaluation de la résistance thermique et la température opérative, les résultats ont indiqué une corrélation entre la texture, la température surfacique extérieur, la température opérative et la résistance thermique de la paroi. Ce qui prouve et mettre en évidence l’évaluation proposée par la norme internationale ISO 9869- :2014 sur la texture de l’enveloppe extérieur. Cette étude fournit une feuille de route et permet d’établir des lignes directrices et des recommandations sur la texture du revêtement extérieur, qui s’avère l’une des solutions les plus utiles, en intégrant la notion d'efficacité énergétique dans la conception des enveloppes extérieures des bâtiments. La synthèse de cette étude pourrait être utilisée par les architectes, les constructeurs et les concepteurs.