Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Bâtiment bioclimatique“

Le matériau à changement de phase (MCP) représente une alternative durable pour réduire la consommation énergétique. Il permet d'augmenter le confort thermique des occupants. L'incorporation du MCP pour le chauffage et le refroidissement des bâtiments a suscité un intérêt particulier de nombreux scientifiques, car il permet de stocker et de libérer de grandes quantités d'énergie sous forme de chaleur lors du processus de fusion et de solidification du matériau. Cet article constitue une première étape de l’étude menée au sein de l’équipe bioclimatique, sur l’intégration des MCP dans l’enveloppe du bâtiment. L’exploitation d’une centaine d’articles et de rapports a permis de dresser une synthèse sur les MCP ainsi que sur les travaux effectués sur le stockage de la chaleur latente. Ce dernier constitue un défi à relever pour des bâtiments énergétiquement plus efficaces.

Le Grand équipement documentaire du Campus Condorcet a ouvert l’ensemble de ses espaces en décembre 2021. Instrument au service de la recherche et outil de travail quotidien des chercheuses et chercheurs, le GED associe dans une synergie étroite des collections éditées, qu’elles soient imprimées ou numériques, et des archives. Ces dernières étaient auparavant conservées aussi bien dans les services archives des établissements membres du Campus Condorcet, que dans les centres et bibliothèques de recherche des unités qui le rejoignent, où elles côtoyaient déjà les collections documentaires. Tout dans le bâtiment et son offre de services est donc conçu pour faciliter dialogue et fluidité entre collections et archives : mutualisation des espaces de consultation, formations croisées des archivistes, documentalistes et bibliothécaires, développement d’interfaces de recherche communes… La construction de ce nouveau bâtiment a été l’occasion de s’interroger sur les fondamentaux du service rendu, sur l’enjeu du passage à l’échelle de fonctionnements existants dans des structures de plus petite taille, et sur la mutualisation possible tant en termes de compétences, d’espaces que de services. L’enjeu bâtimentaire s’est doublé d’une ambition environnementale spécifique : entièrement bioclimatique, le GED fonctionne sans climatisation, favorisant inertie et brassage d’air dans l’ensemble de ses espaces.

De nombreux cours liés à la conception durables sont donnés dans les cursus d’architecture afin de motiver les futurs concepteurs à concevoir des projets plus respectueux de notre environnement. Ces cours sont appuyées par des normes de conception qui sont pratiquées au niveau international. Cependant, comme la plupart des stratégies ont été développées dans les pays occidentaux, la question de leur exactitude à la pratique dans d’autres contextes se pose toujours. Dans cet article, nous questionnons le modèle de Fanger, qui est pratiqué dans le monde entier pour des analyses du confort thermique des bâtiments, afin d’en évaluer la pertinence dans le contexte des pays tropicaux. Cinq bâtiments ont été choisis pour effectuer des mesures des paramètres physiques qui influencent le confort thermique. Ces mesures sont ensuite confrontées à des enquêtes et entretiens avec les occupants. Nous tentons d’en déduire des recommandations pour l’enseignement de la conception architecturale.

L’architecture des bâtiments scolaires en rapport avec la qualité environnementale est l’une des préoccupations majeures du développement durable au 21ème siècle. Les typologies de plan à coursive et de plan à corridor central sont les modèles les plus pratiqués dans la construction de ces bâtiments. Aujourd’hui, à la lumière des défis que doit mener l’espace scolaire pour assurer les conditions de confort dans le respect de l’environnement, on se demande de la qualité des ambiances procurées par ces modèles. Par l’approche de l’évaluation post occupationnelle (POE), cet article met en exergue la corrélation entre ces deux typologies et le confort thermique des usagers dans le contexte climatique d’une ville algérienne à climat méditerranéen tempéré (Tizi-Ouzou). En s'appuyant sur une campagne de mesures, l’étude a permis de mener une évaluation objective des principaux paramètres physiques du confort thermique sans recours au conditionnement mécanique des locaux. Par ailleurs, une enquête par questionnaire a permis de mener une évaluation subjective de l’ambiance thermique et de déterminer les principaux facteurs d’inconfort. L’analyse bioclimatique a permis de déceler les principaux défauts liés à la conception de ces bâtiments et de mener une étude comparative entre les deux typologies. Les résultats obtenus révèlent des carences en matière de confort thermique et confirment l'impact de la typologie du bâtiment sur le confort thermique des usagers.

Le secteur résidentiel est à l’origine de 35 % de la consommation d’énergie finale en Algérie. Les perspectives de développement du parc de logements conduiront à un accroissement exponentiel de cette consommation énergétique. Dans ce contexte, la conception et la réalisation de logements énergétiquement efficace s’impose comme une nécessité à la maîtrise des consommations énergétiques de ce secteur. L’objectif principal de ce travail est le développement d’un outil, afin d’aider les architectes à concevoir des bâtiments performants en terme énergétique et confortable sur le plan thermique. L’objectif de cet outil est d’assister l’architecte durant les processus de la conception architecturale. En outre, il présente le savoir et le savoir-faire de la conception énergétique du bâtiment sous la forme d’aide simple, ponctuel, et accessible aux architectes. Dans cet article, on élabore une analyse bioclimatique de la région choisie (Béchar) qui représente le contexte aride et semi-aride en Algérie. Nous comparons en premier, les conditions extérieures de la zone d’étude et les conditions de conforts thermiques intérieurs adéquates pour les occupants. Cette comparaison consiste à définir les exigences de conception architecturale, qui assurent le maintien des conditions favorables et la protection contre les conditions défavorables. Par conséquent, cela nous conduit aux choix pertinents entre les stratégies conceptuelles.

Cet article traite de la relation entre conception architecturale et confort climatique des usagers sans recours total ou partiel au conditionnement mécanique des locaux. Y sont présentés les principes de base de l’architecture bioclimatique et de l’art de construire, ainsi que des données relatives au climat saharien avec focalisation sur la ville de Béchar. La comparaison entre les valeurs simulées et les observations, en Janvier et Juillet, dans une maison individuelle de type F3 dans la zone sud-ouest de Béchar montre que l’on peut, presque atteindre le niveau de confort thermique requis par un choix judicieux des matériaux de construction, de la forme du bâtiment, de l’orientation et les dimensions des ouvertures. L’investissement supplémentaire nécessaire est rapidement amorti par les gains réalisés sur la facture énergétique.

Les règles et usages actuels de conception des bâtiments sont essentiellement basés sur la minimisation des déperditions thermiques, ce qui se traduit par la prédominance de l'isolation thermique comme solution d'enveloppe. Or cette logique n'est pas nécessairement la plus pertinente car des ressources énergétiques existent dans l'environnement, et leur apport mériterait d'être pris en considération. Certaines technologies bioclimatiques, et surtout solaires, existent déjà mais leur utilisation n'est pas du tout généralisée à cause d'un manque de repère sur leurs performances. Pour considérer la démarche bioclimatique, il est nécessaire de pouvoir évaluer à la fois la "qualité énergétique" de l'environnement, et l'aptitude des bâtiments à exploiter cet environnement. La méthodologie présentée dans cette thèse est basée sur le calcul d'indicateurs de performance bioclimatique issus de simulations numériques de bâtiments dans diverses conditions climatiques. La simulation permet de supprimer facilement une ressource pour pouvoir obtenir les besoins d'un bâtiment non impacté par la ressource. Ces besoins peuvent alors être comparés à chaque instant au potentiel de la ressource afin de déterminer un potentiel utile, valorisable par le bâtiment. Il est également possible de comparer les besoins du bâtiment dans la simulation sans et avec la ressource et d'en déduire la quantité d'énergie provenant de la ressource réellement utilisée par le bâtiment pour couvrir ses besoins. Un jeu d'indicateurs est ainsi défini pour toutes les ressources et tous les besoins d'un bâtiment, et adapté plus particulièrement aux besoins de confort thermique (chauffage et rafraîchissement) et à trois ressources de l'environnement (le soleil, la voûte céleste et l'air extérieur). Un cas d'étude est alors choisi pour appliquer cette méthode et les résultats sont analysés à l'échelle du bâtiment tout entier ainsi qu'à l'échelle de chaque paroi. Une première analyse globale, sur toute l'année, permet de fixer des points de repères sur l'état des ressources et l'exploitation qui en est faite par les bâtiments. Dans un second temps, les résultats instantanés sont analysés de manière dynamique, et montrent que ces nouveaux indicateurs permettent de bien caractériser le comportement d'un bâtiment dans son environnement. Enfin, les indicateurs sont utilisés dans une approche de conception des bâtiments, et plusieurs pistes sont explorées. Une étude paramétrique est tout d'abord menée et permet d'observer l'influence du niveau d'isolation sur les indicateurs de potentiel et de performance. Puis ces indicateurs sont utilisés pour évaluer la performance bioclimatique de solutions d'enveloppe solaires. Dans un troisième temps, une optimisation de l'enveloppe est menée selon deux critères : un critère classique de minimisation du besoin, mais également un critère bioclimatique de maximisation de l'exploitation du potentiel solaire.

Le secteur du bâtiment représentant en Europe 40% des consommations énergétiques et 36% des émissions de gaz à effet de serre, il est primordial de réduire ses consommations énergétiques pour réduire son impact environnemental. Les projections mondiales prédisent que les consommations de climatisations vont être supérieures aux consommations de chauffage. Ainsi, assurer le confort en climat chaud / période estivale en minimisant les consommations énergétiques est l’un des défis pour espérer atteindre les objectifs fixés. Ce manuscrit va dans ce sens au travers de travaux selon deux axes.Premièrement, il s’intéresse au bioclimatisme et aux solutions passives qui visent à prendre en compte les caractéristiques de l’environnement proche pour améliorer le confort des occupants tout en réduisant les consommations d’énergie. Pour cela, l’étude s’appuie sur l’analyse de plusieurs cas d’études numériques et expérimentaux de maisons individuelles performantes en analysant l’influence et l’impact de différents paramètres que sont la gestion des apports solaires, la sur-ventilation nocturne et l’inertie thermique sous différentes sollicitations climatiques estivales. Ces études permettent de confirmer le rôle positif de ces composantes sur le confort thermique pour cette typologie de de bâtiments performants et de donner des ordres de grandeurs à partir des cas d’études. En premier lieu, la gestion des apports solaires est la plus impactante pour limiter les apports internes dans le logement. La sur-ventilation nocturne, quand le climat le permet, est très efficace pour évacuer la chaleur emmagasinée la journée (apports internes, renouvellement d’air hygiénique, apports solaires non contrôlés) et a un impact sur la température d’air intérieure sur toute la journée. L’inertie thermique permet dans la plupart des cas d’apporter de la résilience au bâtiment, d’être moins sensible à une gestion non optimale de celui-ci et décuple l’impact de la sur-ventilation nocturne.Le second axe s’intéresse à la mesure de la performance des bâtiments qui est une étape clé au cours du cycle de vie du bâtiment pour s’assurer de ses consommations réelles. Cela peut permettre de trouver les clés pour réduire les consommations et faire progresser la filière sur les bonnes pratiques. Dans ce manuscrit, on s’intéresse à la mesure de la performance intrinsèque de l’enveloppe à l’achèvement de travaux. Les méthodes actuelles de mesures sont toutes réalisées en chauffant le bâtiment, ce qui ne permet pas de réaliser les tests en période trop chaude sans risquer d’endommager le bâtiment ou ses équipements. L’objectif de ce travail est d’explorer une méthode alternative en climatisant le bâtiment au lieu de le chauffer. Des expérimentations à différentes échelles d’une cellule du mètre cube à une maison individuelle ont été réalisées ainsi qu’une approche numérique pour valider la faisabilité d’une telle méthode. Une méthode de co-cooling est proposée et reprend en grande majorité les principes du co-heating avec comme principale modification l’utilisation d’une température extérieure équivalente avec une régression linéaire simple.Enfin, plusieurs perspectives à ces travaux sont esquissées reliant notamment ces deux axes. La mesure et la garantie de performance des solutions passives du bâtiment seront discutés. Cela intégrera l’évaluation de la gestion des apports solaires, de la ventilation naturelle, de l’inertie thermique effective, et des couplages entre ces solutions dont un couplage entre ventilation naturelle, brassage d’air et climatisation en dernier recours. D’autre part, une réflexion sera amenée sur les atouts et limites du bioclimatisme pour répondre au défi du changement climatique qui va faire varier de façon non négligeable l’environnement d’un bâtiment au cours de son cycle de vie semble nécessaire
With the building sector accounting for 40% of Europe's energy consumption and 36% of greenhouse gas emissions, it is vital to reduce energy consumption in order to reduce environmental impact. Global forecasts predict that air conditioning consumption will exceed heating consumption. Ensuring comfort in hot climates/summer periods while minimizing energy consumption is therefore one of the challenges to face to meet these targets. This manuscript takes a two-pronged approach.Firstly, it looks at bioclimatism and passive solutions, which aim to take into account the characteristics of the immediate environment to improve occupant comfort while reducing energy consumption. To this end, the study is based on the analysis of several numerical and experimental case studies of high-performance single-family homes, analyzing the influence and impact of different parameters such as solar gain management, night-time ventilation and thermal inertia under different summer climatic conditions. These studies confirm the positive role of these components on thermal comfort, and provide orders of magnitude based on case studies. First and foremost, solar gain management has the greatest impact on limiting internal gains in the home. Ventilation at night, climate permitting, is highly effective in removing heat stored during the day (internal gains, hygienic air renewal, uncontrolled solar gains) and has an impact on indoor air temperature throughout the day. In most cases, thermal inertia adds resilience to the building, making it less sensitive to non-optimal building management, and increases the impact of night-time ventilation tenfold.The second area concerns the measurement of building performance, which is a key stage in the life cycle of a building, enabling us to ascertain actual consumption levels, find the keys to reducing them and help the industry move forward with best practices. In this manuscript, we focus on measuring the intrinsic thermal performance of the building envelope upon completion. Current measurement methods are all carried out by heating the building, which makes it impossible to carry out tests in excessively hot weather without risking damage to the building or its equipment. The aim of this work is to explore an alternative method by air-conditioning the building instead of heating it. Experiments at different scales, from a cubic-meter cell to a single-family home, have been carried out, along with a numerical experimental design to validate the feasibility of such a method. A co-cooling method is proposed, largely based on the principles of co-heating, with the main modification being the use of an equivalent outdoor temperature with a simple linear regression.Finally, a number of prospects for this work are outlined, linking these two parts in particular. Firstly, measuring and guaranteeing the performance of passive building solutions by assessing the management of solar gain, natural ventilation and effective thermal inertia, coupling these solutions and, as a last resort, coupling natural ventilation, air circulation and air conditioning. On the other hand, we need to consider the advantages and limitations of bioclimatism in order to meet the challenge of climate change, which will cause significant variations in a building's environment over the course of its life cycle

Les demandes des usagers conjuguées à la réglementation nécessitent de concevoir des bâtiments de plus en plus confortables et économes en énergie. En parallèle de ces exigences, les réglementations concernant les bâtiments sont renforcées dans différents domaines (acoustique, sécurité incendie, risque sismique,…) afin d’obtenir des bâtiments plus sûrs et correspondant aux demandes des usagers. Les impacts conjugués de ces deux facteurs engendrent une complexification de la conception des bâtiments.Cette thèse présente une démarche d’aide à la connaissance pour la conception de bâtis performants se basant sur une méthode d’optimisation. Cette démarche vise à ce que les architectes et les bureaux d’études aient une connaissance claire du potentiel de leur projet (exploration de solutions) en phase amont de conception, pour concevoir des bâtiments les plus performants possibles. Ce potentiel est évalué via des paramètres de la géométrie extérieure et intérieure ainsi que des caractéristiques énergétiques du bâti. La démarche leur permet également d’évaluer les avantages et inconvénients de différentes géométries et solutions de conception qu’ils envisagent pour répondre à leurs projets. Cette démarche est appliquée à un immeuble de bureaux à Lyon.Pour le cas testé, la démarche permet d’obtenir rapidement des solutions performantes et de définir pour certains des paramètres étudiés, des valeurs conduisant aux solutions performantes dans une partie de l’espace des solutions ou dans l’ensemble de cet espace.Cette application de la démarche montre également qu’il peut exister des solutions ayant des besoins énergétiques et des coûts de construction proches mais étant très différentes en termes de paramètres de conception. Bien que remettant en cause l'applicabilité directe de la démarche, ce résultat met en exergue un problème nouveau. Cette thèse pose alors les bases pour une nouvelle étude
Both aspirations of users and improvements in the thermal regulation require that the comfort and the energy efficiency of new buildings improve. In addition to these requirements, regulations are strengthening in many fields such as acoustics, fire safety and mechanical performance. The combined effects of these factors are making it increasingly hard to design buildings. This thesis presents a knowledge-aid approach for designing high-performance buildings based on an optimization method. This approach aims to provide clear knowledge of the potential of projects (exploration of various options) for architects and design offices at the beginning of the design that will allow them to design the best possible high-performance buildings. This potential is evaluated using external and internal geometric parameters as well as the energy characteristics of buildings. This approach also allows them to assess geometries and design solutions which are intended to be used for their projects.This approach will be applied to an office building in Lyon, France. For the tested case, the approach obtains quickly efficient solutions and also finds, for some parameters, values to design efficient solutions on part of the Paretofront or in this entire front. This application of the approach also shows that there may be solutions which are close in terms of energy needs and cost but could be very different on design parameters. This problem could influence robustness of the approach but highlights a new problem. This thesis then lays the foundation of a new study on this topic

Ce travail de doctorat a été effectué sous l’encadrement du Professeur Catherine SEMIDOR du laboratoire GRECAU (Groupe de Recherche Environnement Conception Architecturale et Urbaine). Il propose une approche scientifique visant à évaluer les performances réelles des habitats Saoudiens traditionnels et contemporains ainsi que la façon dont ces logements sont perçus par les habitants.L’architecture vernaculaire en Arabie Saoudite a longtemps été considérée comme performante et confortable. Pour la recherche d’une architecture respectueuse du climat dans ce pays il est alors essentiel de se pencher sur les constructions du passé, les comparer avec celles du présent afin de comprendre les forces et faiblesses de chacune des architectures. La présente thèse traitera donc le sujet de deux dimensions fondamentales de l’architecture en Arabie Saoudite, celle qui relève du climat et celle qui relève de la culture, au travers d‘un élément majeur, la satisfaction de l’habitant. Ces deux critères seront complétés d’une étude approfondie sur l’évaluation de l’espace intérieur de l’habitat ainsi que d’une analyse de l’impact du tissu urbain sur le confort dans l’habitat.Une première partie théorique va permettre de définir les principes inhérents à ce travail de recherche et ainsi définir les enjeux de celui-ci. Les notions de confort dans l’habitat et de durabilité seront ainsi développées en expliquant comment le corps humain réagit aux différents facteurs d’ambiances et comment ces mêmes facteurs sont régulés dans les espaces bâtis. Puis nous allons voir comment les villes arabes, et notamment d’Arabie Saoudite se sont transformées dans le temps en même temps que la manière de vivre des saoudiens. Toutes ces théories seront interprétées et mise en situation dans la seconde partie de la thèse avec une étude de cas précis.Une deuxième partie très concrète consistera à définir le cas d’étude, celui-ci sera effectué sur la ville de Djeddah et ses différents types d’habitats majoritaires. Les appartements, les maisons mitoyennes et les maisons isolées seront les trois types d’habitations analysés. Plusieurs sujets seront traités en parallèle pour bien comparer architecture traditionnelle et contemporaine, avec d’une part le niveau d’éclairage naturel et d’une autre les éléments d’ouverture des façades, avec notamment « Le Rowshan » pour le cas de l’architecture traditionnelle. Cette partie de l’étude sera effectuée via trois méthodes d’analyse différentes, l’enquête, l’analyse in situ et la simulation sur outils numériques.- Une enquête spécifique sur la satisfaction du confort physique et socio-culturel des habitants de Djeddah diffusé via les réseaux sociaux.- Une analyse in situ grâce à des mesures effectuées dans les contextes d’architecture vernaculaire et contemporaine avec des enregistreurs spécifiques mesurant la température, l’humidité et la lumière dans les espaces.- Une mise en relation avec des études quantitatives via des simulations numériques sur les principaux facteurs physiques du confort précisés dans la première partie : le rayonnement solaire et l’éclairage naturel à l’intérieur de l’espace bâti.Une conclusion permettra de comprendre comment nous pouvons prendre des leçons du passé quant à la conception d’architectures bio-climatiques en Arabie Saoudite. Nous détaillerons également l’impact de la dimension socio-culturelle sur l’habitat saoudien contemporain
Vernacular architecture in Saudi Arabia has long been regarded as efficient and comfortable. As to search for sustainable architecture in this country then, it is essential to consider the past constructions in order to understand how it works and learn from it.This PhD work was carried out under the supervision of GRECAU laboratory (Research Group in Environment Architecture and Urban Design) and offers a scientific approach to assess the actual performance of traditional and contemporary habitats and how the locals perceive those.A first theoretical part will help to define the inherent principles in this research and thereof to define issues. Notions of comfort and sustainability in homes will be developed and explain how the human body reacts to different environments factors and how these factors are regulated in built-up areas. Then we'll see how the Arab cities, especially those from Saudi Arabia, have turned in time, as well as the way of life Saudis have.A second part will define a more concrete study case: the city of Jeddah and its major different types of habitats: apartments, attached houses and detached houses. A qualitative study through a survey on the physical and socio-cultural comfort of the inhabitants of this city distributed via social networks, widely used in Saudi Arabia, will be conducted, analysed and put in relation with quantitative studies, via simulations computer about the main physical factors of comfort noticed in the first part: solar radiation and day lighting within the built environment.These simulations will evaluate the rate of solar radiation arriving in the different types of urban patterns of Jeddah city, as well as the comfort of the interior spaces with the radiation transmitted through the opening facades elements, both traditional and contemporary ones, but also the level of natural lighting to suit them. We will see that physical comfort and socio-cultural comfort are related: when physical comfort increases, the socio-cultural comfort decreases, because the Saudis are willing to sacrifice physical comfort to satisfy their need for privacy.Three study cases will be analysed through in-situ measurements during 67 days with specific loggers measuring temperature, humidity and light spaces, as to allow a better understanding of the relationships observed previously.A final explanatory part will understand how we can take lessons from the past about the sustainable architecture design in Saudi Arabia via quantitative and qualitative studies conducted previously

Dans les pays de l’Afrique sub-saharienne, la situation énergétique, le fort taux d’accroissement des aires urbaines, l’inadaptation des techniques de construction et le climat offrent un grand potentiel pour la démarche bioclimatique et la construction durable notamment sur le plan énergétique. Cependant ce potentiel est faiblement exploré. Pour ce faire, cela passe par une bonne connaissance du comportement des bâtiments et par leur adaptation au contexte climatique. Dans le cadre de notre contribution à cette problématique, une étude sur le comportement thermique des bâtiments est initiée grâce à la simulation. En effet la simulation des performances énergétiques du bâtiment devient de plus en plus incontournable dans les processus de conception et d’analyse des bâtiments à travers le monde. Dans ce travail les outils de simulation des performances énergétiques ainsi que les outils d’optimisation sont utilisés pour mener des investigations sur un bâtiment type construit en matériaux conventionnels au Burkina Faso suivant deux principales approches. Dans la première approche le modèle numérique du bâtiment est confronté aux mesures issues de l’expérimentation sur le bâtiment réel. Une méthodologie de calibration basée sur l’analyse de sensibilité et l’optimisation des paramètres a été appliquée pour la comparaison des résultats. Cela a permis de caler le modèle et des études diagnostiques sont réalisées. Dans la seconde approche, des investigations sur des solutions d’amélioration des performances du bâtiment sont réalisées à travers l’application de la simulation dynamique comme outils d’aide à la conception. Les techniques d’interopérabilité et d’optimisation sont utilisées pour implémenter les solutions de refroidissement passif dont les impacts sur le bâtiment étudié sont évalués. Enfin dans ce travail, des techniques d’analyse du bâtiment et des critères de performance sont utilisées pour caractériser et formuler des recommandations sur la conception des bâtiments dans notre contexte climatique
In sub-Saharan African countries, the energy context, the high urban growth, inadequate construction techniques and climate offer great potential for bio-climatic approach and sustainable construction particularly on the energy level. However, this potential and the use of passive cooling techniques are weakly explored. To do so, it requires a good knowledge of building’s behaviour and their adaptation to the climatic context. As part of our contribution to this issue, a study on the thermal behaviour of buildings is initiated by numerical simulation. Indeed the building’s energy performance simulation tools are becoming more essential in the building’s design processes and analysis. Investigations are conducted on a building built with typical materials in Burkina Faso by following two main approaches. In the first approach a model of the building is faced with measurements from field experiments on the building. A calibration methodology based on the sensitivity analysis and optimization has been applied for the comparison of results. This helped to calibrate the model and diagnostic studies are performed.In the second approach, investigations on methods which can help to improve the building performance are realized through the application building performance simulation as a design aid tool. Interoperability and optimization techniques are used to deal with passive cooling techniques and their impacts on the building thermal behaviour are assessed. Finally in this work analysis techniques and performance criteria are used to characterize and make recommendations on building designs for the tropical climate context

Dans les pays en voie de développement, le rythme croissant de l’urbanisation entraîne un rapprochement rapide des habitations aux infrastructures des transports (aéroports, aérogares). En plus de ces constats, les conditions difficiles d’accès aux ressources énergétiques et l’inadéquation des techniques de construction avec le climat et l’environnement, les pays tropicaux doivent s’orienter vers les techniques favorisant l’utilisation du potentiel de construction durable (concepts passifs et bioclimatiques) afin de garantir les conforts (aspects acoustique et thermique) des habitants au sein des bâtiments. Le potentiel de construction durable, actuellement faiblement exploré, est très important dans ces pays. Face à ces défis, le concept de bâtiment durable est l’une des meilleures alternatives pour tisser l’harmonie entre le bâtiment et son environnement. Les techniques de construction durable passent par la connaissance parfaite du site, du climat local, les besoins de conforts (aspects acoustique et thermique) des habitants. Dans le cadre de notre contribution à ces problématiques, une étude d’évaluation de risques affectant les performances des bâtiments a été initiée. Toutefois, la majeure partie des travaux qu'on retrouve dans la littérature se focalise sur l’utilisation des approches analytiques qui s’avèrent parfois insuffisantes, en l’absence de la prise en compte des réalités pratiques. Une méthodologie d’analyse et d’évaluation des risques affectant la performance dans les bâtiments basée sur l’approche de capitalisation et d’exploitation des connaissances issues des processus de retour d’expérience est développée. Deux bâtiments tests (un bâtiment aéroportuaire et un bâtiment résidentiel du type F3B) sont choisis à Bamako afin d’appliquer la méthode d’évaluation avec le concours des experts, des techniciens du secteur du bâtiment et des usagers. Pour le premier bâtiment, l’évaluation est relative aux risques affectant la performance acoustique dans le contexte aéroportuaire tandis pour le second, elle est relative aux risques affectant la performance énergétique dans le contexte bioclimatique. L’effort se concentre sur l'identification des non qualités et des facteurs d’inconfort dont la résolution contribue à améliorer la performance acoustique, énergétique et environnementale des bâtiments. Pour ce faire, des visites de terrain (enquêtes auprès des usagers des bâtiments et interviews auprès des acteurs de la construction) ont été réalisées pour identifier d’une part les besoins et le comportement des habitants et d’autre part les techniques et les connaissances pratiques des acteurs de construction. Des fiches de questionnaires ainsi que des capteurs de mesures in situ (thermomètres, hygromètres et sonomètres) et des logiciels de traitements de données sont utilisés comme outils pour l’évaluation de risques affectant les performances sur les bâtiments tests. Des investigations sous forme de mesures in situ des paramètres (de températures, d’humidité et de niveaux de pression acoustique) respectivement à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment aéroportuaire et du bâtiment résidentiel du type F3B sont menées à l’aide de ces capteurs. Ces données sont ensuite traitées à l’aide des logiciels de traitements de données pour intégrer les connaissances et stratégies de construction durable. La capitalisation des informations issues de ces études sert de retour d’expérience à travers des propositions de solutions correctives et de bonnes pratiques pour la résolution des problèmes de performance (les pathologies, les dommages, et les autres dysfonctionnements) observés sur les bâtiments
In developing countries, the growing importance of urbanization is bringing housing closer to transport infrastructure (airports, air terminals). Beside these observations, the difficult conditions of access to energy resources and the construction techniques inadequacy with the climate and the environment must enable tropical countries to move towards lasting potential construction techniques and use (passive, bioclimatic concepts) in order to guarantee the comfort (acoustic, thermal) of the inhabitants within the buildings. The sustainable construction potential, poorly explored, is very important in these countries. In the face of these challenges, the lasting buildings concept is one of the best alternatives for weaving harmony between the building and its environment. Lasting construction techniques go through a perfect knowledge of the site, the local climate and the inhabitants needs of comfort (acoustic, thermal). As part of our contribution to these issues, a risk assessment study and risk factors for building performance are initiated. However, most of the literature works focuses on the analytical approaches use that are sometimes insufficient, in the absence of taking into account practical realities. An analysis and assessment of risk performance methodology in buildings based on the capitalization and knowledge exploitation approach from return experience processes is developed. Two test buildings (an airport building and a F3B type residential building) are chosen in Bamako in order to apply the evaluation method with experts’ assistance, building technicians and users. For the first building, the assessment is relative to acoustic performance risks in the airport context while for the second; it relative to energy performance risks in the bioclimatic context. The effort focuses on the identification of non-qualities and the discomfort factors whose resolution contributes to improving the building acoustic, energy and environmental performance. To do this, field visits (surveys with building users and interviews with construction stakeholders) were conducted to identify on the one hand the residents’ needs and behavior and on the other hand, the construction actors’ techniques and practical knowledge. Questionnaire forms as well as measuring sensors in-situ (thermometers, hygrometers and sound level meter) and data processing software are used as tools for the performance risks assessment on test buildings. Investigations in the form of in-situ measurements, parameters (temperature, humidity and sound pressure levels) respectively inside and outside the airport and residential building type F3B are carried out with these sensors. These data are then treated with data processing software to integrate lasting construction knowledge and strategies. The capitalization of the information from these studies serves as experience feedback through corrective solutions propositions and good practices for the performance problems resolution (pathologies, damages, and others dysfunctions) observed on buildings

Si un concepteur, architecte ou ingénieur, veut concevoir un logement de basse consommation et le site du projet se trouve dans une région au climat froid, les réponses sont nombreuses et la littérature scientifique très abondante. Si le site de notre projet se situe en climat chaud, voir très chaud, le nombre de méthodes simples pour concevoir une maison de basse consommation diminue drastiquement. La solution la plus habituelle des concepteurs non initiés à la basse consommation est de faire appel à un ingénieur d’un bureau d’études énergétiques, qui saura proposer des simulations à partir d’un modèle thermique-dynamique et anticiper la consommation du modèle. La mission d’un bureau d’études a un certain coût, et ses services ne peuvent pas être accessibles à tous les projets. Ainsi, des milliers d’architectes en climat chaud proposent des projets inspirés des références lointaines ou des réalisations non adaptées sans les conseils d’un spécialiste de l’énergie du bâtiment. Ces projets, très énergivores, continuent à croître sans cesse. Pour tous ces concepteurs des projets de taille modeste nous proposons dans cette étude une méthode facile, efficace et accessible à tous permettant de prendre conscience des enjeux bioclimatiques et les options architecturales qui existent pour réussir un projet de basse consommation, puis de le défendre auprès de ses commanditaires. En nous appuyant sur les informations en ligne accessibles à tous, nous proposons une méthode basée sur l’utilisation des degrés-jour de refroidissement et de chauffage. Une série de simulations robustes sur un modèle thermique dynamique générique fourni des résultats qui pourront être interprétables par les concepteurs et projetés sur leurs propres conceptions.La première partie de ce document analyse la construction et la culture en climat chaud: méthodes de classification climatique, les phénomènes physiques les plus significatifs en lien avec la basse consommation,et les notions de confort et température ressentie. En suite, nous proposons un outil d’aide à la conception : la Méthode des Saisons Climatiques, une méthode basée sur un concept très simple : l’ouverture ou fermeture de la maison à l’extérieur en fonction des conditions extérieures quantifiée par les degrés-jour du site. Elle permet de faire une classification climatique du site très orientée vers la conception bioclimatique. Elle base le classement d’un site selon des journées types, S1 à S6, selon jour/nuit froid/froide, tempéré/froide, tempéré/tempérée, chaud/froide, chaud/tempérée et chaud/chaude respectivement. Cette nouvelle classification peu ts’appliquer à tous les climats de la Planète. Une période de l’année continue avec une même journée type donne lieu a une Saison Climatique. Chaque Saison climatique aura des spécificités architecturales propres,et parfois contradictoires entre deux saisons climatiques différentes. L’objectif est de trouver la combinaison architecturale la plus efficace pour une période annuelle complète.Des modélisations Energy+ seront faites pour ces 6 journées types ainsi que pour une période annuelle dans une ville au climat très chaud : Dubaï. Des actions architecturales sont évaluées avec un modèle thermique dynamique.Les actions architecturales seront classées par efficacité énergétique et par temps de retour surinvestissement . Deux maisons idéales par journée type seront proposées : la maison la plus performante et la maison la plus rentable. Une méthode de combinaison d’actions architecturales permettra de trouver une combinaison cohérente d’actions en fonction du climat annuel d’un site. Ensuite nous proposerons les caractéristiques communes, un socle commun, de la maison en climat très chaud de la région du Moyen Orient
The last 25 years have been ground-breaking in architectural design on low energy consumption in cold climate, mainly in north-western cultures. For an architect today, the method to design a passive house in cold weather and the choice of the Architectural Actions (AA), are clearly established. When the question comes to how to build a passive house in warmer, hot, and very hot climates, the strategies arepoor and often results of a combination of western strategies with a local relook. From several visits in MiddleEast countries, Saudi Arabia, UAE, Oman, Palestine, Qatar, we concluded that the strategy for low consumption houses is not established yet and poorly grasped. The lack of training on low energy consumption in hot climate and the low price of energy, force designers and owners to rely on over usage of air-conditioning systems as measures to catch up on poor bioclimatic design. This method proposes a new approach on bioclimatic designfor hot climates from an architect point of view. It is based on a Cooling Degrees Days (CDD) and Heating Degrees Days (HDD) approach, a state of art of contemporary architecture and professional experience. Localclimates are classified according to the energy-hunger of six situations of the exterior temperature during night/day : cold/cold, cold/cool, cool/warm, cold/hot, cool/hot, and hot/hot as CDD and HDD of the twelve month ofthe year. A group of days on one of those situations will be called “climatic season”. In parallel we will create two main “climatic situations”: people keep the house closed to the exterior or opened to the exterior. We will associate passive strategies to these two differents ways to live in the house: “cold” and “hot” to a closed houseand “cool” and “warm” to a house opened up to the exterior. This method allows classifying any climate in theworld under these six climatic seasons. Our climate classification can now be associated to different strategies that we will call “architectural actions” as house is closed or opened. We could already start to design a house from here, but to better understand the influence of each action we have created an Energy+ model to analyze individually the effect of a single AA. The performance of each action is evaluated under the situations of six representative journeys as well as a year round on a very hot city: Dubai. The result of the effect good or badof action during each different season situation allows us to create the best combination of AA that are best fora year round climate resulting of the combination of several climatic seasons. This low-tech method will help usto find the common features of the houses of different hot climates of a big region and find the best typology. We have carried in parallel a cost study of the base house and the financial incidence of each single action to evaluate also the payback period by action