Optimisation de la consommation énergétique d’un habitat saharien par des techniques passives

Abstract

Le Sud Algérien classé comme région chaude et aride où l’inconfort thermique est largementressenti.Dans ce climat saharien, le confort thermique estival repose sur la stratégie de refroidissement, car l'effet de la température (qui est trop élevée) est l'origine de l'inconfort durant toute cette période.La construction souterraine qui a été la plus ancienne forme d'abri connue par l'homme qui pourrait être retracée à des époques anciennes, mais aujourd'hui, elle est méconnue du grand public, reste l'une des stratégies bioclimatiques qui économise de l'énergie autant que possible et réduire les émissions des gaz à effet de serre en conservant un l'environnement naturel. Le but de ce travail est d’optimiser la consommation énergétique dans une maison située à Ouargla (Sud/Est d’Algérie).Dans le présent travail, nous avons étudié la construction souterraine expérimentalement et numériquement. La modélisation de la structure de la salle souterraine et l'évolution de la température de l'air intérieur et les besoins en chauffage et refroidissement ont été effectués à l’aide du logiciel TRNSYS 18. Les données prélevées à l'intérieur de la salle souterraine ont été ensuite confrontées avec les résultats de la modélisation et simulation de ladite salle. Les résultats obtenus montrent que la température de l'air et l'humidité relative mesurées durant le mois le plus chaud (août) par les capteurs installés intérieurs de la salle souterraine varient entre 28-29°C et 20-30% respectivement, où le confort thermique est assuré sans besoin d'énergie de refroidissement (Besoin en climatisation nulle). L'économie totale du coût de l'électricité consommée pour tous les mois d'été d'un an a atteint 91 247.31 DZD/an (654.27 USD/an), avec une période de récupération estimée à environ 4 ans.Une économie d’énergie importante peut être assurée par l’investissement dans ce type des techniques passives qui conduit à une efficacité énergétique, une rationalisation d’utilisation d’énergie et un impact environnemental presque négligeable.

Mots clés : Climat saharien, Confort thermique, Construction souterraine, TRNSYS 18, Techniques passives, Efficacité énergétique. Abstract Southern Algeria classified as a hot and arid region where thermal discomfort is widely felt. On this Saharan climate, summer thermal comfort is based on the cooling strategy because the effect of temperature (which is too high) is the source of discomfort throughout this period. The underground construction which was the oldest form of shelter known to man, which could be traced back to ancient times, but today it is unknown to the general public, remains one of the bioclimatic strategies that save energy as much as possible and reduce greenhouse gas emissions by conserving a natural environment.This work aims to optimize energy consumption in a house located in Ouargla (South / East of Algeria). In the present work, the underground construction was studied experimentally and numerically. The modelling of the underground room structure of the underground room and the evolution of the temperature of the interior air and the heating and cooling needs were made by means of the softwareTRNSYS 18. The data taken inside the underground room were then compared with the results of the modelling and simulation of the given room. The results obtained show that the air temperature and relative humidity measured during the hottest month (August) by the sensors installed inside the underground room vary between 28-29°C and 20-30%, respectively, where thermal comfort is ensured without the need for cooling energy (No need for air conditioning).The total saving in cost of the consumed electricity for all summer months of 1 year reached 91 247.31 DZD/year (654.27 USD/year), with an estimated payback period of about 4 years.Significant energy savings can be ensured by investing in this type of passive techniques, which leads to energy efficiency, rationalization of energy use and almost negligible environmental impact

يُصنف جنوب الجزائر على أنه منطقة حارة وجافة حيث يشعر السكان بعدم الراحة الحرارية على نطاق واسع. في هذا المناخ الصحراوي، تعتمد الراحة الحرارية الصيفية على استراتيجية التبريد لأن تأثير درجة الحرارة (المرتفعة جدًا) هو مصدر الانزعاج طوال هذه الفترة. إن البناء تحت الأرض الذي كان أقدم أشكال المأوى المعروفة للإنسان والذي يمكن إرجاعه إلى العصور القديمة، ولكنه اليوم غير معروف عند عامة الناس، لا يزال أحد الاستراتيجيات المناخية الحيوية التي توفر الطاقة قدر الإمكان وتقلل من انبعاثات الغازات الدفيئة من خلال الحفاظ على بيئة طبيعية.الهدف من هذا العمل هو تحسين استهلاك الطاقة في منزل يقع في ورقلة (جنوب / شرق الجزائر). في هذا العمل درسنا البناء تحت الأرض تجريبياً وعددياً. تم إجراء نمذجة غرفة تحت الأرض وتطور درجة حرارة الهواء الداخلي واحتياجات التدفئة والتبريد بإستخدامبرنامجTRNSYS 18.تم بعد ذلك مقارنة البيانات المأخوذة داخل الغرفة تحت الأرض مع نتائج النمذجة والمحاكاة لنفس الغرفة. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن درجة حرارة الهواء والرطوبة النسبية التي تم قياسها خلال الشهر الأكثر سخونة (أوت) بواسطة المجسات المثبتة داخل الغرفة تحت الأرض تتراوح بين 28-29 درجة مئوية و20-30٪ على التوالي، حيث يتم ضمان الراحة الحرارية بدون الحاجة إلى طاقة تبريد (لا حاجة لتكييف الهواء).بلغإجماليالتوفيرفيتكلفةالكهرباءالمستهلكةلجميعأشهرالصيفلمدةسنةواحدة 91247.31 دينارجزائري / سنة (654.27 دولارأمريكي / سنة)،معفترةاستردادتقديريةبحوالي 4 سنوات.يمكن ضمان توفير كبير في الطاقة من خلال الاستثمار في هذا النوع من التقنيات السلبية التي تؤدي إلى كفاءة الطاقة وترشيد استخدامها وتأثير بيئي لا يكاد يذكر

Southern Algeria classified as a hot and arid region where thermal discomfort is widely felt. On this Saharan climate, summer thermal comfort is based on the cooling strategy because the effect of temperature (which is too high) is the source of discomfort throughout this period. The underground construction which was the oldest form of shelter known to man, which could be traced back to ancient times, but today it is unknown to the general public, remains one of the bioclimatic strategies that save energy as much as possible and reduce greenhouse gas emissions by conserving a natural environment.This work aims to optimize energy consumption in a house located in Ouargla (South / East of Algeria). In the present work, the underground construction was studied experimentally and numerically. The modelling of the underground room structure of the underground room and the evolution of the temperature of the interior air and the heating and cooling needs were made by means of the softwareTRNSYS 18. The data taken inside the underground room were then compared with the results of the modelling and simulation of the given room. The results obtained show that the air temperature and relative humidity measured during the hottest month (August) by the sensors installed inside the underground room vary between 28-29°C and 20-30%, respectively, where thermal comfort is ensured without the need for cooling energy (No need for air conditioning).The total saving in cost of the consumed electricity for all summer months of 1 year reached 91 247.31 DZD/year (654.27 USD/year), with an estimated payback period of about 4 years.Significant energy savings can be ensured by investing in this type of passive techniques, which leads to energy efficiency, rationalization of energy use and almost negligible environmental impact