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Programme Appui à la Recherche
Académie Hassan II des Sciences & Techniques
Appel à projets 2010
SYSTEMES PASSIFS DE
RAFRAICHISSEMENT DES
BATIMENTS DANS LA REGION DE
MARRAKECH
Acronyme: RafriBat
Début du projet: janvier 2012
Fin prévue : Décembre 2016
Budget : 3’000’000 MAD
Chef de projet: Professeur Brahim BENHAMOU
Faculté of Sciences Semlalia Université Cadi Ayyad Marrakech
[email protected]
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RafriBat
Cadi Ayyad University Marrakech
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RafriBAT
RafriBat
1. Objectifs du projet
2. Contexte
3. Partenaires
4. Méthodologie
5. Planification
6. Exemple de système étudié: Le puits canadien
7. Equipements acquis à date.
8. Masters soutenus
9. Projets de Doctorat en cours
10. Publications 2013-2014
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RafriBat
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OBJECTIF
Evaluation de l’impact de
systèmes passifs sur les
performances énergétiques des
bâtiments dans la région de
Marrakech.
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CONTEXTE
L’électricité est l'énergie prédominante dans les systèmes de
conditionnement d'air. Ces systèmes contribuent largement à la
consommation du secteur du bâtiment résidentiel en électricité, qui
est d’environ 33% (le pic de consommation électrique annuelle se
produit en Juillet-Aout, source ONE)
Consommation d'énergie électrique par secteur [source: ONE]
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CONTEXTE
La demande en énergie électrique en heures de pointe (pic
électrique) a enregistré un accroissement de 7% à 8% sur la
dernière décennie du fait notamment de la forte augmentation de la
consommation résidentielle. (L’énergie électrique nette appelée a enregistré une nette
progression de 8,4% en 2011, comparé à l’année précédente. Ref. L’économiste 16-02-2012
Ce pic électrique, qui a lieu en été lors de grosses vagues de
chaleur, coûte cher à l'ONE.
Evolution de la demande en électricité en heures de pointes, en MW [source: ONE]
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CONTEXTE
Le secteur du bâtiment, présente ainsi un grand potentiel
d'efficacité énergétique et de maîtrise de l'énergie par la
réduction de la consommation nationale en énergie à travers
l’intégration des techniques passives ou semi-passives de
rafraîchissement.
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TECHNIQUES PASSIVES DE RAFRAICHISSEMENT
3 types
1. Techniques de protection du soleil et de la chaleur:
ces techniques peuvent impliquer un aménagement paysager
(arbres, …), la forme du bâtiment, des protections solaires,
l'isolation thermique, le contrôle des gains internes, …
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TECHNIQUES PASSIVES DE RAFRAICHISSEMENT
3 types
2. Techniques de modulation thermique:
cette modulation fait intervenir la capacité thermique de stockage
du bâtiment (inertie thermique). Ces techniques atténuent le pic de
la charge de refroidissement et permettent de moduler la
température interne. L'effet de ces techniques est d'autant plus
important que l'amplitude d'oscillation de la température extérieure
est grande
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RafriBAT
TECHNIQUES PASSIVES DE RAFRAICHISSEMENT
3 types
3. Techniques de dissipation thermique:
ces techniques utilisent le potentiel de dissipation de l'excès de chaleur
dans le bâtiment par un environnement dont la température est plus
faible. Cette dissipation dépend de deux facteurs importants: i/ la
disponibilité d'un environnement pouvant être utilisé comme puits de
chaleur; ii/ l'existence d'un couplage thermique approprié entre le
bâtiment et le puits de chaleur, ainsi que l'existence d'une différence de
température suffisante pour assurer un bon transfert thermique.
Les principaux procédés de dissipation thermique dont: le géo-cooling
(puits de chaleur = sol), le refroidissement convectif (puits de chaleur =
l'air) et le refroidissement radiatif (puits de chaleur = le ciel) et le
refroidissement évaporatif.
Le potentiel de ces procédés dépend fortement des conditions
climatiques. Quand le transfert thermique dans ces procédés est
assisté par un dispositif mécanique (e. g. ventilateur) ils sont dits
procédés semi-passifs ou hybrides.
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RafriBat
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Objectifs spécifiques du projet:
1. Suivi expérimental et analyse par simulation dynamique de la
consommation énergétique de 2 bâtiments intégrant plusieurs systèmes
passifs et hybrides envisagés dans cette étude. Les deux bâtiments sont
situés en rase campagne de Marrakech
2. Rénovation d’une maison individuelle type « moderne »: modélisation
& monitoring avant et après rénovation.
3. Etude expérimentales en cellules-test réduites et échelle 1 des
performances énergétiques de quelques techniques et systèmes passifs
ou hybrides de rafraîchissement/chauffage . Démonstration in situ de
l'efficacité énergétique des techniques et systèmes étudiés.
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RafriBat
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RafriBAT
Techniques et systèmes envisagés
(liste non exhaustive):
Isolation des murs extérieurs.
Isolation de la toiture.
Renforcement de l'inertie thermique interne du bâtiment.
Cheminée solaire.
Puits canadien.
Refroidissement évaporatif.
Déphaseur jour-nuit.
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RafriBAT
Zones
climatiques
Marrakech
est la
référence
pour Z5
Source:
www.ADEREE.ceeb.ma
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RafriBat
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RafriBAT
Laboratoires impliqués :
- Equipe Procédés Energétiques / LMFE, (CNRST-URAC 27), FS
Semlalia, UCA, Marrakech
- Laboratoire EnR2E, CNERE, Centre National d'Etude et de Recherche
en Eau et Energie, UCA, Marrakech
- Laboratoire des Procédés, Métrologie et Matériaux pour l’Energie et
Environnement, FST Guéliz, Université Cadi Ayyad Marrakech
- Groupe de Thermique, Laboratoire de Physique des Matériaux, Microélectronique, Automatique et Thermique, Faculté des Sciences, Université
Hassan II-Ain-Chock Casablanca.
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RafriBAT
Chercheurs seniors impliqués:
Brahim Benhamou, Professeur, FS Semlalia, UCA, Marrakech
Amin Bennouna, Professeur, FS Semlalia, UCA, Marrakech
Lahcen Boukhatem, PA, ENSA , UCA, Marrakech
Abderrahim Brakez Professeur, FS Semlalia, UCA, Marrakech
Hassan Chehouani, Professeur, Faculté des Sciences et Techniques Guéliz, Marrakech.
Mustapha EL Alami, Professeur, FS Ain Chok, , Casa
Hassan Hamdi, Professeur Faculté des Sciences Semlalia, Marrakech.
Fatima Aitnouh, Attachée de Recherche, Laboratoire EnR2E, CNEREE, UCA, Marrakech
Collaborateurs étrangers :
Pierre Hollmuller, Chercheur, Inst. Sciences de l'Environnement, Université de Génève, Suisse.
Daniel Rousse, Professeur, ETS, Montréal, Chaire 3TE, Canada.
Karim Limam, Maitre de Conférences, LaSIE, Université de La Rochelle France
Partenaires Professionnels :
Elie MOUYAL, Architecte privé, Marrakech.
Bureau d’Etude ISTICHAR, Marrakech
Société Générale Marocaine de Thermique Appliquée, Marrakech
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RafriBat
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RafriBAT
Méthodologie :
Le projet, d'une durée totale de 4 ans, se développera en 3 étapes:
Etape 1: Monitoring des bâtiments exsitants dont quelques un
intègrent les systèmes passifs envisagés.
Etape 2: Modélisation dynamique des bâtiments existants. Cette
simulation permettra de développer un outil de modélisation
performant qui sera validé en comparaison avec les mesures
réalisées lors de l'étape 1. Ce modèle sera ensuite utilisé pour la la
rénovation et la conception de systèmes passifs pour d'autres
bâtiments.
Etape 3: Construction de cellules-test de laboratoire en grandeur
nature afin d'étudier la réponse des systèmes passifs envisagés.
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RafriBAT
PLAN D'EXECUTION DU PROJET
an 1 (2012)
Objectifs
+ Etude des systèmes
passifs installés dans
une maison privée de
campagne (isolation
murale et du toit inertie des murs
intérieurs - puits
canadien - casquette
de protection du soleil
en été)
Activités
+ Monitoring de la
maison privée
Livrables
+ Résultats de la
+ Monitoring du puits simulation
canadien
+ Mesures à l'intérieur
+ Simulation
de la maison et dans le
dynamique du
puits canadien
bâtiment
+ Mesures météo
+ Simulation
+ Rapport d‘étape 1
dynamique du puits
canadien
Echéanciers
+ Mesures: Eté an 1
du projet (avriloctobre 2012)
+ Rapport d’étape:
Décembre 2012
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PLAN D'EXECUTION DU PROJET
Objectifs
+ Etude des systèmes
passifs et hybrides
installés dans un
cabinet d architecte
privé en campagne
(puits canadien ventilation double flux
sur lits de galets,
refroidissement
évaporatif)
+ Rédaction du 1er
rapport scientifique
d'étape
an 2 (2013)
Activités
+ Monitoring du
bâtiment
+ Monitoring des
systèmes passifs
Livrables
+ Résultats de la
simulation
+ Mesures à l'intérieur du
cabinet .
+ Simulation
+ Mesures météo
dynamique du bâtiment
Echéanciers
+ Chauffage :
décembre-mars
2013
+ Rafraîchissement:
avril-octobre 2013
+ 2 à 3 articles de journaux + Articles:
1/doctorat
+ Synthèse - traitement
+ 3 à 6 communications
et commentaires des
+ Communications:
résultats des deux
+ Rapport d‘étape 2013
échéances congrès
monitorings et
simulations
+ 1 rapport synthétique
+ Rapport
Décembre 2013
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PLAN D'EXECUTION DU PROJET
an 3 (2014)
Objectifs
+ Test de systèmes
passifs en cellule-test
Activités
+ Fabrication de
cellules-test
+ Installation des
systèmes passifs
+ Monitoring
Livrables
+ Mesures dans
cellues-test
+ Mesures météo
+ Résultats de la
simulation
Echéanciers
+ Rafraîchissement:
Eté (avril-octobre) an 3
du projet
+ Chauffage: Hiver
(décembre-mars)
+ Simualtion
+ Rédaction du 2d
rapport scientifique
d'étape
+ Publications: 1 /
+ 1 rapport synthétique
doctorat.
+ Synthèse - traitement d'étape
et commentaires des
+ 3 articles
+ Communications:
résultats du monitoring
échéances des congres
et simulation des
+ 4 communications
cellules-tests
+ décembre an 3 du
+ Rapport d‘étape an 3
projet
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PLAN D'EXECUTION DU PROJET
Objectifs
+ Suite de l’étude des
systèmes passifs de
rafraîchissement
+ Rédaction du 3e
rapport scientifique
d'étape et du rapport
final du projet
an 4 (2015)
Activités
+ Monitoring des
cellules-test
+ Simulation
dynamique
+ Amélioration des
mesures dans les
cellules-test et dans les
systèmes passifs
+ Synthèse - traitement
et commentaires des
nouveaux résultats du
monitoring et
simulation +
Valorisation des
résultats par diffusion
au profit des
professionnels du
bâtiment
Livrables
Echéanciers
+ Chauffage: Hiver
+ Mesures de la
(décembre-mars) an 4
température et humidité du projet
extérieures - vitesse et
direction du vent + Rafraîchissement:
rayonnement solaire
Eté (avril-octobre)an 4
du projet
+ Publications: 1 par
+ Rapport synthétique semestre/étudiant
d'étape
+ Communications:
+ Rapport final
échéances des congres
+ 2 à 3 articles
+ Rapport d'étape : Juin
+ 3 à 4communications 2015
+ Séminaire
+ Rapport final:
(chercheurs,
Décembre 2015
professionnels, )
+ Séminaire : Automne
2015
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Le puits canadien
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EAHX, how does it work ?
Earth-to-Air Heat Exchanger (EAHX) consists of series of buried pipes,
underneath or next to the building, through which the ambient air is forced.
EAHX transfers heat from air flowing in the buried pipes to the sub-soil
environment.
This technique uses the soil inertia for active storage of the meteorological
temperature oscillation.
Depending on the chosen geometry and dimension, it is used so as to
dampen the daily or the yearly meteorological oscillation, so as to avoid
corresponding hot or cold temperature peaks.
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Température du sol en fonction de la profondeur
(valeurs issues de modèle mathématiques)
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Matériel scientifique acquis (avril 2012 – Déc. 2013)
55 Dataloggers TESTO 174H et TESTO174T
1
Camera IR
1
Thermomètre IR
2
Stations Météo mobile BWS 200
50 Sondes thermométriques PT100
3 Ventilateurs
Logiciels de simulation de systèmes thermiques TRNSYS
TRNFLOW (10licences) & TESS Librairies (14 libraires)
(10licences),
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Equipements acquis (novembre 2014)
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Master soutenus
ETUDIANT
ROLAND OUEDRAOGO
Master :Fev.-Juin 2012
MOHAMED MOUHOU
Master: Fev.-Juin 2012
ABDELKADER HAKI
Master: Fev.-Juin 2012
CONTRIBUTION AU PROJET
Développement et mise en œuvre d’un code de calcul pour la
simulation de bâtiment semi-enterré.
Activité: nouvelle, inertie du sol comme système passif
Réalisation d’une synthèse bibliographique sur le test de
systèmes passifs dans des cellules grandeurs nature.
Activité: ‘test outdoor’ prévue dans le projet.
Réalisation d’une synthèse bibliographique sur les modèles
mathématiques pour la modélisation des échanges sol-bâtiment.
Activité: modélisation prévue dans le projet.
MUSTAPHA BOUMAHOUT Mise en œuvre d’un banc de caractérisation thermo-physique
des matériaux de construction.
Caractérisation thermo-physique des matériaux de construction
Master: Fev.-Juin 2012
Doctorat: Jan. 2013
usuels et innovants.
Activité: nouvelle, matériaux de construction
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Doctorats en cours 2013 -2016
ETUDIANT
CONTRIBUTION AU PROJET
HICHAM MASTOURI
Doctorat: Jan. 2013
Simulation dynamique et monitoring de systèmes passifs
intégrés à un bâtiment passif dans la région de Marrakech
(Campus Université M6P-OCP à Bengrir).
Activité: modélisation et monitoring prévue dans le
projet (maison similaire au cabinet Mouyal)
ISSAM SOBHY
Doctorat: Jan. 2013
Modélisation dynamique et monitoring de 2 maisons
individuelles à Marrakech.
Activité: amélioration de performances énergétiques
de maisons individuelles par l’intégration de
systèmes passifs simples.
MOHAMED KHABBAZ
Doctorat: Jan. 2013
Modélisation dynamique et monitoring de la maison
AMYS avec tous ses systèmes passifs incluant le puits
canadien.
Activité: modélisation et monitoring prévue dans le
projet.
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RafriBAT
Projets de Doctorat en cours 2013 -2016
ETUDIANT
CONTRIBUTION AU PROJET
NAIMA SAKAMI
Doctorat: Jan. 2013
Etude des transferts thermique entre le sol et un bâtiment semienterré.
Activité: étude de l’effet de l’inertie du sol comme
système passif.
EL HADI DRISSI
LAMGHRI
Doctorat: Jan. 2013
Modélisation dynamique et monitoring d’un appartement à
Marrakech.
Activité: amélioration de performances énergétiques
d’un appartement typique par l’intégration de
systèmes passifs simples.
SALAH KACHKOUCH
Doctorat: Jan. 2014
Test de systèmes passifs dans des cellules-Test grandeur
nature.
Détermination expérimentale des performances
énergétiques de ces systèmes.
Démonstration in-situ de l’efficacité de ces systèmes pour
réduire la charge thermique des bâtiments.
Activité: ‘test outdoor’ de systèmes passifs..
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Production scientifique 2013
Articles de journaux:
- H. Mastouri, B. Benhamou, H. Hamdi, Pebbles Bed Thermal Storage for
Heating and Cooling of Buildings, Energy Procedia, vol. 42 (2013) pp. 761764
- B. Benhamou, Amin Bennouna, " Energy Performances of a Passive
Building in Marrakech: Parametric Study" , Energy Procedia, Vol. 42 (2013)
pp. 624 – 632
Détails sur https://www.researchgate.net/profile/Brahim_Benhamou
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Production scientifique 2012-2013
Conférences internationales avec Proceedings: 8
- AMT2012 Casa-AinChock, 18-19 avril 2012: 1 communication
- CIFEM2012 Ougadougou, BurkinaFaso 2-4 mai 2012: 1
communication
- AUGC-IPBSA2012 Chambéry France 6-8 juin 2012: 1 communication
- IRSEC2012, Ouarzatate 7-9 Mars 2013: 3 communications
- RNJCP7, Casa-BenMsik 20-21 Dec 2012: 1 communication
-
IPBSA2013, Savoie FRANCE 25-30 August 2013: 1 communication
Détails sur https://www.researchgate.net/profile/Brahim_Benhamou
Organisation d’une session spéciale au congrès MGEF’13, Fes 16-21 juin-2013
Animation de 6 conférences plénières (congrès, workshops, …)
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Production scientifique 2014
- Conférences internationales avec Proceedings: 8
- CIFEM2014 Moroni, Iles Comores 6-8 mai 2014: 1 communication
- AMT2014
Agadir, 21-22 avril 2014: 6 communications
- IRSEC2014 Ouarzazate, October 2014: 3 communications
Détails sur
https://www.researchgate.net/profile/Brahim_Benhamou
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Projet financé par
Académie Hassan II des Sciences & Techniques
Dans le cadre du Programme Appui à la Recherche
Appel à projets 2010
FIN
Chef de Projet: Professeur Brahim BENHAMOU
Laboratoire LMFE, FS Semlalia & Laboratoire EnR2E, CNEREE
Université Cadi Ayyad, Marrakech
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