Contribution à l’étude des paramètres de confort thermique dans les bâtiments intelligent

Abstract

L’originalité de cette thèse réside dans le développement et l’utilisation des fibres de palmier naturelles pour concevoir des matériaux isolants durables et améliorer les propriétés thermiques du béton, dans l’objectif de renforcer l’isolation thermique des bâtiments et de réduire la consommation énergétique. En tant que ressource locale, renouvelable et abondante, les fibres de palmier contribuent à la valorisation des déchets agricoles saisonniers et à la promotion d’une construction durable en Algérie. La méthodologie adoptée a comporté plusieurs étapes : extraction, traitement et mise en forme des fibres de palmier, consolidées avec 5 % d’un liant naturel à base d’amidon de tapioca, garantissant une bonne cohésion et évitant des réactions chimiques indésirables. Les échantillons, préparés avec des dimensions de 0,1 × 0,08 × 0,03 m³, ont ensuite été stockés à température ambiante (25°C) et à une humidité relative d'environ 50% pour permettre la solidification. Les résultats ont montré que l’isolant biosourcé obtenu présente des propriétés thermiques prometteuses, avec une conductivité thermique comprise entre 0,050 et 0,008 W.m⁻¹.K⁻¹, traduisant une efficacité élevée dans la réduction des transferts de chaleur. Les valeurs de la chaleur spécifique et de la diffusivité thermique se sont révélées comparables à celles de matériaux isolants conventionnels tels que le polystyrène et le liège, confirmant ainsi sa viabilité comme matériau isolant durable en Algérie. Par la suite, des échantillons de béton renforcé par des fibres de palmier ont été préparés avec différents taux d’incorporation (0,5 %, 1 % et 1,5 %) et soumis à des essais mécaniques et thermiques normalisés (flexion : 0,07 × 0,07 × 0,27 m³ ; compression : 0,07 × 0,07 × 0,07 m³). En parallèle, un modèle mathématique a été développé pour étudier le transfert de chaleur dans le béton renforcé et analyser son impact sur le confort thermique des bâtiments intelligents, notamment dans les zones à climat saharien. Les résultats ont révélé qu’un taux optimal de 1,5 % de fibres réduit significativement la conductivité thermique du béton (1,639 W/m.K contre 2,6 W/m.K pour le béton de référence), tout en maintenant des propriétés mécaniques acceptables pour les usages structurels. Les simulations numériques ont également confirmé une réduction notable de la consommation énergétique des bâtiments, particulièrement lorsque le béton renforcé est appliqué simultanément aux murs et aux toitures. En conclusion, ces travaux démontrent que le béton renforcé par des fibres de palmier représente une alternative durable et efficace aux matériaux isolants traditionnels. Ils mettent en évidence le potentiel des ressources locales pour le développement de bâtiments intelligents et respectueux de l’environnement, conciliant performance énergétique, durabilité et viabilité économique.