BATIMENTS INTELLIGENTS ET BATIMENTS A ENERGIE PRESQUE NULLE

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1 BATIMENTS INTELLIGENTS ET BATIMENTS A ENERGIE PRESQUE NULLE Gabrielle MASY 19 juin 2014 Haute Ecole de la Province de Liège Université Catholique de Louvain - Belgique Projets de recherche subsidiés par la Région Wallonne G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 1

2 Plan de l exposé! Bâtiments à énergie presque nulle Système de ventilation et chauffage Isolation, étanchéité, apports solaires! Bâtiments intelligents Ventilation Contrôle des surchauffes et de l éclairage Conception et régulation du chauffage! Flexibilité énergétique Potentiel de déplacement des charges Contrôle prédictif G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 2

3 Bâtiment «Nearly Zero Energy»! Bâtiment passif Demande énergétique très basse 15 kwh/m 2.an Récupération des apports solaires et d occupation Eviction des surchauffes estivales! Bâtiments à énergie nulle ou positive Produit plus d énergie qu il n en consomme Sur une période lissée d un an. G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 3

4 Maison passive Surface de plancher chauffé : 232 m 2 Volume intérieur : 894 m 3 Surface vitrée: 44 m 2 dont 31 m 2 au Sud U moyen: 0.17 W/m 2 -K Compacité: V/A = 1.5 m Isolation: K19 DCC PHPP: 14 kwh/m 2.an Etanchéité: n 50 = 0.32 vol/h G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 4

5 Maison passive Ventilation : 0.45 x 385 m 3 /h Récupération : 65 % Echangeur sol PV cell: 22.5 m 2 " 4.5 kw First floor 0.4 kw 4 kw 200 l /jour " 7kWh/jour Living&zone Ground floor ST: 4 m 2 G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 5

6 Maison passive Bilan 2012 Integrated)Grid)Electricity)Consumption)[kWh] G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 6

7 Maison passive Bilan Electricity)consumptions)in)2012)[kWh] kwh Total)consumption PV)Cell)production Day G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 7

8 Maison passive Bilan Electricity1[kWh] Input Output Production PV Cell Demande électricité Ch. & ECS 4421 kwh > 527 kwh kwh G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 8

9 Maison passive Bilan 2012 Measured: 527 kwh el Measured: 2593 kwh el Calculated: 2554 kwh th Calculated: 474 kwh th ( 1900 kwh th ) Calculated: 513 kwh th ( 1940 kwh th ) DCC occupation intermittente: 5 " 10 kwh/m 2 an (sans ECS) G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 9

10 Apports solaires Stores extérieurs: g = 0.22 Fermeture : t in > 25 C Eclairage OFF Ouverture des fenêtres: t in > 25 C Temperatures,mesurées,,13/12/2013,3 30/01/2014,, C T_parents4 room T_parents4 bath4room4 T_boy4room T_upstairs4room T_children4bath4room4 T_outdoor T_salon G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 10

11 Niveau d isolation K Depuis 1979 : Niveaux K100, K70, K55, K45 et K K19 G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 11

12 Niveau d isolation K 1970: 3 façades, 2 niveaux Surface de plancher chauffé : 120 m2 Volume intérieur : 295 m K127 for G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 12

13 Niveau d isolation Conductivité isolant: W/m 2 -K G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 13

14 Infiltration d air Châssis Trappes Prises électriques G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 14

15 Infiltrométrie Porte soufflante / Blower door test 1970: n 50 = 10 vol/h G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 15

16 Plan de l exposé #Bâtiments à énergie presque nulle Système de ventilation et chauffage Isolation, étanchéité, apports solaires! Bâtiments intelligents Ventilation Contrôle des surchauffes et de l éclairage Conception et régulation du chauffage! Flexibilité énergétique Potentiel de déplacement des charges Contrôle prédictif G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 16

17 Ventilation double flux - récupération Centralisée Décentralisée Pas de gainage Régulation du débit par zone G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 17

18 Ventilation décentralisée G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 18

19 Ventilation: régulation du débit 5000 Cumulated frequency [h] Living Bedrooms CO2 concentration [ppm] Cumulated frequency [h] No ventilation DAHT 2000 Bathroom Relativ e humidity [-] G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 19

20 Ventilation: optimisation du débit COP = Chaleur récupérée / puissance électrique consommée par les ventilateurs 45 m 3 /h -10 C 20 C G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 20

21 Ventilation: régulation.. V recovery / V fresh air! t [ C] t in t air,supply t out hour [h] 1 0 t out, max t out [ C] G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 21

22 Ventilation: régulation.. V recovery / V fresh air 1 0 t out [ C] t out, max t in,set,cooling Plant&Final&Energy&Consumption&kWh/m 2.yr Total&Final&Energy&Consumption& kwh/m2.yr Boiler+[kWhgas/m2.yr] Chiller+[kWhel/m2.yr] t+max+6 C t+max+7 C t+max+8 C t+max+9 C t+max+10 C t+max+11 C t,max, C, G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 22

23 Contrôle des stores extérieurs g blind I t,wd I t,max Final&Energy&Consumption&kWh/m 2.yr Total&Final&Energy&Consumption& kwh/m2.yr Boiler,[kWhgas/m2.yr] Chiller,[kWhel/m2.yr] Lighting,[kWhel/m2.yr] Blind,control, 400,W/m2 Blind,control, 300,W/m2 Blind,control, 200,W/m2 Blind,control, 100,W/m G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 23

24 Contrôle de la ventilation intensive Ventilation intensive d été: Latérale Transversale Par effet de cheminée Par ventilation mécanique Référence: > energie + G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 24

25 Conception - régulation du chauffage Régime nominal: 90/70 C 75/65 C 50/40 C Plancher chauffant: 40/30 C Q = m. c. w w ( t t ) depart retour Référence: > energie + G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 25

26 Plan de l exposé #Bâtiments à énergie presque nulle Système de ventilation et chauffage Isolation, étanchéité, apports solaires # Bâtiments intelligents Ventilation Contrôle des surchauffes et de l éclairage Conception et régulation du chauffage! Flexibilité énergétique Potentiel de déplacement des charges Contrôle prédictif G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 26

27 Profil de consommation et de coût Consommations agrégées de 20 maisons weekday weekend EUR/MWh Coût de l électricité sur le marché spot G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 27

28 Profil de coût weekday weekend EUR/MWh Coût de l électricité sur le marché spot G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 28

29 Flexibilité Isolation)K30)Radiateurs Puissance)compresseur)PAC)[W] Intermittent Continu Stockage Isolation.K30.Radiateurs Température.séjour.[ C] Intermittent Continu Stockage Tempér.>extérieure Flexibiliser la demande: Pompe à chaleur t set +1 C Stockage thermique t set Contrôle prédictif Min Max Cost elec G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 29

30 Flexibilité Flexibility = E E cw,max cw,max E E cw cw,min 100% de l électricité au coût max journalier -> flexibilité = 0 100% de l électricité au coût min journalier -> flexibilité = 1 Overconsumption = E E E static static E static : consommation d énergie d un bâtiment de même niveau d isolation sans masse thermique G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 30

31 Flexibilité Occupation journalière:7 h - 22 h Consigne de température flexible : +/- 1 C G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 31

32 Conclusions Bâtiments performants: A énergie presque nulle: Compacité, isolation, étanchéité, apports solaires Intelligents: Contrôle de la ventilation, des protections solaires, de l éclairage Flexibles à l égard du réseau: isolation et masse thermique Perspectives: Comportement des occupants Rénovation Transport Préfabrication/ Démontabilité G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 32

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