La réglementation énergétique

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1 énergétique Le ConteXte général LeS généralités DeS enjeux MAjeuRS un enjeu planétaire Lutter contre l effet de serre : les accords de Rio, de Kyoto et de Copenhague fixent des objectifs de limitation des émissions de CO 2. un enjeu économique Encourager les systèmes et les techniques constructives performants : contribuer à l indépendance énergétique nationale et favoriser la compétitivité économique de l ingénierie, des techniques. LA conception bioclimatique La conception bioclimatique permet de maximiser les apports gratuits en travaillant sur l implantation du bâtiment, sa forme, son emplacement. L architecture bioclimatique désigne une manière de construire qui protège et utilise des composants du climat pour chauffer ou rafraîchir l habitation, c est aussi un moyen écologique de protéger l environnement. Hiver angle solaire 21 Masque végétal à feuillage caduque : ombre l été Capter l énergie Avant toît casquette protection estivale Ventilation Stocker et distribuer l énergie Déperditions limitées Espace tampon Masque végétal persistant Vent Les pièces à vivre et au moins 60% des surfaces vitrées sont orientées au sud. Captage du rayonnement solaire emission de co 2 dans l air en France : 498 Mt L objectif déclaré est de limiter les consommations énergétiques des bâtiments neufs pour deux raisons essentielles : Chaque année nous consommons 3 fois plus d énergie fossile que nous en découvrons Limiter les émissions de gaz à effet de serre Transport routier 130 Mt Bâtiment Résidentiel-Tertiaire 121 Mt Industrie manufacturière 99 Mt Agriculture Sylviculture 71 Mt transformation d énergie 63 Mt Le besoin Du particulier et LeS obligations Les préoccupations du particulier : réduire les charges et les loyers grâce à la diminution des consommations énergétiques. Autres 14 Mt L ISoLAtIon thermique L isolation thermique a pour objectif de minimiser l énergie de chauffage qui s échappe du bâtiment. Selon l ADEME, la chaleur s échappe d une maison mal isolée à : 30% par les combles et la toiture : c est la priorité en termes d isolation 25% par les murs 10-15% par les vitres et fenêtres 7-10% par les sols Vitres 10-15% Toiture 30% Sols 7-10% Murs 25% Les consommations d énergie dans L IneRtIe thermique l habitation Chauffage 56% Electricité 19% L inertie thermique permet de moins chauffer pour obtenir la température voulue et restituer de la fraîcheur l été également. Absorption 20 Inertie de transmission Eau chaude 18% Concrètement les murs et planchers vont stocker une partie de Cuisson 7% l énergie produite pendant la journée pour la restituer la nuit. On distingue l inertie d absorption et l inertie de transmission. Inertie d absorption Intérieur Stockage Extérieur Restitution 16

2 énergétique thermique appliquée À La ConStruCtion thermique appliquée À La ConStruCtion LA température LA température est une MeSuRe De L AgItAtIon DeS particules Par exemple, plus un gaz est chaud, plus ses molécules se déplacent rapidement. L agitation moléculaire est appelée agitation thermique. La température est une mesure de cette agitation. L absence d agitation thermique correspond au zéro absolu 0 K (zéro Kelvin) : les molécules auraient alors une vitesse nulle. C est la température la plus basse qui puisse exister (donc toutes les températures en Kelvin sont positives). La chaleur est le transfert de l agitation thermique d un corps à un autre, même si dans le langage courant elle est assimilée à l énergie d agitation elle-même. cette AgItAtIon Se transmet Du chaud VeRS Le FRoID atomes ordonnés forte interaction matière dense Environnement Chaud atomes désordonnés forte interaction matière dense énergie - AgItAtIon température Paroi Conduction atomes désordonnés chocs aléatoires matière peu dense Environnement Froid LeS trois MoDeS De transferts thermiques conduction Ce transfert se fait dans les milieux solides donc sans déplacement de convection Ce transfert, qui se fait dans les milieux liquides et gazeux, entraîne RAyonneMent Ce transfert s opère dans tous les milieux, vide compris, par ondes matière à l échelle macroscopique. un déplacement macroscopique de électromagnétiques, donc sans L agitation (énergie cinétique) des matière. Par exemple, l eau au fond nécessité de matière. L exemple le plus particules est donc transmise par contact de proche en proche. Par analogie, dans un boulier de Newton la conduction est représentée par les billes qui restent immobiles tout en transmettant l énergie cinétique. d une casserole sur le feu chauffe et se dilate. Elle remonte donc à la surface où sa température s abaissera au contact de l air ambiant induisant un courant circulaire. Dans un boulier de Newton la convection est représentée par les billes d extrémité qui se déplacent. représentatif est le rayonnement solaire qui réchauffe la terre après avoir traversé le vide spatial. Le sens Les particules agitées (environnement chaud) mettent en mouvement les particules calmes (environnement froid). SouS FoRMe De chaleur Rayonnement Sens du flux thermique Rayonnement Le calcul De LA RéSIStAnce globale : R global R global = R h paroi + i h e R paroi : résistance thermique de la paroi (conduction), en m².k/w h i : coefficient d échange thermique intérieur (convection et rayonnement). : coefficient d échange thermique extérieur (convection et rayonnement). h e on appelle flux de chaleur traversant une surface donnée la quantité de chaleur qui s en écoule, pendant l unité de temps. Le transfert d énergie s effectue du milieu le plus chaud vers le milieu le plus froid. Tous les corps (solide, liquide ou gazeux) subissent ce phénomène d échange qui se poursuit jusqu à ce qu ils possèdent la même agitation (température). L utilisation de matériaux isolants ou conducteurs permet d intervenir sur l intensité de l énergie transmise. Le premier ralenti le transfert d agitation, le deuxième le facilite. L échange d énergie se fait par conduction, rayonnement et convection. Ces modes de transmission sont bien souvent cumulés. L unité de mesure légale de la chaleur est le Watt (W). objectif Minimiser l énergie consommée pour obtenir la température souhaitée. Principal levier : maximiser le R φ Δ t.s. = R global φ : flux de chaleur (W) Δt : écart de température des faces extrêmes de la paroi S : surface de la paroi traversée perpendiculairement par le flux (m 2 ) R : résistance thermique globale de la paroi (m 2.K/W) Le calcul DeS RéSIStAnceS De parois* paroi monocouche La résistance de la paroi est fonction de l épaisseur et de la conductivité thermique du matériau. R paroi = e λ *Exemples donnés sur des murs paroi multicouche Le calcul se fait en additionnant les résistances de chaque couche. R paroi = e λ + e1 λ1 + e2 λ2 paroi hétérogène Le calcul se fait en additionnant les flux de chaleur de chaque partie. φ global = φ mur = φ fenêtre φ : flux de chaleur qui traverse la couche (en W) e : épaisseur de la couche (en m) λ : conductivité thermique du matériau composant la couche (en W/m.K) Matériaux λ (W/m.K) Béton de ciment 1,75 à 2 Béton de pierre ponce 0,26 Béton cellulaire 0,23 Plâtre 0,8 Mortier de ciment 1,3 Polystyrène expansé 0,04 à 0,03

3 énergétique thermique appliquée À La ConStruCtion L IneRtIe DoIt StAbILISeR LA température IntéRIeuRe Par le biais de deux phénomènes de stockage et de délai de restitution de la chaleur emmagasinée : le déphasage D qui s exprime en heure (h) l amortissement A qui s exprime en C : Déphasage : Amortissement Faible inertie thermique Forte inertie thermique LeS notions De thermique LeS AppoRtS SoLAIReS à VALoRISeR Comme l indiquent les schémas qui suivent, théoriquement, c est au solstice d été que la température est la plus élevée car c est la date à laquelle le soleil est le plus haut dans le ciel, l énergie apportée est donc maximale, au contraire c est au solstice d hiver que la température est minimale. L énergie apportée est d autant plus grande que le soleil est haut dans le ciel. objectif Minimiser l influence thermique extérieure sur l environnement thermique intérieur. cela DépenD De LA VIteSSe D AbSoRptIon Du MuR De LA RApIDIté De propagation DAnS LA paroi Le FonctIonneMent De L IneRtIe : LeS Deux principaux types effusivité : Vitesse d absorption par convection ou rayonnement DIFFuSIVIté L inertie thermique d un bâtiment est donc sa capacité à Elle définit la vitesse à laquelle le bâtiment se refroidit ou se stocker et à restituer de l énergie dans sa structure (murs, réchauffe. Elle permet d amortir les variations de température. planchers ) en toute saison. Cette inertie peut être : Inertie de transmission une inertie de transmission (à travers les parois soumises à l exposition solaire) ou Inertie d absorption une inertie d absorption (capacité à stocker la chaleur du local dans les parois internes ou périphériques) et De SA capacité De StocKAge De L énergie LA capacité thermique Elle représente la quantité d énergie qu emmagasine un matériau augmenter sa température d 1 C. Ce paramètre est fonction de avant d augmenter sa température de 1 C. Plus la capacité la masse volumique du matériau et de sa chaleur spécifique. thermique d un matériau est grande plus il faut d énergie pour LeS MeSuReS Inertie quotidienne Inertie séquentielle L inertie quotidienne est utilisée pour calculer l amortissement des températures intérieures sur une période de vingt-quatre heures. L inertie séquentielle est utilisée en confort d été pour calculer l amortissement des températures intérieures sur une période de douze jours.

4 énergétique LeS notions D architecture Le principe De conception bioclimatique La conception bioclimatique a pour objectif d optimiser les relations entre l environnement soumis au climat, l habitation et l habitant. Cette approche permet de renouer le lien qui existait entre les habitations et leur environnement. Ceci afin de minimiser les équipements de régulation thermique et les apports extérieurs. La figure ci-contre donne un aperçu des différents paramètres pris en compte dans la conception bioclimatique. L exposition LA FoRMe Comme cela est expliqué précédemment, les apports solaires Il s agit de trouver un compromis entre les surfaces exposées varient au cours de la journée et au cours de l année (hauteur du et le principe de compacité (moins la surface en contact avec soleil dans le ciel). l extérieur est grande moins les pertes sont importantes). En été, l exposition est maximale sur la face est (matin), la Surfaces principalement exposées (1) toiture (midi) et la face ouest (soir). En hiver, l exposition est maximale sur la face Sud durant pratiquement toute la journée. LeS notions D architecture LA gestion DeS FLux VentILAtIon Elle est essentielle car, en été, une surventilation nocturne permet d évacuer la chaleur accumulée. De plus, certains systèmes de ventilation permettent de minimiser la perte énergétique liée au renouvellement de l air. A protection SoLAIRe Elle minimise la quantité de rayons solaires qui entre dans l habitation en été lorsque le soleil est haut dans le ciel (exemple : pergola, stores ). Apports naturels gratuits b b parois RéFLectRIceS Elles permettent d augmenter l apport solaire lorsqu en hiver le soleil est plus bas dans le ciel. Les rayons solaires peuvent, de plus, atteindre les parois intérieures pouvant stocker l énergie dans la journée et la restituer la nuit venue (exemple : certaines terrasses, volets horizontaux ). Apports artificiels c SuRFAceS D échange DeS parois La surface d échange des parois doit être prise en compte pour le stockage et la restitution de la chaleur. Certaines parois n ont qu une face d échange (façades ) car elles sont associées à un isolant thermique. D autres parois possèdent deux faces d échange (refends, cloisons ). LA DISpoSItIon DeS pièces SuIVAnt L ActIVIté De L occupant A c c soir midi soir matin midi Sud Est HIVER ÉTÉ matin lever L objectif de cet aspect de la bioclimatique est de positionner les pièces en fonction de l activité des occupants et des apports extérieurs pour minimiser la régulation artificielle des températures. sdb garage buanderie ch2 ch1 séjour / salon bureau bureau pièces à tempérer (chambres, bureaux ) En été risque de surchauffe en fin d après midi espaces non chauffés (garage, cellier, placard, entrée ) ou à température abaissée (couloirs, sanitaires, buanderie ) Pièces d activités diurnes (séjour, cuisine ) pièces à tempérer (chambres, bureaux ) En été la luminosité et le réchauffement se font au lever du soleil (1) Exprimées en surfaces unitaires

5 énergétique rt 2012 rt 2012 LeS AMbItIonS De LA Rt 2012 Les objectifs de la Rt 2012 sont de réduire les besoins de chauffage (diviser par 2 à 3) et éclairage (réduire de 30%) des bâtiments. Pour cela la réglementation veut favoriser (chauffe-eau thermodynamique, triple vitrage, ventilation double flux ) et des énergies renouvelables (capteurs solaires, ). l utilisation d équipements performants thermiquement LeS consommations conventionnelles en énergie primaire Les consommations conventionnelles du bâtiment sont évaluées en terme d énergie primaire qui représente l énergie Le ratio qui permet d évaluer l énergie primaire en fonction de l énergie finale est : finale (celle consommée par le bâtiment) à laquelle s ajoute l énergie nécessaire à la production, le stockage éventuel et Source d énergie Ratio énergie primaire / énergie finale l acheminement de cette énergie finale jusqu au bâtiment. Fossile 1 Bois 1 Electrique 2,58 LeS paramètres LeS nouveaux paramètres bbio Nbre de points Besoin BIOclimatique conventionnel en énergie d un bâtiment pour le chauffage, le refroidissement et l éclairage bbio max Nbre de points Besoin BIOclimatique maximal en énergie d un bâtiment pour le chauffage, le refroidissement et l éclairage artificiel SHon Rt m 2 Surface de plancher Hors OEuvre Nette au sens de la RT. Elle est égale à la Surface Utile du bâtiment ou partie du bâtiment multipliée par un coefficient dépendant de l usage défini Su Rt m 2 Surface utile d un bâtiment ou partie de bâtiment au sens de la RT LeS zones climatiques Elles restent inchangées par rapport à la précédente réglementation : LeS exigences cep cep max et bbio bbio max et tic ticref (1) λ W/m.K Coefficient de conductivité thermique. Plus le λ est faible, plus le matériau est isolant R m².k/w Résistance thermique. Plus le R est élevé, plus la paroi ou le produit est isolant up W/m².K Coefficient de déperdition thermique de la paroi. Plus le Up est petit, plus la paroi est isolante (=1/R global) ψ W/m.K Coefficient de transmission linéique. Plus le ψ est faible, plus la déperdition par la liaison est faible perméabilité à l air sous 4pa (2) Maison individuelle ou accolée : 0,6 m 3 /(h.m 2 ) bâtiments collectifs d habitation : 1,0 m 3 /(h.m 2 ) (1) Pour les zones ou parties de zone de catégorie CE1 (2) De parois déprédatives, hors plancher bas cep cep réf cep max KWhep/m² de SHON/an Consommation en énergie primaire annuelle d un bâtiment (chauffage, production Eau Chaude et Sanitaire, refroidissement, ventilation et éclairage en tertiaire) Consommation en énergie primaire calculée à partir de références fixées par Arrêté Consommation maximale en énergie primaire établie par zone climatique (chauffage, production d ECS et refroidissement) u bât W/m².K Coefficient moyen de déperdition thermique par les parois et les baies du bâtiment u bât réf W/m².K Coefficient moyen de référence des déperditions (avec des surfaces de vitrage de référence) u bât base W/m².K Coefficient de base de déperdition (même méthode que U bât réf avec les surfaces exactes de vitrage du projet) u bât max W/m².K Coefficient maximal de déperdition de base (Ubât max = Ubât base x coefficient suivant type bâtiment) tic C Température Intérieure Conventionnelle du bâtiment atteinte en été, fenêtres fermées

6 énergétique rt 2012 rt 2012 consommation conventionnelle MAxIMALe D energie primaire (cep MAx ) La consommation conventionnelle maximale d énergie primaire est déterminée comme suit : coefficient de modulation Selon type bâtiment et catégorie (CE1/CE2) Selon localisation géographique Selon altitude Selon surface moyenne des logements Selon les émissions de gaz à effet de serre des énergies utilisées cep max = 50 x M ctype x (M cgéo x M calt x M csurf x M cges ). RAppeLS - généralités pour garantir la qualité de mise en œuvre Traitement de ponts thermiques Ratio de transmission thermique linéique moyen global 0,28 W/m 2 SHONRT.K) Coefficient de transmission thermique linéique moyen entre les planchers intermédiaires et les murs extérieurs ψ 9 0,6 W/(m.K) pour garantir le confort d habitation pour accélérer le développement des énergies renouvelables Généralisation en maison individuelle notemment d esu chaude sanitaire pour un bon usage du bâtiment Système de mesure ou d estimation des consommations d énergie par usage (Fiche application éditée par le Ministère) Information de l occupant besoin bioclimatique conventionnel en énergie MAxIMAL (bbio MAx ) Surface minimale des baies (1/6 ème de la surface habitable) Mise en œuvre de protections solaires pour une qualité énergétique globale Production locale d énergie non prise en compte au-delà de bbio max = bbio max moyen x ( M bgéo x M balt x M bsurf ) l autoconsommation (12kWhep/m 2.an) coefficient de modulation Catégorie CE1 : 60 / Catégorie CE2 : 80 Selon localisation géographique Selon altitude Selon surface moyenne des logements quelques perspectives - LAbeLS D état envisagés catégories ce1 et ce2 2 niveaux de performance Dans les 2 cas HQE ou BBC+ Mesure d étanchéité du réseau aéraulique : classe A Un local est de catégorie CE2 s il est muni d un système de refroidissement et si l une des Bbio max - 10% En maison individuelle, justifier de la formation obligatoire conditions suivantes est respectée : Cep max - 10% des intervenants à la perméabilité à l air simultanément, le local est situé dans une zone à usage d habitation, ses baies sont exposées au bruit BR2 ou BR3, et le bâtiment est construit en zone climatique H2d ou H3 à une altitude inférieure à 400 m ; simultanément, le local est situé dans une zone à usage d enseignement, ses baies sont exposées au bruit BR2 ou BR3, et le bâtiment est construit en zone climatique H2d ou H3 à une altitude inférieure à 400 m ; le local est situé dans une zone à usage de bureaux, et ses baies sont exposées au bruit Arrêté du 26 octobre 2010 relatif aux caractéristiques thermiques et aux exigences de performance énergétique des bâtiments nouveaux et des parties nouvelles de bâtiments. THPE ou BBC++ (harmonisation avec référentiel Effinergie+) Bbio max - 20% Cep max - 20% Qualification ou certification obligatoire du BET Déduction de PV de 12 kwhep/m 2 Suivi de consommation par mesure a minima par énergie Guide d usage à la livraison du bâtiment BR2 ou BR3 ou ne sont pas ouvrables en application d autres réglementations ; le local est situé dans une zone à usage de bureaux et le bâtiment est construit soit en zones climatiques H1c ou H2c à une altitude inférieure à 400 m, soit en zones climatiques H2d ou H3 à une altitude inférieure à 800 m. Les autres locaux sont de catégorie CE1. Une zone ou une partie de zone est de catégorie CE2 si tous les locaux autres qu à occupation passagère qu elle contient sont de catégorie CE2. Elle est de catégorie CE1 dans les autres cas.