Etude thermique RT2005 Bâtiment de l Eco-Centre de Riscle / Association Pierre et Terre

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1 Etude thermique RT2005 Bâtiment de l Eco-Centre de Riscle / Association Pierre et Terre 22/11/2011 Etude thermique réglementaire RT2005 suite à la construction du bâtiment de l éco-centre de Riscle Ce rapport présente la synthèse de l étude thermique réglementaire pour bâtiment neuf basée sur le calcul RT2005 (logiciel de calcul VTTH2008 de Fauconnet Ingénierie, méthode Th-CE). Le projet comprend un centre de ressource géré par l association Pierre et Terre. Le centre de ressource se compose, en Rez-de-Chaussée, d un hall, d une salle polyvalente (expos, conférences, réunion), d une cuisine, d une salle de stockage, de sanitaires et d une terrasse couverte non close (matériauthèque), et à l étage, de bureaux paysagers, d une salle de réunion, d un bureau, d un local technique et d une terrasse végétalisée. Cette étude consiste à vérifier la conformité du projet par rapport à l exigence réglementaire (bâti Ubat, Consommation conventionnelle Cep, Température d inconfort d été TiC), pour ce bâtiment éco-construit, en bottes de paille porteuses et ossature bois/isolation sur la façade sud. Les paramètres de l étude ont approché le plus possible les installations réelles, étant donné que celles-ci ne sont pas toujours conventionnelles (chauffage solaire et stockage dans le mur en pisé, ventilation double flux non tertiaire pour bâtiment tertiaire) et permettent de mesurer également, de façon théorique, l impact de la production d énergie électrique photovoltaïque et éolienne sur le résultat final. On pourra constater que grâce à l utilisation de la paille en tant qu isolant et mur porteur, et une grande façade sud vitrée, couplée à l inertie du mur en pisé et de la dalle béton et chauxchanvre, les besoins en chauffage sont ramenés au minimum. Le récapitulatif détaillé de l étude thermique (détail des parois, ouvrants, renouvellement d air, systèmes, calculs réglementaires) est fourni dans un fichier annexe. Le calcul réglementaire du CSTB ne permet pas de paramétrer un système solaire unique pour le chauffage seul, la couverture solaire n est prise en compte que pour la production d eau chaude sanitaire, négligeable dans le cas d un bâtiment de bureaux. Le paramétrage s est donc appuyé sur un chauffage au bois avec appoint solaire. Les résultats de l étude correspondent à un scénario conventionnel et à des systèmes paramétrables. En aucun ils ne représentent exactement la réalité du terrain, mais peuvent être une information théorique de comparaison intéressante. Donneur d ordre : Association Pierre et Terre, Lacoste, LABARTHETE Contacts : Mr Christophe Merotto, Directeur de l éco-centre,

2 Sommaire Etude thermique RT2005 Bâtiment de l Eco-Centre de Riscle / Association Pierre et Terre 1 SITUATION GEOGRAPHIQUE DU PROJET DESCRIPTION DU BATI ET DE L ISOLATION : Parois opaques, murs extérieurs et communiquant avec un local non chauffé Ouvrants, fenêtres et portes projet de base et variantes DESCRIPTION DES SYSTEMES Ventilation et perméabilité Equipements thermiques (chauffage et eau chaude sanitaire) Installations de chauffage Installations d eau chaude sanitaire Equipements de production d électricité Installation photovoltaïque Eolienne Eclairage SYNTHESE DES RESULTATS Base de calculs Conditions générales des calculs Résultats obtenus - généralités Récapitulatif des résultats du projet Conformité Ubât, Cep, TiC Etiquette énergétique et CO2 d étude thermique/m² de SHON de l éco-centre RECAPITULATIF DES DEPERDITIONS

3 Etude thermique RT2005 Bâtiment de l Eco-Centre de Riscle / Association Pierre et Terre S Y N T H E S E 1 SITUATION GEOGRAPHIQUE DU PROJET Le bâtiment est situé Route du Béarn, à Riscle N ; O. SHON du bâtiment : 393 m². Surface Utile du bâtiment : 345 m². L étude a été réalisée sur la base des plans PC et descriptif du permis et d informations collectées sur place et avec le fournisseur de menuiseries (pour les menuiseries extérieures). 2 DESCRIPTION DU BATI ET DE L ISOLATION : 2.1 Parois opaques, murs extérieurs et communiquant avec un local non chauffé Murs en contact avec l extérieur avec enduit extérieur (façades Est, Ouest, Nord ) : murs isolants en grosses bottes de paille porteuses sur chant de 70 cm d épaisseur, enduit extérieur en terre de 5 cm et enduit chaux-sable de 1 cm, et enduit terre intérieur en terre de 5 cm, ayant une résistance thermique totale (y compris résistances superficielles) R = 10,34 m².k/w. Mur en contact avec l extérieur avec ossature bois (façade Sud) : mur avec structure bois à poteaux 20 cm x 30 cm d environ 3 m d entraxe, remplissage entre poteaux par 30 cm de ouate de cellulose et 10 cm d isolation complémentaire en ouate de cellulose côté intérieur, 3

4 contreventement extérieur en fibralith de 25 mm d épaisseur sous enduit chaux-sable, et plaques de fermacell côté intérieur. Une petite partie de la façade sud est bardée, avec lame d air ventilée et pare-pluie sur ouate de cellulose. La résistance thermique totale du Mur sud est R = 10,39 m².k/w, et R = 10,34 m².k/w pour la partie bardée. Plafond horizontal sous combles : plafond en bois de 18 mm, vide d air non ventilé de 3 cm, 5 cm de ouate de cellulose, 30 cm de laine de mouton, 5 cm de ouate de cellulose soufflée (côté extérieur), ayant une résistance thermique totale de R = 9,4 m².k/w. Plancher bas sur hérisson : dalle chaux-chanvre de 18 cm sous chape de chaux de 5 cm et terre cuite, ayant une résistance thermique totale de R = 2,2 m².k/w, mais dans le calcul thermique, on tiendra compte du coefficient de transmission thermique équivalent, intégrant la configuration du plancher, les ponts thermiques des refends, les contacts avec les parties enterrées, pour obtenir un Ue = 0,215 W/m².K. Les ponts thermiques ont été dans la présente étude négligés, étant donné la résistance thermique des murs, considérés comme «isolation répartie» ou «isolation extérieure», et le traitement au niveau de la liaison plancher/mur avec isolation des fondations par de la pouzolane sur 60 cm d épaisseur et recouvrement des murs extérieurs par l isolation en vrac au niveau des combles. 2.2 Ouvrants, fenêtres et portes projet de base et variantes Portes pleines en bois communiquant avec l extérieur (stockage). - Porte isolée de type caséo, de classe d étanchéité A3, ayant un Ud = 2 W/m².K. Toutes les menuiseries sont en bois, de classe d étanchéité A3. Les fenêtres du rez-de-chaussée présentent un Uw = 2,3 W/m².K (double vitrage 44.2/6/44.2 faible émissivité+argon+intercalaire TGI, vitrage sécurit 2 faces) qui sera pondéré par la présence d occultation intérieure ou extérieure (Ujn), notamment au niveau de la façade sud, RdC et R+1, les volets roulants en bois, ou façade nord par les volets intérieurs en liège. Les portes-fenêtres du Rez-de-Chaussée ont un Uw = 2,1 W/m².K, pondéré par le volet roulant en bois pour la porte vitrée de la cuisine. Les fenêtres de l étage : Uw = 1,6 W/m².K (4/12/44.2 faible émissivité + argon+interclaire TGI, vitrage sécurit 1 face intérieure), pondéré par la présence des occultations. Une fenêtre en triple vitrage au RdC en façade Nord avec un Uw = 0,8 W/m².K. Une double fenêtre au RdC en façade Nord avec un Uw = 0,84 W/m².K. Coffre de volet roulant isolé - Coffre de volet roulant isolé, avec joints calfeutrés, isolé par exemple avec 4 cm d isolant, ayant un U = 1,25 W/m².K. Facteurs solaires des menuiseries : Les facteurs solaires des menuiseries ont été définis à partir d hypothèses, n ayant pas obtenu l information auprès du fournisseur. En fonction de la nature des occultations (bois, liège, volet roulant) et de leur position (intérieur, extérieur), de leur couleur et de la couleur des cadres des menuiseries, les facteurs solaires sont différents. On distingue le facteur solaire Hiver SwH et le facteur solaire Eté SwE. Pour le détail des facteurs solaires calculés, se référer au fichier annexe. Ces facteurs solaires influencent notamment le calcul du confort thermique d été. 4

5 3 DESCRIPTION DES SYSTEMES Etude thermique RT2005 Bâtiment de l Eco-Centre de Riscle / Association Pierre et Terre 3.1 Ventilation et perméabilité La ventilation prise en compte dans l étude est une VMC double flux avec échangeur de marque Atlantic Duolix (rendement de 92%), moteur microwatt. La VMC installée est une VMC pour maison individuelle, alors que nous étudions un bâtiment de bureau. En réalité, d après les informations collectées, la VMC ne fonctionne qu environ 8 jours/an. Les calculs CSTB sont basés sur des débits théoriques hygiéniques d occupation des locaux, avec un nombre de personnes supposé. Les deux ventilateurs de la VMC double flux sont ramenés à un caisson générique d environ 0,40 W/(m 3 /h), sans aucune régulation terminale des bouches de reprise ou de soufflage d air. Les débits pris en compte sont, dans les bureaux et la salle de réunion du rez-de-chaussée : - Les débits d insufflation en période d occupation et d inoccupation, - Les débits de reprises en période d occupation et d inoccupation. Les infiltrations sont traitées séparément, pour le calcul des déperditions. Réseau aéraulique (Th.C) de classe C (accessoires à joint). Perméabilité Th C de l enveloppe de référence pour bâtiments tertiaire sous 4 Pa à 1,2 m3/h/m². Pour une meilleure étanchéité, pas d entrée d air (Smea) supplémentaire pour la combustion du poêle à granulés du rez-de-chaussée. 3.2 Equipements thermiques (chauffage et eau chaude sanitaire) Installations de chauffage INSTALLATION SOLAIRE THERMIQUE ET COMPLEMENT PAR CHAUFFAGE A GRANULES DE BOIS Le chauffage se fait tout d abord par les apports solaires passifs à travers la surface vitrée sud et le stockage de la chaleur solaire passive dans la dalle. De plus, 10 m² de capteurs solaires thermiques vitrés inclinés à 62 chauffent de l eau passant dans un conduit traversant le mur en pisé du Rez-de-chaussée, servant de système de stockage de chaleur. Le complément éventuel est réalisé par un poêle à granulés au RdC de 9,5 kw. Ce système n est pas réglementaire et n est donc pas prévu dans le logiciel de calcul. J ai dû paramétrer en procédant de la manière suivante : - Programmation à heure fixe avec contrôle d ambiance. - Réseau bitubes. - Régulation temporelle de l émetteur (considéré comme radiateur à inertie) de 1,8 K. - Orientation des capteurs au sud, à une inclinaison supérieure à Ballon de stockage solaire de 100 L avec une constante de refroidissement de 0,21 Wh/L.K.jour sans appoint. - Système principal à chaudière à granulés de classe 3 (rendement de 90%), de puissance nominale de 9,5 kw (pour le poêle à bois). - Dans le paramétrage, les deux systèmes sont couplés, alors qu en réalité, ils sont indépendants Installations d eau chaude sanitaire L eau chaude sanitaire est réalisée par l installation solaire et le stockage dans le ballon de 100L. L ECS est négligée dans le calcul réglementaire de locaux tertiaires. 5

6 3.3 Equipements de production d électricité Installation photovoltaïque Puissance installée de 3 kwc, soit 14 modules de marque Habitat Solaire, orientation au Sud, en intégration à la toiture, inclinaison à Eolienne Eolienne de puissance de 3 kw, de marque Weole Energy, modèle Weole Horizon WH3-G2, production annuelle théorique (donnée fournisseur), pour un vent moyen de 5 m/s, de 5200 kwh (énergie finale). 3.4 Eclairage L éclairage est réalisé à partir de LED, les puissances d éclairage installées sont divisées par plus de 10 par rapport à un local tertiaire classique. On obtient un ratio au m² de 1W/m² de surface utile, bien inférieur au 12 W/m² de ratio de référence. 4 SYNTHESE DES RESULTATS 4.1 Base de calculs Conditions générales des calculs Date du projet (date de révision du plan PC) : 25/08/2010 Département : 32 Altitude : 112 m Zone Hiver : H2 Zone Eté : Ec Température extérieure de base : -5 C Température intérieure par défaut : 19 C Type de chauffage bâtiment initial : Non électrique Hauteur moyenne sous plafond des étages courants : 2,60 m Bâtiment tertiaire avec inertie lourde (deux parois lourdes). Projet : construction neuve Catégorie : CE1 (non climatisé) Classe d exposition aux bruits : BR1 4.2 Résultats obtenus - généralités La conformité du projet est évaluée sur la base de 3 critères : Ubât, TiC et Cep. Le coefficient Ubât mesure la performance globale de l enveloppe du bâti. Les performances thermiques des éléments constitutifs de l enveloppe sont évaluées par les résistances thermiques (parois opaques / murs, planchers hauts, planchers bas) et les coefficients de transmission surfacique des menuiseries (fenêtres, portes-fenêtres, portes donnant sur l extérieur ou locaux non chauffés), ainsi que par la prise en compte des ponts thermiques (liaisons entre murs verticaux, parois horizontales hautes et basses avec des murs verticaux, planchers intermédiaires et murs verticaux, murs de refend, liaisons au niveau des menuiseries). Pour être conforme, le Ubât du projet doit être inférieur au Ubât de référence du bâtiment. La TiC mesure le confort thermique d été. 6

7 Il s agit du calcul de la température intérieure conventionnelle atteinte en été dans un bâtiment non climatisé, c est-à-dire la température à partir de laquelle les occupants commencent à ressentir de l inconfort. Pour être conforme, la TiC du projet doit être inférieure à une TiC de référence. Cette valeur dépend de l enveloppe du bâti, de l inertie, de l étanchéité, de la capacité d ouverture des ouvrants et de l occultation. La Cep mesure la consommation d énergie du bâtiment sur les 5 postes suivants : o Chauffage o Eau chaude sanitaire o Rafraîchissement o Auxiliaires de ventilation et de chauffage o Eclairage Ces valeurs sont comparées à des valeurs de référence et maximales pour déterminer la conformité du bâtiment à la réglementation thermique en vigueur. Pour satisfaire la réglementation concernant un bâtiment à usage tertiaire, il faut que Cep < Cep réf. 4.3 Récapitulatif des résultats du projet Conformité Ubât, Cep, TiC Gardefous Eco- Centre Ubât W/m².K Ubât ref W/m².K Gain/Ubât Cep KWhep/m² SHON.an Cepref KWhep/m² SHON.an Gain/Cepref 0,288 0, % % Tic C / TiC Ref 31.1 C / 34 C Conforme Conforme SHON... : m2 Ubat Base... : W/m2.K Ubat Max... : W/m2.K Permea 4 Pa... : m3/h.m2 sous 4 Pa Volume intérieur du bâtiment... : m3 Surface parois hors planchers.. : m2 Unités Référence Projet Gain % Ubat... : W/m2.K Chauffage lié au bâti + infiltrations... : kwh EP/m2.an Chauffage lié à la ventilation mécanique.. : kwh EP/m2.an Rafraîchissement... : kwh EP/m2.an ECS... : kwh EP/m2.an Aux. de chauffage et de rafraîchissement.. : kwh EP/m2.an Auxiliaires de ventilation... : kwh EP/m2.an Eclairage... : kwh EP/m2.an Production photovoltaïque... : kwh EP/m2.an Production éolienne... : kwh EP/m2.an Cep = Cep 5p = kwh EP/m2.an Cep référence = 78.5 kwh EP/m2.an Gain 5p = +131 % Le Cep (Cep 5 postes) du bâtiment est conforme à l'arrêté du 24/05/2006 7

8 Tic projet = 31.1 C Tic référence = 34.0 C Le Tic du bâtiment est conforme à l'arrêté du 24/05/2006 Le bâtiment est conforme à l'arrêté du 24/05/2006 sous réserve du respect du titre III de l'arrêté du 24/05/2006. Récapitulatif des résultats par bâtiment Labels de : Eco-Centre Bâtiment à usage principal autre que d'habitation. Valeur Valeur Objectif Description des objectifs Unités Objectif Projet Atteint Label HQE : Cible énergétique, niveau Base (B) Ubat < UbatBase W/m2.K Oui Cep < Cep ref kwh EP/m2.an Oui Label HQE : Cible énergétique, niveau Base (B) obtenu... Oui Label HQE : Cible énergétique, niveau Performant (P) Ubat < UbatBase W/m2.K Oui Gain de 10 % sur Cep ref kwh EP/m2.an Oui Label HQE : Cible énergétique, niveau Performant (P) obtenu... Oui Label HQE : Cible énergétique, niveau Très Performant (TP) Ubat < UbatBase W/m2.K Oui Gain de 20 % sur Cep ref kwh EP/m2.an Oui Label HQE : Cible énergétique, niveau Très Performant (TP) obtenu... Oui Label HPE Neuf Gain de 10 % sur Cep ref kwh EP/m2.an Oui Label HPE Neuf obtenu... Oui Label THPE Neuf Gain de 20 % sur Cep ref kwh EP/m2.an Oui Label THPE Neuf obtenu... Oui Label BBC Neuf arr du 8 mai 2007 Gain de 50 % sur Cep ref kwh EP/m2.an * Oui Label BBC Neuf arr du 8 mai 2007 obtenu... Oui * Cep 5p BBC intègre le coefficient de 0.6 sur l'énergie bois Label BBC Effinergie Neuf Gain de 50 % sur Cep ref kwh EP/m2.an * Oui Label BBC Effinergie Neuf obtenu... Oui * Cep 5p BBC Effinergie intègre le coefficient de 0.6 sur l'énergie bois Cep 5p BBC Effinergie intègre le ratio SHON/SHAB < 1.2 8

9 4.3.2 Etiquette énergétique et CO2 d étude thermique/m² de SHON de l éco-centre Bâtiment neuf Bâtiment : Eco-Centre Surface utile : SHON : 345 m m 2 Consommations annuelles : Les consommations ont été estimées à l aide des méthodes Th-CE 2005 et Th-CE-Ex. Détail par usage Combustible en kwh EP Chauffage Bois 355 kwh EP ECS - 0 kwh EP Refroidissement - 0 kwh EP Eclairage Electricité kwh EP Aux. de chauffage Electricité 70 kwh EP Aux. De ventilation Electricité kwh EP Prod. électrique Photovoltaïque Eolien kwh EP Total kwh EP Consommation énergétique (en énergie primaire) pour le chauffage, la production d eau chaude sanitaire, le refroidissement, l éclairage et les auxiliaires, déduction faite de la production d électricité à demeure. Emission des gaz à effet de serre (GES) pour le chauffage, la production d eau chaude sanitaire, le refroidissement, l éclairage et les auxiliaires. Consommation estimée : - 25 kwh EP /m 2.an Estimation des émissions : 0 kg CO2 /m 2.an Bâtiment qui produit plus d énergie qu il ne consomme sur les 5 postes référencés, en énergie primaire!!! On pourrait comparer la théorie avec les mesures de compteurs sur place. 5 RECAPITULATIF DES DEPERDITIONS Eco-centre PIERRE ET TERRE Zone No 1 Eco-centre Bâtiment neuf Température extérieure de référence...: -5 C Température intérieure par défaut...: 19 C 9

10 Calcul des Déperditions suivant les Règles EN Inertie forte, Temps de relance = 2h, Chute de température = 3 C Valeur de la surpuissance selon la norme 23 w/m2 Date du permis de construire retenue pour les calculs : 25/08/2010 Calcul des Déperditions selon EN MFt Zone No 1 Eco-centre Etage : - hall W/ C x W/m2 x 20.80m2 = 740 W 14W/m3 - accueil W/ C x W/m2 x 12.40m2 = 800 W 25W/m3 - cuisine W/ C x W/m2 x 7.00m2 = 440 W 24W/m3 - sanitaires W/ C x W/m2 x 8.00m2 = 320 W 15W/m3 - stockage W/ C x W/m2 x 22.90m2 = 760 W 13W/m3 - salle expo W/ C x W/m2 x m2 = W 20W/m3 - bureau W/ C x W/m2 x 96.50m2 = W 16W/m3 - bureau W/ C x W/m2 x 37.80m2 = W 18W/m3 - bureau W/ C x W/m2 x 15.00m2 = 770 W 20W/m3 - local tec W/ C x W/m2 x 10.60m2 = 410 W 15W/m Total : m W 18W/m Total des déperditions ci-avant W 10