Protocole d évaluation

Transcription

1 Projet PEREN PERformance ENergétique et environnement PERENNE Protocole d évaluation Laboratoire de Recherche en Architecture Groupe de Recherche Environnement Conception Architecturale et Urbaine PEREN (PERformance ENergétique et environnement PERENNE) Etude réalisée avec le soutien de la Fondation Bâtiment Energie suite au second appel à projets de juillet 2006 relatifs à la maîtrise de l'énergie, au recours aux énergies renouvelables et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre lors de la construction, de la réhabilitation ou de la rénovation des bâtiments de bureaux. PEREN/Livrable D3 Protocole d évaluation 1/44

2 Projet PEREN PERformance ENergétique et environnement PERENNE Protocole d évaluation Etude réalisée avec le soutien de la Fondation Bâtiment Energie Projet proposé lors du second appel à projets de juillet 2006 relatifs à la maîtrise de l'énergie, au recours aux énergies renouvelables et à la réduction des émissions de gaz à effet de serre lors de la construction, de la réhabilitation ou de la rénovation des bâtiments de bureaux. PEREN/Livrable D3 Protocole d évaluation 2/44

3 Titre Projet Diffusion du document Nature du document Auteur(s) Protocole d évaluation PEREN Consortium Livrable D3 Bernard FERRIES Frédéric BONNEAUD Jean-Pierre CORDIER Alain TISSEYRE Résumé - Présentation des applications composant l outil de coût global partagé (informations nécessaires, informations produites) - Proposition d indicateurs permettant d apprécier la performance d un immeuble selon différents points de vue - Définition du périmètre de l étude et sélection des sujets à approfondir par la simulation Nom du fichier PEREN_D3_Protocole_1_3.doc Historique des révisions Version Date Description des modifications /6/2007 Initialisation du document /8/2007 Intégration de la section sur l éclairage /8/2007 Intégration de la section sur l acoustique /9/2007 Correction de l indicateur TH03 (pondération par les surfaces) Intégration mode de calcul des consommations d éclairage PEREN/Livrable D3 Protocole d évaluation 3/44

4 SOMMAIRE 1 Introduction Objet du document Définitions Simulation thermique dynamique application(s) paramètres résultats Indicateurs Acoustique Espaces ouverts : niveaux de performances lies au bon deroulement des activites Paramètres Résultats Zones cloisonnées indicateurs Eclairage application(s) Paramètres Résultats Indicateurs Impacts environnementaux application(s) Paramètres Résultats Indicateurs Coûts application(s) Paramètres Résultats Indicateurs Synthèse Protocole d évaluation Périmètre d étude Simulation des immeubles existants Simulation de l immeuble virtuel Annexes Projet VAROPE cible 08 Confort hygrothermique Extrait de la base INIES Bibliographie...44 PEREN/Livrable D3 Protocole d évaluation 4/44

5 Figures FIGURE 1. ENTREES, SORTIES ET INDICATEURS... 7 FIGURE 2. EXEMPLE DE PROFILS... 7 FIGURE 3. APPLICATIONS MOBILISEES POUR LA SIMULATION THERMIQUE ET INTERFACES... 8 FIGURE 4. EVOLUTION DES TEMPERATURES DES ZONES PENDANT UNE SEQUENCE DE PLUSIEURS JOURS CONSECUTIFS FIGURE 5. NOMBRE D'HEURES PENDANT LAQUELLE LA TEMPERATURE DE 28 A ETE DEPASSEE FIGURE 6. TEMPERATURES MAXIMALES ATTEINTES PAR ZONE FIGURE 7. PUISSANCES MAXIMALES APPELEES PAR ZONE FIGURE 8. VENTILATION DES CONSOMMATIONS (APPORTS SOLAIRES, CHARGES INTERNES, CHAUFFAGE) PAR ZONE FIGURE 9. CONSOMMATION PAR ZONE EN KWH/M 2 SU FIGURE 10. VENTILATION DES CONSOMMATIONS ENERGETIQUES FIGURE 11. VENTILATION DES DEPENSES FIGURE 12. DISTRIBUTION DES ISO-FACTEURS DE JOUR DANS UNE PIECE ECLAIREE LATERALEMENTFIGURE : DISTRIBUTION DES ISO-FACTEURS DE JOUR DANS UNE PIECE ECLAIREE LATERALEMENT FIGURE 13. TABLEAU DES RELATIONS ENTRE FACTEURS DE JOUR ET IMPRESSIONS VISUELLES FIGURE 14. VISUALISATION DES FLJ (A GAUCHE) ET DE L AUTONOMIE EN ECLAIRAGE NATUREL (A DROITE) DANS UN CAS ETUDIE AVEC L INTERFACE DIAL-EUROPEFIGURE FIGURE 15. ELODIE FIGURE 16. PROCESSUS GENERAL FIGURE 17. COMPARAISON DE DEUX VARIANTES ARCHITECTURALES FIGURE 18. COMPARAISON DE DEUX VARIANTES CONSTRUCTIVES PEREN/Livrable D3 Protocole d évaluation 5/44

6 1 Introduction 1.1 OBJET DU DOCUMENT Ce protocole d évaluation constitue le livrable D3 prévu au titre de la tâche 2.1. Il traite des sujets suivants : 1. Les informations nécessaires aux outils d évaluation et les informations qu ils produisent 2. Les indicateurs permettant d apprécier la performance d un immeuble selon différents points de vue 3. Le périmètre de l étude et en particulier la sélection des sujets à approfondir par la simulation 1.2 DEFINITIONS Application Logiciel destiné à l évaluation des performances des immeubles de bureau Paramètre Information nécessaire à une application Résultat Information produite par une application Configuration Ensemble des informations/hypothèses caractérisant l objet d une simulation. Variante Configuration définie relativement à une autre configuration dite de référence. Les différences/écarts entre la configuration de référence et sa variante doivent être explicités Indicateur Instrument de mesure de la performance d un immeuble de bureaux, selon un point de vue bien déterminé. Poids Facteur permettant d augmenter/de diminuer l importance d un indicateur relativement aux autres indicateurs du profil Profil Ensemble d indicateurs destiné à fournir une représentation synthétique des performances d un immeuble de bureau PEREN mobilise plusieurs applications constituant un outil adapté à l évaluation multi-points de vue d immeubles de bureau. Chaque application travaille à partir d un ensemble de paramètres à partir desquels elle produit des résultats. Certains de ces résultats peuvent être considérés comme des indicateurs. D autres indicateurs nécessiteront un retraitement des résultats, comme par exemple le cumul à l échelle de l immeuble des consommations énergétiques calculées pour chaque zone de l immeuble. PEREN/D3 Protocole d évaluation 6/44

7 P1 R1 I1 P2 Application A1 R2 P3 R3 Fonction F1 I2 P4 P5 Application A2 R3 R2 R3 Fonction F2 I3 Figure 1. Entrées, sorties et indicateurs L objectif est d obtenir un nombre réduit d identificateurs facilitant la comparaison entre différentes variantes d un même immeuble. Exemple (recherche Varope [1] décrite en annexe): Figure 2. Exemple de profils PEREN/D3 Protocole d évaluation 7/44

8 2 Simulation thermique dynamique 2.1 APPLICATION(S) Utilisation habituelle Elle consiste à utiliser successivement : - SIMCAD qui, à partir de fichiers de plans au format DWG, permet de définir les caractéristiques géométriques des objets intervenant dans la simulation (parois, ouvertures, zones thermiquement homogènes) - PREBID pour compléter la saisie des informations sur l immeuble et notamment sur ses conditions d utilisation - TRNSYS pour effectuer la simulation thermique dynamique Alternative En parallèle, on testera une alternative consistant à utiliser la chaîne de traitements suivante : 1. saisie de l immeuble à l aide d un logiciel de CAO (Archicad ou Revit) 2. export de la maquette de l immeuble au format IFC 1 3. import du fichier IFC dans Climawin 4. définition des zones thermiques dans Climawin par regroupement de pièces 5. export par Climawin des informations utiles aux calculs thermiques, réglementaires ou non, sous la forme d un fichier XML conforme au modèle NBDM [2] 6. Import du fichier XML dans TRNSYS Plans DWG SIMCAD PreBID CAO [Ex : Revit] Convertisseur > CODYBA Maquette numérique complète Format IFC Climawin Maquette numérique partielle Format XML BuiXML Fichiers TRNSYS.bui et.dck TRNSYS Résultats.plt Convertisseur >... Macros Excel Données Météo Niveaux Espaces Zones Murs, dalles, couvertures Composition parois Fenêtres, portes Poteau, poutres Equipements Mobilier Représentations 3D des objets Relations entre objets. Description complète du bâtiment Parois types Fenêtres types Pièces (plus de représentation géométrique 2D ou 3D) Extrait pour les besoins de la thermique Parois types Fenêtres types zones (surface, volume) Plannings d occupation, Consignes Ventilation Site... Définition des conditions d utilisation Figure 3. Applications mobilisées pour la simulation thermique et interfaces Résultats.xls Consommations énergétiques puissances appelées Température et humidité Par zone et heure par heure pour une année complète Résultats de la simulation thermique 1 IFC : standard international dont l usage est recommandé dans le référentiel général d interopérabilité PEREN/D3 Protocole d évaluation 8/44

9 Cette procédure présente l intérêt d automatiser le plus possible les traitements de l information préalables à la simulation thermique. Les interfaces entre Climawin et TRNSYS ont été testées par Laurenti et Addenda et des rapports de test et des demandes d évolutions ont été transmis au coordonnateur du projet NBDM. 2.2 PARAMETRES Description de l immeuble - Inclinaison et orientation des parois de l enveloppe - Composition des parois types (murs, planchers) - Caractéristiques des fenêtres et des portes - Pièces regroupées en zones thermiquement homogènes - Surfaces d échange entre zones et entre les zones et l extérieur, par type de paroi Scénarios d occupation et d usage par zone Les paramètres suivants peuvent avoir soit une valeur constante (ex : T=19 ), soit variable dans le temps (ex : T=19 pendant les heures de bureau et libre en dehors de ces horaires) ou bien être déterminées par la valeur d un autre paramètre : - Apports internes - Occupants - Consignes de température et d humidité - Taux de renouvellement d air - Taux d infiltration Description des équipements - Energies utilisées - Description des installations de chauffage, rafraîchissement et ventilation - Mode(s) de génération et rendement(s) - Mode de distribution et rendement - Mode de régulation et rendement - Mode d émission et rendement Nota : en général et bien que TRNSYS le permette, nous ne modélisons pas explicitement les équipements mais plutôt leurs effets. Ainsi, lorsqu on fixe une consigne, TRNSYS calcule la puissance chaud ou froid nécessaire pour la satisfaire. On peut aussi fixer la puissance apportée au local sans imposer de consigne (évolution libre de la température) Données météorologiques Les fichiers disponibles pour une douzaine de sites en France contiennent, pour une année complète, les valeurs horaires des grandeurs suivantes : - température sèche - humidité relative - rayonnement solaire direct, diffus et global reçu par un plan horizontal (à partir de la latitude du lieu et des valeurs du rayonnement au sol, TRNSYS calcule le rayonnement reçu par un plan d orientation et d inclinaison quelconque) PEREN/D3 Protocole d évaluation 9/44

10 2.3 RESULTATS TRNSYS génère un fichier contenant, pour chaque heure de l année et pour chaque zone les valeurs des grandeurs suivantes : - température sèche - températures de parois - humidité relative - puissance (chaud/froid) - consommation énergétique A partir de ce fichier de résultats, diverses courbes et tableaux sont produits : Niveau zone Figure 4. Evolution des températures des zones pendant une séquence de plusieurs jours consécutifs PEREN/D3 Protocole d évaluation 10/44

11 Figure 5. Nombre d'heures pendant laquelle la température de 28 a été dépassée Figure 6. Températures maximales atteintes par zone Figure 7. Puissances maximales appelées par zone PEREN/D3 Protocole d évaluation 11/44

12 Figure 8. Ventilation des consommations (apports solaires, charges internes, chauffage) par zone Figure 9. Consommation par zone en Kwh/m 2 SU Niveau immeuble Figure 10. Ventilation des consommations énergétiques PEREN/D3 Protocole d évaluation 12/44

13 Valeurs heure par heure pour chaque zone : Figure 11. Ventilation des dépenses Synthèse des résultats produits par la simulation thermique Résultat Description Unité Tint Température intérieure sèche C Tpar Température de parois C Cons Consommation par poste (chauffage, ) Kwh ef PuF Puissance Froid Kw PuC Puissance Chaud Kw Valeurs pour la période de simulation (année en général) pour chaque zone : Résultat Description Unité Ti max Valeur maximale de la température intérieure sèche C NBH 28 Nombre d heures pendant lesquelles la température résultante a dépassé 28 pendant les périodes d occupation Heures PuF max Puissance Froid maximale appelée Kw, w/m 2 PuC max Puissance Chaud maximale appelée Kw, w/m 2 CONS CHF Consommation chauffage Kwh ef CONS ECS Consommation ECS Kwh ef/m 2 CONS RAF Consommation rafraîchissement Kwh ef/m 2 PEREN/D3 Protocole d évaluation 13/44

14 CONS ECL Consommation éclairage Kwh ef/m 2 CONS EQU Consommation équipements techniques Kwh ef/m 2 CONS AUX Consommation auxiliaires Kwh ef/m 2 COUT ECS Dépenses chauffage HT COUT RAF Dépenses ECS HT COUT ECL Dépenses rafraîchissement HT COUT EQU Dépenses éclairage HT COUT AUX Dépenses équipements techniques HT COUT ECS Dépenses auxiliaires HT 2.4 INDICATEURS Code Libellé Unité TH1 Consommations énergétiques de l immeuble Kwh ef TH2 Dépenses énergétiques de l immeuble HT TH3 Inconfort thermique évalué par le nombre d heures pendant lesquelles la température a dépassé 28 pendant les périodes heures d occupation TH4 Capacité de production d énergie de l immeuble TH1 résulte du cumul à l échelle de l immeuble des différents postes de consommation obtenus pour chaque zone. TH2 résulte du cumul à l échelle de l immeuble des différents postes de dépenses énergétiques obtenus pour chaque zone. TH3 sera obtenu par une pondération par le volume des résultats obtenus pour chaque zone : TH 03 = NBH 28 Z Vol z / Vol z z ( ) ( ) ( ) Z TH4 valorisera les capacités de production d énergie de l immeuble par des équipements spécifiques (panneaux photovoltaïques, éoliennes, ) PEREN/D3 Protocole d évaluation 14/44

15 3 Acoustique 3.1 ESPACES OUVERTS : NIVEAUX DE PERFORMANCES LIES AU BON DEROULEMENT DES ACTIVITES Niveaux sonores ambiants Dans les open space recevant un certain nombre de personnes en activité, il n'est pas rare d'observer des ambiances sonores élevées : niveau continu équivalent supérieur à 60 db(a), voisin de 70 db(a) (si les traitements acoustiques sont inappropriés). Ces niveaux sonores sont induits par l'émission de la parole de l ensemble des occupants en activité. Ce bruit ambiant relativement stable au cours du temps d'occupation peut être désigné comme étant un brouhaha général. Ce brouhaha est plus ou moins bien ressenti selon la nature de l'activité, mais aussi selon les valeurs du niveau sonore atteint. Nous pouvons poser la question : existe-t-il une valeur de niveau sonore à partir de laquelle, pour une activité donnée, les occupants ressentent de façon pénible ce brouhaha? Deux types d activité sont alors à distinguer : Les activités de réflexion et concentration intellectuelle : de l expérience que nous avons, dès que le niveau sonore ambiant dépasse en niveau continu équivalent la valeur de 55 db(a), alors, les activités dites de concentration sont réalisées avec difficultés. Nous observons alors des plaintes des occupants. Si l'activité est plus orientée sur la recherche (peux de conversation) ce seuil est plutôt à 50 db(a). Par contre si l'activité est de type call center, conversation téléphonique alors ce seuil est plutôt à 60 db(a) La communication verbale : elle ne peut être assurée correctement que si les occupants ne doivent pas élever la voix pour communiquer de manière intelligible entre eux. Pour cela, le bruit ambiant ne doit pas dépasser Leq 60 db(a). Sinon la communication sera alors ressentie comme pénible. Le niveau sonore émis par une personne qui parle à voix normale (niveau sonore à 1 m) est de 60 db(a) (55 db(a) voix faible, 65 db(a) voix forte). Isolement entre postes de travail La fonction auditive a pour particularité que, lorsque les messages sont totalement intelligibles, la perception est réflexe et donc ne fait pas intervenir d activités cérébrales : l occupant écoute de manière réflexe et n a pas à réfléchir sur la fonction d écouter. Il peut se concentrer sur toute réflexion liée au contenu du message qu il écoute (ou à autre chose s il le souhaite) : ceci constitue l'objectif d'intelligibilité devant être atteint au poste de travail. Au poste de travail doit être réalisé l'échange entre deux personnes situées au même poste de travail ou entre l'occupant du poste de travail et son interlocuteur téléphonique. PEREN/D3 Protocole d évaluation 15/44

16 Dès que l occupant se trouve dans une situation de niveaux sonores ambiants élevés, c est-àdire que le brouhaha ambiant atteint des niveaux identiques, voire supérieurs, au niveau de la communication échangée, alors il y a altération de cette communication et perte d intelligibilité d une partie de ces échanges. L occupant se trouve dans la situation de devoir reconstituer des morceaux de messages non perçus : l écoute n est plus réflexe, elle fait intervenir une activité cérébrale d autant plus intense que le message se trouve altéré. Ceci a deux conséquences : Si les occupants se trouvent dans cette situation de perte importante d intelligibilité (supérieure à 15 %) alors, de manière réflexe, chacun élève la voix pour pouvoir continuer à échanger tout en limitant la perte d information : nous sommes alors en présence d une surenchère sonore, chacun des occupants du local ayant élevé la voix. Le brouhaha ambiant augmente alors d environ de 5 db(a). Si nous provoquons cette altération de 15 % à 20 % d intelligibilité des messages délivrés dans un poste de travail par rapport au poste de travail voisin, alors l occupant voisin pourra, s il le souhaite, s isoler intellectuellement sur son activité. En effet, si son activité intellectuelle n est pas centrée sur la reconstitution du message devenu par trop inintelligible du poste de travail voisin, alors il peut se concentrer sur la communication interne à son poste de travail ou sur sa tâche intellectuelle. L'intelligibilité de la conversation de son voisin n'est plus totale et donc l'occupant peut mener une conversation au sein de son poste de travail avec un interlocuteur sans avoir la superposition des deux conversations, celle de son voisin et celle qu'il est en train de mener. En conclusion, nous pouvons dire que : A l intérieur de chaque poste de travail, il est nécessaire que l intelligibilité des messages soit supérieure à 95 % : ce qui est obtenu du moment ou les niveaux sonores ambiants sont inférieurs ou égaux aux valeurs précédemment cités. La perte d intelligibilité d un poste de travail à l autre doit être de 15 % à 20 %. Ceci conduit à devoir concevoir des traitements acoustiques et mobilier équipant l'open space de manière à obtenir des performances d isolement telles que : isolement minimum entre poste de travail = émission dans le poste voisin + 5 db(a) bruit ambiant. Contrainte d'isolement interposte Nous pouvons voir à travers ce que nous venons de décrire que le besoin d isolement entre postes de travail va donc dépendre directement de la valeur du niveau sonore ambiant et du niveau sonore émis. Il est nécessaire d obtenir des niveaux sonores ambiants toujours supérieurs à 50 db(a) (Leq), pour que la contrainte d isolement ne dépasse pas les 15 db d un poste de travail à l autre. En effet, au-delà de 15 db les dispositions constructives devant être mises en place ne sont plus compatibles à la logique d open space (sauf disposition particulière et sur mesure). PEREN/D3 Protocole d évaluation 16/44

17 Problème lié au bureau cloisonné occupé par plusieurs personnes En ce qui concerne les "mini open space" ou bureau cloisonné commun à plusieurs personnes comprenant deux à quatre postes de travail, le problème est qu'il n'y a pas de formation du brouhaha constant dû à l'activité des uns et des autres. En effet l'émission sonore de deux ou quatre personnes n'est pas continue. Ainsi, il n y aura pas de possibilité d effet masquant issu de l activité des occupants, dont le nombre est insuffisant : les occupants sont en prise directe les uns avec les autres. S'ils travaillent ensemble cela ne pose aucun problème. S'ils ont besoin d'effectuer des tâches séparées alors, ils se gênent les uns et les autres car l'intelligibilité interposte est totale. Si cette configuration existe alors, il faut admettre que les occupants travaillent ensemble. Il faut alors s'efforcer de limiter le niveau sonore aux valeurs sus-citées et d'augmenter au maximum l'absorption acoustique du volume pour obtenir une sensation de "confort acoustique". Equilibre acoustique Nous pouvons donc constater qu il est nécessaire de ne pas dépasser un certain seuil de niveau sonore qui va conduire à des pertes d intelligibilité et donc des difficultés de communication instantanée vis-à-vis des occupants et de leurs interlocuteurs au même poste de travail. Si ces niveaux sonores sont trop élevés alors les occupants ne pourront pas assurer leurs tâches de travail correctement et nous observons, dans ce type de situation le départ des occupants pour aller travailler dans des endroits plus calmes. De plus, il est nécessaire d assurer la séparation des activités interpostes (pour les personnes qui souhaitent avoir des activités séparées de leur voisin : poste qui le nécessite). Pour séparer ces activités, il est alors nécessaire d obtenir une perte d intelligibilité minimale de la conversation d un poste vis-à-vis de son poste voisin. Afin d assurer son travail de communication à son poste de travail, il est souhaitable de ne pas comprendre totalement la conversation de son voisin. Sinon, nous nous trouvons en présence d une dualité de perception qui conduit les occupants à quitter leurs postes de travail pour aller converser ailleurs. Ceci veut dire que le niveau sonore ambiant doit masquer la résultante sonore de la conversation d un poste vis-à-vis du poste voisin. Ceci n'est effectif que si la disposition entre postes, leurs mobiliers (écrans, cloisonnettes) ou le cloisonnement partiel, créent un isolement acoustique minimum entre ces postes. Nous pouvons donc constater que la performance acoustique d un open space sera obtenue à partir d un équilibre niveau sonore ambiant/isolement minimum interpostes (pour les postes nécessitant une séparation d'activité). Remarques sur les niveaux sonores ambiants dus à l'activité au sein de l'open space Si nous obtenons un niveau sonore ambiant trop bas, ceci peut être compensé par la génération d'un bruit masquant par haut-parleurs dans le plafond. Pour obtenir un résultat PEREN/D3 Protocole d évaluation 17/44

18 convenable, ce bruit masquant devra générer un niveau compris entre 45 et 55 db(a). Les inconvénients de cette solution sont multiples : Ce bruit masquant n'est porteur d'aucune information contrairement au niveau sonore ambiant dû à l'activité des personnes. Ce bruit masquant sera ressenti comme une pollution sonore au même titre que le bruit des équipements techniques : pour mémoire, l'objectif de niveau sonore maximum supportable par les équipements techniques est toujours fixé à des valeurs inférieures à 40 db(a). L'ensemble de ces restrictions nous conduit à dire que la mise en place d'un bruit masquant est un palliatif lorsque les problèmes d'équilibres acoustiques précédemment cités n'ont pu être réglés dans le cadre de l'aménagement de l'espace de ces bureaux. Evolution de l'intelligibilité en fonction du rapport signal de la conversation sur bruit ambiant Indice d'intelligibilité (%) Rapport signal-sur-bruit (db(a)) (db(a)) Maîtrise de l'équilibre acoustique Nous pouvons voir, sur les bases de la description de cette problématique, que les niveaux sonores ambiants ne doivent pas dépasser un niveau continu équivalent de 60 db(a), locaux en activité. Le retour sur expérience que nous avons, nous conduit à conseiller d obtenir et de ne pas dépasser des niveaux sonores ambiants de l ordre de 55 db(a) pour des activités de type tertiaire. Ceci sera obtenu à partir de la mise en place de suffisamment de matériaux absorbants acoustiques. Pour une densité d'occupation et une activité donnée, plus on rajoute de matériaux absorbants acoustiques et plus le niveau sonore ambiant dû à l'activité baisse. Et nous obtenons l'effet inverse, c'est-à-dire moins on a de matériaux absorbants et plus le niveau PEREN/D3 Protocole d évaluation 18/44

19 sonore ambiant dû à l'activité est élevé : c'est ainsi que l'on doit régler la quantité de matériaux absorbants acoustiques présente dans l'open space. Maintenant si nous prenons pour exemple un niveau sonore ambiant de 55 db(a), comme le niveau de pression sonore d'une personne en train de parler à voix normale est de 60 db(a), il est alors nécessaire d'atténuer de 10 db le niveau sonore d'un poste de travail à l'autre pour obtenir au final la perte d'intelligibilité de 15 à 20 %. Nous pouvons voir à travers cet exemple que le besoin d'isolement entre poste de travail va donc dépendre directement de la valeur du niveau sonore ambiant et du niveau sonore émis (fonctionnement bureau normal, marketing, call center). C'est pourquoi, il est nécessaire d'obtenir des niveaux sonores ambiants toujours supérieurs à 50 db(a) pour que la contrainte d'isolement ne dépasse pas les 15 db(a) d'un poste de travail à l'autre. Il convient de distinguer les zones ouvertes (Open space) et les zones cloisonnées. 3.2 PARAMETRES Les différents paramètres d entrée sont : - Volume, parois, mobilier. - Scénario d occupation : pourcentage de personnes présentes et typologie d activité, call center, tertiaire, recherche, - Degrés de liberté sur les implantations et le mobilier : dimension, cloison, séparative, éclairage associé, etc - Coefficients d absorption des matériaux Plafond îlots bois et tissu acoustique, S = 136 m² αw = 0.7 Traitement acoustique plafond Les façades sont vitrées. Les murs sont constitués de plâtre ou de béton. Le sol est constitué de moquette rase. PEREN/D3 Protocole d évaluation 19/44

20 Mobilier Plan de travail : S = 76 m², αw = 0.07 Séparatifs postes de travail : S = 31 m², αw = 0.07, h = 1.3 m Armoires : αw = 0.07, h = 1.3 m 3.3 RESULTATS - Cartographie de niveau sonore ambiant : comparaison en regard d une échelle de fonctionnement et dysfonctionnement. - Cartographie d intelligibilité interposte : comparaison en regard d une valeur frontière Niveau sonore ambiant Leq en db(a) > à à à à à à 58 < 57 Le niveau sonore ambiant est proche de 58 à 60 db(a). Ceci est obtenu en instantané en occupation maximale et en période de forte activité. Le traitement acoustique plafond permet donc de limiter le niveau sonore ambiant à des valeurs inférieurs à 60 db(a). L'objectif est atteint. PEREN/D3 Protocole d évaluation 20/44

21 Intelligibilité Intelligibilité (% de phonèmes) > à à à à à à 70 < 66 L'intelligibilité d'un locuteur à un poste voisin soumis au brouhaha du plateau est inférieure à 80 %. L'objectif de perte d intelligibilité inter-postes est atteint. A l issue de ces cartographies, nous prenons la décision de modifier le layout en fonction justement de ces résultats ce qui nous renvoie aux modifications des paramètres d entrée. PEREN/D3 Protocole d évaluation 21/44

22 3.4 ZONES CLOISONNEES Paramètres - Zonage par classe d isolement des locaux : bureaux, salle de réunion, etc - Typologie constructive : faux plancher, faux plafond, trame de façade, cloisons etc - Type de distribution courant fort- courant faible - Type d installation assurant le chauffage et la climatisation Résultats - Performances d isolement acoustique induites par l ensemble des ouvrages. - Détermination de la performance des cloisons et portes sur la base des limitations des performances d isolement à atteindre : réalisation de plans de repérage de constitution de ces éléments sur fond de plans architectes. 3.5 INDICATEURS - Open space : niveau sonore et intelligibilité inter postes. - Cloisonné : intelligibilité inter-locaux et isolement inter-locaux. Code Libellé Unité IA1 Dn de l enveloppe IA2 Absorption acoustique interne IA3 Isolement inter zones ou inter bureaux selon option d aménagement PEREN/D3 Protocole d évaluation 22/44

23 4 Eclairage Les ambiances lumineuses interrogent différentes approches sensibles essentielles en architecture. Elle interagit avec les effets esthétiques de spatialité (par exemple par la mise en scène par des jeux d ombre et de lumière de profondeurs des espaces), de matérialité (par exemple par des éclairages rasants ou diffus pour mettre en valeur des couleurs et des rugosités de matériaux, ou bien leurs réponses spéculaires) et de volumétrie (par exemple par un éclairage nocturne qui met en avant une proportion ou un jeu d interpénétration de volumes). Dans cette partie, nous n aborderons que la part quantitative de la lumière. Nous nous arrêtons simplement à la répartition et l intensité de la lumière naturelle dans des locaux de bureaux. Nous en déduirons exclusivement la qualité des bureaux à avoir un recours le plus réduit possible à l éclairage artificiel (gains en termes de consommation électrique et de confort visuel). Cette approche quantitative de la lumière naturelle ne se substitue en rien à la qualité des ambiances lumineuses perçues dans des bureaux. 4.1 APPLICATION(S) Facteurs de lumière du jour et autonomie en éclairage naturel Nous appliquons la méthode de calcul des facteurs de lumière du jour (FLJ) en utilisant l interface DIAL-EUROPE développée et commercialisée par Bernard Paule du bureau d études Estia, en relation avec l Ecole polytechnique fédérale de Lausanne ( Le paramètre qui caractérise l'éclairage naturel en un point intérieur d'un local est le facteur de lumière du jour FJ, exprimé en %. C'est le rapport de l'éclairement au point intérieur considéré, à l'éclairement extérieur sur un plan horizontal en site dégagé. La lumière solaire directe est exclue de ces deux valeurs d'éclairement et les mesures sont prises (ou calculées) par conditions de ciel couvert. FJ = (Ep / EHz ) x 100 = FJD + FRE + FRI Ep : Eclairement sur un plan donné, en un point donné, à l'intérieur d'un local. EHz : Eclairement horizontal extérieur en site dégagé-ciel seul. Le facteur de lumière du jour comprend 3 composantes principales, à savoir : - FJD ou composante de ciel : c'est la partie du facteur du jour qui est due à la lumière provenant directement du ciel, - FRE ou composante réfléchie externe : partie du facteur de lumière du jour due uniquement à la lumière réfléchie par les obstacles extérieurs y compris le sol, PEREN/D3 Protocole d évaluation 23/44

24 - FRI ou composante réfléchie interne : c'est la partie du facteur de lumière du jour qui est due uniquement à la lumière réfléchie par les parois intérieures du local. Ces trois composantes du facteur de lumière du jour recoupent celles de l'éclairement horizontal en un point P décrites plus haut. De ces trois composantes du facteur de lumière du jour, c'est donc là aussi la composante de ciel qui est la grandeur essentielle, lorsque le ciel est uniforme et les ouvertures non vitrées on lui donne le nom de facteur de ciel : il est fonction de l'angle solide sous lequel on voit la fenêtre, du point considéré. Le facteur de lumière du jour dépend fortement de la position du point dans le local (figure ciaprès). Des valeurs de facteur de lumière de jour de quelques pour-cent sont très appréciables. Figure 12. distribution des iso-facteurs de jour dans une pièce éclairée latéralementfigure : distribution des iso-facteurs de jour dans une pièce éclairée latéralement PEREN/D3 Protocole d évaluation 24/44

25 Figure 13. Tableau des relations entre facteurs de jour et impressions visuelles Consommations et dépenses induites par l éclairage Elles sont calculées avec TRNSYS. Pour chaque zone thermique de l immeuble, les consommations d éclairage et les dépenses induites sont calculées heure par heure. On peut définir plusieurs gains types pour prendre en compte les principales situations : - lampes allumées en permanence - lampes dont le fonctionnement est conditionné au flux solaire et à l occupation - lampes dont le fonctionnement est conditionné seulement par l occupation 4.2 PARAMETRES - données climatologiques locales : luminosité de la voûte céleste tout au long de l année, - exigences d éclairements recommandés en fonction des activités (en Lux), - orientation du bâtiment (cardinal), Pour chaque local : - hauteurs, largeurs, profondeurs intérieures de chaque local (en m), - clarté du sol, des murs, du plafond (en facteurs de réflexion), Pour chaque ouverture : - épaisseur du mur - du tableau - ou de la toiture au niveau de l ouverture (en m), - emplacement, hauteur et largeur de chaque ouverture (en m), - type de vitrage de chaque ouverture (simple, double, couches sélectives, argon), - fraction de cadre (menuiserie) de chaque ouverture (en %), - brise-soleil : position, largeur (en m) et clarté (facteur de réflexion), - présence d une protection solaire mobile (lames verticales, horizontales, store, volet opaque) intérieure ou extérieure, - environnement extérieur : ouverture sur extérieur ou sur atrium, PEREN/D3 Protocole d évaluation 25/44

26 Pour chaque ouverture sur atrium : - type d atrium (4 faces opaques, 1 grande face vitrée, une petite face vitrée, 2 grandes faces vitrées, 2 petites faces vitrées), - hauteur, largeur et profondeur de l atrium, - position du local dans l atrium, - type de parois de l atrium : fraction vitrée (en %), - clarté des parois et du sol dans l atrium (Facteurs de réflexion), - type de vitrage de l atrium (simple, double, couche sélective, argon), - fraction de cadre de l atrium (en %), Pour chaque ouverture sur extérieur : - angles d obstruction des masques extérieurs (hauteurs et azimuts en ), - clarté des obstructions (en coefficients de réflexion), 4.3 RESULTATS - Facteurs de lumière du jour (en %) - Autonomie en éclairage naturel (en %) Figure 14. visualisation des FLJ (à gauche) et de l autonomie en éclairage naturel (à droite) dans un cas étudié avec l interface DIAL-EuropeFigure 4.4 INDICATEURS Code Libellé Unité ECL1 Facteur de lumière du jour (FLJ) moyen de chaque local % ECL2 Proportion de surface correctement éclairée selon activité % ECL3 Autonomie moyenne d éclairement de chaque local % ECL4 Proportion de surface avec une bonne autonomie selon activité % PEREN/D3 Protocole d évaluation 26/44

27 PEREN/D3 Protocole d évaluation 27/44

28 5 Impacts environnementaux 5.1 APPLICATION(S) Trois solutions sont envisagées : 1. Utilisation du logiciel ELODIE 2. Utilisation du logiciel EQUER 3. Développement spécifique du GRECAU Le logiciel ELODIE permet d évaluer les propriétés environnementales intrinsèques d un bâtiment dans son ensemble. Il exploite les informations contenues dans la base INIES (voir annexe et [3]). «Une fois connecté à ELODIE, les différents métrés caractéristiques d un bâtiment considéré sont saisis un à un : surfaces des fenêtres, des murs, des cloisons, etc. Le logiciel étant directement couplé avec INIES, l utilisateur peut alors sélectionner les différents types de produits accessibles dans cette base. En fonction des choix effectués et des données contenues dans les FDES, ELODIE fournit instantanément l impact environnemental de l ouvrage à construire. Les critères retenus pour ce calcul sont ceux de la norme NF P [4]. Ils portent, entre autres, sur l énergie primaire consommée dans le cycle de vie des produits, les conséquences de ces derniers sur le réchauffement climatique, les déchets générés, la consommation d eau, etc. [ ] Si ELODIE met le doigt sur la performance environnementale intrinsèque d une construction, il ne prend pas en compte ses impacts environnementaux liés à ses performances en usage (consommations d énergie, consommations d eau ).» [5] Figure 15. ELODIE PEREN/D3 Protocole d évaluation 28/44

29 ELODIE a été développé par le CSTB avec le soutien financier de la Direction Générale de l Urbanisme, de l'habitat et de la Construction. Une première version finalisée sera disponible à l automne Il est actuellement en cours de test et nous avons sollicité la possibilité de l utiliser dans le cadre du projet PEREN (en attente de réponse du CETE). 5.2 PARAMETRES Les quantités mises en œuvre dans l immeuble par unité fonctionnelle. Exemple : m 2 de Panneau de plafond suspendu 5.3 RESULTATS Impacts environnementaux estimés à l échelle de l immeuble à partir des quantités mises en oeuvre. ELODIE utilise la liste d impacts environnementaux suivante issue de la norme NF P : Epuisement des ressources Libellé Consommation de ressources énergétiques - énergie primaire totale Consommation de ressources énergétiques - énergie renouvelable Consommation de ressources énergétiques - énergie non renouvelable Consommation d'eau Déchets solides valorisés Déchets dangereux éliminés Déchets non dangereux éliminés Déchets inertes éliminés Déchets radioactifs éliminés Unité kg Antimoine équivalent MJ MJ Changement climatique Kg équivalent CO2 Acidification atmosphérique kg équivalent SO2 Pollution de l'air m3 Pollution de l'eau m3 Destruction de la couche d'ozone stratosphérique? Formation d'ozone photochimique kg équivalent éthylène MJ L kg kg kg kg kg 5.4 INDICATEURS Dans le souci de limiter le nombre total des indicateurs, certains regroupements peuvent être effectués, dans l esprit du projet VAROPE. D autre part, compte tenu de l objectif général de réduction des émissions de gaz à effet de serre d un facteur 4, la liste des indicateurs contiendra nécessairement le bilan carbone général 2. 2 Source : mail Luc Floissac du 8/2/2007 PEREN/D3 Protocole d évaluation 29/44

30 Ce bilan carbone globalisera les bilans carbone induits par : 1) le processus de construction (matériaux + transport + machines de chantier + déplacements main d œuvre) 2) les consommations d énergie relatives au chauffage 3) les consommations d énergie relatives au rafraîchissement 4) les consommations d énergie relatives à l éclairage 5) les consommations d énergie liées à l implantation géographique 3 Nota : - les postes 2 et 3 seront déduits des résultats de la simulation thermique selon les règles de transformation par type d énergie (selon [6]) - le poste 4 sera déduit des résultats de la simulation thermique et de la simulation d éclairage Code Libellé Unité IMP1 Bilan carbone Tonne équivalent carbone IMP2 Consommation des ressources IMP3 Production de déchets IMP4 Effets sur la pollution 6 Coûts 6.1 APPLICATION(S) Cette application fera l objet d un développement spécifique dans le cadre du projet. Tâche 2.2 : spécifications de l outil de coût global partagé Tâche 2.3 : développement de l outil de coût global partagé 6.2 PARAMETRES Coût constructif Pour chacun des postes de coût suivants, il faut préciser : - un coût unitaire - l unité utilisée - la quantité mise en œuvre dans l immeuble Le détail du calcul sera développé dans le livrable D4. 3 Elles dépendent de plusieurs paramètres : - Surface parking / m² de bureau - Accessibilité aux transports en commun (distance au point le plus proche...) - Accessibilité aux modes de transport doux (vélo, marche...). - Services offerts par le bâtiment aux usagers "vertueux" (douches, parc à vélos, casiers de rangement...) PEREN/D3 Protocole d évaluation 30/44

31 Certaines quantités seront déterminées automatiquement à l aide du logiciel de CAO (exemple : nombre de fenêtres par type, surfaces de planchers, ) Les coûts unitaires correspondant au prix de vente. Le coût constructif total sera déterminé par le cumul à l échelle de l immeuble du produit du coût unitaire par la quantité correspondante. Liste provisoire des postes de coût constructif : Clos et couvert : - Frais de chantier - Fondations - Structure béton - Façades béton - Dallage - Façade aluminium (hors stores) - Etanchéité - Fermetures extérieures Aménagements : - Plâtrerie - Menuiserie bois - Serrurerie intérieure - Revêtements de sol et faïences - Faux planchers - Faux plafonds - Peintures, revêt. muraux - Nettoyage Equipements techniques : - Transformateurs - Groupe électrogène - Electricité CF (prises + éclairage) - Détection incendie - Détection intrusion - Vidéo-surveillance - Contrôle d'accès - Interphone - GTB - GTC - Stores - Ascenseur - Nacelles - Climatisation ( yc double flux) - Désenfumage - VMC - Plomberie PEREN/D3 Protocole d évaluation 31/44

32 Charges d exploitation Liste provisoire des postes de charges : Consommations énergie (valeurs calculées par le logiciel de simulation) : - Chauffage - ECS - rafraîchissement - éclairage - équipements techniques - auxiliaires Consommations eau - Sanitaire - Arrosage - Entretien Contrôles sécurité - Bureau de Contrôle Agréé Installations électriques et ascenseurs - Contrôle et maintenance des extincteurs - Contrôle et maintenance détection incendie - Contrôle et maintenance éclairage de sécurité - Contrôle et maintenance des exutoires de fumée Entretien maintenance bâtiment - Maintenance annuelle toiture - Nettoyage des vitrages extérieurs (2 passages par an yc location d'une nacelle automotrice) - Maintenance annuelle installation détection intrusion / incendie/ B.A.E.S - Assistance gestion GTC et Contrôle d'accès - Maintenance semestrielle des installations de climatisation - Maintenance des menuiseries Extérieures (Passage bi annuel) - Maintenance et télésurveillance des 3 ascenseurs - Maintenance annuelle VMC CTA et désenfumage mécanique - Maintenance d'une porte tambour - Maintenance poste HT-BT / TGBT / Tableaux divisionnaires Entretien maintenance des parties communes - Entretien des communs : sanitaires, circulations, escaliers, cabines ascenseurs - Relamping, vérif. chasses d'eau, sortie des poubelles, vérif ménage et petites interventions PEREN/D3 Protocole d évaluation 32/44

33 (remplacement serrure, débouchage canalisations, déneigement éventuel, etc.) contrat de 2 h par jour + fournitures Entretien maintenance des espaces extérieurs - Entretien des espaces verts - Entretien du réseau d'arrosage automatique - Balayage semestriel des voiries et parkings (yc sous dalle engazonnée) - Entretien et maintenance des portails motorisés - Maintenance et relamping annuel des points d'éclairage extérieur - Maintenance annuelle des réseaux EP et EU - Maintenance et curage rétention d'eau enterrée Assurance Mission de gestion immobilière 6.3 RESULTATS - Coût constructif par poste - Charges d exploitation par catégorie 6.4 INDICATEURS Code Libellé Unité CT1 Coût de la construction de l immeuble hors aménagement HT CT2 Coût de l aménagement HT CT3 Charges propriétaire sur une période déterminée HT CT4 Charges occupant sur une période déterminée HT 7 Synthèse On obtient une liste provisoire de 19 indicateurs : TH1 TH2 TH3 TH4 ECL3 IMP1 IMP2 IMP3 Indicateur Consommations énergétiques de l immeuble Dépenses énergétiques de l immeuble Inconfort thermique évalué par le nombre d heures pendant lesquelles la température a dépassé 27 pendant les périodes d occupation Capacité de production d énergie de l immeuble par des équipements spécifiques (panneaux photovoltaïques, éoliennes, ) Autonomie moyenne d éclairement de chaque local Bilan carbone de la construction hors aménagement Bilan carbone aménagement Consommation des ressources PEREN/D3 Protocole d évaluation 33/44

34 IMP4 IMP5 CT1 CT2 CT3 CT4 Production de déchets Effets sur la pollution Coût de la construction de l immeuble hors aménagement Coût de l aménagement Charges propriétaire sur une période déterminée Charges occupant sur une période déterminée Remarques : 1. Pour le coût constructif et le bilan carbone, on distingue l aménagement intérieur du reste de la construction. Cela permet d apprécier les incidences des choix dans le domaine de l acoustique. A qualité d ambiance équivalente, un bureau non cloisonné mobilisera moins de matériaux et l outil permettra de quantifier cet effet. 2. Des réflexions sont en cours sur un indicateur qui permettrait d apprécier l acceptabilité des occupants. Plusieurs membres du consortium signalent que des solutions techniquement justifiées peuvent être refusées ou voir leurs performances dégradées sous la pression des occupants Cette liste doit être validée et rendue homogène, tous les indicateurs devant réagir de la même façon. On pourrait décider qu un indicateur aura une valeur faible si l immeuble est performant comme c était le cas pour le projet VAROPE (la majorité des indicateurs sont dans ce cas) : Une solution consisterait également à exprimer tous les indicateurs sur une base 100. PEREN/D3 Protocole d évaluation 34/44

35 8 Protocole d évaluation Le schéma suivant présente l enchaînement des différentes procédures nécessaires à l évaluation d un immeuble de bureau. La première procédure définit les principales caractéristiques de l immeuble et les variantes que l on se propose d étudier. L immeuble est ensuite saisi (P2) et on détermine les quantités de composants utiles à plusieurs outils d évaluation. Les simulations (P4 à P8) peuvent alors s effectuer en parallèle. La dernière procédure traite l ensemble des informations pour déterminer l ensemble des indicateurs composant le profil de l immeuble. On peut ensuite répéter le processus pour étudier les variantes d un même immeuble. P1. Définition du plan de simulation P2. Description de l immeuble (DAO/CAO) P3. Détermination de quantités P4. Simulation thermique dynamique P5. Acoustique P6. Eclairage P7. Impact environnemental P8. Coûts constructifs et charges d exploitation P9. Détermination des indicateurs et du profil Nouvelle simulation Figure 16. Processus général P1. Définition du plan de simulation - Définition de l immeuble de référence (exemple : immeuble existant GA à bureaux fermés) - Définition de la variante à étudier (exemple : version open space d un ensemble de bureaux de l immeuble) PEREN/D3 Protocole d évaluation 35/44

36 P2. Description de l immeuble (DAO/CAO) - saisie de l immeuble - description des ouvrages mis en œuvre (composition des parois types, caractéristiques des fenêtres et portes, ). Les ouvrages type seront nommés. - production de la nomenclature des composants regroupés par lots. Le nom des composants devra être respecté dans l ensemble des outils d évaluation. - définition des usages et du mode d occupation en fonction des horaires P3. Détermination de quantités - détermination des quantités des composants mis en œuvre dans l'immeuble P4. Simulation thermique dynamique - zonage thermique (regroupement de pièces en zones thermiquement homogènes) - prise en compte des effets de masques - traitement et saisie des informations nécessaires à la simulation - simulation - traitement des résultats de la simulation P5. Acoustique - Etude d environnement : impact sur la constitution de la façade - Choix constructif plancher plafond basé sur le choix des techniques de chauffage, climatisation - Partitionnement des espaces : mise au point et validation par simulation des locaux en activité - Description des matériaux second œuvre P6. Eclairage P7. Impact environnemental - revue de la banque des composants pour extension éventuelle afin qu elle contiennent des informations sur tous les types de composants mobilisés pour la construction de l immeuble - détermination des indicateurs à l échelle de l immeuble P8. Coûts constructifs et charges d exploitation - revue de la liste des postes de coûts constructifs - détermination des quantités par poste de coût - revue de la liste des postes de charges d exploitation - détermination des valeurs par poste de charge P9. Détermination des indicateurs et du profil - traitements complémentaires pour produire certains indicateurs - production du profil PEREN/D3 Protocole d évaluation 36/44

37 9 Périmètre d étude 9.1 SIMULATION DES IMMEUBLES EXISTANTS Les immeubles étudiés sont le siège de GA et l immeuble Sarinen de SILIC. La simulation aura plusieurs objectifs : 1) valider la procédure d évaluation 2) tester les applications et les interfaces développés dans le cadre de la tâche 2.3 3) comparer deux variantes d aménagement (open spaces et bureaux fermés) La comparaison mettra en évidence les enjeux et les pistes de progrès. On étudiera notamment : - les effets de la suppression de faux plafonds et de faux planchers sur la hauteur des bâtiments - les incidences du type d aménagement sur les quantités de matériaux mobilisés 9.2 SIMULATION DE L IMMEUBLE VIRTUEL Les paramètres susceptibles d influer sur les performances d un immeuble de bureau sont extrêmement nombreux. Il sera nécessaire d opérer une sélection pour obtenir un nombre raisonnable de variantes. Ce paragraphe est une première tentative du GRECAU pour identifier les six variables architecturales principales qui devront faire l objet d études approfondies lors de la tâche 3.3 : - La compacité en plan - La compacité verticale - La surface vitrée - L inertie thermique - Le rafraîchissement - Les matériaux et leurs impacts environnementaux Compacité du plan Il y a un intérêt économique global à réduire le périmètre extérieur à surface utile égale, donc à épaissir le pignon. Noter que si les 2 façades principales doivent encore respecter la trame standard de 135, cet accroissement du pignon ne peut varier de façon continue, il doit compenser l enlèvement d un nombre entier de trames de façade. Reste à voir ensemble l intérêt fonctionnel de cette sur largeur : Si elle bénéficie aux locaux en façade, la portée éclairante de leur vitrage doit être accrue. De plus : - S ils sont en open spaces, qui ont en principe un nombre respectable de trames, leur sur profondeur servira à compenser leur raccourcissement de 1 ou 2 trames, en terme de surface utile. - Par contre, pour les bureaux fermés qui ne peuvent faire moins que 2 voire 3 trames, cette sur profondeur devient de la surface superflue. PEREN/D3 Protocole d évaluation 37/44

38 Il paraît donc plus facile de concentrer cette sur profondeur sur les locaux centraux puisque, non connectés à la trame des façades, ils peuvent donc avoir une largeur qui s en affranchit pour garder leur surface initiale ; pour peu que le plafond s en affranchisse aussi. Les autres facteurs de compacité dépendront plus des particularités de chaque projet : - Tout mettre dans le moins de bâtiment(s) possible(s) - Pas de volume annexe en saillie des façades - Essayer le plan carré avec patio central, ouvert ou couvert de vitrage Compacité verticale Réduire la hauteur des façades, à hauteurs sous plafond identiques, en diminuant l épaisseur du plancher : quand il inclue à la fois un faux plafond continue et un faux plancher (pour absorber le pianotage des prédalles par exemple) son épaisseur est d au moins 90 cm ; alors qu une dalle de 20 cm pouvant se passer de ces enjoliveurs réduit la hauteur de la façade de 70 cm par niveau (ou, en gardant la même hauteur totale, cela offre 1 niveau de plus tous les 4 niveaux) Tous les étages doivent avoir la même surface et être strictement superposés verticalement. Surface vitrée Le vitré coûtant bien plus cher que l opaque (à construire, à entretenir, en chauffage, en clim et en protection solaire, à recycler), il paraît capital de rechercher sa surface minimale, sans préjudice pour ce qu on en attend par ailleurs : - permettre aux occupants de regarder dehors - enjoliver les façades La priorité habituellement donnée au second point amène sûrement un surdimensionnement nuisible à l économie globale, même compte tenu de l économie permise en éclairage et chauffage hivernal. On ne peut pas toujours choisir l orientation du bâtiment et il y a peu de scoops à attendre sur le méfait estival des façades à l ouest et à l est, sur le bienfait global de celles au nord et au sud. Mais puisque le sud chauffe en hiver et que tous sauf le nord nécessitent un contrôle solaire, la surface vitrée optimale peut être différente pour chaque orientation. Inertie thermique L inertie permet d économiser l énergie dépensée pour le confort thermique, surtout en saison chaude et à plus forte raison caniculaire. Elle est gratuite dans le béton qui a déjà une utilité structurelle et même phonique ; et peu surcoûteuse si on l épaissit un peu. Pour les porteurs verticaux, systématiser les partitions en BA s opposerait à la souplesse d aménagement, mais on peut y recourir en pignon et autour des trémies. Si les planchers pleins en béton gardent par contre de l intérêt, leur utilité thermique actuelle est très perfectible : - Pour qu ils puissent échanger avec l ambiance ils ne doivent pas être court-circuités par des faux plafonds, de la moquette, un faux plancher. Il faut donc étudier diverses solutions de dalle laissée nue mais qui préservent néanmoins l acoustique et la discrétions des diverses canalisations et gaines PEREN/D3 Protocole d évaluation 38/44

39 - Pour accroître leur stockage, mieux vaut des dalles pleines d au moins 30 voire 40 cm (leur surcoût peut être compensé par leur portée plus grande). - Pour mieux profiter de la chaleur puis de la fraîcheur gratuites, et pour mieux les gérer selon les besoins, on peut en charger les dalles en y noyant un serpentin liquide. Rafraîchissement Explorer les possibilités de rafraîchir sans clim, en liaison avec l inertie des planchers : - aération nocturne activée et sécurisée - puits canadien (dispenserait-il d inertie interne?) - géothermie? Matériaux et environnement Il faut désormais prendre en compte l épuisement des ressources naturelles en matériaux, l énergie nécessaire pour en faire un ouvrage bâti, puis en fin de vie du bâtiment la facilité à le déconstruire, à en recycler le produit, à restituer un terrain en l état initial. De tous ces points de vue : - Le béton est le plus pénalisant, ce qui minore son intérêt pour l inertie thermique : vérifier si son surdimensionnement à cet effet est globalement rentable. Par contre il faut explorer les possibilités de le minimiser partout où il n a pas cet effet thermique ; par exemple dans les fondations, souvent gourmandes en m3. - Le bois et même l acier (récupérable) sont favorisés, mais il n apportent guère d inertie thermique : explorer les possibilités d alourdir d une façon ou d une autre les planchers à structure légère. Ouvrages critiques Cette première revue met surtout 2 éléments sur la sellette : - Les planchers qui devraient garder leur qualité acoustique et une circulation discrète des gaines, mais : - permettre des bâtiments plus larges - permettre des partitions internes, toujours sans pont phonique mais indépendantes d une trame, au moins en partie centrale - avoir une épaisseur globale minimum pour économiser en façade - mais une épaisseur maximale du béton lui-même - agir thermiquement sur l ambiance par leurs deux faces - incorporer un serpentin caloporteur - Les vitrages qui devraient - fournir aux occupants une vue suffisante, être compatibles avec la logique constructive, donner une façade intéressante - mais être d un coût global minimum, compte tenu en particulier du rendement amélioré des éclairages, de la possibilité de fermeture nocturne isolante, etc. PEREN/D3 Protocole d évaluation 39/44

40 10 Annexes 10.1 PROJET VAROPE Projet de recherche financé par un fonds de l innovation des groupes SUEZ et GTM Comparaison de deux variantes architecturales et de deux types de structure (métal/béton) pour une unité pharmaceutique (projet DISKUS) : Procédure ; 1) comparaison des deux variantes architecturales 2) choix de l option intégrée 3) comparaison des deux variantes de type de structure 4) choix de l option structure métallique Figure 17. Comparaison de deux variantes architecturales PEREN/D3 Protocole d évaluation 40/44