Cours Energétique du bâtiment, automne 2008 Bilan énergétique d'un bâtiment et confort thermique
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- Irène Sénéchal
- il y a 7 ans
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1 Cours Energétique du bâtiment, automne 2008 Bilan énergétique d'un bâtiment et confort thermique Description générale Le bâtiment est une villa d'un étage, posée sur le sol. Les combles et la serre ne sont pas chauffés. Les croquis à l'échelle 1:100 en annexe donnent les dimensions importantes (surface au sol: 7 m x 13 m, négliger l'épaisseur des parois). La villa est située à Ecublens et loge 2 adultes et un enfant. Eléments de construction Murs: Porteur intérieur en plots de ciment creux de 15 cm, plâtré 1 cm du côté intérieur; 8 cm d'isolation de laine minérale; mur extérieur en plots de ciment creux de 10 cm; crépi 2 cm. Dalle sur sol: Moquette ou carrelage sur chape de mortier de 7 cm, posée sur 6 cm de polystyrène expansée de 20 kg/m 3, lui-même posé sur une dalle de 20 cm de béton. Dalle-plafond: Dalle de béton armé de 15 cm recouverte de 10 cm de polystyrène expansé de 20 kg/m 3, protégé par 2 cm de panneau de bois aggloméré. Vitrages: doubles standard avec cadres en bois (25 % de cadre). Véranda: vitrages identiques, cadre métallique à ponts coupés, sol vers la terre en dallettes de céramique (3 cm) isolées du sol par 3 cm de polyuréthane. Porte en panneau de PUR de 20 mm plaqué de 5 mm de contre-plaqué sur les deux faces. Toiture en tuiles sur lattes, sous-toiture en panneau de bois aggloméré (2 cm) et lambris de sapin (2 cm). Taux de renouvellement d'air: 0.5 vol/h Installations techniques Chauffage à mazout classique, distribution de la chaleur par des radiateurs/convecteurs à eau chaude. Rendement global de l'installation 80 %. Pas de refroidisssement au moyen d'une installation de climatisation frigorifique. Outils informatiques à utiliser LESOSAI (bilan thermique mensuel) consommation d'énergie sur l'année modèle thermique dynamique simple à 6 noeuds (3 zones thermique, 2 noeuds par zone) + 2 noeuds à température assignée (air extérieur, terrain) confort thermique estival
2 A Bains Hall Cuisine Chambre Chambre Salon Echelle 1:100 Serre A
3 Echelle 1:1 Cuisine Salon Serre Coupe A-A Façade Est Façade Ouest
4 Questions A. Enveloppe du bâtiment A1. Calculer les coefficients U des divers éléments de construction. Un calcul explicite (à la main) sera effectué sur les murs (à titre d'exemple), les autres éléments pouvant être calculés au moyen du logiciel LESOSAI. A2. Quelle est la température dans les combles, si la température dans les pièces adjacentes est de 20 C et la température extérieure de -10 C? Même question par rapport à la véranda, en l'absence de soleil et en supposant une température du terrain égale à 5 C. A3. Analyse énergétique du bâtiment en utilisant LESOSAI Où le bâtiment perd-il le plus d'énergie? Comment proposeriez-vous de l'améliorer si une rénovation lourde était envisagée? Quelle serait(seraient) la(les) première(s) mesure(s) à entreprendre sur l enveloppe pour améliorer la performance énergétique du bâtiment? A4. Dans les mêmes conditions extrêmes que pour la question A2, analyser les risques de condensations ou de moisissures sur les murs vers l'extérieur. Faut-il prévoir une barrière de vapeur? Et si oui, où? A5. Evaluer le confort thermique estival sur les 2 mois les plus chauds (juillet-août), en effectuant les hypothèses suivantes: La véranda reste ouverte en permanence vers l'extérieur; Les fenêtres sont protégées du rayonnement solaire par des stores efficaces (transmission résiduelle 10 %), qui sont abaissés dès que le rayonnement incident sur la façade considérée est supérieur à 100 W/m 2 ; Le taux de renouvellement d'air moyen est de 1 vol/h (donc supérieur à celui de la saison de chauffage). Le confort estival sera estimé par la fraction du temps durant laquelle la température dépasse 26 C dans les pièces. On considérera 2 variantes: celle avec les protections solaires indiquées, et une variante sans protection solaire. B. Installations techniques B1. A quelle puissance dimensionneriez-vous le système de chauffage (y.c. la production d eau chaude sanitaire), en considérant la situation extrême de -10 C à l'extérieur, et en supposant un rendement global de l'installation de chauffage égal à 80 % (pertes de distribution et pertes de la chaudière)? B2. Evaluez la consommation annuelle de mazout liées aux prestations de chauffage et de production d eau chaude sanitaire (ECS). B3. Estimez les coûts annuels liés à la fourniture de chaleur et d ECS pour le bâtiment en question (coûts rapportés à l énergie utile). Vous pourrez pour cela vous aider les informations présentées
5 dans le document de l ASIG intitulé «Comparaison de différents systèmes de chauffage» (ASIG, 2007) en adaptant les chiffres à la chaudière du bâtiment. B4. Calculez l indice de dépense (IDE) énergétique du bâtiment. Comparez l IDE du bâtiment aux valeurs limites précisées dans la Norme SIA 380/1. Quelle(s) conclusion(s) pouvez-vous déduire de cette comparaison? B5. Evaluez le volume annuel des émissions de CO 2 liées au chauffage et à la production d ECS pour le bâtiment en question. A combien s élèvent les émissions de CO 2 par an et par habitant? A combien s élèvent les émissions de CO 2 par an et par m2 de plancher? Informations complémentaires sur les logiciels LESOSAI Le logiciel (pour PC Windows) est à télécharger sur Choisir la rubrique "téléchargement/achat", télécharger la dernière version (LESOSAI 6.0), puis installer le logiciel en exécutant le programme setuplesosai exe. Le logiciel fonctionne alors en mode démonstration (voir les limitations sur le site web). Il est aussi recommandé de télécharger le programme annexe USAI (installation en exécutant le programme setupusai19.exe). Pour demander une license (gratuite pour les étudiants de l'epfl), envoyer un à l'adresse suivante: software@e4tech.com en spécifiant que vous êtes étudiant à l'epfl et que vous suivez le cours d'énergétique du bâtiment donné par Nicolas Morel et Edgard Gnansounou. Modèle thermique dynamique Le modèle est disponible sur le site Moodle du cours Energétique du bâtiment. Il s'agit d'un script Matlab: si vous avez installé Matlab sur votre ordinateur, pas de problème. Sinon, au vu du prix très (trop?) élevé de Matlab, il est possible d'utiliser Octave, un clone Matlab-compatible. Octave sera également disponible sur le site Moodle du cours Energétique du bâtiment dès début octobre 2008, avec un bref guide d'installation et le logiciel annexe Java Runtime Environment (nécessaire pour utiliser les facilités graphiques d'octave correspondant à celles de Matlab).
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