ETUDE D UN BATIMENT HQE

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1 PARTIE D ETUDE D UN BATIMENT HQE Site NATURAGORA D1 - La démarche HQE D2 - Etude de la cible n 10, Confort visuel : éclairage artificiel satisfaisant et en appoint de l éclairage extérieur D3 - Etude technico-économique des lampes D4 - Choix du système de gestion locale des luminaires D5 - Etude de la cible n 2 : choix intégré des procédés et produits de construction Ce dossier est constitué de : 6 pages numérotées DR D1 à DR D6 [Documents questions - réponses] 11 pages numérotées DT D1 à DT D11 [Documents techniques] Répondre aux emplacements réservés

2 D1. LA DEMARCHE HQE Cette première étude portera sur l extrait du document de l Agence De l Environnement et de la Maîtrise de l Energie (ADEME) situé pages DT D1, DT D2 et DT D3. D1.1. Donner, en cinq lignes, une définition de la HQE. La HQE, est d abord une démarche, celle de management de projet visant à limiter les impacts d une opération de construction ou de réhabilitation sur l environnement tout en assurant à l intérieur du bâtiment des conditions de vie saines et confortables. Esthétique, confort, agrément de vie, écologie, durabilité: la Haute Qualité Environnementale prend en compte la globalité, joue le développement durable et représente ainsi l état le plus avancé de l art de construire. D1.2. En vous aidant également de l extrait de la notice environnementale (page PG5) de la présentation générale, énoncer les 8 principales cibles retenues pour la construction de ce site. Cible n 01 : relation harmonieuse des bâtiments avec leur environnement immédiat ; Cible n 02 : choix intégré des procédés et produits de construction ; Cible n 03 : chantier à faibles nuisances ; Cible n 04 : gestion de l énergie ; Cible n 05 : gestion de l eau ; Cible n 10 : confort visuel ; Cible n 13 : qualité de l air ; Cible n 14 : qualité de l eau. D2. ETUDE DE LA CIBLE N 10, CONFORT VISUEL : éclairage artificiel satisfaisant et en appoint de l éclairage extérieur On vous demande à présent d étudier l éclairage de la salle fédérale. Cette salle est une grande salle de réunion et de projection de 4m de plafond dans lequel sont encastrés des luminaires de marque MAZDA type OLYMPIA déco 245 FSB245 de classe B (page DT D4) équipés de 3 lampes type fluo-compactes EF2 18W (page DT D4) chacun. L éclairement moyen souhaité est de 200lux et les coefficients de réflexion de la pièce sont de 511. Le plan utile se trouve à 80cm de hauteur, l indice de suspension «j» des luminaires est nul et le facteur de dépréciation de l installation sera de 1,45. D2.1. En vous aidant du plan architectural (page DT D8), déterminer l indice minimal du local Kmin. Vous utiliserez, pour les prises de dimensions, la zone délimitée par les pointillés. ab. Kmin = ( a+ b). h Avec a : longueur, b : largeur et h : (hauteur de la pièce hauteur du plan utile). DR D1

3 Attention : Les dimensions de la pièce peuvent changées en fonction de la reprographie! a = 9,5m b = 14,5m et h = 3,2m donc Kmini = 1,79 Cadre réponse D2.1 D2.2. Déterminer à l aide des tableaux (page DT D7), l utilance U en % nécessaire. U = 0,79 = 79% classe B J=0 Réflexion 511 Kmini=1,79 D2.3. Déterminer le nombre de luminaires nécessaire N. E... abd N nfuη... Avec E : éclairement moyen à maintenir d : facteur de dépréciation, n : nombre de lampes installées dans le luminaire, F : flux unitaire d une lampe, η : rendement du luminaire. N (200x9,5x14,5x1,45)/(3x1200x0,79x0,6)=23,4 soit 24 luminaires Conclusion : le nombre de luminaires calculé correspond à celui implanté réellement sur le site. D3. ETUDE TECHNICO-ECONOMIQUE DES LAMPES On vous demande à présent d étudier l impact économique des lampes fluo-compactes utilisées dans cette salle. Pour cela, vous comparerez deux lampes à éclairement équivalent : une lampe 100W (page DT D5) à incandescence standard et une lampe fluo-compacte 18W (page DT D4). D3.1. Quel serait l investissement pour le même nombre de lampe sur la même durée d utilisation dans les deux cas étudiés sachant que la salle fédérale est éclairé en moyenne 1000 heures par an? Lampe à incandescence Fluo-compacte Nombre Durée de vie 1000 h 7000h Prix unitaire Investissement D3.2. Calculer le prix de la consommation pour le nombre de lampe sur la durée d utilisation dans les deux cas étudiés sachant que le prix du KW moyen est de 8c. Lampe à incandescence Fluo-compacte Nombre Puissance unitaire Consommation kwh Prix consommation DR D2

4 D3.3. Calculer le coût global pour le même nombre de lampe sur la même durée d utilisation dans les deux cas étudiés. Lampe à incandescence Fluo-compacte Investissement Prix consommation Total Economie réalisée Conclusion : Les lampes fluo-compacte durent 7 fois plus longtemps et consomment, pour un éclairement équivalent, 5 fois moins d énergie. D4. CHOIX DU SYSTEME DE GESTION LOCALE DES LUMINAIRES D4.1. A l aide de la documentation (pages DT D5 et DT D6), déterminer le code du système de gestion de l éclairage en connexion vissée le mieux adapté à la salle fédérale. Pour les salles de réunion et dans la gamme Occuswitch le modèle avec détecteur de mouvement et cellule photoélectrique est préconisé référence D4.2. A quelle valeur d éclairement sera réglé chaque système de gestion d éclairage? Le seuil théorique de réglage des systèmes de gestion d énergie est de 200 Lux (indiqué dans le cahier des charges et sur le plan architectural. D5. ETUDE DE LA CIBLE N 2 : choix intégré des procédés et produits de construction Problématique : L'étude des caractéristiques thermiques des produits de construction permet de réduire la déperdition de la puissance à travers les parois d un bâtiment, ce qui minimise la consommation d énergie utilisée pour le chauffage et réduit l émission de polluants dans l atmosphère. Objectif : on souhaite déterminer l'épaisseur du matériau isolant répondant à la norme HQE puis quantifier la puissance thermique perdue à travers les murs de la salle fédérale. D5.1. Présenter en quelques lignes les avantages du matériau isolant BATIPLUM (page DT D9). Batiplum présente les avantages d'être un très bon isolant thermique, une régulation de l'humidité, ainsi qu'une protection sonore. DR D3

5 R si R se R Figure D-1 : composition des murs extérieurs de la salle fédérale D5.2. Les règles de construction des bâtiments HQE imposent pour les murs extérieurs une résistance thermique supérieure ou égale 2,55 m 2. C/ W. En déduire le coefficient de transmission surfacique Up correspondant à la résistance thermique normalisée (voir pages DT D10 et DT D11). Up = 1 / Σ R = 1 /( 2,55 + 0,17 ) = 1/ 2,72 = 0,367 W/ m². C D5.3. Compléter le tableau ci-dessous à l'aide de la Figure D-1 et de l'annexe (DT D9) : Matériaux de la paroi Plaque de plâtre BA13 à parement de carton Batiplum (matériau d isolation thermique) Blocs creux en béton de granulats courants (parpaing) e m λ W / m C ( ) m 2 R C/ W 0,013 0,25 0,052 0,08 0,04 2 0,2 0,953 0,209 Résistance superficielle extérieure R se 0,04 Résistance superficielle intérieure R si 0,13 DR D4

6 D5.4. Calculer le coefficient de transmission surfacique Up des murs extérieurs de la salle fédérale R murs extérieurs = Σ R + Rsi + Rse = 0, , ,17 = 2,431 m 2 C/W Up = 1 : 2,431 = 0,411 W/ m². C D5.5. La réglementation est-elle respectée? Que faut-il changer dans la composition des murs extérieurs, justifier votre réponse? non, car Up est supérieur à la norme. Il faut augmenter l'épaisseur e de l'isolant à 110 mm car R = 2,75m2 C/W. donc Up = 1 : ( 2, ,75 ) = 0, 314 W/ m². C Les mesures effectuées directement sur le plan architectural de la salle fédérale (échelle 1:100), donnent les dimensions intérieures suivantes : largeur 10 cm longueur 15,2 cm hauteur 4,6 cm Cette salle fédérale est équipée de 7 fenêtres vitrées et d'une porte pleine en bois donnant sur l'extérieur, dont les dimensions sont indiquées sur la Figure D-2 (échelle 1:50). Fenêtre Porte Fenêtre à soufflet Surfaces Vitrées 0,75 cm 2,5cm 4,6cm 2,9 cm Fenêtre oscillo-battante 1,7 cm 1,5cm 1,6cm 1,8cm 1,7cm 2cm Figure D-2 : Fenêtre et porte de la salle fédérale DR D5

7 D5.6. Déterminer les surfaces opaques et vitrées, puis compléter le tableau ci-dessus (voir le plan architectural DT D8) Surface A (m 2 ) Coefficient U Ui. Ai Murs en contact avec l extérieur Plancher donnant sur un vide sanitaire ou sur un volume non chauffé Plafond en béton ou en maçonnerie et toiture en tôles métalliques étanchées Surfaces vitrées des fenêtres donnant sur l extérieur Portes pleines donnant sur l extérieur ( ,2 ). 4,6 = 161,92 0,314 50,842 10x15,2=152 0,416 63,232 10x15,2=152 0,317 48,184 1,225x0,8x7 = 7 2,10 14,7 2,3x1=2,3 3,5 8,05 D5.7. Calculer le coefficient de transmission globale de la salle fédérale U bât en utilisant la relation suivante : U bât = ( Ui. Ai ) / Ai U bât = 185,08 : 471,22 = 0,389 W/ m². C D5.8. Calculer la puissance thermique perdue par les parois extérieures de la salle fédérale. Avec θ i et θ e respectivement températures intérieure (maintenue à 20 C) et extérieure du bâtiment qui dépend de la zone climatique H1 (page DT D11). P = U bât. ( θ e - θ i ). A = 0,389 ( ) 474,22 = 5,36 kw cela correspond à la puissance à installer dans la salle fédérale pour compenser les déperditions à travers toutes les parois DR D6

8 DT D1

9 DT D2

10 DT D3

11 DT D4

12 DT D5

13 DT D6

14 DT D7

15 Echelle : 1/100 e DT D8

16 DT D9

17 DOCUMENT ANNEXE - Déperditions à travers les parois 1 - Considérons un corps C solide, homogène, massif, dont les traces (un plan de figure perpendiculaire à ces deux plans) sont P 1 et P 2 et situés à la distance e l un de l autre, Figure 1. Admettons que le plan P 1 soit à la températureθ 1, le plan P 2 à la températureθ 2, par raison de symétrie, l écoulement de la chaleur est uniformément distribué et perpendiculaire aux deux plans. Considérons maintenant deux surfaces identiques A 1, A 2 de valeur commune A prises sur les plans P 1 et P 2, exactement en regard l une de l autre, la chaleur qui part d un côté aboutit à l autre. L expression de la puissance thermique qui s écoule entre les deux surfaces A 1 et A 2 est : ( θ) P = λθ 1 2 A e Ρ1 Ρ2 P : en Watts θ1 θ2 : en C A : en m 2 e : en mètre W / m C - conductivité thermique du corps C λ : en ( ) A 1 θ 1 A 2 θ 2 Figure Soit une paroi constituée de n couches de matériaux isolants thermiquement homogène voir Figure 2, λ1 λ2 3 e1 e2 e3 λ e 1, e 2, e 3 : épaisseurs des différentes couches de matériaux (en mètre) U λ 1, λ 2, λ 3 : désignent la conductivité thermique de chaque W / m C ). matériau (en ( ) R 1, R 2, R 3 : résistance thermique, elle quantifie la qualité d'un matériau à s opposer au transfert de la chaleur. Elle vaut R = e / λ R si R se La résistance thermique R (en R = Σ R = R 1 + R 2 + R 3 m 2 C/ W ) de la paroi est alors : R1 R2 R3 R Figure 2 DT D10

18 3 - R s : représente la résistance superficielle de la paroi due aux résistances de la surface intérieure R si et extérieure R se de la paroi. Disposition de la Paroi : - l extérieur - un passage ouvert - un local ouvert Paroi verticale (mur), flux de chaleur horizontal, m 2 R si C/ W m 2 R se C/ W R s = R si + R se m 2 C/ W 0,13 0,04 0,17 Paroi horizontale (plafond, plancher), flux de chaleur ascendant 0,10 0,04 0,14 flux de chaleur descendant 0,17 0,04 0, Le coefficient de transmission surfacique Up, correspond au pouvoir isolant global d'une paroi : U p = 1 / (ΣR + R si + R se ) en W / ( m C) 5 - La puissance thermique perdue P à travers toutes les parois extérieures d'une salle : ( θ θ ) P = U A bât e i U bât : coefficient de transmission globale de la salle ( W / ( m 2 C) 2 ). A : surface de toutes les parois extérieures de la salle ( m ) θ i, θ e : respectivement température intérieure (maintenue à 20 C) et température extérieure conventionnelle du bâtiment dépendant de la zone climatique H1. Zones climatiques Température extérieure conventionnelle ( C) Nord Pas de Calais, Picardie H1a, H1b, H1c, -9 Centre, Auvergne H2a, H2b, H2c H2d -6 Bassin méditérranéen H3-3 DT D11