Enveloppe performante

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1 Enveloppe performante Quelle approche pour le chauffagiste? Quel type de producteur de chaleur choisir? SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 1

2 Structure exposé : 1/ Rappel : le surdimensionnement «à combattre» 2/ Comment aborder ce type de projet : 2.1 Étude et dimensionnement (importance de la concertation avec le maître d ouvrage) 2.2 Le générateur de chaleur 2.3 Les émetteurs de chaleur 2.4 Logements collectifs centralisation 2.5 Étanchéité à l air et ventilation double flux impact sur les choix 3/ La problématique de l eau chaude sanitaire 3.1 Dimensionner correctement 3.2 Dissocier ou non? 3.3 Appoint solaire thermique viser la simplicité et l efficacité 4/ Cas pratiques : présentation de 4 chantiers (passif unifamilial, collectif basse énergie et centre sportif école) SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 2

3 1/ Rappel : le surdimensionnement «à combattre» - Effets du surdimensionnement de la chaudière: augmentation pertes à l arrêt, cycles de fonctionnement brûleur plus courts, augmentation consommation d énergie - Pour une maison K 55 25W/m³ chauffé - Pour une maison K 35 15W/m³ chauffé Puissance spécifique à installer [W/m³] pour une température intérieure de consigne de 19 C, une température extérieure de base de - 8 C et un taux de renouvellement d'air de 0,7 vol/h Compacité du bâtiment (Volume chauffé / Surface déperditive) [m] Niveau global d'isolation K35 K45 K70 K150 0,5 23,9 31,6 46,3 67,6 1 16,7 19,4 26,6 47,3 1,5 14, ,6 40,6 K35 = bâ(ment basse énergie ; K45 = bâ(ment bien isolé (construire avec l énergie) ; K70 = bâ(ment isolé des années 80 ; K150 = bâ(ment ancien et non isolé. 2 13,9 15,9 21,0 37,2 3 13,5 15,2 20,2 33, ,8 32,1 SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 3

4 1/ Rappel : le surdimensionnement «à combattre» la puissance de relance en cas d intermittence ou de ralenti nocturne dépend : - De l inertie du bâtiment - De la diminution de t intérieure - Du temps de relance SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 4

5 1/ Rappel : le surdimensionnement «à combattre» Temps de relanc e pour une durée maxim ale de ralenti de nuit de 12 heure s f rh W/m² Chute prévue de la température intérieure lors du ralenti 2K 3K 4K faible moyenne forte faibl e Inertie du bâtiment moyenne forte faible moyenne forte SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 5

6 Importance du surdimensionnement Augmentation des temps d arrêt et donc des pertes (diminution du facteur de charge de la chaudière : temps de fonctionnement du brûleur par rapport aux temps d utilisation de la chaudière) Taux de charge idéal = 30% SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 6

7 Importance du surdimensionnement Diminution des temps de fonctionnement du brûleur et augmentation des séquences de démarrage Comment repérer le surdimensionnement : Temps de fonctionnement du brûleur < 4 minutes Temps de fonctionnement annuel < 1000 à 1500 heures/an 40 kw 19 kw SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 7

8 Importance du dimensionnement : comment faire Oublier les 50 à 80 W/m³ - en moyenne les calculs tournent autour de 30W/m³ Détermination de la puissance basée sur le calcul de déperditions du bâtiment (calcul de l enveloppe détermination du U moyen) SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 8

9 Importance du dimensionnement : comment faire Mauvaise méthode en sommant la puissance des radiateurs les radiateurs sont presque toujours surdimensionnés ou en appliquant une proporionnelle au volume du bâiment, du type W/m³ puissance neuement supérieure à la réalité c'est la surface déperdiive qui définit les besoins de chaleur, pas le volume chauffé ou en rénovaion reprenant la puissance des chaudières existantes les anciennes chaudières sont presque toujours surdimensionnées les bâiments anciens ont souvent fait l'objet d'amélioraions énergéiques (double vitrage, isolaion de toiture,...) les chaudières ont un meilleur rendement uile SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 9

10 Importance du dimensionnement : comment faire SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 10

11 Importance du dimensionnement : comment faire SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 11

12 Importance du dimensionnement : comment faire calcul basé sur la consommation actuelle et le taux de charge SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 12

13 Importance du dimensionnement : exemples Chemin du Puits 83:15 kw nécessaires 45 kw installés Maison de repos les Églantines : 1800 kw installés 870 kw nécessaires!!!! Résidence Concorde : 1000 kw installés 400 kw nécessaires = Consommation de ces bâtiments élevées!!!!! SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 13

14 Importance du dimensionnement : exemples Chemin du Puits 83:15 kw nécessaires 45 kw installés quand la chaudière démarre elle délivre déjà la puissance nécessaire pour une t extérieure de -3 C SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 14

15 Importance du dimensionnement : exemples Les Églantines: limitation de la puissance des brûleurs petite flamme dans grand échangeur SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 15

16 Importance du dimensionnement : exemples Résidence Concorde : 400 kw nécessaires 1000 kw installés Mesure prise qui ne coûte rien = couper une chaudière, l isoler hydrauliquement et ne garder que la chaudière la plus performante en fonctionnement SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 16

17 2/ Comment aborder des projets avec enveloppe performante? Importance de l étude de dimensionnement, bilan thermique: il n est pas rare de voir la puissance nominale nécessaire pour un appartement avoisiner moins de 3 kw (-8 C) soit en moyenne 1 kw Niveau de performance de l enveloppe Taux de renouvellemen t n50 (h -1 ) Rendement thermique du récupérateur (%) U moyen du bâtiment (W.m-2.K - K K45 2, K K19 0, SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 17

18 2/ Comment aborder des projets avec enveloppe performante? SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 18

19 2/ Comment aborder des projets avec enveloppe performante? Si l on décide d améliorer la performance de l enveloppe Les déperditions au travers des parois sont réduites de par l isolation croissante. Le taux d in/exfiltrations diminue. En d autres termes, l étanchéité du bâtiment s améliore. En cas d intermittence, la puissance de relance diminue SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 19

20 2/ Comment aborder des projets avec enveloppe performante? - Importance de la concertation avec le MO dans les choix de t et d exigences de confort - Quel type de producteur de chaleur? Sortir des sentiers battus et envisager le placement : q de producteurs moins gourmands en énergies fossiles q chaudières de très faible puissance à grande plage de modulation q systèmes hybrides et combinés q Passif : vmc + PAC q Pompes à chaleur gaz à absorption q PAC à compresseurs SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 20

21 2/ Comment aborder des projets avec enveloppe performante? Le mot d ordre pour les émetteurs et la distribution est BASSE TEMPÉRATURE: q radiateurs régime 50/30 C (attention au dimensionnement) q Chauffage par le sol 40/30 C q Convecteurs basse t Un rendement global annuel élevé des producteurs est fonction de cette condition exemple PAC Le même principe peut être appliqué aux autres utilisateurs comme les batteries à eau chaude dans les groupes de traitement d'air, les ventilo-convecteurs ou encore la production d'eau chaude sanitaire. Ces équipements travaillent généralement à plus haute température. Il est conseillé de les surdimensionner pour diminuer leur température de fonctionnement, par exemple en leur appliquant un régime de fonctionnement du type 70 /40 (batteries à eau chaude, échangeurs à plaque fonctionnant avec une température de sortie de 40, 45 ). Cette pratique n'est pas encore rentrée dans les habitudes, conduit à un surinvestissement rentabilisé par l'exploitation. SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 21

22 Pompe à chaleur : mise au point Paramètres qui influencent le COP d une pompe à chaleur la mise au point pour optimaliser: - Loi d eau mal réglée = surconsommation de 3 à 13 % - Régulation par rapport à la t de retour avec réglage du différentiel de 3 K (évite les courts cycles SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 22

23 Pompe à chaleur : mise au point Paramètres qui influencent le COP d une pompe à chaleur la mise au point pour optimaliser: - - Placement d un ballon tampon (15 à 25 l/kw) - Dégivrage influence considérable pour l efficacité énergétique - Débit : un enjeu de 3% de COP annuel importance du dimensionnement de la pompe de circulation SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 23

24 Pompe à chaleur : mise au point Paramètres qui influencent le COP d une pompe à chaleur la mise au point pour optimaliser: - PAC mal dimensionnée = 3 à 8 % de consommation supplémentaire d où étude thermique sérieuse (70% des déperditions) SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 24

25 2/ Comment aborder des projets avec enveloppe performante? Dans le collectif: Les faibles puissance à mettre en jeu imposent la centralisation de la production de chaleur pour coller aux besoins du bâtiment Chaufferie centralisée Réseau de chaleur Seule possibilité de «mixer» les producteurs performants et cotoyer le «renouvelable» SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 25

26 3/ Problématique de l eau chaude sanitaire Les puissances appelées pour l eau chaude sanitaire deviennent plus importantes que pour le chauffage des locaux, donc pour éviter le surdimensionnement réflexion importante à mener sur la manière de produire l ECS: - Dissocier du chauffage? - Décentraliser? - Importance du dimensionnement et de l estimation des besoins (attention 25L d ECS à 60 C par personne et par jour = maximum pour les calculs - Dans le collectif cf. feuille de calcul - Dans l individuel cf. feuille de calcul SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 26

27 3/ Problématique de l eau chaude sanitaire importance du dimensionnement Désignation 1) T de l'ecs en C Production: 10 Distribution: 55 2) Besoins en ECS Nombre de modules ECS (N): 78 Consommation (Qm) par module: 85 Température ECS: 55 K1 bain + évier + lavabo 1 K3 Normal 1 K4 Température de stockage ECS 1 Qm x N x K (litres) 6630 Qm x N x S (litres) 1861,63 3) Divers Durée tranche de consommation maxi T (heures): 2,81 Coefficient i x 0,3 0,29 Coefficient de simultanéité S: 0,28 Consommation pendant la pointe des 10 min: 670,19 Débit (l/h): 4021,13 DN Départ ECS: 50 Préparateur instantané Puissance instantanée (kw): 210,36 Préparateur semi-instantané Puissance semi-inst. Mini (kw): 72,00 Capacité de stockage semi-instantanée maxi (l): 435,17 Si puissance semi-instantanée retenue vaut: 100,00 Capacité de stockage semi-instantanée (l) vaut: 351,72 Si capacité de stockage semi-instantanée vaut: 500,00 Puissance semi-instantanée vaut: 53,44 Semi-accumulation (ballon à chauffage indirect) Capacité mini de semi-accumulation = Capacité maxi en semi-instantané (l): 435,17 Capacité maxi. de semi-accumulation (l): 3315,00 Puissance mini. de semi-accumulation (kw): 18,53 Si capacité de stockage semi-accumulation vaut: 300,00 Puissance semi-accumulation vaut: 74,64 Si puissance semi-accumulation vaut: 30,00 Capacité de stockage semi-accumulation (l) vaut: 2697,99 Temps de réchauffage du ballon (h): 4,71 Débit pompe de charge (m³/h): 3,75 Débit pompe de boucle (2/3 pompe de charge (m³/h): 2,48 Boucle d'ecs Débit (l/h): 2340 Dt ( C): 5 Puissance (kw): 13,60 DN boucle: 25 Marque et type: Capacité (l): Matériel à installer (semi-instantané) Alfa Laval 750 litres Puissance échangée (kw): 115 Débit (m³/h): 3,3 Dp - perte de charge échangeur (kpa): 2,5 Débit continu à 45 C (l/h): 395 Débit de pointe (l/10 min.): 385 SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 27

28 3/ Problématique de l eau chaude sanitaire importance du dimensionnement SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 28

29 3/ Problématique de l eau chaude sanitaire importance du dimensionnement SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 29

30 3/ Problématique de l eau chaude sanitaire importance du dimensionnement SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 30

31 3/ Problématique de l eau chaude sanitaire importance du dimensionnement solaire thermique simplicité SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 31

32 4/ Cas pratiques Habitation passive à JETTE GENVEX double flux + PAC thermodynamique ECS et préchauffage air + batterie électrique de 1,5 kw avec triac et sondes SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 32

33 4/ Cas pratiques 9 logements basse consommation : 1 chaudière gaz condensation 24 kw + radiateurs 50/30 et ECS solaire SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 33

34 Mot d ordre de la réussite : - équipements de haut niveau technique - très précisément dimensionnés - installés selon un schéma hydraulique simple SANYDRO MAINTENANCE (Raphaël Beeckmans) Enveloppe performante - quelle adtude 34

35 SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 35

36 SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 36

37 4/ Cas pratiques 3 maisons sur réseau de chaleur avec PAC et stockage de glace 15 kw SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 37

38 4/ Cas pratiques Salle de sport avec 2 PAC gaz à absorption 70 kw SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 38

39 Pompe à chaleur gaz à absorption Une pompe à chaleur à absorption à gaz est une variante de pointe de la pompe à chaleur classique. D une part, la pompe à chaleur à absorption à gaz puise 50 % d énergie dans le gaz par le biais d un brûleur à condensation à gaz ; d autre part, elle puise 50 % d énergie dans une source naturelle, qui peut être l air, la terre ou l eau, par l intermédiaire d ammoniac. Un rendement de 150 % calculé sur la base de la source primaire (le gaz) n est pas exceptionnel. Des rendements pouvant atteindre 170 % peuvent même être obtenus dans le cadre d un système de chauffage par le sol, là où les pompes à chaleur électriques ne peuvent garantir qu un rendement d environ 107 % en ce qui concerne la source primaire. La pompe à chaleur à absorption à gaz offre en général une puissance de 35 kw. Un aspect unique est sa modularité, qui permet de réduire cette puissance de quelque 50 % sans aucune perte de rendement. SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 39

40 Principe Tout part de la succession, dans un cycle fermé : De l absorption d ammoniac (NH3) gazeux en présence d eau pour donner une solution d ammoniaque concentré (NH4OH). Elle s accompagne de la libération d une grande quantité de chaleur à température élevée. Et de la désorption de cette même solution d ammoniaque (NH4OH) qui permet la libération d ammoniac (NH3) gazeux. La désorption demande de la chaleur. A ce stade, rien de différencie ce système thermodynamique d une chaudière gaz à eau chaude. Au lieu de chauffer de l eau pure en circuit fermé, on chauffe une solution d ammoniaque (NH4OH). L ingéniosité du principe vient de l utilisation de l ammoniac (NH3) dans un cycle frigorifique secondaire qui permettra de "pomper" la chaleur d une source froide (au niveau de l évaporateur) pour la restituer au niveau de la source chaude (condenseur) : cette chaleur est gratuite! En combinant la libération de chaleur lors de l absorption et la chaleur de condensation, le bilan énergétique est nettement positif! Pompe à chaleur gaz à absorption SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 40

41 COP PAC gaz SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 41

42 Conclusions: - Modification profonde des habitudes de travail - Soin particulier à la pré-étude et au dimensionnement - Producteurs plus pointus plus de marge d erreur - On ne compense plus les erreurs de calcul (débits, ) par des régimes de t élevés - Mot d ordre : enveloppe performante requiert équipements de production de chaleur tout aussi performants et adaptés SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle attitude 42

43 Merci pour votre attention. Y a-t-il des questions? Raphaël BEECKMANS SANYDRO Maintenance raphael.beeckmans@sanydro.be SANYDRO MAINTENANCE Enveloppe performante - quelle adtude 43