Economiser l énergie en chauffant. Fabrice DERNY

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2 Economiser l énergie en chauffant Fabrice DERNY

3 Vous avez dit "Basse Energie"?... 1 l'emplacement de l'immeuble Constat : La consommation journalière de chauffage d'un appartement est équivalente à celle d'une voiture qui parcourt 25 km...! Lors du choix de l'implantation, favoriser les terrains situés près d'une ligne de transports en commun. Prévoir des aménagements pour favoriser le transport à pied ou à vélo.

4 Consommer trop? Plus de 15 litres ou m³ de gaz par an par m² Consommation

5 Améliorer l enveloppe du bâtiment Pour le confort Pour l énergie

6 Perte d énergie au travers d une paroi La puissance traversant une paroi : 20 C 0 C P = U x S x DT (Watt)

7 Perte d énergie au travers d une paroi U [W/m²K] Coefficient de transmission thermique de la paroi 5,8 simple vitrage 4,0 linteau béton 2,8 double vitrage ordinaire 2,0 mur non isolé 1,1 0,7 0,4 0,3 0,15 double vitrage HR triple vitrage mur isolé 8 cm LM toit isolé 12 cm LM mur passif 25 cm LM

8 Un modèle simplifié pour l évaluation de l enveloppe Consommation basée sur l écart moyen T intérieure T extérieure La T intérieure moyenne équivalente du bâtiment sur la saison de chauffe = T moyenne des locaux en journée - réduction pour les coupures de nuit et de week-end - réduction pour les apports gratuits (équipements et soleil) Ex : Hôpitaux, homes : = 21 Bureaux : = 14 Ecoles : = 13 La T extérieure moyenne équivalente TExtMoy = 6 à Namur et 3,5 à Libramont Une saison de chauffe du 15 septembre au 15 mai = 8 mois = heures Un rendement moyen saisonnier du système de chauffage de 80 % Des parois caractérisées par leur coefficient de déperdition thermique k k simple vitrage = 6 W/m²K k double vitrage ordinaire = 3 W/m²K k moellons non isolé 50 cm = k mur brique non isolé 25 cm = 2 W/m²K k mur isolé 8 cm laine minérale = 0,4 W/m²K k toiture isolé 12 cm laine minérale = 0,3 W/m²K

9 Remplacer des fenêtres Remplacer un double vitrage des années 80? Consommation annuelle d 1 m² de simple vitrage = 4 seaux de fuel/m².an Consommation annuelle d 1 m² de double vitrage traditionnel = 2 seaux de fuel/m².an Consommation annuelle d 1 m² de double vitrage basse émissivité = 1 seau de fuel/m².an Consommation annuelle d 1 m² de triple vitrage = 1/2 seau de fuel/m².an Rentabilité du remplacement d un simple vitrage? Economie : 30 litres fuel = 15 Euros/m².an Investissement fenêtre : 350 Euros/m² Temps de retour : 350 / 15 /an = 23 ans mais aussi: amélioration du confort et amélioration de l étanchéité à l air

10 Isoler une paroi existante Isoler une paroi non isolée? Consommation annuelle d 1 m² de paroi non isolée = 2 W/m².K x 1 m² x (15 C 6 C) x 5800 h / 0,8 = 130 kwh/m² = 13 litres fuel/an Consommation annuelle d 1 m² de paroi isolée = 0,4 W/m².K x 1 m² x (15 C 6 C) x 5800 h / 0,8 = 26 kwh/m² = 3 litres fuel/an Rentabilité isolation? Economie annuelle : 104 kwh/m² = 10 m³gaz/m² litres fuel/m² = 7 Euros/m².an Si isolation par l extérieur : Investissement : 100 Euros/m² Temps de retour : 100 / 7 /an = 14 ans Si isolation par l intérieur : Investissement : 50 Euros/m² Temps de retour : 50 / 7 /an = 7 ans. Si isolation de comble : Investissement : 10 à 15 Euros/m² Temps de retour : 1 2 ans.

11 Isoler une paroi existante Surisoler une paroi légèrement isolée? Consommation annuelle d 1 m² de paroi déjà isolée (6 cm Laine, ) = 0,6 W/m².K x 1 m² x (15 C 6 C) x 5800 h / 0,8 = 39 kwh/m² = 4 litres fuel/an Consommation annuelle d 1 m² de paroi surisolée (+ 15 cm Laine) = 0,18 W/m².K x 1 m² x (15 C 6 C) x 5800 h / 0,8 = 12 kwh/m² = 1 litres fuel/an Rentabilité isolation? Economie annuelle : 27 kwh/m² = 3 m³gaz/m² litres fuel/m² = 2 Euros/m².an Si isolation par l extérieur : Investissement : 100 Euros/m² Temps de retour : 100 / 2 /an = 50 ans Si isolation par l intérieur : Investissement : 50 Euros/m² Temps de retour : 50 / 2 /an = 25 ans.

12 Perte d énergie au travers d une paroi Tous les isolants sont pareils? Toiture plate (Structure portante en béton lourd + isolant) U = 0,2 W/m²K Lambda (W/mK) 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 Épaisseur de l isolant (cm) 24 cm 21 cm 19,0 cm 17 cm 14 cm 12 cm

13 Perte d énergie au travers d une paroi Quelle structure portante? Sans structure portante : U = 0,26 W/m²K Acier galva Alu U = 0,30 W/m²K U = 0,32 W/m²K U = 0,33 W/m²K U = 0,40 W/m²K avec thermique coupure avec thermique coupure U = 0,31 W/m²K U = 0,32 W/m²K

14 Améliorer le chauffage

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16 Améliorer le rendement de combustion? (sans remplacer l installation) Nettoyer la chaudière : 1 mm de suie = 50 C de température de fumée en plus = perte de rendement de 4.. 8% Améliorer le réglage du brûleur (diminuer l excès d air) : objectif 20% (%CO2 = 12,5..13 en fuel et 10 en gaz) Diminuer la puissance du brûleur Placer/régler un régulateur de tirage Colmater la chaudière si traces d inétanchéité

17 Diminuer les pertes à l arrêt Réisoler la jaquette Arrêter les chaudières en été Installer une priorité sanitaire

18 Diminuer les pertes à l arrêt Arrêter l irrigation des chaudières inutiles : régulation en cascade ou arrêt complet

19 Remplacer une chaudière? Gain de 0 à 25% ou de 0 à 500 Investissement de 3000 à 6000 Temps de retour de 10 ans Chauffage

20 Remplacer une chaudière? Temps de retour 5 ans 15 ans Rend.sais. actuel 75% 80% 85% Ancienne chaudière atmosphérique maintenue en température; Ancienne chaudière pulsée, surdimensionnée, rendement de combustion %, brûleur sans clapet d air fermé Ancienne chaudière pulsée, bien dimensionnée, rendement de combustion %, brûleur sans clapet d air fermé Ancienne chaudière pulsée, bien dimensionnée, rendement de combustion %, clapet d air fermé

21 Types de chaudière domestique Chaudières gaz non condensantes (sur sol ou murales) : atmosphériques (prémélange) avec évacuation par cheminée évacuation par ventouse, assistée par ventilateur Chaudières fuel à brûleur pulsé Chaudières gaz (fuel) à condensation

22 Chaudières gaz atmosphériques (prémélange) rendement de combustion parfois médiocre (combustion avec beaucoup d excès d air), pertes à l arrêt plus importantes (foyer ouvert en permanence), production d NOx plus importante. Si veilleuse : m 3 de gaz par an

23 Chaudières gaz à ventouse assistées par ventilateur rendement de combustion parfois amélioré (meilleur contrôle de l excès d air, intérêt d un brûleur modulant et d un ventilateur modulant), pertes à l arrêt réduites sécurité si prise d air extérieure

24 Chaudières à brûleur pulsé au fuel rendement de combustion performant mais fonction du réglage, pertes à l arrêt réduites

25 Chaudière basse température Chaudière pouvant travailler avec une basse température d eau Intérêt : Diminuer les pertes à l arrêt : surtout important avec les anciennes chaudières (atmosphérique) Protéger la chaudière dans le cas d une régulation par thermostat (en domestique) Améliorer le rendement de combustion : non! Et pourquoi vouloir éviter la condensation si on peut condenser?

26 Chaudières gaz (fuel) à condensation Principe : refroidir les fumées jusqu à récupérer la chaleur de vaporisation de l eau contenue dans les fumées Intérêt rendement de combustion excellent peu de pertes à l arrêt Gain énergétique : % sur la consommation annuelle

27 Comparaison des chaudières rendement de combustion pertes à l'arrêt rendement saisonnier consommation (equ l fuel)* de à de à de à de à Chaudière gaz atmosphérique 88% 91% 0,50% 1,50% 80% 91% Chaudière fuel 91% 93% 0,25% 0,80% 86% 93% Chaudière gaz à condensation 100% 108% 0,25% 0,50% 97% 105% mauvais échangeur régulation en température constante Bon échangeur régulation en température glissante *pour un besoin énergétique de kwh/an

28 Chaudière gaz : labels HR N apportent rien de plus que les exigences légales (rendement minimal imposé par l AR 18/03/97). Attention HR Top a des exigences faibles par rapport aux meilleures chaudières à condensation du marché (ex : chaudière de 15 kw, rend comb min de 98%) Garantissent un contrôle des exigences légales par un laboratoire neutre Plus en terme de service commercial

29 Chaudières fuel : labels Optimaz Performances plus élevées que les exigences légales Rendement de combustion : 93% Optimaz, 97.5% Optimaz Elite (eau à 50/30 C) Pertes à l arrêt max de 0.8% Conformité d émissions NOx et CO Qualité du service Nouveau logo Ancien logo

30 Conclusion: choix d une nouvelle chaudière Soit le gaz : Chaudière à condensation avec un brûleur modulant (et débit d air modulant), régulation en température glissante, un circuit hydraulique étudié. Soit le fuel (si pas accès au gaz) : Chaudière fuel OPTIMAZ pouvant travailler en basse température d eau pour être commandée en température glissante en étant attentif au réglage (lors de chaque entretien)

31 Intérêt financier d une chaudière gaz à condensation en installation neuve Besoin énergétique du bâtiment : kwh/an (2000 m³gaz/an) Rendement saisonnier d une bonne chaudière gaz basse température : 91% Rendement saisonnier d une chaudière à condensation : 101% Consommation avec la chaudière basse température = 2000 m³gaz/an / 0,91 = 2198 m³gaz/an Consommation avec la chaudière à condensation = 2000 m³gaz/an / 1,01 = 1980 m³gaz/an Gain de consommation : 218 m³gaz/an ou 152 /an (0,7 /m³) Coût chaudière gaz basse température (marque x, à ventouse)* : 1740 Coût chaudière à condensation (marque x, à ventouse)* : 2025 Temps de retour simple : ( ) / 152 /an = 1,9 ans

32 La chaudière à condensation peut-elle toujours s appliquer en rénovation? «Vous n avez pas de chauffage par le sol «Vos vieux radiateurs n ont pas été prévus pour, cela ne sert à rien d acheter une chaudière à condensation!» FAUX

33 1. Tous les anciens radiateurs sont surdimensionnés (imprécision sur les coefficients U ( Wm³), amélioration de l enveloppe (doubles vitrages, ), coefficients de sécurité, ) (Exemple : une pièce 2 façades non isolée de 5 m sur 6m au sol, avec 30% de simples vitrages : Umoyen : 3,6 W/m²/K, puissance à installer : 3,8 kw ou 42 W/m³) Programme de calcul : Energie + 2. Faut-il des corps de chauffe surdimensionnés?

34 Température de l eau de retour d une installation fonctionnant en température glissante pour une installation dimensionnée en régime 90 /70

35 Température de départ et de retour de l eau de chauffage en fonction de la temp. extérieure Système classique 90 / 70 ºC départ retour Point de rosée ºC Température extérieure

36 Température de départ et de retour de l eau de chauffage en fonction de la temp. extérieure Système 70 / 50 ºC avec surdimensionnement des radiateurs départ Point de rosée retour ºC Température extérieure

37 La condensation au fuel Max. 6% d énergie latente récupérable (10% pour le gaz) -> remboursement du surcoût difficile Condensats acides -> besoin chaudières encore plus résistantes et traitement avant rejet En général utilisation de fuel «extra» à 50 ppm de souffre. Combustible plus cher. Point de rosée du fuel plus faible ( C) -> travailler avec des t d eau encore plus faibles et surdimensionner plus les corps de chauffe.

38 Source froide Pompe à chaleur Principe 38

39 Pompe à chaleur Principe Renouvelable lorsque le COP > 2,8 39

40 Pompe à chaleur PAC électrique PAC gaz 1 kw élec = 2,5 kw primaire 2,3 kw gaz 0,1 kw élec = 0,25 kw prim 2,6 kw 3,6 kw REP = 3,6 /(2,5) = 146% 0,9 kw 3,6 kw REP = 3,6 /(2,3+0,25) = 141% 40 Rendement annuel 115 à 130 %

41 Pompe à chaleur Pompe-à-chaleur système d émission - Chauffage par le sol - Ventilo-convecteur - Convecteur surdimensionné Régime 50/40/20 par rapport à 75/65/20 ( ) 1,3 ( DT ) 1,3 25 C = = 0,4 50 C 50 C 41 facteur de surdimensionnement 2,5

42 42 Choix de la production de chaleur?

43 Choix de l émetteur de chaleur? Chauffage électrique? Chauffage électrique direct (kwh primaire) 43 Chauffage électrique à accumulation à éviter absolument Les pertes statiques sont très importantes surchauffe L émission en continu de chaleur d un chauffage à accumulation ne correspond pas à la demande d un bâtiment économe qui est ponctuelle et fortement variable en fonction des apports gratuits Etant donné le haut niveau d isolation, le besoin de chauffage dépend peu de la température extérieure mais bien des apports gratuits comment prévoir la demande?

44 Isoler les conduites? = 1,3 m² de capteur solaire thermique (1500 d investissement) 1 m de tuyau en acier non isolé de 1 pouce avec de l eau à 70 C = 60 W de perte 60 W thermique Isoler une conduite diminue les pertes de 90% et est rentabilisé en : 0,5 («fait maison»).. 1,5 (entreprise) ans Perte des vannes > pertes des tuyaux : 1 vanne ~= 1 m de conduite 1 vanne DN100 avec de l eau à 80 C = 1 m de tuyau DN100 = 215 W de perte! Chauffage

45 Energie primaire 1 kwh électrique consommé = 2.. 2,5.. 2,7 kwh d énergie primaire (de combustible) 1 kwh gaz consommé = 1 kwh d énergie primaire (de combustible)

46 Le poids de l énergie 60 W thermique = 1,3 m² de capteur solaire thermique (1500 d investissement) 70 C 25 W électrique = 2,6 m² de capteur PV (1500 d investissement) 60 W x 8760 h/an = 525 kwh/an = production de 1,3 m² de capteur solaire thermique 25 W x 8760 h/an = 220 kwh/an = production de 2,6 m² de capteur Perte de 15 m de conduites de 1 pouce non isolée = production d une installation PV d un ménage autonome!!! Hôtel de 450 chambres : la veille des téléviseurs = 500 m² de capteur PV!!!

47 Longueur de boucle m T boucle - T ambiante = 40 C Pertes en ligne (accessoires compris) Pertes annuelles Surface équivalente de capteurs solaires (Production solaire 500 kwh/m²) Pas isolée W kwh 100 m² Peu isolée W kwh 27 m² Bien isolée 850 W kwh 15 m² 47

48 Comment repérer un circulateur surdimensionné?

49 Temps de fonctionnement des circulateurs Arrêt en été? Arrêt si Text > 15 C? (économie de l'ordre de %)

50 Amélioration de la régulation? C est souvent le plus gros potentiel d économie. 1 C de température en trop par rapport à la consigne = 7.. 8% de surconsommation absence d intermittence en période d inoccupation = % de surconsommation Chauffage

51 Amélioration de la régulation? consommation proportionnelle à la différence de température entre l intérieur et l extérieur minimiser cette différence de température

52 Amélioration de la régulation? ECONOMIE D ENERGIE Couper le chauffage fait chuter la température intérieure d autant plus vite que le bâtiment est peu inerte (a peu emmagasiné de chaleur). minimiser la température intérieure durant la coupure.

53 Systèmes de régulation Chaudière maintenue sur aquastat, thermostat d ambiance agissant sur le circulateur Avantages : gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure nocturne facile Economie de consommation du circulateur (environ kwh/an) Inconvénients : pertes à l arrêt de la chaudière (faire varier l aquastat manuellement, attention si pas chaudière à basse température) Choc thermique dans la chaudière (enclenchement sans débit) Régulation par train d eau chaude

54 Systèmes de régulation Thermostat d ambiance agissant sur le brûleur, circulateur en fonctionnement permanent, aquastat = aquastat de sécurité Avantage : gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure nocturne facile Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie) Relance à pleine puissance Inconvénients : consommation du circulateur Condensation dans les chaudières non basse température

55 Systèmes de régulation Thermostat d ambiance agissant sur le brûleur et le circulateur (avec temporisation), aquastat = aquastat de sécurité Avantage : gestion de la température ambiante dans le local témoin, coupure nocturne facile Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie) Relance à pleine puissance Consommation réduite du circulateur Inconvénients : Condensation dans les chaudières non basse température)

56 Systèmes de régulation Température de chaudière commandée par régulateur climatique et sonde extérieure Avantage : Fonctionnement en température variable de la chaudière (fonction de son inertie) Solution en absence de local témoin Inconvénients : choix de l emplacement de la sonde extérieure (maison peu inerte, séjour au sud, ) Difficulté du réglage Type d intermittence Peu adaptée aux bâtiments fort isolés

57 Systèmes de régulation Vannes thermostatiques Avantage : prise en compte des apports de chaleur gratuits 0,1.. 0,16 kwh/m²/jour d apports internes ( kwh/an pour un appartement de 75 m², soit /an) prise en compte des surdimensionnements différents des corps de chauffe Inconvénients :

58 Vannes thermostatiques

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60 Dans une habitation Principe 1: Contrôle de la température ambiante Soit thermostat d ambiance dans le séjour agissant sur la chaudière : presque équivalent à une régulation en température glissante attention besoin d une chaudière basse température et tenir compte de sa limite basse de température éventuelle + vannes thermostatiques dans les autres pièces. Soit sonde extérieure agissant sur la température d eau (régulateur climatique) et vannes thermostatiques dans toutes les pièces : conseillé si chaudière à condensation. a moins d intérêt dans un bâtiment très bien isolé (moins soumis à la température extérieure) et fortement soumis aux apports gratuits. réglage plus complexe pour le particulier.

61 Principe 2 : Intermittence du chauffage et des auxiliaires Horloge programmable entraînant la coupure de la fourniture de chaleur Mise à l arrêt des circulateurs en absence de besoin: Soit en fonction de l arrêt du brûleur (avec temporisation). Soit en fonction de la température du réseau de distribution.

62 Dans une habitation Principe 3 : Simplicité du système Régulateur facile à programmer Rapidement compréhensible par l utilisateur Ne demandant pas l intervention du chauffagiste.

63 Le système idéal? Et pourquoi pas Thermostat d ambiance manuel Avantage : gestion minimale du temps de fonctionnement Inconvénient : confort

64 Vannes thermostatiques suffisantes? Pourquoi ne pas réguler qu avec des vannes thermostatiques? fonctionnent mal si la température de l eau est trop élevée (pompage, sifflement), permettent pas d intermittence automatisées, ne limitent la chaleur que dans les locaux profitant d apports gratuits plus importants ou demandant une température de consigne moindre, Ne permettent pas de limiter les pertes des chaudières et des circuits de distribution.

65 Peuvent-elles fonctionner correctement si la température de l eau est trop élevée?

66 Peuvent-elles fonctionner correctement si la température de l eau est trop élevée? Courbe d émission d un radiateur : alimenté à 90 C, il faut réduire son débit de plus de 80% pour réduire sa puissance de 50%. en moyenne sur la saison de chauffe (quand Text = 5 C), un radiateur est déjà 3 x trop puissant. A 90 C? la vanne thermostatique ne pourra plus travailler que sur une course de quelques dixièmes de mm. Elle sifflera et pompera. Il faut donc diminuer la température de l eau au niveau de la régulation centrale (par le thermostat d ambiance ou la sonde extérieure).

67 Absence de vannes thermostatiques dans les locaux à fort apport de chaleur Une maison 200 m² consomme litres de fuel/an. Dans la cuisine de 20 m², il fait systématiquement 22 C au lieu de 20 C. Consommation de combustible imputable à la cuisine : [litres/an] / 200 [m²] x 20 [m²] = 300 [litres/an] Economie lié au placement de la vanne : réduction de 2 C en journée et de 1 C la nuit et le week-end, soit 1,5 C en moyenne. Economie réalisable par des vannes thermostatiques : 300 [litres/an] x 8 [%/ C] x 1,5 [ C] = 36 [litres/an] ou 25 [ /an] (à 0,50 [ /litre fuel]). Coût d'une vanne : Hors placement.

68 Déséquilibre hydraulique

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72 Isoler les allèges? Les déperditions au travers d un mur situé derrière un radiateur sont doublées! Placer un isolant de 0,5 cm recouvert d aluminium sur un mur non isolé au dos d un radiateur permet de gagner : litres fuel/m².an Et est remboursé en 1 an. Chauffage

73 Résumé : les mesures les plus rentables Projet Intermittence du chauffage Remplacement d'une chaudière de plus de 20 ans Régulation en cascade de chaudières (avec isolation hydraulique des chaudières à l'arrêt) Meilleure gestion des consignes Isolation des tuyauteries dans les locaux non chauffés (chauffage et boucle d'eau chaude sanitaire) Isolation des allèges derrière les radiateurs Economie annuelle à 25.. % de la consommation de chauffage % de la consommation de chauffage % de la consommation de chauffage 8 % de la consommation de chauffage par C de trop 4 /m de tuyau (matériau isol.).. 20 /m (placé) 3 /m² (matériau isolant).. 20 /m² (placé) Temps de retour 0,5.. 1,5 ans 4 à 10 ans 1 à 4 ans ans 0,5.. 1,5 ans ans Calculé à 0,7 le litre de fuel ou le m3 de gaz

74 Isolation des murs extérieurs par l'extérieur : 75 à 100 /m² par l'intérieur : 25 à 50 /m² 8 à 15 ans 5 à 7 ans Remplacement des châssis simples vitrages 350 /m² ans Isolation du plancher des combles /m² 2 à 3 ans Gestion de la ventilation (assurer 30 m³/h.pers) Placement de capteurs solaires pour préparer l'eau chaude sanitaire Réalisation d'une campagne de sensibilisation (fermeture des portes, bon usage des vannes thermostatiques,...) Remplacement des lampes à incandescences par des fluocompactes élevée mais dépend de la situation initiale 40 à 50 % de la consommation sanitaire 0 à 15 % de la consommation de chauffage Pour une lampe 60 W, fonctionnant 2500 heures/an 16 /an < 1 an si action sur un groupe de pulsion ou d'extraction ans (fonction des subsides reçus) 0 an 0,5 an Calculé à 0,7 le litre de fuel ou le m3 de gaz

75 Conception des installations 1. Ventilation? Centralisé ou décentralisé? Choix du récupérateur? Puits canadien? 2. Production de chaleur? Production décentralisée ou centralisée Energie renouvelable Emission de chaleur 3. Programme spécifique Maison basse-énergie Maison passive 77

76 Système C système D Système C Système D Peu coûteux à l'exploitation et à l investissement. La consommation électrique des ventilateurs est réduite. Possibilité de contrôler le débit par une action au niveau des bouches d extraction (fonction de l humidité et/ou de la présence). L air entrant dans le local, à la température de l air extérieur, est une source d inconfort en hiver. Pour supprimer cette coulée d air froid, les habitants ont souvent tendance à fermer manuellement les grilles de façade avec pour conséquence une dégradation de l environnement intérieur. Les ouvertures en façades constituent des faiblesses acoustiques particulièrement nuisibles en milieu bruyant. Il n y a pas de récupération de chaleur possible sur l air extrait. Récupération de chaleur En hiver, la pulsion ne cause donc pas d inconfort de coulée froide car l air neuf a été préchauffé. Transmission des bruits extérieurs réduite. Ce système est plus coûteux à l'investissement. BNE La consommation électriques des ventilateurs 31 est élevée mais reste négligeable par rapport à kwh/m² la réduction des pertes thermiques par ventilation. Le bloc ventilation/récupération de chaleur et les gainages représentent un encombrement important dans l immeuble. Des faux plafonds sont souvent nécessaires dans les appartements. Un entretien régulier indispensable. Bruit de groupe dans l appartement doit être maitrisé

77 Centralisé ou décentralisé? Groupe de ventilation centralisé Groupes de ventilation décentralisés 79

78 Impact énergétique de la centralisation Consommation annuelle en énergie primaire (kwh/m²) BNE 11 kwh/m² système D décentralisé - débit régulé BNE 10 kwh/m² système D centralisé - débit régulé BNE 15 kwh/m² système D centralisé - débit non régulé BNE 31 kwh/m² système C décentralisé - débit régulé 80 Ventilateurs Chauffage Appartements passifs!

79 Choix du récupérateur? Récupération de l humidité? Echangeur à plaques Echangeur rotatif par accumulation 81

80 Choix du récupérateur? Récupération de l humidité? Echangeur à plaques Echangeur rotatif par accumulation Avantages Simple et fiable ; Peu de maintenance nécessaire ; Très faible risque de contamination de l'air frais en cas de bonne conception. Inconvénients Danger de givre par température extérieure basse et par dépassement du point de rosée. Il faut être attentif à la régulation si on souhaite tenir compte du récupérateur pour dimensionner les chaudières et les radiateurs ; L'échangeur présente une perte de charge relativement importante, surtout à de grands débits. Avantages Le matériau accumulateur imprégné d'un produit hygroscopique permet les échanges tant de chaleur sensible que d'humidité ; Perte de charge relativement faible Pas d'évacuation de condensats ; Encrassement et givrage limité du fait de l'inversion régulière du sens des flux d'air Inconvénients Contamination de l'air neuf ; Nécessité de l'entretien du système d'entraînement. 82

81 Choix du récupérateur? Rendement de 95 % Le rendement d un échangeur à plaques est fonction de : la vitesse de l air dans le récupérateur de chaleur. Le rendement du récupérateur augmente lorsque le débit et la vitesse de l air diminue et que l échange est plus long ; l humidité relative de l air (intérieur et extérieur). Comme une part importante de l énergie transmise provient de la condensation de la vapeur d'eau de l'air vicié, plus l air intérieur est humide plus le rendement est élevé ; la différence de température intérieure et extérieure ; pertes du ventilateur et du moteur, qui transformées en chaleur, réchauffent l air entrant ; l encrassement du ventilateur. Le rendement diminue lorsque le récupérateur est encrassé. Les poussières forment une couche isolante Rendement d un récupérateur de chaleur selon l humidité relative de l air intérieur (HRi) et le débit nominal 83

82 Eté Hiver Puits canadien? Récupérateur de chaleur sur l air extrait uniquement Puits canadien/provençal uniquement Récupérateur de chaleur sur l air extrait + puits canadien/provençal 17 C 17,9 C 6,4 C 24.6 C 18 C 18 C 84

83 Améliorer l eau chaude sanitaire

84 Production d eau chaude sanitaire Que consomme-t-on pour produire de l eau chaude sanitaire? Dans une famille de 4 personnes, la consommation relative à l eau chaude sanitaire (50 litres d eau par jour et par pers.) se situe aux environ de litres de fuel ou m³ de gaz par an en fonction du rendement du système, soit pour une maison moderne bien isolée % de la consommation en combustible.

85 Bilan énergétique Appartement traditionnel Appartement passif (hors renouvelable) Nécessite une approche globale 87

86 Limiter les besoins en ECS Installer des douches : 40 litres d eau chaude contre 100 pour un bain Placer des pommeaux de douche économiques : 8 litres/min au lieu de 20 litres/min. Placer des mousseurs sur les lavabos. Eviter les mélangeurs restant en position eau chaude. Rapprocher les points de puisage de la production Exemple : une conduite de 10 m DN10 contient 1,2 litre d eau (= quantité d eau chaude perdue à chaque puisage). Il faut 9 sec pour que l eau chaude parvienne à la douche (8 litre/min).

87 Débit = Q [litres/minute] Bilan énergétique Appartement passif Une réflexion sur l ECS est indispensable (hors renouvelable) ,6 l/min 8,7 l/min 6 l/min Pommeaux de douche économique - limiteur de débit dynamique Pommeau de douche économique - limiteur de débit statique Pression [Bar] Pommeaux de douche sans dispositif d'économie Rentabilité : 6 mois!!! 89

88 D abord réduire les débits 1 Par la pression Mousseur On peut réduire les débits par un réducteur de pression (général ou localisé au point de puisage) Exemple : les pommes de douche économiques permettent de passer de 30 à 8 litres/min. Rentabilité? Un mousseur revient environ à 5. Le prix de revient du chauffage du m³ d eau chaude varie entre 5 (chauffage fuel ou gaz, rendement compris, ou chauffage électrique de nuit au tarif Haute Tension) et 8 (chauffage électrique de jour au tarif Basse Tension). A additionner aux 2,5 /m³ de l eau froide. Réducteur de pression Eau Chaude Sanitaire

89 D abord réduire les débits 2 Par la durée d utilisation Robinet électronique Robinet avec boutons poussoirs temporisés Robinet avec œil électronique d enclenchement Robinets avec butées «économiques». Robinets ergonomiques Robinet à butée litres/min. Robinets ergonomiques Eau Chaude Sanitaire

90 Notions théoriques Flux lumineux ( ) exprimé en lumen (lm) Efficacité lumineuse ou rendement lumineux ( ) exprimé en lm/w P 60 W 710 lm soit 11,8 lm/w 15 W 825 lm soit 55 lm/w

91 Les lampes à remplacer? lm/w Pour délivrer un flux lumineux de lm, il faut : un tube fluorescent (16 mm) de 21 W ou une lampe à incandescence de 150 W!!!! lm/w lm/w (16 mm) lm/w (26 mm) Remplacer les lampes incandescentes par des lampes fluo-compactes? 1 lampe incandescente de 60 W fonctionnant 2500 h/an : consommation = 60 x 2500 = 150 kwh/an ou 21 /an remplacée par une lampe fluocompacte de 15 W : consommation = 15 x 2500 = 38 kwh/an = 5 /an durée de vie x 12 gain total : 16 /an TR : 0.3 an Eclairage

92 Notions théoriques Classe énergétique

93 Notions théoriques Halogène IRC 30W 21 lm/w classe B Fluocompacte avec globe 15 W 47 lm/w classe B

94 Notions théoriques La température de couleur La température de couleur exprimée en kelvins détermine la température (effective ou "virtuelle") d'une source de lumière à partir de sa couleur. La couleur d'une source lumineuse est comparée à celle d'un corps noir théorique chauffé entre et K, qui aurait dans le domaine de la lumière visible un spectre d'émission similaire à la couleur considérée Blanc neutre K Blanc chaud K Bougie K

95 Notions théoriques La température de couleur

96 Notions théoriques Le rendu de couleur (IRC) Capacité d une lampe de nous faire distinguer toutes les couleurs de l objet qu elle éclaire

97 Notions théoriques

98 Les lampes Incandescence et halogènes IRC 100 Faible efficacité lumineuse : 5 30 lm/w Faible durée de vie : < heures Température de couleur : K incandescence et K halogène Fluorescentes IRC Bonne efficacité lumineuse : lm/w Grande durée de vie : > heures Température de couleur : à K Fluocompactes IRC Bonne efficacité lumineuse : lm/w Grande durée de vie : > heures Ballast intégré Température de couleur : à K Mise en température très lente pour les ballasts intégrés Ballast externe

99 Les lampes Affirmation : les Leds sont froides 15% 12% 5% 83% 85% Chaleur Visible IR Un radiateur est nécessaire pour refroidir la lampe! Plus la LED est puissante, plus elle chauffe!

100 Flux relatif (%) Les lampes Affirmation : la durée de vie d une LED est supérieure à h Spot à LED 26 W Temps (h) Etanche Semi étanche Ouvert LEDs magazine 51 week news letter November 2007 Il en va autrement dans un luminaire

101 Les lampes LED: applications

102 Les lampes LED: applications Spot Downlight Remplace lampes fluocompactes Eclairage de sécurité Eclairage extérieur

103 Les lampes Rentabilité des LEDs 1000 heures Nombres d'heures d'allumage Coût de remplacement d'une ampoule 3 Tarif électricité 0,15 /kwh