ANNEXES DU PROJET DE FIN D ETUDES

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1 Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE ANNEXES DU PROJET DE FIN D ETUDES RENOVATION ENERGETIQUE D UN LABORATOIRE DU CNRS : Mission d aide à Maîtrise d ouvrage Par Damien WEBER TUTEUR : B.FLAMENT Responsable : B.FLAMENT JUIN 2012

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3 Annexes Contenu Annexe 1 : Composition des parois et ponts thermiques... 5 Composition des parois :... 6 Ponts thermiques :... 0 Annexe 2 : Déperditions Aile 1 - RDC :... 4 Aile 2 RDC :... 4 Aile 3 RDC :... 5 Aile 1 1 er étage :... 5 Aile 2 1 er étage :... 5 Aile 3 1 er étage :... 6 Aile 4 1 er étage :... 6 Annexe 3 : charges internes... 0 Aile 1 RDC :... 0 Aile 2 RDC :... 1 Aile 3 RdC :... 1 Aile 1 1 er étage :... 2 Aile 2 1 er étage :... 4 Aile 3 1 er étage :... 7 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 1

4 Aile 4 1 er étage :... 9 Annexe 3 : Consommations Besoin RDC - Aile 1 : Besoin RDC-Aile 2 - Animalerie : Besoin RDC - Aile 3 : Besoin 1 er étage - Aile 1 : Besoin 1 er étage Aile 2 : Besoin 1 er étage Aile 3 : Besoin 1 er étage Aile 4 : Annexe 4 : Consommation en énergie : Aile 1 Rdc : Animalerie : Aile 3 RdC : Etage : Annexe 5 : Surchauffe : Surchauffe RDC-aile 1 : Surchauffe animalerie : Surchauffe RDC-Aile3 : Surchauffe 1 er étage Aile 1 : Surchauffe 1 er étage Aile 2 : Surchauffe 1 er étage Aile 3 : Surchauffe 1 er étage Aile 4 : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 2

5 Annexe 6 : Besoins de l existant : Annexe 7 : Variante 1, besoins avec isolation des parois extérieures : Annexe 8 : Synthèse de la variante isolation Annexe 9 : Besoins avec réduction du taux d infiltration, variante Annexe 10 : Synthèse des besoins de la variante 2 : Annexe 11 : Besoins de la variante 3, isolation des box mitoyens : Annexe 12 : Synthèse des besoins de la variante 3 : Annexe 13 : Solution retenue consommations et charges : Annexe 14 : Principe de traitement d air des locaux courants Annexe 15 : Principe de traitement d air du local calorimétrie : Annexe 16 : Dimensionnement situation hiver Annexe 17 : Dimensionnement situation été : Annexe 17 : Dimensionnement : Annexe 18 : Dimensionnement des productions de chaleurs : Annexe 19 : Scénario pour calculer la consommation : Annexe 20 : Besoins en énergie : Simulation Annexe 21 : Consommations : Annexe 22 : Explications des modules Excel : ) Les UTA : ) Module de calcul de la centrale de traitement d air principale : ) Module de calcul mode chaud, mode froid : ) Module de calcul UTA : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 3

6 1.1.4) Module de calcul puissance de batterie chaude de la centrale principale : ) La CTA de la zone 40 : ) Module de calcul de l échangeur : ) Module de calcul de la CTA hors récupérateur : ) Les compresseurs : ) Module de calcul des compresseurs : Annexe 23 : Schéma de principe : Annexe 24 : Implantation des équipements : Annexe 25 : CCTP Annexe 26 : Sélection Robatherm Annexe 27 : Sélection TRANE Annexe 28 : Sélection ATC Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 4

7 Audit et Simulation Annexe 1 : Composition des parois et ponts thermiques Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 5

8 Composition des parois : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 6

9 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 7

10 Ponts thermiques : Jonction mur bord de dalles supérieures : Psi = 0.38 W/(m².K) Jonction mur bord de dalles inférieures : Psi = 0.74 W/(m².K) Psi1 = 0.37 W/(m2.K) Psi2= 0.37W/(m².K) Jonction mur bord de dalles basses: Psi= 0.28W/(m².K)

11 Jonction mur de refend Psi=0.59 Psi1=0.29 W/(m².K) Psi 2= 0.29W/(m².K) Jonction angle sortant: Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 1

12 Psi=0.2W/(m².K) Psi1=0.1W/(m².K) Psi2=0.1W/(m².K) Ponts thermiques angles rentrant: Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 2

13 Ponts thermiques menuiserie: Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 3

14 Annexe 2 : Déperditions. Les calculs ont été réalisés avec une température extérieure de -15 C et un débit d infiltration de 0.3 vol/h. Aile 1 - RDC : Les pièces notés en jaune sont des pièces qui au moment de l audit était non chauffé. Elles ne rentrent donc pas en compte dans le total. Aile 1 Déperditions Superficie Déperditions kw m² W/m² Zone30 2, Zone31 2, Zone32 7, Zone33 0, Zone34 1, Zone35 1, Zone36 1, Zone37 0, Zone58 4, LNC 1, Total Aile 2 RDC : Déperditions Superficie Déperditions kw m² W/m² Zone38 1,11 17,47 64 Zone39 2,14 32,92 65 Zone40 1,1 17,02 65 Zone41 0,5 8,93 56 Zone42 0,5 8,89 56 Zone43 2,66 8, Zone44 0,48 8,75 55 Zone46 1, Zone47 0, Zone48 1,15 17,57 65 Zone49 0,22 8,25 27 Zone57 2, Total 10,73 197,23 54 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 4

15 Aile 3 RDC : Déperditions Superficie Déperditions kw m² W/m² Zone50 7, Zone51 3, Zone52 1, Zone53 6, Zone54 1, Zone55 2, Zone56 2, Zone45 0, Zone29 4, Total 9,29 104,1 89 Aile 1 1 er étage : Déperditions Superficie Déperditions W m² W/m² Zone Zone Zone Zone Zone Zone Total Aile 2 1 er étage : Déperditions Superficie Déperditions W m² W/m² Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Total Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 5

16 Aile 3 1 er étage : Déperditions Superficie Déperditions W m² W/m² Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Total Aile 4 1 er étage : Déperditions Superficie Déperditions W m² W/m² Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Total Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 6

17 Annexe 3 : charges internes Aile 1 RDC : Equipements techniques et Zone Scénario d'occupation Chauffé/rafraichi Ventilation charges internes Type Puissance Occupants Type Débit 30 4 PC personnes pendant les horaires de bureaux Chauffé, 1 radiateur dans 4 ordi 560 chaque pièce luminaire 10W/m² kw 30 %du temps 2 personnes pendant les horaires de bureaux 2 clim de 8 kw et 9 kw 1.5kw 24h/24 +week 4 bouches de ventilation naturelle 159,6 m3/h 2.3kw 24h/24 +week Armoire CO 100 m3/h 3.6kw 24/24 +week end 2.3kw 50 % du temps 2 ordinateurs 280 W luminaire 19 W/m² 32 1 chaudière Rayonnement chaufferie 33 / / Chauffé 1 petit radiateur 1 bouche de ventilation naturelle 22 m3/h 34 4 ordinateurs 560 W 4 personnes pendant les horaires de bureaux Chauffé 2 radiateurs moyen luminaire 10 W/m² 35 1 microscope 4 kw Climatiseur hypothèse 5 kw 36 1 congélateur 72 W 2 personnes pendant les horaires de bureaux 2 radiateurs électriques 1 bouche de ventilation naturelle 22 m3/h 1 frigocongélateur 82 W 37 Non chauffé, non utilisé 58 Chauffé radiateurs LNC Non chauffé

18 Aile 2 RDC : Zon e Equipements techniques et charges internes Puissan Type ce Scénario d'occupation Chauffé/rafraichi Ventilation Occupants Type Débit 38 * voir rapport chauffage ventiloconvecteur+cta CTA 39 * voir rapport chauffage ventiloconvecteur+cta CTA 40 voir rapport chauffage/rafraichissement ventiloconvecteur CTA 41 3 ordinateur s personne pendant les horaires de bureaux radiateurs Aucun 42 * 1 personne pendant les horaires de bureaux Radiateur moyen avec thermostat grille ventilation naturelle 43 Non chauffé 44 Aucun non occupé pendant l'audit Radiateur moyen avec thermostat 46 Non occupé peut contenir 4 personnes de temps à autre chauffage ventiloconvecteur+cta CTA 47 * voir rapport chauffage ventiloconvecteur+cta CTA 48 Stockage non occupé pendant l'audit Non chauffé pendant l'audit sinon chauffage CTA CTA 49 * 1 petit radiateur avec thermostat 57 Radiateur 22 m3/h VN16m3 /h Aile 3 RdC : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 1

19 Zone Equipements techniques et Scénario Chauffé/rafraichi Ventilation charges internes d'occupation Type Puissance Occupants Type Débit congélateurs radiateurs tjrs étaient) 2 climatiseurs à eau(puissance inconnue) 51 Non chauffé/non utilisé 52 2 radiateurs 1 ventilation naturelle 22 m3/h 53 Non chauffé/non utilisé 54 1 ordinateurs 140 W 1 radiateurs luminaire 5W/m² 55 Non chauffé/non utilisé 56 1 radiateur 45 Non chauffé 29 2 radiateurs Aile 1 1 er étage : Zone Local Equipments techniques Charges internes (hors luminaires) Scénario d'occupation Chauffé/rafraichi Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 2

20 ordinateur 2 luminaires ordinateur (2 écrans) 2 luminaires ordinateurs 2 luminaires 1 petite imprimante 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur 300 W 1 à 2 personnes chauffé 1 radiateur petit 107a 2 ordinateurs 2 luminaires 300 W 2 personnes chauffé 1 radiateur moyen ordinateurs portables 2 ordinateurs 4 luminaires ordinateurs 4 luminaires ordinateur 2 luminaires ordinateur 10 spots lumineux ordinateur 2 luminaires 1 halogène 1 petite imprimante 1 petit photocopieur ordinateur 1 luminaire 1 TV 600 W 4 personnes chauffé 1 radiateur grand 600 W 4 personnes (pas toutes en même temps) chauffé 2 radiateurs moyen 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 150 W 1 personne chauffé 2 radiateurs grands 450 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen TOILETTES chauffé 1 radiateur petit Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 3

21 108 1 photocopieuse 1 luminaire 450 W inoccupé chauffé 1 radiateur petit ordinateurs 1 luminaire 300 W 1 à 2 personnes chauffé 1 radiateur moyen vidéoprojecteur 7 luminaires 4 spots 150 W 1/3 du temps 3 à 8 personnes 1 à 2h par semaine 20 à 40 personnes chauffé 3 radiateurs (1 petit+2 moyens) 28 chauffé 1 radiateur grand Aile 2 1 er étage : Zone Local Equipments techniques Charges internes (hors luminaires) Scénario d'occupation Chauffé/rafraichi ordinateur portable + 1 écran 1 luminaire 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen ordinateurs 2 luminaires 300 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen ordinateur portable 2 luminaires 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen ordinateur (2 écrans) 2 luminaires hotte (1 fois/semaine) 2 congél 1 ordinateur 2 luminaires 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 795 W 2 personnes chauffé 1 radiateur grand Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 4

22 126 2 sorbonnes (3 à 4 fois/ semaine, qq heures) 1 frigo/congél (4 C/-25 C) 1 ordinateur 1 petite imprimante 1 petit frigo sorbonne 4 luminaires 2 grand congél (-25 C) 1 frigo/congél moyen 1 petit ballon sorbonnes 1 grand congélateur(-20 C) 4 tubes fluo 1 petit ballon sorbonne 1 poste CMR avec hotte 2 luminaires ordinateur portable 2 ordinateurs 5 petits appareils de mesure 1 grand appareil de mesure 1 appareil de 130W 1 luminaire luminaires 2 ordinateurs 1 grand frigo/congél 1 petite imprimante 2 grands appareils de mesure 1 climatiseur (en-dessous de 25 C) 2 personnes 3 à 4 fois par semaine chauffé 1 radiateur grand 1 personne chauffé 1 radiateur grand 72 W 1 à 2 personnes pendant 2 à 3 mois chauffé 2 radiateurs coffrés 1 personne pendant 1 mois/an chauffé 1 radiateur 865 W 1 personne l'après-midi chauffé 1 radiateur moyen 1 personne chauffé 1 radiateur moyen Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 5

23 étuve (40 C) tous les jours 1 étuve (0-200 C) mi-temps 1 centrifugeuse (1h/jour) 1 congél (-25 C) 1 personne 4h par jour chauffé 1 radiateur moyen TOILETTES chauffé 1 radiateur petit 134 chauffé 1 radiateur petit machine à laver (1 fois par jour) 1 grand congél (-24 C) 1 frigo/congél 1 étuve 1 petit ballon 2 luminaires 555 W 1 personne 3 à 4 fois par semaine chauffé 1 radiateur moyen 27 produits 1 luminaire inoccupé pas de radiateur ordinateur 1 petit frigo 1 microscope 200 W inoccupé chauffé 1 radiateur petit 28 chauffé 1 radiateur moyen Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 6

24 Aile 3 1 er étage : Zone Local Equipments techniques Charges internes (hors luminaires) Scénario d'occupation Chauffé/rafraichi ordinateur 2 luminaires 1 bouilloire ordinateur 1 luminaire ordinateur 1 luminaire 1 petite imprimante ordinateur 1 luminaire 1 bouilloire 1 cafetière ordinateurs 2 luminaires 1 cafetière 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur petit 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 150 W 1 personne (absente 6 mois) chauffé 1 radiateur moyen 300 W 1 ou 2 personnes 1 semaine sur 2 chauffé 1 radiateur grand ordinateurs 2 luminaires 1 petit ballon (2kW) 1 bouilloire 1 cafetière ordinateur 2 luminaires hottes à vitesse min quand il y a des produits 1 frigo/congél 450 W 3 personnes dont 2 périodiques chauffé 2 radiateurs 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur 560 W 2 personnes chauffé 1 radiateur moyen Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 7

25 1 grand congél (-25 C) 2 luminaires minéralisateur (400 C) (3 à 4h) 1 bouilleur (3 à 4h) 1 étuve (600W, jusqu'à 120 C) 1 grand frigo/congél 1 petit ballon 1 sorbonne 2 luminaires ordinateurs 4 luminaires étuves électriques (60 C) armoires à solvants 1 grand frigo/congél 1 étuve (jusqu'à 200 C) 1 sorbonne fonctionnant en débit min constamment 2 luminaires petit frigo 2 luminaires 1 TV 1 petit ballon 1 à 3 personnes pendant 3 mois/an chauffé 1 radiateur moyen 300 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 445 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 45 W 1 personne chauffé 1 radiateur grand TOILETTES 28 chauffé pas de radiateur Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 8

26 Aile 4 1 er étage : Zone Local Equipments techniques Charges internes (hors luminaires) Scénario d'occupation Chauffé/rafraichi ordinateur (2 écrans) 6 spots 2 photocopieuses petit frigo 2 luminaires ordinateur 2 luminaires 750 W 1 personne chauffé 2 radiateur (1 grand+1 petit) 50 W chauffé 1 radiateur moyen 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 169A 169B 3 ordinateurs (5 écrans) 1 ordinateur portable 4 luminaires 1 bouilloire 1 multimètre 5 ordinateurs 5 ordinateurs portables 6 lampes avec 4 tubes fluo 1 traceur 600 W 3 personnes chauffé 1 radiateur grand 1800 W 5 personnes chauffé 1 radiateur ordinateur (2 écrans) 2 luminaires 1 scanner ordinateur 2 luminaires 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 9

27 ordinateur portable + 1 écran 6 luminaires 1 petit ballon fer à souder binoculaire appareils de mesure ordinateur 1 scanner 2 luminaires ordinateur (2 écrans) 2 luminaires 1150 W 1 à 3 personnes chauffé 2 radiateurs moyen 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur moyen 150 W 1 personne chauffé 1 radiateur cafetière 1 bouilloire 1 luminaire pas de radiateur 114 TOILETTES W 28 chauffé 1 radiateur grand 29 chauffé 1 radiateur grand Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 10

28 Annexe 3 : Consommations. charges internes occultation climatisation débit d'infiltration Variante 4 oui non oui 1 vol/h Variante 5 oui oui (totale) oui 1 vol/h Variante 6 non non non 1 vol/h Variante 7 non non non 0,3 vol/h Variante 8 oui non oui 0,3 vol/h Variante 9 oui oui (totale) oui 0,3 vol/h Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 11

29 Besoin RDC - Aile 1 : Aile 1 Total(chauffage) excepté Z30 Z32(informatif) Z33 Z34 Z36 Z58 Climatisation Climatisation zone 32 zone 31 zone 35 Version 4 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Version 8 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Version 9 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Version 5 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Caractérisation de l enveloppe Total (chauffage) excepté zone 32 Z30 Z32(informatif) Z33 Z34 Z35 Z36 Z58 Z31 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 12

30 Version 7 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Version 6 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 13

31 Besoin RDC-Aile 2 - Animalerie : Débit d'infiltration 0,3 Vol/h Débit d'infiltration 1 Vol/h Animalerie Besoins couverts Besoins couverts par l'appoint par la sous station Besoins Consommation Sousstation(kWh) Consommation Chauffage électrique (kwh) (kwh) Total(kWh) électrique (kwh) ventilo-convecteur batteries CTA Autres locaux radiateurs TOTAL ventilo-convecteur batteries CTA Autres locaux radiateurs TOTAL Besoin en kwh m² kwh/(m².an) Consommation électricité Climatisation local 51 Infiltration = 0,3 Vol/h Infiltration = 1 Vol/h Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 14

32 Besoin RDC - Aile 3 : Aile 3 Total Z50 Z52 Z54 Z56 Z29 Version 4 kwh/an litres de fioul (kwh/m²,an) (m²) Version 8 kwh/an litres de fioul (kwh/m².an) (m²) Version 9 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Version 5 (kwh/an) litres de fioul (kwh/m².an) m² Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 15

33 Caractérisation de lenveloppe Version 7 (kwh/an) , , , ,36 litres de fioul (kwh/m².an) m² Version 6 (kwh/an) , , , ,51 litres de fioul (kwh/m².an) m² Besoin 1 er étage - Aile 1 : Zone 1 Zone 18 Zone 22 Zone 23 Zone 59 Zone 28 Total Chauffage Variante 4 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 16

34 Variante 5 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 8 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 9 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Caractérisation de l'enveloppe : Variante 6 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 7 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 17

35 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 18

36 Besoin 1 er étage Aile 2 : Zone 21 Zone 17 Zone 16 Zone 12 Zone 7 Zone 27 Zone 15 Zone 6 Zone 61 Zone 20 Zone 28 Total Climatisation zone 16 Variante 4 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 5 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 8 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 9 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Caractérisation de l'enveloppe : Variante 6 kwh/an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 19

37 litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 7 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 20

38 Besoin 1 er étage Aile 3 : Zone 5 Zone 14 Zone 13 Zone 8 Zone 4 Zone 19 Zone 26 Zone 28 Total Variante 4 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 5 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 8 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 9 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Caractérisation de l'enveloppe : Variante 6 kwh/an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 21

39 litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 7 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 22

40 Besoin 1 er étage Aile 4 : Zone 9 Zone 10 Zone 11 Zone 3 Zone 25 Zone 2 Zone 29 Zone 24 Zone 28 Total Climatisation zone 25 Variante 4 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 5 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 8 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 9 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Caractérisation de l'enveloppe : Variante 6 kwh/an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 23

41 litre de fioul/an m² kwh/m².an Variante 7 kwh/an litre de fioul/an m² kwh/m².an Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 24

42 Annexe 4 : Consommation en énergie : Aile 1 Rdc : AILE 1 AVEC CHARGE INTERNES Chauffage Bureaux Laboratoire(28-26) Autres pièces Total chauffage besoin Total chauffage consommation 0,3 vol/h kwh/an litres fioul kwh/(m².an) m² vol/h kwh/an litres fioul kwh/(m².an) m² Climatisation Laboratoire spectrométrie AILE 1 AVEC CHARGE INTERNES Local microscope Total besoin clim Total consommation élec clim Total énergie primaire 0,3 vol/h kwh/an kwh/(m².an) m² vol/h kwh/an kwh/(m².an) m² Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 25

43 Chauffage Bureaux Laboratoire(28-26) AILE 1 SANS CHARGE INTERNES Laboratoire spectrométrie Local microscope Autres pièces Total chauffage besoin Total chauffage consommation 0,3 vol/h kwh/an litres fioul kwh/(m².an) m² vol/h kwh/an litres fioul kwh/(m².an) m² Animalerie : Débit d'infiltration 0,3 Vol/h Débit d'infiltration 1 Vol/h Animalerie Besoins couverts Besoins couverts par l'appoint par la sous Besoins Consommation Sousstation(kWh) Consommation Chauffage électrique (kwh) station (kwh) Total(kWh) électrique (kwh) ventilo-convecteur batteries CTA Autres locaux radiateurs TOTAL ventilo-convecteur batteries CTA Autres locaux radiateurs TOTAL Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 26

44 Besoin en kwh m² kwh/(m².an) Consommation électricité Climatisation local 51 Infiltration = 0,3 Vol/h Infiltration = 1 Vol/h Aile 3 RdC : 0,3 Vol/h 1 Vol/h AILE 3 AVEC CHARGE INTERNES Chauffage Bureaux Autres locaux Total chauffage besoin Total chauffage consommation kwh/an litres de fioul (kwh/m².an) (m²) kwh/an litres de fioul (kwh/m²,an) (m²) AILE 3 SANS CHARGE INTERNES Chauffage Bureaux Autres locaux Total chauffage besoin Total chauffage consommation kwh/an litres de fioul ,3 Vol/h (kwh/m².an) Vol/h (m²) kwh/an litres de fioul (kwh/m²,an) (m²) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 27

45 Etage : Avec charges 0,3 vol/h 1 vol/h Bureaux Laboratoires Autres Chauffage Total besoins chauffage Total consommation chauffage kwh/an litres fioul/an m² kwh/(m².an) kwh/an litres fioul/an m² kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 28

46 Sans charges 0,3 vol/h 1 vol/h Chauffage Bureaux Laboratoires Data Center Laboratoires 129/131 Autres Total besoins Total consommation kwh/an litres fioul/an m² kwh/(m².an) kwh/an litres fioul/an 5373, m² kwh/(m².an) Avec charges 0,3 vol/h 1 vol/h Data Center Laboratoires 129/131 Total besoins climatisation Climatisation Total consommation climatisation Consommation énergie primaire kwh/an m² kwh/(m².an) kwh/an m² kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 29

47 Annexe 5 : Surchauffe : (Remarque pour ces essais on a arrêté la climatisation partout au RDC sauf dans la pièce 51 de l animalerie) Surchauffe RDC-aile 1 : Infiltration=0.3, occultation maximale. ( C) Zone 30(h) Zone 31 Zone 34 Zone 35 Zone Infiltration=0.3, occultation minimale. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 30

48 ( C) Zone 30(h) Zone 31 Zone 34 Zone 35 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 31

49 Infiltration=1, occultation maximale. C Zone 30(h) Zone 31 Zone 34 Zone 35 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 32

50 Infiltration=1, occultation minimale. C Zone 30(h) Zone 31 Zone 34 Zone 35 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 33

51 Surchauffe animalerie : Infiltration=0.3, occultation minimale. Surchauffe Zone 38 Zone39 Zone46 Zone47 Zone41 Zone Infiltration=0.3, occultation maximale. Surchauffe Zone 38 Zone39 Zone46 Zone47 Zone41 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 34

52 Infiltration=1, occultation minimale. Surchauffe Zone 38 Zone39 Zone46 Zone47 Zone41 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 35

53 Infiltration=1, occultation maximale. Surchauffe Zone 38 Zone39 Zone46 Zone47 Zone41 Zone Surchauffe RDC-Aile3 : Infiltration=0.3, occultation minimale. Surchauffe Zone 50 Zone 54 Zone 56 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 36

54 Infiltration=0.3, occultation maximale Zone 50 Zone 54 Zone 56 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 37

55 Infiltration=1, occultation minimale Surchauffe Zone 50 Zone 54 Zone 56 Zone Infiltration=1, occultation maximale Surchauffe Zone 50 Zone 54 Zone 56 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 38

56 Surchauffe 1 er étage Aile 1 : Infiltration=0.3, occultation minimale. [ C] Zone 1 Zone 18 Zone 22 Zone 23 Zone 59 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 39

57 Infiltration=0.3, occultation maximale. [ C] Zone 1 Zone 18 Zone 22 Zone 23 Zone 59 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 40

58 Infiltration=1, occultation minimale. [ C] Zone 1 Zone 18 Zone 22 Zone 23 Zone 59 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 41

59 Infiltration=1, occultation maximale. [ C] Zone 1 Zone 18 Zone 22 Zone 23 Zone 59 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 42

60 Surchauffe 1 er étage Aile 2 : Infiltration=0.3, occultation minimale. [ C] Zone 21 Zone 17 Zone 16 Zone 12 Zone 7 Zone 27 Zone 15 Zone 6 Zone 61 Zone 20 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 43

61 Infiltration=0.3, occultation maximale. [ C] Zone 21 Zone 17 Zone 16 Zone 12 Zone 7 Zone 27 Zone 15 Zone 6 Zone 61 Zone 20 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 44

62 Infiltration=1, occultation minimale. [ C] Zone 21 Zone 17 Zone 16 Zone 12 Zone 7 Zone 27 Zone 15 Zone 6 Zone 61 Zone 20 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 45

63 Infiltration=1, occultation maximale. [ C] Zone 21 Zone 17 Zone 16 Zone 12 Zone 7 Zone 27 Zone 15 Zone 6 Zone 61 Zone 20 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 46

64 Surchauffe 1 er étage Aile 3 : Infiltration=0.3, occultation minimale. [ C] Zone 5 Zone 14 Zone 13 Zone 8 Zone 4 Zone 19 Zone 26 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 47

65 Infiltration=0.3, occultation maximale [ C] Zone 5 Zone 14 Zone 13 Zone 8 Zone 4 Zone 19 Zone 26 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 48

66 Infiltration=1, occultation minimale. [ C] Zone 5 Zone 14 Zone 13 Zone 8 Zone 4 Zone 19 Zone 26 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 49

67 Infiltration=1, occultation maximale [ C] Zone 5 Zone 14 Zone 13 Zone 8 Zone 4 Zone 19 Zone 26 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 50

68 Surchauffe 1 er étage Aile 4 : Infiltration=0.3, occultation minimale. [ C] Zone 9 Zone 10 Zone 11 Zone 3 Zone 25 Zone 2 Zone 29 Zone 24 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 51

69 Infiltration=0.3, occultation maximale [ C] Zone 9 Zone 10 Zone 11 Zone 3 Zone 25 Zone 2 Zone 29 Zone 24 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 52

70 Infiltration=1, occultation minimale. [ C] Zone 9 Zone 10 Zone 11 Zone 3 Zone 25 Zone 2 Zone 29 Zone 24 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 53

71 Infiltration=1, occultation maximale [ C] Zone 9 Zone 10 Zone 11 Zone 3 Zone 25 Zone 2 Zone 29 Zone 24 Zone Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 54

72 Propositions d améliorations, simulations TRNSYS Annexe 6 : Besoins de l existant : Base situation climat froid Base situation climat chaud Zone Besoin total Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 55

73 Annexe 7 : Variante 1, besoins avec isolation des parois extérieures : Zone Besoin total Besoin chaud (kwh/an) Isolation 5 cm climat froid Isolation 5 cm climat chaud Isolation 10 cm climat froid Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 56

74 Isolation 10 cm climat chaud Isolation 20 cm climat froid Isolation 20cm climat chaud Zone Bes oin total Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 57

75 Annexe 8 : Synthèse de la variante isolation Base Isolation 5 cm Isolation 10 cm Isolation 20 cm TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL Situation climat froid. Besoinchauffage kwh/an Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Besoinclim kwh/(m².an) Situation climat chaud Besoinchauffage kwh/an Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 58

76 Annexe 9 : Besoins avec réduction du taux d infiltration, variante 2. n50=2 climat froid n50=2 climat chaud n50=1 climat froid n50=1 climat chaud Zone Bes oi n tota l Besoin chaud (kwh/a n) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/a n) Besoinclim kwh/(m².a n) Besoin chaud (kwh/a n) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/a n) Besoinclim kwh/(m².a n) Besoin chaud (kwh/a n) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/a n) Besoinclim kwh/(m².a n) Besoin chaud (kwh/a n) Besoin chaud (kwh/(m².a n)) Besoinclim (kwh/a n) Besoinclim kwh/(m².a n) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 59

77 Annexe 10 : Synthèse des besoins de la variante 2 : Base (infiltration 0,3vol/h) Base (infiltration 1vol/h) Changement fenêtre et portes (infil=0,14) Changement fenêtre et portes (infil=0,07) TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL Besoinchauffage kwh/an Climat intérieur froid Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Besoinclim kwh/(m².an) Besoinchauffage kwh/an Climat intérieur chaud Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 60

78 Annexe 11 : Besoins de la variante 3, isolation des box mitoyens : Ep=5cm climat froid Ep=5cm climat chaud Ep=10cm climat froid Ep=10cm climat chaud Zone Besoin total Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 61

79 Ep=5cm climat froid chauffage zone 52,58 Zone Bes oin total Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Ep=5cm Besoin chaud climat (kwh/(m².an)) chaud Besoinclim climatis atio (kwh/an) n zone 52,58 Besoinclim kwh/(m².an) Ep=10cm climat froid chauffage zone 52,58 Ep=10cm climat chaud climatis atio n zone 52, Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 62

80 Annexe 12 : Synthèse des besoins de la variante 3 : Base (infiltration 0,3vol/h) 5 cm de LdV 10 cm de LdV Climat froid TOTAL TOTAL TOTAL Besoinchauffage kwh/an Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Climat chaud Climat froid, 2 zones chauffés Climat chaud, 2 zones climatisés Besoinclim kwh/(m².an) Besoinchauffage kwh/an Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Besoinclim kwh/(m².an) Besoinchauffage kwh/an Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Besoinclim kwh/(m².an) Besoinchauffage kwh/an Besoinchauffage kwh/(m².an) Besoinclim kwh/an Besoinclim kwh/(m².an) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 63

81 Annexe 13 : Solution retenue consommations et charges : Besoins en énergie : Base situation climat froid Base situation climat chaud Zone Besoin total Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Besoin chaud (kwh/an) Besoin chaud (kwh/(m².an)) Besoinclim (kwh/an) Besoinclim kwh/(m².an) Charges maximales : Total pchaubasemodechauffage 1,04 1,07 0,99 1,19 1,19 2,57 0,50 1,18 0,00 1,45 0,89 0,26 0,41 0,80 0,00 0,81 14,35 pchaufinamodechauffage 0,00 0,24 0,21 0,29 0,28 1,01 0,80 1,17 0,00 1,27 0,32 0,00 0,27 0,00 4,80 1,05 11,71 pclimbasemodeclim 1,83 0,94 0,88 0,91 0,88 2,48 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,69 0,47 1,98 0,00 0,00 11,08 pclimfinalmodeclim 1,16 0,45 0,43 0,44 0,41 0,90 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,55 0,41 1,08 0,00 0,00 5,82 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 64

82 Sélection des équipements techniques Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 65

83 Annexe 14 : Principe de traitement d air des locaux courants Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 66

84 Annexe 15 : Principe de traitement d air du local calorimétrie : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 67

85 Annexe 16 : Dimensionnement situation hiver Local calorimétrie : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 68

86 Locaux courants : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 69

87 Annexe 17 : Dimensionnement situation été : Local calorimétrie : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 70

88 Locaux courants : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 71

89 Annexe 17 : Dimensionnement : Situation dynamique climat intérieur chaud : Situation hiver dynamique Ambiance Souflage Batterie chaude Pulvérisateur de vapeur Zone Débit Température Humidité Charge Température Humidité T entrée H(%) T sortie H(%) PBC T entrée H(%) T sortie H(%) kg/h ,63 31, ,0 4 11,2 31,0 3,8 31,0 46,3 18, ,96 31, ,0 4 6,6 31,0 3,8 31,0 46,3 10, ,13 33, ,0 3 8,5 31,0 3,8 31,0 46,3 14, ,80 31, ,0 4 5,5 31,0 3,8 31,0 46,3 9,1 Ambiance Souflage Batterie chaude terminale Pulvérisateur de vapeur Zone Débit air soufflé Débit air recyclé Température Humidité Charge Température Humidité T entrée H(%) T sortie H(%) PBC T entrée H(%) T sortie H(%) kg/h ,0 45,0 4 38,0 38,1-15, ,0 2, ,0 2,6 38,0 38,1 69 Situation dynamique climat intérieur froid : Zone Débit Ambiance Souflage Batterie froide Batterie chaude Température Humidité Charge Température Humidité T entrée H(%) T sortie H(%) PBF(kW) Efficacité T entrée H(%) T sortie H(%) PBC(kW) ,98 11, ,5 45 8, ,25 0,94 8, ,0 84 1, ,88 11, ,5 45 8, ,51 0,94 8, ,0 84 0, ,96 11, ,5 45 8, ,28 0,94 8, ,0 84 0, ,04 11, ,5 45 8, ,06 0,94 8, ,0 84 0,66 Zone Ambiance Souflage Extérieure Baterie froide positive Baterie froide négative Batterie chaude Débit air neuf Température Humidité Charge Température Humidité Température Humidité T entrée H(%) T sortie H(%) PBF Tsurface Efficacité T entrée H(%) T sortie H(%) PBF Tsurface Efficacité T entrée H(%) T sortie H(%) PBC ,83-1, , ,5 45 6, ,9 3 0,90 6, , ,92-2, ,0 87 1,79 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 72

90 Annexe 18 : Dimensionnement des productions de chaleurs : Hypothèse du scénario de fonctionnement des box : Puissance froide : 3 locaux en dynamique : => occupation maximale 4 locaux à 15 C : => occupation maximale 3 locaux à 23 C : => occupation maximale Local 40 en dynamique => occupation maximale Puissance chaude : 3 locaux en dynamique => occupation minimale 3 locaux à 28 C occupation minimale 1 local à 30 C 51 en statique Local 40 en dynamique occupation minimale 3 à 23 C occupations minimales Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 73

91 Besoin en chauffage Zone TOTAL Charge 1,59 0,46 0,55 0,65 1,06 3,75 0,75 0,59 0,76 2,07 0,46 0,46 Ambiance ( C) Débit soufflage(m3/h) , PBC terminale(kw) 8,5 1,9 3,2 4 6,5 68 4,1 3,7 4,9 4,3 8,5 8,5 126,1 Vs(m3/kg) 0,888 0,868 0,887 0,895 0,895 0,887 0,887 0,886 0,864 0,888 0,888 Débit massiquekgas/s 0,5 0,2 0,2 0,2 0,4 0,3 0,2 0,3 0,4 0,2 0,2 3,1 PBC générale(kw) 96,0 Besoin en climatisation Zone TOTAL(kW) Charge (kw) 1,91 0,77 0,46 0,75 0,90 3,64 0,96 0,73 1,61 0,00 0,46 0,46 Ambiance ( C) Débit soufflage (m3/h) , PBF(kW) 18,91 6,53 1,65 6,53 9, ,9 6,4 13,33 1,0 1,65 1, Vs(m3/kg) 0,825 0,823 0,858 0,823 0,825 0,825 0,824 0,823 0,881 0,823 0,823 Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 74

92 Consommations en énergie Annexe 19 : Scénario pour calculer la consommation : Scénario annuel pour chaque local : - Local 38 : 28 C 6 mois 15 C 6 mois - Local : 23 C toute l année - Local 50 : 15 C toute l année - Local 51 : 30 C toute l année - Local 52 : 6 mois 30 C 6 mois 15 C - Local 47 : 15 C toute l année - Local 58 : 6 mois 15 C 6 mois 28 C - Local 48 : 28 C toute l année - Local 40 : 6 mois à 35 C, 3 mois à 3 C, 3 mois à 25 C Annexe 20 : Besoins en énergie : Simulation Zone Centrale Total Besoin Besoin batterie chaude(kwh) Besoin batterie froide positive(kwh) Besoin batterie froide négative(kwh) Pulvérisateur de vapeur(kwh) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 75

93 Annexe 21 : Consommations : Consommation d'énergie (kwh) PAC Pulvérisateurs de vapeur Groupe froid négatif 9000 Total Annexe 22 : Explications des modules Excel : Explication : On a en fait extrait des simulations du bâti sur TRNSYS les charges tout au long de l année. On réutilise à présent ces charges, ainsi que les températures de consignes, et débits que l on connait. Le but étant de calculer pour chaque heure la température et l hygrométrie de soufflage ainsi que les différentes puissances des équipements mobilisés pour atteindre cette consigne. On s attache ici à expliquer le fonctionnement de nos modules Excel. 1.1) Les UTA : 1.1.1) Module de calcul de la centrale de traitement d air principale : Intérêt : Calculer les conditions de l air arrivant dans les UTA. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 76

94 Les entrées, sorties: Inp1 : Text (venant du fichier météonormtrnsys) Inp2 : humidité extérieur (venant dufichier météonormtrnsys) Out1 : Tsortiecentrale Out2 :humidité centrale Fonctionnement : Il y a dans cette centrale uniquement une batterie chaude. Pour les conditions de sorties : Si Text<10 C=> Tsortie=10 C, sinon Tsortie=Text Rssortie=Rsentrée 1.1.2) Module de calcul mode chaud, mode froid : Intérêt : Voir si l on est en mode chaud, ou froid d après les charges. Rajouter le signe moins devant les charges si l on est en mode froid. LE mode chaud ou froid, va consigner le débit volumique d air soufflé en dynamique. Les entrées, sorties: Inp1= charge chaude(venant de la simulation TRNSYS) Inp2= charge froide (venant de la simulation TRNSYS) Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 77

95 Out1= mode Out2= Conversion Fonctionnement : Si Max(charge chaude, charge froide)=charge chaude, mode chaud, sinon mode froid. Rajouter un moins au charge si on est en mode froid ) Module de calcul UTA : Intérêt : Calculer toutes les sorties. Les entrées, sorties: Inp1= Tamb (venant du scénario imposé) Inp2= Tsortie centrale (venant du module centrale) Inp3= Humidité sortie centrale (venant du module centrale) Inp4= charge (venant du module mode chaud, mode froid) Inp5= mode dynamique (venant du scénario imposé) Inp6= mode chaud, mode froid (venant du module mode chaud, mode froid) Out1= Tsoufflage Out2 humidité soufflage Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 78

96 Out3= PBC Out4= pulvérisateur de vapeur Out5= Débit volumique Out6=PBF Out7= efficacité batterie froide Out8= incohérence Out9= hum ambiance Les étapes : Etape 1: Calculer le débit de soufflage: En fonction du mode chaud ou froid, ainsi que l information mode dynamique, on choisit un débit de soufflage. Etape 2 : Calculer la consigne de l humidité pour l ambiance. Paramètre 1) : la batterie froide. Dans le cas d une humidité relative ambiante de 45%, il peut arriver que la batterie froide ne puisse pas atteindre ce point. On fixe une humidité relative ambiante de 45 %. Ce qui nous permet de calculer des conditions de soufflage (débit connue, ch arge connue). On calcul donc l efficacité de la batterie froide, avec les humidités spécifiques. Si cette efficacité est supérieure à 1, on met une ambiance à 65%. Puis on recalcule l efficacité de la batterie froide+ les conditions de soufflage. Paramètre 2) : Si le paramètre 1 est non déterminant. - On calcul la différence d humidité relative entre l arrivée de l UTA et l humidité ambiante à 45 %. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 79

97 - On calcul la différence d humidité relative entre l arrivée de l UTA et l humidité ambiante à 65 %. On choisit la consigne qui nous permettra d avoir le différentiel d humidité relative minimale. Nous pouvons donc calculer les conditions de soufflages. Etape 3 : Voir le fonctionnement de la batterie froide (deshumidification, refroidissement, inefficace). On distingue le mode deshumidification car ce mode influence l humidité spécifique contenue dans l air, le mode refroidissement influence uniquement la température. Mode deshu : La batterie fonctionnera en mode deshu lorsque le rs de soufflage sera inférieure au rs de l air arrivant dans l UTA. On note donc Rs sortie de batterie= Rs soufflage, on calcul l enthalpie à l aide de l efficacité qui a été calculée en raisonn ant sur les humidités spécifiques. Il est possible que la batterie deshumidifie puis refroidisse. Dans ce cas on écrit si la température à la sortie de batterie est supérieure à la température de soufflage, on prendra comme température de sortie la température de soufflage, sinon on garde la température calculée à l aide de l efficacité. L humidité spécifique sera pris égale à l humidité à la sortie de l étage deshumidification de la batterie. Mode refroidissement : La batterie fonctionnera en mode refroidissement lorsqu on ne fonctionne pas en mode deshumification et que la température de soufflage est inférieure à la température d arrivée dans l UTA. On note donc température de sortie de la batterie froide=température de soufflage. L humidité spécifique est identique à l hu midité spécifique de l air arrivant dans l UTA. Mode inefficace : Ce mode est valide lorsque le mode deshumification et que le mode refroidissement ne sont pas acitvés. Dans ce cas les conditions de l air à la sortie de la batterie sont les mêmes que l air à l entrée. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 80

98 Etape 4 : Fonctionnement de la batterie chaude : Les caractéristiques de l air à l entrée de la batterie chaude sont les caractéristiques de l air à la sortie de la batterie froide. Les caractéristiques de l air à la sortie de la batterie chaude sont les suivants : Température de sortie=température de soufflage Humidité spécifique de sortie= Humidité spécifique de sortie batterie froide Il peut arriver que la puissance que la puissance de la batterie chaude soit négative, c'est-à-dire dans ce cas-là elle ne fonctionne pas, tout le traitement en «température» a donc été fait par la batterie froide. Dans ce cas-là on renverra en sortie une puissance de batterie chaude=0. Etape 5 : Fonctionnement du pulvérisateur de vapeur : Les caractéristiques de l air à l entrée sont celles de la sortie de la batterie chaude. Les caractéristiques de l air à la sortie sont celles de soufflage. On calcule le débit de vapeur à l aide du débit massique qui est connue, et du delta de l humidité spécifique entre le souffl age et l air à la sortie de la batterie chaude. Etape 6 : Calcul de la puissance engendrée par le pulvérisateur de vapeur : On calcule la puissance du pulvérisateur de vapeur comme suit : P=E/3600*( *(100 C-Tpuisage)) E représente le débit massique en kg/h, 2500 représente la chaleur latente de vaporisation ) Module de calcul puissance de batterie chaude de la centrale principale : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 81

99 Intérêt : Prendre en compte le récupérateur de chaleur, et calculer la puissance de batterie chaude nécessaire. Nous sommes partis sur une efficacité constante du récupérateur=40 %. Les entrées sorties : Inp1 : Text (fichier TRNSYS) Inp2 : humidité extérieur (fichier TRNSYS) Inp3 :Treprise (calculé à partir de toute les températures d ambiances calculées préalablement) Inp4 : Débit volumique (calculé à partir des débits de chaque local pour chaque heure de l anée) Out1 : Tsortiecentrale Out2 :humidité centrale Out3 :PBC Out4 :Tsortie échangeur Les étapes : Etape 1 : Mis en marche du récupérateur : Le récupérateur sera mis en marche seulement si la température extérieure sera inférieure à 10 C, sinon les caractéristiques de l air à la sortie du récupérateur sont les caractéristiques de l air à l entrée. Etape 2 : Limitation du récupérateur : On calcul la température à la sortie du récupérateur avec une efficacité de 40%, si cette dernière est supérieur à 10 C, on retient 10 C, sinon on laisse la température calculée. L humidité spécifique sera la même que l humidité rentrant dans le récupérateur. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 82

100 Etape 3 : Calcul de la puissance de batterie chaude Les caractéristiques de l air à la sortie de la batterie chaude sont les mêmes que celles explicitées au module de calcul de la centrale de traitement d air principale. Les caractéristiques de l air à l entrée sont les mêmes que celles à la sortie du récupérateur. 1.2) La CTA de la zone 40 : 1.2.1) Module de calcul de l échangeur : On régule le fonctionnement de l échangeur de chaleur par rapport à la température ambiante afin d éviter de détruire l énergie. Intérêt : Prendre en compte le récupérateur de chaleur, et calculer les conditions de l air à sa sortie. Entrées, sorties : Inp1 : Text (données TRNSYS) Inp2 : Hext (données TRNSYS) Inp3 : Treprise (correspond à la temperature amiante, cette dernière est impose par notre scenario). Out1 :Tsoufflage Out2: Hsoufflage Les étapes : Etape 1 : Mode du local. Si le local est en mode «chaud», cela signifie que la température ambiante est supérieure à la température extérieure. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 83

101 Si le local est en mode «froid», cela signifie que la température extérieure est supérieure à la température ambiante. Etape 2 : Fonctionnement du récupérateur de chaleur. Dans le cas du mode chaud : On calcul tout d abord la température de l air à la sortie de l échangeur avec une efficacité =0.40. Si cette température est supérieure à la température ambiante, on prendra comme température de sortie du récupérateur la température ambiante. L humidité spécifique de l air traversant le récupérateur côté chaud, reste constante. Dans le cas du mode froid : On calcul tout d abord la température de l air à la sortie de l échangeur côté air vicié avec une efficacité =0.40. On calcul ensuite la moyenne entre la température de reprise et la température de rejet. On prendra cette température comme une température virtuelle de surface d une batterie froide. Si cette température est supérieure à la température de rosée, cela signifiera que notre batterie réalise de la deshumidification, sinon on est en mode rafraîchissement. Mode deshumidification : Tout d abord nous calculerons donc l humidité relative, à la sortie du bloc deshumidification de notre récupérateur grâce à l a formule sur l efficacité que nous avons pris égale à 40%. Si la température de sortie du bloc deshumidification est inférieure à la température de sortie calculé avec une efficacité de 40 %, alors on prendra comme température de sortie du récupérateur cette température calculée. L humidité spécifique à la sortie du récupérateur est égale à l humidité spécifique à la sortie du bloc deshu. Mode rafraîchissement : On calcul simplement la température de sortie de l échangeur avec la formule sur les températures avec une efficacité de 40%. Limitation des températures : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 84

102 Que ce soit dans le cas du mode rafraîchissement ou dans le cas du mode deshumidification, on limite la température de sortie. En effet si la température que nous avons calculée est inférieure à la température ambiante, dans ce cas on prendra la température ambiante comme température de sortie de l échangeur, l humidité spécifique restant identique à ce que nous avons calculé. Limitation de l humidité relative : Il peut arriver que l humidité à la sortie de l échangeur calculée soit supérieure à 100%, quand le récupérateur rafraîchit. Ce qui signifie que du côté air vicié, le récupérateur a atteint la température de rosée de l air côté air neuf. Dans ce cas, on fixe une humidité de sortie du récu pérateur à 100%, avec une température de sortie identique à celle que nous avons calculée ) Module de calcul de la CTA hors récupérateur : Les entrées sorties : Inp1= Tambiance Inp2= Tsortie récupérateur Inp3= Humidité sortie récupérateur Inp4= charge Inp5= mode dynamique Inp6= mode chaud, mode froid Out1= tsoufflage Out2 humidité soufflage Out3= PBC Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 85

103 Out4= pulvérisateur de vapeur Out5= Débit volumique Out6=PBF Out7= efficacité batterie froide Out8= incohérence Out9= hum ambiance Out10=PBF2 Out11=EffBF Out12= Tambiance Les étapes: Etape 1: On calcul tout d abord le débit volumique à mettre en place. Pour ceci on reprend la même réflexion que l étape 1 du module UTA. Etape 2: Il faut d abord calculer l humidité de consigne, pour ceci on reprend la même réflexion que l étape 2 du module UTA. Etape 3: Fonctionnement de la batterie froide positive: Mode deshumidification : On fonctionne avec ce mode lorsque l humidité spécifique de soufflage est inférieure à l humidité spécifique de l air après l échangeur. On note donc Rs sortie de batterie= Rs soufflage, on calcul l enthalpie à l aide de l efficacité qui a été calculée en raisonnant sur les humidités spécifiques. Si l efficacité Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 86

104 nécessaire à l obtention des conditions de soufflages est supérieure à 1, cela signifiera qu il faut enclencher la deuxième batterie. Dans ce cas on limitera l efficacité de la batterie positive à 0.96 (valeur constructeur), et on recommencera le calcul. Il est possible que la batterie deshumidifie l air puis le refroidisse. Dans ce cas on écrit si la température à la sortie de batterie est supérieure à la température de soufflage et que l efficacité de l étage deshumidification est inférieur à 0.96, on prendra finalement comme température de sortie de la batterie la température de sortie calculée avec une efficacité sur les températures de 0.96, sinon on garde la température calculée à l aide de l efficacité. L humidité spécifique sera pris égale à l humidité à la sortie de l étage deshumidification de la batterie. Mode refroidissement : La batterie fonctionnera en mode refroidissement lorsqu on ne fonctionne pas en mode deshumification et que la température de soufflage est inférieure à la température d arrivée dans l UTA. On note donc température de sortie de la batterie froide=température de soufflage. L humidité spécifique est identique à l humidité spécifique de l air arrivant dans l UTA. On réalise ensuite un calcul d efficacité, si ce dernier est supérieur à 1, cela signifie que l on doit enclencher la deuxième batterie. On fixe donc l efficacité de la batterie froide positive à 0.96, et on recommence le calcul. Mode inutilisable : Ce mode est prioritaire sur les modes refroidissements et deshumidification. On fonctionnera dans ce mode lorsque l on n est pas en mode deshu, ni en mode refroidissement ou si on est en mode deshu mais que l humidité spécifique du point de surface de la batterie froide est supérieure à l humidité spécifique de l air à la sortie de l échange ur, ou si on est en mode refroidisssement mais que la température de l air à la sortie de l échangeur est inférieure à la température de la surface de la batterie froide. L efficacité de la batterie froide quand ce mode est actif est donc prix égale à 0. Fonctionnement de la batterie froide négative: Le fonctionnement de la batterie froide négative est identique au mode de fonctionnement de la batterie froide positive des UTA. Le seul changement est que l on prend les caractéristiques de l air à la sortie de batterie froide positive comme informations. Fonctionnement de la batterie chaude : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 87

105 Identique au fonctionnement de la batterie chaude dans les UTA Fonctionnement du pulvérisateur de vapeur : Identique au fonctionnement du pulvérisateur dans les UTA 1.3) Les compresseurs : 1.3.1) Module de calcul des compresseurs : L intérêt est ici d estimer la puissance de la PAC, et plus particulièrement des compresseurs, en fonction de la puissance calorifique. Nous avons 4 compresseurs sur la PAC fonctionnant en tout ou rien. Les entrées, sorties : Inp1 : puissance chaude (somme des puissances des batteries chaudes pour chaque heure de l année) Inp 2 : puissance froide (somme des puissances des batteries froides pour chaque heure de l année) Out1 : Pabsorbée Out2 : COP Les étapes : Etape 1 : La puissance la plus élevée. Comme à la manière de TRANE on va identifier où a lieu la demande de puissance maximale, en chaud ou en froid. Avec cette information on choisira ensuite le nombre de compresseurs. Etape 2 : Déduction du mode compresseur. On soustrait ensuite la puissance appelée par nos batteries, de chaque puissance calorifique de la PAC correspondante à 1 compresseur, 2 compresseurs. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 88

106 La valeur qui sera la plus petite et positive conditionnera le nombre de compresseur. Etape 3 : Produit en croix pour déduire la puissance des co mpresseurs. On sait quelle est la puissance appelée, on connait le nombre de compresseurs, ainsi que la puissance calorifique à l évaporateur ou au condenseur qu ils sont capables d assumer. On cherche donc la puissance des compresseurs nécessaire à mettre en œuvre pour atteindre la puissance demandée. Ceci revient à calculer un temps de fonctionnement. On fait donc un produit en croix pour trouver la puissance absorbée par les compresseurs. Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 89

107 Annexe 23 : Schéma de principe : Global : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 90

108 Production : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 91

109 Distribution : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 92

110 Pièce calorimétrie : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 93

111 Annexe 24 : Implantation des équipements : Thermofrigopompe Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 94

112 Local chaufferie : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 95

113 Local calorimétrie : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 96

114 Traitement de l air : Annexes PFE WEBER Damien Rénovation énergétique d un laboratoire du CNRS Page 97