Méthode d évaluation de la transmission thermique de l enveloppe à partir de la mesure en continu et indirect des flux entrant/sortant

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1 Méthode d évaluation de la transmission thermique de l enveloppe à partir de la mesure en continu et indirect des flux entrant/sortant Olivier Bonneau Myriam Humbert

2 Comment déterminer la transmission thermique de l enveloppe? Bilan thermique à partir des mesures U bât (T i T e ) A env = Φ entrant Φ sortant Apports solaires Fourniture du système de chauffage Apports internes techniques par renouvellement d air Déperditions par l enveloppe par infiltration d air Bâtiment instrumenté Déduction de Ubât modulo l occupation

3 Comment déterminer la transmission thermique de l enveloppe? Bilan thermique à partir des mesures U bât (T i T e ) A env = Φ entrant Φ sortant Et l'inertie? Bilan sur une semaine Choix d'une semaine occupée, suivant une semaine occupée Choix de la semaine où les besoins de chauffage totaux sont le plus important pour s'affranchir de l'action des occupants de l'enveloppe : Ouverture des fenêtres Fermetures des volets/protections solaires

4 Mesure des besoins de chauffage Apports solaires Fourniture du système de chauffage Apports internes techniques par renouvellement d air Déperditions par l enveloppe par infiltration d air Bâtiment instrumenté Mesure horaire de l énergie dissipée dans le volume chauffé (W/h)

5 Apports réels au bâtiment Mesure des apports de chaleur Exemple d un bâtiment collectif de 18 logements Mesure des besoins en chauffage sur le circuit de distribution de chauffage en sortie de chaufferie Pas de mesure des pertes de distribution dans les parties communes entre la chaufferie et les logements estimées forfaitairement à 3 % Période d étude : du 01/12/2013 au 22/02/2014 Pour effectuer un suivi au pas de temps horaire, le poids d impulsion des compteurs doit être inférieur à 1/10ème de la puissance nominale du circuit

6 Détermination des apports solaires Apports solaires Fourniture du système de chauffage Apports internes techniques par renouvellement d air Déperditions par l enveloppe par infiltration d air Bâtiment instrumenté

7 Détermination des apports solaires Exemple d un bâtiment collectif de 18 logements 1/ Mesure du rayonnement solaire horizontal global journalier au moyen d un pyranomètre (W/m²)

8 Détermination des apports solaires 2/ Surface équivalente horizontale par façade Albedo Hauteur des masques Dimension des baies, des parois opaques Casquettes, joues Pour chaque façade gestion Surface solaire équivalente Horizontale Façade 1 Situation du bâtiment et son environnent proche Relève des masques solaires Façade sud-ouest Façade sud-est Façade nord-est Façade nord-ouest profil masque profil masque profil masque profil masque pyranomètre hauteur ( ) hauteur ( ) hauteur ( ) hauteur ( ) azimut ( sud) azimut ( sud) azimut ( sud) azimut ( sud) Peu de masques influents au regard de la course du soleil

9 Détermination des apports solaires 2/ Surface équivalente horizontale par façade Gestion des protections solaires : hypothèse prise de 10 % des protections en position fermée Surfaces solaires équivalentes directes et diffuses des différentes façades surface équivalente par jour de l'année toiture Ssedir (y/c albédo) toiture Ssedif (y/c albédo) ouest Ssedir (y/c albédo) ouest Ssedif (y/c albédo) est Ssedir (y/c albédo) est Ssedif (y/c albédo) nord Ssedir (y/c albédo) nord Ssedif (y/c albédo) sud Ssedir (y/c albédo) sud Ssedif (y/c albédo) jour de l'année Présence de joues et casquettes sur une faible partie de la façade sud Sensibilité à la gestion des protections solaires Rayonnement solaire global horizontal journalier W/m² 3/ Apports solaires journaliers

10 Détermination des apports internes Apports solaires Fourniture du système de chauffage Apports internes techniques par renouvellement d air Déperditions par l enveloppe par infiltration d air Bâtiment instrumenté

11 Détermination des apports internes Occupants : Identification des plages d absence à partir de la mesure : analyse des besoins d ECS et des consommations électriques nombre d occupants et heures de présence déterminés par enquête ou statistique Équipements électriques Mesure des consommations d électricité spécifique totales en volume chauffé ou données statitiques Exemple d un bâtiment collectif de 18 logements Enquête d occupation réalisée dans 4 logements sur 18 : manque de représentativité scénario conventionnel Profil d'occupation population adulte(en %) Heure Lundi Mardi Mercredi Jeudi Vendredi Samedi Dimanche Apports internes sur la semaine kwh Occupants (25 adultes) 362 Équipements électrique 392

12 Mesure des déperditions par renouvellement d air Apports solaires Fourniture du système de chauffage Apports internes techniques par renouvellement d air Déperditions par l enveloppe par infiltration d air Bâtiment instrumenté

13 Mesure des déperditions par renouvellement d air Déduction des pertes aérauliques à partir de la mesure horaire : Débit d extraction Température de l air soufflé de l air sortant P ventilateur =0,34 Débit (T entrant T sortant )/1000 Pour les double flux, prise en compte de l efficacité de l échangeur à déduire des pertes

14 VMC simple flux, hygro B (logements) et CTA double flux (local communal) Débit d extraction : utilisation de la courbe de débit de chaque ventilateur Températures Hygro B : Mesure de la température de l air extérieur (station météo ou sonde sous abri), Température moyenne pondérée des volumes de 4 logements échantillonnés Températures Double flux : gaine air entrant, gaine air repris Date heure Consommation électrique de(s) extracteur(s) (kwh) Mesure des déperditions par renouvellement d air exemple d un bâtiment collectif de 18 logements Débit d'extraction (m3/h) Température entrante ( C) Température sortante ( C) Déperditions par ventilation du bâtiment (kwh) (système 2) 01/12/13 0:00 0, ,6 21,2-0,744 01/12/13 1:00 0, ,6 21,2-0,774 01/12/13 2:00 0, ,6 21,2-0,750 01/12/13 3:00 0, ,5 21,2-0,780

15 Mesure des déperditions par défauts d étanchéité à l air Apports solaires Fourniture du système de chauffage Apports internes techniques par renouvellement d air Déperditions par l enveloppe par infiltration d air Bâtiment instrumenté

16 Données à connaître Mesure des déperditions par défauts d étanchéité à l air Exemple d un bâtiment collectif de 18 logements Données mesurées entrées d air hygro B : module des entrées d air : 791,7 m3/h Hauteur du bâtiment : 13,85 m Logement collectif traversant Surface déperditive Atbat : 1559,33 m² Température intérieure ( C) (moyenne pondérée des locaux) techniques Température extérieure ( C) et vitesse moyenne horaire du vent ( C): station météo sur un toit à 900m Valeur du test d étanchéité à l air de l ensemble du bâtiment (y compris communs en volume chauffé : 1,64 m3/h.m²

17 Bilan thermique Apports et pertes (kwh) Part des apports et pertes énergétiques du bâtiment Semaine de l'étude = semaine 8 Déperditions par ouverture des fenêtres (kwh) Déperditions à travers l'enveloppe (kwh) Déperditions aérauliques par défauts d'étanchéité à l'air (kwh) Besoins de chauffage mesurés (kwh) Apports internes (kwh) Déperditions aérauliques par ventilation (kwh) Apports solaires (kwh) Besoins en chauffage (kwh Comparaison des besoins de chauffage mesurés et calculs pour Ubat = 0,609 W/m².K semaine Besoins de chauffage calculés pour Ubat = 0,609 W/m².K (kwh) Besoins de chauffage mesurés (kwh) Ubat théorique : 0,519 W/m².K Cause des écarts : Défauts d isolation de l enveloppe constatés par thermographie Ponts thermiques non traités Sous estimation possible des ouvertures des fenêtres

18 Une isolation de l enveloppe moins performante que la cible Ponts thermiques non pris en compte ou sous-estimés : ponts thermiques avec le plancher bas ou RDC, balcons, linteaux de fenêtres Liaisons fenêtres/mur et coffres de volet roulants en réhabilitation Ponts thermiques intégrés dûs à la fixation du bardage Défauts de mise en œuvre de l isolation Dégradation de l isolation par la pluie Ouverture des fenêtres Résultats Ubât Prébat

19 Conclusion et perspectives Domaine d application de la méthode : Besoins de chauffage suffisamment important Conditions intérieure relativement homogènes Points délicats de l appréciation de l occupation : gains internes, actions sur les volets, les fenêtres Selon la typologie des bâtiments, il est possible de simplifier l instrumentation Nécessite l expertise de l opérateur Travail en cours sur les incertitudes et la sensibilité aux différents paramètres