Construction d un bâtiment de bureau à Verviers

Dimension: px

Commencer à balayer dès la page:

Download "Construction d un bâtiment de bureau à Verviers"

Clémence Mongrain
il y a 6 ans
Total affichages :

PRINCIPES DE BASE Pour chauffer et rafraîchir

1 Construction d un bâtiment de bureau à Verviers Olivier Henz FHW architectes spcrl, Belgique F2 1 PRINCIPES DE BASE Pour chauffer et rafraîchir "passivement", notre nouveau bâtiment deux principes s'imposent : 1

2 1.1 L'optimisation des éléments constitutifs du point de vue énergétique. Tout bâtiment est composée de parois, de toitures, de fenêtres et même d'une ventilation,... Dans notre conception, la qualité thermique de ces éléments est considérablement améliorée sans que l utilisation de techniques nouvelles ou inhabituelles ne s'avèrent nécessaires. 1.2 La réduction des déperditions avant la maximisation des gains d'énergie. Des simulations théoriques ainsi que des expériences pratiques ont démontré qu'une stratégie de réduction des déperditions de chaleur, dans des conditions climatiques européennes, est nettement plus efficace que celle qui favorise les gains d'énergie solaire passive ou active L'appellation "maison passive" s'applique donc plus aux techniques de préservation de chaleur qu'aux gains d'énergie solaire (même si ceux-ci peuvent jouer un rôle important). 2 CONCEPTION MAISON PASSIVE Les recommandations du standard "maison passive" sont : 2.1 Diminution des déperditions thermiques par transmission. Pour diminuer davantage les déperditions par transmission, le coefficient de transmission thermique des parois extérieures de la construction doit être inférieur à 0,15 W/m 2 K, voire 0,10 W/m 2 K. A titre indicatif, la réglementation thermique en Région Wallonne autorise actuellement des valeurs de 0,4 W/m 2 K en toiture et 0,6 W/m 2 K pour les murs et parois opaques verticales. 3 LES VALEURS DE TRANSMISSION THERMIQUES DES DIFFERENTS PAROIS DE NOTRE BATIMENT SONT : Parois entre le volume protégé et l air extérieur 0,14 W/(m²K) Toiture plate entre le volume protégé et l air extérieur 0,13 W/(m²K) Plancher entre le volume protégé et un local non chauffé à l abri du gel 0,13 W/(m²K) Paroi mitoyenne entre deux volumes protégés 0,36 W/(m²K) Plancher entre le volume protégé et l air extérieur 0,12 W/(m²K) 2

3 Parois intérieures entre le volume protégé l escalier de la cave 0,23 W/(m²K) De plus, la totalité de ces surfaces de déperdition doit être exempte de pont thermique. Le coefficient de transmission thermique de la fenêtre, constituée du vitrage de son intercalaire et du châssis doit être inférieur à 0,8 W/m2K. Le facteur solaire du vitrage doit, lui, être supérieur à 50% afin de pouvoir encore bénéficier des gains d'énergie solaire en hiver. 3.1 Diminution des déperditions thermiques par ventilation. L'approvisionnement en air frais est assuré par une ventilation à double flux. L'alimentation et l'extraction mécanique permettent d'optimiser la ventilation suivant les besoins et ce, indépendamment des conditions climatiques extérieures. Pour réduire les déperditions liées à la ventilation, la maison passive sera obligatoirement équipée d'un ventilateur avec récupérateur de chaleur. Le taux de récupération doit être au moins égal à 75%. Dans notre cas la récupération effective du système de ventilation est de 88%. Dans ce même souci de réduction de la consommation d'énergie, il est précisé que le ventilateur ne peut consommer plus que 0,4 Wh/m³ de volume d'air acheminé. L'efficacité thermique du système de ventilation peut être aisément améliorée par l'usage d'un puits canadien Pour éviter que des infiltrations parasitaires court-circuitent la récupération de chaleur de la ventilation, une très bonne étanchéité à l 'air de l'enveloppe extérieure est exigée. Dans le cas d'une maison passive, le niveau d'étanchéité à l'air (valeur n50) maximale est de 0,6 h-1, ce qui correspond à un renouvellement de 0,6 fois le volume d'air de l'espace chauffé par heure, pour une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de 50 Pascal. Pour vérifier et mesurer la performance de l'étanchéité à l'air de la construction, un test de pressurisation, dit "Blowerdoor", devient obligatoire. Le préjugé de devoir ventiler parce que les bâtiments sont devenus trop étanches ne se vérifie pas. L'inverse est plutôt d'application : pour pouvoir ventiler convenablement, une très bonne étanchéité à l'air s'avère désormais indispensable. 3

Les obligations du standard "maison passive" En suivant les recommandations précitées, une maison passive doit obligatoirement atteindre l'efficacité suivante : Le besoin en énergie thermique du

4 Les obligations du standard "maison passive" En suivant les recommandations précitées, une maison passive doit obligatoirement atteindre l'efficacité suivante : Le besoin en énergie thermique du bâtiment doit être inférieur à 15 kwh/m ² a. Cela correspond à une consommation de chauffage de 1,5 litres de mazout ou 1,5 m 3 de gaz naturel par m ² de surface chauffée par année, soit une économie d'énergie 10 fois supérieure à la moyenne actuelle. Dans ces conditions, un système de chauffage conventionnel ne s'avère plus nécessaire. Une pièce d'habitation de 20 m ² pourrait être chauffée par deux ampoules électriques de 100 W. Le besoin total d'énergie primaire (1kWh d'électricité à la prise électrique d'une maison nécessite une consommation énergétique d environ 3kWh en moyenne pour la société, ces 3kWh constituent l'énergie primaire) pour faire fonctionner une maison passive ne peut dépasser 120 kwh/m 2 a. Ceci implique que, en moyenne, la consommation d'énergie de toutes les applications de l'habitation (chauffage + eau chaude sanitaire + électroménager + éclairage) ne peut dépasser 42 kwh/m 2 a. Ceci peut être raisonnablement couvert par des énergies renouvelables. la valeur d'étanchéité à l'air, n50 doit être inférieure à 0,6 h -1 4 PROJET FHW, ARCHITECTES SCPRL Figuur 1 Vue en plan du rez-de-chaussée. 4

Paket 2004». Comme données climatiques nous choisissons le site d Elsenborn.

5 Figuur 2 Vue en plan d un étage. Figuur 3 Vue en coupe 5 SIMULATION AVEC LE PHPP 2004 Le dimensionnement thermique du bâtiment est réalisé avec le «Passivhaus Projektierungs Paket 2004». Comme données climatiques nous choisissons le site d Elsenborn. La température d Elsenborn est habituellement inférieure de quelques degrés par rapport à Verviers. Nous nous trouvons donc du coté de la sécurité au niveau du besoin net en énergie de chauffage. Les charge internes sont évalués pour un bâtiment de bureau à 3,5 W/m². Le bâtiment est dimensionné avec une occupation 5

6 de 10 personnes. Notre besoin en énergie net de chauffage est égal à 15 kwh/(m²a) et notre degré d étanchéité à l air est estimé à 0,6 h -1. Nous constatons également un pourcentage de surchauffe (T > 25 C) de 9,5%. En acceptant une température maximale de 26 C ce pourcentage descend à 4,9%. Pour éviter la surchauffe en été nous appliquons une stratégie de ventilation nocturne, une protection solaire des surfaces vitrées au sud et une diminution des charges internes. Sans ces actions le potentiel de surchauffe s élève à 65%! spez. Verluste, Gewinne, Heizwärmebedarf [kwh/(m²monat)] 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 Summe Angebot solar+intern (spezif.: kwh/(m²monat)) Heizwärmebedarf (spezif.: kwh/(m²monat)) Summe Verluste (spezif.: kwh/(m²monat)) Januar Februar März April Mai Juni Juli August Sept. Okt. Nov. Dez Le graphique ci-dessus montre clairement le risque de surchauffe d été. En jaune sont renseigné les apports solaires passifs et internes, en gris le besoin en énergie de chauffage. 6

7 7

6 PUITS CANADIEN Proceedings Passiefhuis-Symposium 2005 Le but principal du puits canadien est de préchauffer l'air frais en hiver de manière à éviter que l'eau de condensation du ventilateur gèle et

8 6 PUITS CANADIEN Proceedings Passiefhuis-Symposium 2005 Le but principal du puits canadien est de préchauffer l'air frais en hiver de manière à éviter que l'eau de condensation du ventilateur gèle et l'obture (la température minimale à sa sortie doit être supérieure à 4 C). Il est composé de deux conduits parallèles d un diamètre 200 mm, long de 18 m et enterrés à une profondeur de 1,5 m et distants entre eux de cette même distance. L'éventuelle eau de condensation apparaissant à l'intérieur de ceux-ci est évacuée via une pente de 2% vers un siphon en cave qui est raccordé au réseau d'égouttage. Le puits canadien permet en outre en été de refroidir l'air afin de diminuer les surchauffes possibles. 8

9 La simulation annuelle, ci-dessus, montre que la température minimale de sortie du puits canadien est de 3 C. La perte de pression du système du puits canadien est de 10,7 Pa. Les hypothèses de simulation sont les suivantes : Le volume ventilé du bâtiment = 346 m³ Le renouvellement d air par ventilation = 0,67 1/h La tuyauterie du puits canadien est en polyéthylène (coefficient de conductivité thermique 0,28 W/mK, rugosité 0,1 mm et épaisseur de la paroi 7 mm) Le climat de référence est celui d Aix-la-Chapelle (D) La densité estimé du sol est de 1800 kg/m³ 9

10 10

Documents pareils

Etude et amélioration du comportement thermique d une habitation

Etude et amélioration du comportement thermique d une habitation menée avec ARCHIWIZARD Contexte de l étude Mr et Mme LE LOUSTIC viennent d acquérir une maison se situant à Hennebont (56). Peu de travaux