Reconstruction de la salle des fêtes de Mézières

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1 Reconstruction de la salle des fêtes de Mézières Indice B Réalisation d une étude thermique : - Calcul des déperditions - Calcul réglementaire RT 2005 Bureau d étude Maîtrise de l Énergie en Ville SARL au capital de , chemin de Belledonne Tresserve Code Siret :

2 SOMMAIRE Sommaire... 2 Contexte et objectif de l etude... 3 Hypothèses constructives... 3 caracteristiques geographiques prises en compte pour le calcul... 4 catalogue des parois... 4 catalogue des vitrages... 5 catalogue des lineiques... 6 choix et hypotheses de calcul... 6 ouvrants... 6 Parois... 7 Chauffage... 7 Ventilation et climatisation... 7 divers... 7 Calcul RT Résultats du calcul RT la structure du bâtiment... 8 Résultats... 8 Production de chaud pour les zones de spectacles, les loges, l entrée et le rangement... 9 Emission de la chaleur pour les zones de spectacles et les loges... 9 Production de chaud et de froid pour la zone circulation-exposition... 9 Emission de la chaleur et du froid pour la zone circulation-exposition Ventilation Eclairage ECS cuisine Précautions et Vérifications obligatoires confort d été ventilation chauffage ECS eclairage refroidissement suivi des consommations /11/2009 Page 2

3 CONTEXTE ET OBJECTIF DE L ETUDE Dans le cadre de la réhabilitation d un bâtiment communal, la ville de Mézières a fait appel au cabinet d architecture AZA ARCHITECTURES. Le projet consiste à transformer un ancien bâtiment incendié en salle de spectacle. Ce bâtiment, entre dans le cadre de la RT 2005, une étude thermique est nécessaire afin de valider ou de modifier les différents choix de matériaux d isolations ou d équipements. La première étape est la réalisation d une étude thermique de ce bâtiment de type RT2005 en vue de respecter la réglementation et d optimiser les consommations liées à l exploitation de ce bâtiment (système de chauffage et production d ECS). Elle fixe des exigences minimales à respecter : Limitation des consommations C en kwhep/m² de SHON par an C C réf Limitation de l inconfort d été Tic Tic réf (Température Intérieure Conventionnelle) Respect des garde-fous : Par composants (enveloppe et systèmes), C Cmax, Ubât Ubâtbase ou Ubâtref, Isolation thermique minimale. Ces exigences entraînent le calcul et la vérification de 3 éléments : Des caractéristiques des composants de l enveloppe, du bâti et des équipements, Des consommations d énergie, Du confort d été. Ce calcul sera mené à l aide du logiciel Perrenoud U22win. Ensuite, sur la base du calcul réglementaire RT2005, une série de simulation d équipements et de matériaux sera effectuer afin d optimiser les consommations liées à l exploitation de ce bâtiment. HYPOTHÈSES CONSTRUCTIVES Le projet de reconstruction de la salle polyvalente incendiée doit plus être considéré comme un projet de construction neuve puisque seule la dalle existante sera conservée et agrandie sur sa périphérie. Ce projet sera découpé en 5 zones distinctes : - La salle de spectacle et les loges - Le Hall d entrée et les sanitaires - La circulation latérale salle d exposition - La zone de stockage - Les Cuisines Afin de réaliser cette étude, une collecte d informations a été faite en amont de l'intervention et des hypothèses ont été posées sur les différents équipements et matériaux utilisés : 09/11/2009 Page 3

4 1. plans de masse, coupe et étages 2. mémo techniques sur la composition des façades 3. type de ventilation 4. températures de consigne 5. type d émission de chauffage Cependant, avant de réaliser l étude globale et de raisonner à l échelle du bâtiment, nous devons déterminer les caractéristiques thermiques de chaque élément unitaire constitutif du bâti principalement le coefficient de transmission surfacique «U» et le coefficient de transmission linéique «ψ». Pour cela, nous devons définir la constitution des parois et le type de vitrage. CARACTERISTIQUES GEOGRAPHIQUES PRISES EN COMPTE POUR LE CALCUL Le bâtiment étudié se situe à Mézières-sur-Seine, dans le département des Yvelines (78). Le calcul, effectué en conformité avec la norme EN 12831, est donc réalisé sur les bases de la zone climatique H1 avec une région de base V. Température extérieure de base (au niveau de la mer) : -7 C Altitude de 30 m Température corrigée de -7 C Température extérieure moyenne : 11 C CATALOGUE DES PAROIS Le coefficient «U» est le flux de chaleur passant par une paroi pour une différence de 1 C entre les 2 ambiances séparées par cette paroi. Il s exprime en W/m².K. Chaque matériau homogène est défini par le coefficient de conductivité thermique λ (W/m.K). En divisant l épaisseur «e» mise en œuvre du matériau par «λ», on obtient la résistance en conduction de la paroi, notée R (en m².k/w). Le coefficient de transmission surfacique U=1/R. Plus ce coefficient est élevé moins la paroi est isolante. Pour le vitrage, un coefficient U global (comprenant huisserie et vitrage) a été mis en place. Code Type Désignation U W/m². C b M01 Mur extérieur (A1) Mur salle de spectacle 0,173 1,000 M02 Mur extérieur (A1) Mur Cuisine 0,184 1,000 M03 Mur extérieur (A1) Mur Loge 0,181 1,000 M04 Mur extérieur (A1) Mur salle rangement 0,182 1,000 M05 Mur extérieur (A1) Mur salle hall 0,182 1,000 M06 Mur intérieur (A1) Mur hall entrée / salle 0,485 0,185 M07 Mur intérieur (A1) Mur loges / circulation 0,485 0,296 M08 Mur intérieur (A1) Mur salle de spectacle 0,171 0,296 M09 Mur intérieur (A1) Mur sur local EDF 0,342 0,370 Pl02 Plafond extérieur (A3) Toiture terrasse 0,224 1,000 Pl sur VS Plancher intérieur (A4) Plancher loge 0,320 0,800 Pl01 Plancher sur terre-plein (A4) Plancher sur terre plein 0,215 1,000 Toit Zinc Plafond ext. légers (A2) Toiture légère des loges 0,201 1,000 09/11/2009 Page 4

5 Vous trouverez dans les fichiers informatiques «Mézières 2005» joints à l envoi et annexés à cette synthèse, les différents détails des calculs ayant permis d obtenir le coefficient U de chaque paroi déperditive (en contact avec un Local Non Chauffé (LNC) ou avec l extérieur). Dans les tableaux de ces documents, nous avons définis toutes les parois (matériaux, épaisseurs et conductivités thermiques) afin de calculer leur résistance à la conduction «R». CATALOGUE DES VITRAGES Le tableau suivant récapitule les différents types d ouvrants (menuiserie, vitrage, dimensions) que nous rencontrons sur le site. Nous y faisons également apparaître : Le coefficient de transmission surfacique global Uw en W/m².K Les déperditions linéiques en W/m.K entraînées par chaque vitrage. Flux de chaleur entraîné par la liaison avec la paroi La surface Le coefficient Ujn (jour-nuit) en fonction du type de bâtiment et de fermeture Code Désignation Long. En m Haut. En m Surface en m² Type de vitres F01 Fenêtre haute salle spectacle 6,50 0,70 4,55 Double +15mm F02 Fenêtre haute salle spectacle 3,10 0,70 2,17 Double +15mm F03 Fenêtre haute salle spectacle 4,40 0,70 3,08 Double +15mm F04 Fenêtre haute salle spectacle 3,60 0,70 2,52 Double +15mm Type de fermeture Vol. Roul. PVC (e<=12mm) Vol. Roul. PVC (e<=12mm) Vol. Roul. PVC (e<=12mm) Vol. Roul. PVC (e<=12mm) Uw Ujn Déperditions Linéiques 2,00 1,72 6,05 2,00 1,72 3,19 2,00 1,72 4,28 2,00 1,72 3,61 F05 Fenêtre de désenfumage 1,00 1,00 1,00 Simple Sans fermeture 2,50 2,50 1,68 P01 Porte sur la cour intérieure 1,10 1,75 1,93 2,20 2,20 2,39 P02 Porte pleine cuisine 1,00 2,10 2,10 2,50 2,50 2,60 P03 Porte sur route départementale 1,40 2,10 2,94 2,20 2,20 2,94 P04 Porte vitrée sur façade vitrée 2,00 2,10 4,20 2,20 2,20 3,44 P05 Porte d'entrée 1,80 2,75 4,95 2,20 2,20 3,82 V01 Verrière salle de spectacle 9,00 2,40 21,60 Double +15mm Volet Roulant Alu 2,00 1,78 9,58 Verre Verrière circulation 21,00 3,50 73,50 2,00 1,78 7,84 Verre2 Verrière entrée 7,35 2,50 18,38 2,00 1,78 3,15 L ensemble des baies vitrées mentionnées dans les tableaux ci-dessus possède une menuiserie métallique avec rupteur de pont thermique (voir «choix et hypothèses de calcul»). 09/11/2009 Page 5

6 CATALOGUE DES LINEIQUES Un linéique est l équivalent d un «pont thermique». Cela équivaut à toutes les liaisons entre parois. En effet d un point de vue thermique les liaisons structurelles du bâti (interruption physique de la continuité d un matériau ou d une paroi) représentent un affaiblissement thermique. Cet affaiblissement est défini par le coefficient Ψ. Ψ est le flux de chaleur à travers une liaison ou une ossature pour une différence de 1 C entre les 2 ambiances que sépare la paroi correspondante, ramené à un mètre de longueur de cette liaison. Code Type Désignation Ψ en W/m.K b Entrant Angle de 2 murs extérieurs Angle entrant entre 2 façades 0,100 1,00 Sortant1 Angle de 2 murs extérieurs Angle sortant entre 2 façades 0,210 1,00 Sortant2 Angle de 2 murs extérieurs Angle sortant entre 2 façades 0,200 1,00 Refend1 Angle mur extérieur / Refend Liaison refend / façade 0,060 1,00 Refend2 Angle mur extérieur / Refend Liaison paroi vitrée 0,140 1,00 Pla/Fa Mur ext./ Plancher ext. ou lnc Liaison plancher façade 0,380 1,00 Pla/TT Mur ext./ Plafond lourds Liaison façade / toiture 0,830 1,00 TTL/fa Mur ext./plafond léger liaison toiture légère/façades 0,290 1,00 TT/Ref Refend/plafond ext/lnc PSI ou PSI1 Liaison refend / toiture 0,020 1,00 CHOIX ET HYPOTHESES DE CALCUL Afin de réaliser l étude, plusieurs choix ont été faits et plusieurs hypothèses ont été posées tant sur les matériaux que sur les équipements. En voici une liste exhaustive qu il est nécessaire de respecter afin de valider les résultats du calcul : OUVRANTS Les fenêtres (avec vitrage extérieur absorbant) doivent avoir une résistance thermique surfacique au moins égale à Uw=2,0 W/m².K (Uf=3 W/m².K et Ug=1,4 W/m².K). Afin d obtenir ce type de résistance nous sommes partis sur cette combinaison : o Menuiseries mises en place doivent être à châssis métalliques avec rupteurs de ponts thermiques o Vitrage est un double vitrage à lame d air 4/16/4 peu émissif Les fermetures éventuelles sont des volets roulants avec un coefficient Uvolet=2,50 W/m².K, avec un coefficient de perméabilité de 0,1 m/m², Les portes d entrée sont en menuiseries métalliques avec rupture de ponts thermiques et avec un double vitrage dont le coefficient U=2,20 W/m².K 09/11/2009 Page 6

7 PAROIS Le mode constructif privilégie l isolation par l extérieur avec un complexe isolant de 20 cm avec une conductivité thermique lambda=0,039 W/m.K. Dans cette configuration le coefficient U des parois est au moins égal à 0,185 W/m².K Le plancher est de type dalle béton avec isolation périphérique en sous-face sur les parties ajoutées. Celles-ci devront être liées à la partie existante récupérée. Ue terre plein=0,215 W/m².K. Ce coefficient peut facilement être obtenu avec une isolation thermique horizontale en périphérie d une résistance thermique R=5 m².k/w La toiture terrasse, identique sur l ensemble des zones est une dalle béton de 20 cm avec un complexe gravillonnaire en surface et un complexe isolant de type mousse rigide tel que R=3,22 m².k/w. Cette résistance peut être obtenue avec 10 cm d un isolant ayant un lambda de 0,031 W/m.K. Dans cette configuration le coefficient U de la toiture est égal à 0,224 W/m².K La toiture des loges est une toiture zinc type panneaux sandwichs avec un complexe isolant de 15 cm tel R=4,839 m².k/w donc U=0,201 W/m².K, CHAUFFAGE Le chauffage de la zone est assuré par 2 systèmes de production de chauffage indépendants : Une chaudière gaz à condensation pour toutes les zones à l exception de la circulation-exposition Une PAC permettant également de rafraîchir, assurera le chauffage de la zone exposition. La distribution de la chaleur sera différente en fonction de la zone : Radiateurs statiques, plafonds rayonnants pour les zones chauffées au gaz Plancher chauffant pour la zone alimentée par la PAC VENTILATION ET CLIMATISATION Le renouvellement d air est assuré par un ou plusieurs systèmes de Ventilation Mécanique Contrôlée (VMC) type double flux permettant d assurer les débits de renouvellement minimum suivants : Salle de spectacle et loges : 7100 m 3 /h soit 3 vol/h Circulation-Exposition : 1000 m 3 /h soit 3 vol/h Cuisines : 700 m 3 /h soit 5 vol/h, hotte non comprise Hall et sanitaires : 800 m 3 /h soit 2 vol/h Rangement : 30 m 3 /h soit 0,1 vol/h DIVERS Hauteur variable en fonction de chaque zone, Éclairage avec interrupteur, détection de présence et gradation par sonde crépusculaire dans toutes les zones, La perméabilité à l air est considérée comme normale (3 m 3 /h/m²). 09/11/2009 Page 7

8 CALCUL RT 2005 Ce calcul réglementaire a été réalisé avec le logiciel de calcul Perrenoud «U22Win». D autres hypothèses, concernant principalement les équipements de production et de distribution d énergie, ont dues être posées. La totalité des hypothèses et le détail des calculs sont détaillés dans le document informatique «Mézières RT 2005 le 6_10_09» transmis et annexé à cette synthèse. RÉSULTATS DU CALCUL RT2005 LA STRUCTURE DU BÂTIMENT Le calcul des déperditions et les hypothèses structurelles respectent les différents garde-fous définis dans l article 41. Il est nécessaire de respecter les catalogues définis plus haut dans le document. RÉSULTATS Zone Type Surface m² GRANDE SALLE ET LOGE Conférences et spectacles 499,00 Groupe Refroidissement Catégorie Tic Tic Réf. Salle de spectacle Groupe non refroidi CE1 32,01 34,08 loges Groupe non refroidi CE1 32,13 36,36 CIRCULATION-EXPOSITION Conférences et spectacles 87,15 Groupe Refroidissement Catégorie Tic Tic Réf. Circulation-Exposition Groupe refroidi CE2 Groupe refroidi CUISINES Restauration 1 service 40,30 Groupe Refroidissement Catégorie Tic Tic Réf. Cuisines Groupe non refroidi CE1 30,00 31,58 ACCEUIL ET SANITAIRES Conférences et spectacles 165,00 Groupe Refroidissement Catégorie Tic Tic Réf. Hall d'entrée Groupe non refroidi CE1 29,39 34,80 Sanitaires Groupe non refroidi CE1 35,72 36,58 RANGEMENT Salle ou hall Stockage 87,15 Groupe Refroidissement Catégorie Tic Tic Réf. Rangement isolé Groupe non refroidi CE1 29,52 33,83 Rangement scène Groupe non refroidi CE1 28,89 33,35 09/11/2009 Page 8

9 Ubat Base Ubat Max Gain en % Respect Ubat Max 0,645 0,967 55,01 Résultat Projet Référence Gain en % Ubat 0,435 0,645 32,51 C 139,33 297,60 53,18 Les Gardes-Fou sont conformes. Le bâtiment est conforme à la RT2005 au sens des ThCE. Bâtiment conforme au label THPE 2005 Afin d obtenir les résultats affichés au-dessus, voilà le type d équipements mis en place sur les différentes zones du bâtiment : PRODUCTION DE CHAUD POUR LES ZONES DE SPECTACLES, LES LOGES, L ENTRÉE ET LE RANGEMENT Chauffage thermodynamique au gaz Fonctionnement en fonction de la température intérieure Production hors du volume chauffé Générateurs gaz à condensation qui alimentent les zones et assurent le maintien des zones Hors-Gel : o Puissance nominale en chauffage 82 kw o Rendement sur PCI à 100% de charge ou Rpn : 97,9% o Rendement sur PCI à charge partielle ou Rpint : 108,7% o Perte à charge nulle : 571 W EMISSION DE LA CHALEUR POUR LES ZONES DE SPECTACLES ET LES LOGES Émission par Plafonds rayonnants ou radiateurs Réseau non entièrement dans le volume chauffé Fourniture de la chaleur en moyenne température Réseau en volume chauffé avec isolation classe 1 Réseau en volume non chauffé avec isolation classe 3 Présence d un circulateur à vitesse variable avec arrêt si pas de demande Émetteur chaud avec présence d un couple régulateur-émetteur permettant un arrêt total Présence robinets thermostatiques pour les radiateurs PRODUCTION DE CHAUD ET DE FROID POUR LA ZONE CIRCULATION-EXPOSITION Chauffage électrique à compression électrique Production hors du volume chauffé Fonctionnement à la température intérieure PAC : o Puissance nominale en chauffage 13,55 kw o Machine fonctionnant Air Extérieur Eau VCV o Aucun auxiliaire côté extérieur o Cop Nominal : 3,94 o Cop à -7 C : 2,70 o Loi d eau possible o Régulation tout ou rien o Puissance nominale en refroidissement 15,37 kw o Machine fonctionnant Air Extérieur Eau VCV o Aucun auxiliaire côté extérieur o Coefficient EER nominal : 3,21 o Loi d eau possible o Régulation Tout ou rien 09/11/2009 Page 9

10 EMISSION DE LA CHALEUR ET DU FROID POUR LA ZONE CIRCULATION-EXPOSITION Émission par Plancher chauffant/rafraîchissant Réseau entièrement dans le volume chauffé Fourniture de la chaleur en basse température Réseau en volume chauffé avec isolation classe 1 Présence d un circulateur à vitesse variable avec arrêt si pas de demande Émetteur chaud avec présence d un couple régulateur-émetteur permettant un arrêt total Régulation en fonction de la température extérieure VENTILATION Le système de ventilation a été défini par rapport à un catalogue existant. Cette liste à pour but de donner des références existantes qui définissent un minimum à atteindre : CTA double flux avec un échangeur statique (sans préchauffage ou rafraîchissement de l air entrant) ans : o Type de réseau avec perméabilité par défaut et présence de filtre classe F5 à F9 o CTA pouvant assurée un débit d au moins m 3 /heure en période d occupation (environ 3 volume/heure) ou un ensemble de CTA assurant les débits réglementaires zone par zone. Cette option permet une meilleure régulation et une meilleure gestion de l inoccupation donc un gain sur l exploitation o Efficacité de l échangeur 70% La puissance des auxiliaires (ventilateurs, ) est, dans le cas des hypothèses de l étude, de Watt. ECLAIRAGE Les puissances de l éclairage en fonction des zones a été défini arbitrairement. Cette puissance à installer ne doit pas dépasser (pour obtenir les résultats énoncés précédemment) 12 et 10 W/m² en fonction des zones. Cette puissance ne prend pas en compte les éclairages directement liés à l activité du site (Exposition et Spectacle). ECS CUISINE Dans les calculs, j ai considéré que le coin cuisine nécessite l utilisation d ECS dans des proportions relativement faibles. L équipement de production est donc un ballon solaire avec appoint électrique type THERMOR BIOPACK EP300 d une capacité de 300 litres et d une puissance de 1,5 kw. On associe à l installation 3 capteurs solaires type THERMOR BIOPACK d une surface unitaire de 2 m². 09/11/2009 Page 10

11 PRÉCAUTIONS ET VÉRIFICATIONS OBLIGATOIRES Le projet, avec les hypothèses posées précédemment respecte la réglementation RT 2005 d un point de vue structurelle et équipements. Cependant, un ensemble de précautions doit être pris afin de respecter l ensemble des garde-fous (articles 38 à 77 de l arrêté du 24 mai 2006) : CONFORT D ÉTÉ Il faut contrôler que les locaux non refroidi ont bien une surface d ouvrant au moins égale à 30% de la surface de baies vitrées Pour que les sanitaires répondent aux obligations de la RT au sujet de la température de confort, il faut assurer une surventilation nocturne de 50 m 3 /h VENTILATION Dans le cas d une humidification de l air (pas ici), il est nécessaire d avoir un dispositif permettant de régler celle-ci à un taux précis Il faut veiller à l indépendance des systèmes de ventilation pour les locaux à usages, occupation ou pollution différente Il faut un équipement permettant de limiter les débits en inoccupation Pas de commande manuelle des débits Isolation des réseaux de ventilation avec R 1,2 m².k/w CHAUFFAGE Pas de veilleuse permanente sur le générateur de chauffage Pour chaque zone de 150 m², il faut 1 dispositif d arrêt et de régulation Obligation d un dispositif à 4 allures avec commutation automatique de l une vers l autre : Confort, Hors-gel, réduit et arrêt, Dispositif d arrêt des pompes hors la saison de chauffe ECS Isolation des réseaux d ECS au plus égal à 3,3d+0,22 W/m.K ECLAIRAGE Dispositif d extinction ou de temporisation ou télécommande manuelle Les points éclairés artificiellement à moins de 5 mètres d une baie doivent être commandés séparément des autres points lumineux si la puissance installée dans chacune des positions est supérieure à 200W (cas du réfectoire principalement) Pas d allumage automatique par horloge ou détection de présence 09/11/2009 Page 11

12 REFROIDISSEMENT Ventilation spécifique pour les 2 locaux refroidis Fermeture automatiques pour les zones refroidies SUIVI DES CONSOMMATIONS Présence d un dispositif permettant de suivre la durée de fonctionnement de chacune des centrales de ventilation Présence d un dispositif permettant de suivre la consommation de chauffage et de mesurer la Température intérieure d au moins 1 local par partie du réseau de distribution Présence d un dispositif de suivi des consommations 09/11/2009 Page 12