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1 FORMATION BÂTIMENT DURABLE RÉNOVATION BRUXELLOISE À HAUTE PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE AUTOMNE 2017 Conception énergétique : Comment minimiser le besoin de chauffage? Florence GREGOIRE

2 2 OBJECTIFS DE LA PRÉSENTATION N Identifier les éléments architecturaux et techniques qui influencent le bilan énergétique d un bâtiment et quantifier leur impact N Proposer une stratégie visant à garantir une conception intelligente de bâtiment à très haute performance énergétique

3 3 TABLE DES MATIÈRES DEFINITIONS STRATEGIE EN RÉSUMÉ

4 4 BILAN THERMIQUE GLOBAL En hiver Déperditions par transmission = - - = + = - + = + 2. Déperditions par ventilation volontaire 3. Déperditions par in/exfiltration 4. Déperditions totales de l enveloppe 5. Apports solaires 6. Apports internes 7. Besoins nets en énergie pour le chauffage 8. Pertes du système 9. Besoins bruts en énergie pour le chauffage 10. Solaire thermique éventuel 11. Pertes de production 12. Consommation finale pour le chauffage 13. Pertes de transformation Source / Bron : Guide PEB RW = 14. Consommation d énergie primaire pour le chauffage

5 5 BILAN THERMIQUE GLOBAL En hiver 40 N Besoin net 35 5,3 30 8, ,1 10,3 Besoins en énergie de chauffage Apports solaires 15 Apports internes 10 23,6 16,0 Pertes par infiltrations 5 Pertes par ventilation 0 Déperditions (kwh/m²an) Apports (kwh/m²an) Pertes par transmission Bilan du bâtiment non rénové U moyen = 1,6 W/m²K Type de ventilation : non conforme Etanchéité = 7,8 Bilan d une rénovation «traditionnelle» U moyen = 0,5 W/m²K Type de ventilation : C Étanchéité = 7,8 Source / Bron : ecorce

6 6 BILAN THERMIQUE GLOBAL En hiver 40 N Besoin net 35 5,3 30 8, ,1 10,3 Besoins en énergie de chauffage Apports solaires 15 Apports internes 10 23,6 16,0 Pertes par infiltrations 5 Pertes par ventilation 0 Déperditions (kwh/m²an) Apports (kwh/m²an) Pertes par transmission Bilan du bâtiment non rénové U moyen = 1,6 W/m²K Type de ventilation : non conforme Etanchéité = 7,8 Bilan du bâtiment rénové passif U moyen = 0,25 W/m²K Type de ventilation : D (88%) Étanchéité = 0,6 Source / Bron : ecorce

7 7 BILAN THERMIQUE GLOBAL En été = 1. Apports solaires 2. Apports internes par les personnes 3. Apports internes par l éclairage 4. Apports internes par les ventilateurs 5. Apports internes par les appareils 6. Déperditions par transmission 7. Déperditions par ventilation 8. Déperditions par in/exfiltration 9. Chaleur à évacuer par le système de refroidissement = + = + = 10. Besoins nets en énergie pour le refroidissement 11. Pertes du système de refroidissement 12. Besoins bruts en énergie 13. Pertes à la production 14. Consommation d énergie pour le refroidissement 15. Pertes de transformation Consommation d énergie primaire du bâtiment Source / Bron : Guide PEB RW 3.2

8 8 TABLE DES MATIÈRES DEFINITIONS STRATEGIE EN RÉSUMÉ

9 9 TRIAS ENERGETICA Rappel Source / Bron : Guide Bâtiments Durables Recommandation G-ENE00 «Diminuer la consommation d énergie des bâtiments»

10 10 BESOIN DE CHAUFFAGE Au niveau du besoin de chauffage N Le simple assemblage de composants adaptés ne mène pas nécessairement à un bâtiment à haute performance énergétique. L interaction entre les différents éléments nécessite une approche globale et une réelle stratégie de conception permettant finalement d atteindre la HPE Le tout est supérieur à la somme des parties. N Ceci implique qu un bâtiment doit être conçu pour être HPE dès le départ, sous peine de devoir user de mesures excessives et souvent très coûteuses. N In fine, un bâtiment HPE, c est Des économies d énergie, Un confort intérieur élevé que ça soit en hiver, en été et en entre-saison

11 11 BESOIN DE CHAUFFAGE Minimiser les pertes ,3 8, ,1 10,3 Besoins en énergie de chauffage Apports solaires 15 Apports internes 10 23,6 16,0 Pertes par infiltrations 5 Pertes par ventilation 0 Déperditions (kwh/m²an) Apports (kwh/m²an) Pertes par transmission

12 12 BESOIN DE CHAUFFAGE Minimiser les pertes ,3 8, ,1 10,3 Besoins en énergie de chauffage Apports solaires 15 Apports internes 10 23,6 16,0 Pertes par infiltrations 5 Pertes par ventilation 0 Déperditions (kwh/m²an) Apports (kwh/m²an) Pertes par transmission et puis MAXIMISER LES APPORTS

13 13 TABLE DES MATIÈRES MINIMISER LES PERTES N Minimiser les pertes par transmission N Minimiser les pertes par infiltration N Minimiser les pertes par ventilation MAXIMISER LES GAINS

14 14 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Part des déperditions de l enveloppe d un logement passif Dossiers de primes passives à Bruxelles Source / Bron :

15 15 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Quelle isolation? N U murs N U sol N U toiture N U fenêtre 0,1 à 0,2 W/m²K 0,15 à 0,2 W/m²K 0,1 W/m²K variable

16 16 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Quelle isolation? On définit une température de confort ressentie (appelée aussi "température opérative" ou "température résultante sèche") : T opérative = (T air + T parois) / 2 pour autant que la vitesse de l'air ne dépasse pas 0,2 m/s. Source / Bron : Guide Bâtiments Durables

17 17 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Zoom sur les menuiseries Basse énergie 1,5 W/m²K > < 0,25 W/m²K Passif 0,9 W/m²K > < 0,15 W/m²K Fenêtre 6x plus déperditive!

18 18 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Zoom sur les menuiseries N Point faible & élément clé bien que absolument pas rentable! N Simplifions Situation: simple vitrage / châssis alu double vitrage / châssis bois: Gain en terme de Uw: (0,3 * 4 W/m²K + 0,7 * 6 W/m²K) (0,3 * 2 W/m²K + 0,7* 1,1 W/m²K + 3 * 0,055 W/mK) 3,87 W/m²K Gain en kwh: 3,87 W/m²K * 1m² * 12.5K * 6000h = 290 kwh/an ( 32m³ de gaz dépensé par chaudière 90% rendement) TRS: 475 / 22,5 21 ans N Et si on part de double vers triple? N Petit truc: prix du combustible >

19 19 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION

20 20 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Zoom sur les menuiseries N Déperdition globale Uw («window»): «frame»: Uf «glass»: Ug Intercalaire N Si objectif :Uw < 0.85W/m²K Uf < (0,85-0,7*1,1-3*0,055)/0,3 impossible Uf < (0,85-0,7*0,6-0,3*0,039)/0,3 = 1,04W/m²K

21 21 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Zoom sur les menuiseries N Déperdition globale Uw («window»): «frame»: Uf «glass»: Ug Intercalaire N Mise-en-œuvre : nœud constructif et étanchéité à l air N Gain solaire/surchauffe et facteur solaire N Transmission lumineuse et confort visuel Un élément clé!

22 22 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Objectif : U murs: 0,1 à 0,2 W/m²K N En pratique 12 cm LM avec λ = 0,032 W/mK fixé mécaniquement U 0,25 W/m²K 20 cm PU avec λ = 0,023 W/mK fixé mécaniquement U 0,12 W/m²K 25 cm EPS avec λ = 0,032 W/mK collé (avec finition crépi) U 0,12 W/m²K 40 cm Cellulose avec λ = 0,040 W/mK dans une ossature bois (13%) U 0,12 W/m²K

23 23 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Isolation extérieure intérieure Source / Bron : brochure audit PAE2 région Wallonne, 2013

24 24 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Isolation extérieure intérieure Risque principal Source / Bron : outil Isolin (Architecture et Climat)

25 25 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Isolation extérieure intérieure Risque secondaire Source : outil Isolin (Architecture et Climat) Source / Bron : outil Isolin (Architecture et Climat)

26 26 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Isolation extérieure intérieure Souvent oublié: réduction du potentiel de séchage Objet d une présentation spécifique Focus sur la diffusion de vapeur d eau

27 27 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Isolation extérieure intérieure La masse thermique Quelle surface?

28 Conductivité thermique de la paroi et correction liée aux fixations ou à la structure bois [W/m²K] DÉFINITIONS STRATÉGIE EN RÉSUMÉ 28 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Isolation et mise-en-œuvre: Couche continue: Couche fixée mécaniquement Structure bois fixations/m² sur toute l épaisseur: +15% Isolation continue Isolation perforée Isolation et structure bois 15% bois / 85% isolation: +50% 0,2 W/m²K Epaisseur de l'isolation (PUR 0,023W/mK) [cm] 10,5cm 11,5cm 17,5cm

29 29 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Murs N Isolation et mise-en-œuvre: Fixation mécanique spécifique: couche quasi continue... Source / Bron : ecorce

30 30 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Toiture N Objectif : U toit = 0,1 W/m²K N En pratique 19 cm LM avec λ = 0,032 W/mK dans ossature en bois (7%) U 0,2 W/m²K 45 cm Cellulose avec λ = 0,039 W/mK dans ossature en bois (7%) U 0,1 W/m²K 22 cm PU avec λ = 0,023 W/mK collé sur toit plat U 0,1 W/m²K

31 31 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Toiture N Toiture inclinée Combles non habitables

32 32 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Toiture N Toiture inclinée Combles habitables Source : Isover Source : Energie+ Source : Recticel

33 33 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Toiture N Toiture inclinée Combles habitables : isolation par l intérieur N Conception : Diffusion de vapeur d eau Attention si absence de sous-toiture N Mise en œuvre : Continuité de l isolant ET du pare-vapeur parfois difficiles à assurer N Finition : Finitions intérieures à refaire Combles habitables : Sarking N N N Conception : Bonne continuité de l isolant Mise en œuvre : Adaptation nécessaire des rives de toiture (gouttières, solins, raccords divers de la toiture) Finition : La couverture de toiture doit être refaite

34 34 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Toiture N Toiture plate : Toiture chaude à privilégier Toiture compacte à mettre en œuvre uniquement dans certaines conditions Objet de la présentation Focus sur la diffusion de vapeur d eau Source / Bron : Energie +

35 35 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Plancher N Objectif : U sol = 0,15 à 0,2 W/m²K N Rôle de l environnement (plancher sur sol ou sur extérieur?) N En pratique 22 cm Cellulose avec λ = 0,039 W/mK dans ossature en bois (11%) U 0,2 W/m²K 14 cm de PUR posé (panneau) avec λ = 0,022 W/mK U 0,15 W/m²K 17 cm de PUR projeté avec λ = 0,027 W/mK U 0,15 W/m²K

36 36 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Plancher N Détail de mise en œuvre Source / bron : ecorce

37 37 MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION Et leurs raccords Objet d une présentation en journée 2 : Focus sur les nœuds constructifs

38 38 TABLE DES MATIÈRES MINIMISER LES PERTES N Minimiser les pertes par transmission N Minimiser les pertes par infiltration N Minimiser les pertes par ventilation MAXIMISER LES GAINS

39 39 MINIMISER LES PERTES PAR INFILTRATION Étanchéité à l air Vérifié par un Blower door test: N Mesure du débit de fuite (infiltration) N Utilisé pour classifier et certifier (n50, V50 ) N Utilisé pour évaluer les pertes par in-/exfiltration annuelles Objet d une présentation en J2_1 Focus sur l étanchéité à l air

40 40 TABLE DES MATIÈRES MINIMISER LES PERTES N Minimiser les pertes par transmission N Minimiser les pertes par infiltration N Minimiser les pertes par ventilation MAXIMISER LES GAINS

41 41 MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION Rappel ,3 8, ,1 10,3 Besoins en énergie de chauffage Apports solaires 15 Apports internes 10 23,6 16,0 Pertes par infiltrations 5 Pertes par ventilation 0 Déperditions (kwh/m²an) Apports (kwh/m²an) Pertes par transmission Bilan du bâtiment non rénové U moyen = 1,6 W/m²K Type de ventilation : non conforme Etanchéité = 7,8 Bilan d une rénovation «traditionnelle» U moyen = 0,5 W/m²K Type de ventilation : C Étanchéité = 7,8 Bilan du bâtiment rénové passif U moyen = 0,25 W/m²K Type de ventilation : D (88%) Étanchéité = 0,6 Source / Bron : ecorce

42 42 MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION PREAMBULE Pourquoi ventiler? N Assurer la qualité de l air intérieur des locaux compte tenu De l occupation des locaux et des pollutions liées des pollutions liées au bâti (meubles entre autre) N ( Objectif secondaire : Permettre le rafraîchissement du bâtiment en été) Gestion hiver et été N Hiver Limiter les pertes par ventilation Attention aux consommations auxiliaires N Été Limiter l introduction d air chaud (by-pass) Ventilation intensive (surtout si masse thermique accessible)

43 43 MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION Combien? Les débits N VENTILATION HYGIÉNIQUE : le débit doit garantir une qualité d air suffisante en fonction des pollutions en présence. Plusieurs documents précisent les débits qu il faut mettre en œuvre : Norme NBN D (1) : dimensionnement (résidentiel) Norme NBN EN (2) : dimensionnement (tertiaire) Norme NBN EN : usage et critères de confort (tertiaire et résidentiel) PEB (annexes, renvoi aux normes), Autres réglementations (RGPT, ) et documents scientifiques (PHPP, ) N VENTILATION INTENSIVE : le débit à mettre en œuvre dépend du bâtiment (inertie, ), du climat et des charges à évacuer.

44 44 MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION Combien? Les débits Mais pas que!

45 45 MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION Combien? Les débits Mais pas que! N Ventilation hygiénique et chauffage/climatisation : Toujours garder un esprit critique! N La ventilation hygiénique permet un rafraichissement du bâtiment limité: En logement: suffisante si complétée par des mesures «passives» (protection solaire, ouverture fenêtres) En bureau plus compliqué N Rafraichissement supplémentaire : puits canadien?

46 46 MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION Points d attention essentiels: N Débits imposés mais régulation indispensable N Récupérateur de chaleur : performant mais avec by-pass N Fonctionnement à optimiser: pertes (été/hiver) mais aussi (et surtout) consommations auxiliaires! N Sensibilisation, maintenance/entretien et bonne conception (perte de charges / acoustique ) Objet d une présentation cet après-midi : Focus sur la ventilation

47 47 TABLE DES MATIÈRES MINIMISER LES PERTES N Minimiser les pertes par transmission N Minimiser les pertes par infiltration N Minimiser les pertes par ventilation MAXIMISER LES GAINS

48 48 MAXIMISER LES GAINS Rappel N Rayonnement

49 49 MAXIMISER LES GAINS Rappel N Facteur solaire (g, FS, SC) = fraction de l énergie solaire incidente qui passe au travers du vitrage (10% - 86%) N Transmission lumineuse (TL) = fraction du rayonnement solaire visible qui passe au travers du vitrage (7% - 97%)

50 50 MAXIMISER LES GAINS Quelques chiffres Gaz U Transmission lumineuse Réflexion lumineuse Facteur solaire Opti3 4/16/4/16/4 Argon 0,6 W/m²K 72% 15% 50% Ultra3 4/16/4/16/4 Argon 0,5 W/m²K 55% 30% 37% Egreen 4/18/4/18/4 Argon 0,6 W/m²K 73% 17% 61% SprimoZ4 4/12/4/12/4 Krypton 0,4 W/m²K 74% 16% 53% UltraOne 4/16/4 Argon 1,0 W/m²K 76% 15% 55% Sprimo Z9 Argon 0,9 W/m²K 70% 18% 49% Sprimo Z8 Krypton 0,8 W/m²K 70% 18% 49% Source / Bron: Sprimoglass N Remarque : Krypton: 0,00949 W/(m.K) >< Argon: 0,01772 W/(m.K) Tout est possible tout a un prix

51 51 MAXIMISER LES GAINS Quelques objectifs N Apports solaires couvrent les déperditions conductives des ouvertures Déperditions [kwh/an] = Sfenêtre [m²] x Uw [W/m²K] x Degré.Heures [kkh/an] Apports [kwh/an] = FS [%] x Sfenêtre [m²] x FR [%] x Rayonnement global moyen [kwh/m²an] FS FR = Facteur solaire = Facteur de réduction du rayonnement = Ombrage x Facteur de salissure x Rayonnement incident non perpendiculaire x Clair de vitrage = 75% x 95% x 85% x Clair de vitrage

52 52 MAXIMISER LES GAINS Quelques objectifs N Apports solaires couvrent les déperditions conductives des ouvertures 700 Rayonnement total mensuel moyen par orientation [W/m²] Nord Sud Est Ouest Horizontal Période de chauffe Période de chauffe Source / Bron : Meteonorm - Uccle

53 53 MAXIMISER LES GAINS Quelques objectifs N Apports solaires couvrent les déperditions conductives des ouvertures N En logements en Belgique : protections solaires («règle générale») N Nord: PS (fixe ou mobile) non recommandée N Est / ouest: PS extérieure mobile, à défaut vitrage sélectif ou PS fixe N Sud: PS fixe (ou mobile) recommandée

54 54 MAXIMISER LES GAINS Quelques objectifs N En logements apports solaires couvrent les déperditions conductives des ouvertures protections solaires en pratique en Belgique («règle générale») N Nord: PS (fixe ou mobile) non recommandée N Est / ouest: PS extérieure mobile, à défaut vitrage sélectif ou PS fixe N Sud: PS fixe (ou mobile) recommandée

55 55 MAXIMISER LES GAINS Quelques objectifs N Apports solaires couvrent les déperditions conductives des ouvertures N En logements en Belgique : protections solaires («règle générale») N Nord: PS (fixe ou mobile) non recommandée N Est / ouest: PS extérieure mobile, à défaut vitrage sélectif ou PS fixe N Sud: PS fixe (ou mobile) recommandée Outils d Aide au dimensionnement Source :

56 56 MAXIMISER LES GAINS Quelques objectifs N En logements Compromis confort visuel / confort thermique Surface nette éclairante = ab + 2dc Orientation du local Surface nette éclairante / surface au sol du local Surface nette éclairante située au-delà de 100 cm par rapport au niveau du sol / surface au sol du local Sud Supérieure à 15% si protection solaire > 20% Supérieure à 12% Est et ouest Comprise entre 15% et 25% Supérieure à 12% Nord Comprise entre 15% et 25% Supérieure à 12%

57 57 TABLE DES MATIÈRES DEFINITIONS STRATEGIE EN RÉSUMÉ

58 58 STRATÉGIE HIVER Concevoir un bâtiment très performant Stratégie en période de chauffe Minimiser les pertes Maximiser les apports gratuits pertes par transmission les pertes par ventilation les pertes par infiltration Mettre à profit les apports solaires Maximiser les apports internes

59 59 STRATÉGIE ÉTÉ Concevoir un bâtiment très performant Stratégie en période estivale Minimiser les apports de chaleurs Evacuer et réguler la chaleur les apports solaires les apports internes l introduction d air chaud Recourir à la surventilation Tirer parti de l inertie du bâtiment Profiter de la fraicheur du sol

60 60 OUTILS Guide bâtiment durable N Thème Energie Dossier Diminuer les pertes thermiques par transmission Dossier Assurer une grande inertie thermique Et tous les dispositifs du dossier Energie N N N Dispositif Poser un châssis neuf Dispositif Intégration d'un double châssis intérieur Dispositif Améliorer un châssis existant N N N N N N N N N Dispositif Isoler un mur par l'extérieur Dispositif Isoler un mur par l'intérieur Dispositif Isoler un mur creux par la coulisse Dispositif Isoler le plancher des combles Dispositif Isolation du sol par le bas Dispositif Isoler un sol (par le haut - par le bas) Dispositif Isolation par l'intérieur des toitures inclinées Dispositif Isoler une toiture inclinée par l'extérieur Dispositif Isoler des toitures plates

61 61 OUTILS Sites internet N SunChartProgram fournit le diagramme solaire en fonction des coordonnées géographiques N Susdesign propose différents outils pour dimensionner différents types de protections solaires fixes (débordements, lamelles, ) N Sketch Up : permet de visualiser l ombrage en fonction du temps N Carnaval logiciel fournissant le masque solaire du terrain en fonction des coordonnées géographiques

62 62?

63 63 CONTACT Florence GREGOIRE Ingénieur projet écorce sa info@ecorce.be MERCI POUR VOTRE ATTENTION

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