PEB Systèmes «résidentiel»

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1 PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS PEB Systèmes «résidentiel» David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS 0. Introduction 1. Ventilation 2. Chauffage 3. Eau chaude sanitaire 4. Auxiliaires 5. Facteur de conversion David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen 1

2 PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS 0. Introduction 1. Ventilation 2. Chauffage 3. Eau chaude sanitaire 4. Auxiliaires 5. Facteur de conversion David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen Systèmes - résidentiel La méthode PEB est un calcul réglementaire basé sur des hypothèses d occupation et d utilisation standardisées et non sur une estimation réelle des consommations. La méthode de calcul PEB n est pas un outil de dimensionnement précis des installations. Il y a trop d hypothèses simplificatrices. C est une méthode conventionnelle et simplifiée. Son rôle essentiel est de comparer les bâtiments du point de vue énergétique dans des conditions standardisées. Logiciel PEB A télécharger sur 4 2

3 Systèmes - résidentiel La méthode PEB prend en compte les facteurs qui influencent la consommation d énergie, d une part : les BESOINS NETS pour le chauffage du bâtiment déterminés par les pertes par transmission à travers les parois par infiltrations et exfiltrations Pertes par in/exfiltration Pertes par transmission les gains solaires Internes Apports solaires Apports internes formation PEB-enveloppe Guide PEB Systèmes - résidentiel Mais également les pertes par ventilation volontaire Pertes par ventilation Guide PEB

4 Systèmes - résidentiel et d autre part : les pertes dues aux systèmes de chauffage les besoins en eau chaude sanitaire les besoins de refroidissement les consommations des auxiliaires Rendement des systèmes Guide PEB Systèmes - résidentiel La méthode PEB prendra également en compte l éventuel recours aux énergies renouvelables solaire thermique solaire photovoltaïque Solaire thermique et / ou photovoltaïque Guide PEB

5 Systèmes - résidentiel Le niveau E W la consommation E spec ne pourront être obtenus qu après l encodage complet de l enveloppe parois (U, K) étanchéité à l air (v 50 ) inertie (lourd, peu lourd, mi-lourd ou léger) Solaire thermique et / ou photovoltaïque Pertes par in/exfiltration Pertes par transmission ET des systèmes ventilation chauffage production d ECS auxiliaires énergies renouvelables Apports solaires Apports internes Pertes par ventilation Rendement des systèmes AVEC la prise en compte des risques de surchauffe ventilation Guide PEB Systèmes - résidentiel Pour le résidentiel, la partie «systèmes» comprend Pour le non résidentiel le chauffage le système de ch. est calculé différemment l eau chaude sanitaire X Pas de prise en compte de l ECS le refroidissement éventuel X Pas de critère de risque de surchauffe les consommations des auxiliaires une consommation adaptée la consommation pour l éclairage la consommation pour l humidification 10 5

6 PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS 0. Introduction 1. Ventilation 2. Chauffage 3. Eau chaude sanitaire 4. Auxiliaires 5. Facteur de conversion David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen Ventilation Zone de ventilation Lorsqu une unité PEB dispose de plusieurs systèmes de ventilation, il faut la découper en zones de ventilation, chaque zone étant équipée d un système indépendant (A,B,C ou D). Exemples : Un bâtiment avec une partie ventilée selon un système C et une partie ventilée selon un système D : 2 zones de ventilation. Un bâtiment ayant 2 récupérateurs de chaleur indépendants : 1 seule zone de ventilation car système D pour tout le bâtiment. de ventilation. 12 6

7 Ventilation Combien de zones de ventilation? Un bâtiment comprenant deux logements A et B A = logement B = logement A B 1 seul système de ventilation par unité PEB : 2 zones (A et B) de ventilation * * Ceci n empêche pas, dans le cas d un système double flux avec échangeur, que le récupérateur de chaleur soit commun. 13 Ventilation Pertes par ventilation Dans le résidentiel, Les déperditions par ventilation sont calculées de manière forfaitaire c est ce que l on appelle la «ventilation volontaire». Cette valeur est définie en fonction du volume de la zone de ventilation dans le cas du résidentiel = unité PEB logement dans le cas d une habitation = volume protégé. Du fait de ce calcul forfaitaire pour les pertes par ventilation, les débits de «ventilation hygiénique» n auront donc pas d incidence sur le niveau E w et la consommation E spec. Par contre, en cas de système D avec échangeur, il sera tenu compte de la récupération de chaleur (en fonction du rendement de l échangeur). 14 7

8 Ventilation Ventilation hygiénique (qualité d air intérieur) Référence réglementaire : Annexe V de l AGW du 17 avril 2008 qui fait, elle-même, référence à la NBN D La «ventilation hygiénique» est déterminée en spécifiant les débits de ventilation sur base du type de local (sec, humide) et de la surface intérieure. Même si ces valeurs n influenceront pas le niveau E w et la consommation E spec, cet encodage est obligatoire. 15 Ventilation Principe La ventilation hygiénique d un bâtiment est le renouvellement d air des espaces intérieurs grâce à un système de ventilation qui organise l alimentation et l évacuation de l air ainsi que sa circulation au sein du bâtiment. Local sec (séjour, chambre, bureau ) Ouverture de transfert (couloir, hall ) Local humide (cuisine, salle de bains, wc ) Extérieur Locaux secs Dégagement Locaux humides Extérieur OAR-OAM OT OT OER-OEM 16 8

9 Ventilation 4 systèmes possibles Alimentation naturelle [OAR] Alimentation mécanique [OAM] Extraction naturelle [OER] Extraction mécanique [OEM] Guide PEB Ch Ventilation Débit Le débit de ventilation, q (m³/h), dans chaque local, est calculé de manière à obtenir un débit de 3,6 m³/h pour chaque m² de plancher du local, pour une différence de pression de 2 Pa entre l intérieur et l extérieur du bâtiment. q (m³/h) = 3,6 x aire du local (m²) * * Cette nouvelle limite, fixée par la réglementation PEB, remplace celle de la norme. Guide PEB Ch

10 Ventilation Amenée d air (OAR ou OAM) q (m³/h) = 3,6 x aire du local (m²) Guide PEB Ch Ventilation Ouvertures de transfert (OT) 1 cm² 0,36 m³/h débit minimum ou section libre : 25 m³/h ou 70 cm² = joint de 1 cm sous la porte cuisine fermée : 50 m³/h ou 140 cm² = joint de 2 cm sous la porte Source : CSTC 20 10

11 Ventilation Ouvertures d évacuation (OER ou OEM) Min. Max. vent. Nat. EVACUATION DE L AIR VICIE locaux humides cuisine ouverte 75 m³/h pas de limite cuisine fermée, sdb, buanderie 50 m³/h 75 m³/h WC 25 m³/h 25 m³/h En ventilation natruelle, pour les cuisines, salles de bains et buanderie : prévoir min. 140 cm² ( Ø 15 cm) pour les WC min. 70 cm² (Ø 10 cm). Source : CSTC 21 9.Ventilation Résidentiel Facteur m L impact de la ventilation sur le niveau Ew est notamment fonction du facteur m qui dépend du type d ouverture d amenée et d évacuation d air et de la qualité du système de ventilation. 1 m 1,5 Guide PEB Ch

12 9.Ventilation Résidentiel Influence du facteur m Le débit de ventilation volontaire est calculé par le logiciel de manière forfaitaire sur base du volume du logement et en tenant compte du facteur m. Le facteur m pénalise surtout les systèmes A, B et C. En effet, en l absence de toute mesure, par défaut, m = 1,5. Cela signifie que les pertes de chaleur par ventilation passent de 100 à 150 %. Par contre, en cas de système D avec échangeur, les pertes de chaleur sont réduites par la prise en compte du rendement de l échangeur et ne concernent dès lors plus que 10 à 20 % du débit. En l absence de toute mesure, par défaut, m = 1,5. Cela signifie que les pertes de chaleur par ventilation passent de 10 à 15 % ou de 20 à 30%. Guide PEB Ch Ventilation Définition des espaces Définition des débits Définition du système Plan maison fil rouge syst C et D Clic 24 12

13 Ventilation Système A : ouvertures d alimentation Clic Clic Clic Compléter 25 Ventilation Système A : ouvertures de transfert Clic Clic Clic Compléter 26 13

14 Ventilation f Système A : auxiliaire et qualité d exécution Clic Clic Clic Clic Choix Compléter 1,5 27 Ventilation f Système C Ventilation hygiénique OAR 1 ouverture d arrivée réglable OT ouverture de transfert 2 3 OEM ouverture d évacuation mécanique Protection solaire 4 Nightcooling 5 Les systè systèmes amé amélioré liorés sont en cours de procé procédure en RW (gain au niveau du facteur m uniquement). uniquement)

15 Ventilation Système D avec récupération de chaleur Avec un système de ventilation double flux (système D), il est possible de préchauffer l alimentation en air neuf à l aide d un échangeur de chaleur qui soustrait de la chaleur à l air rejeté vers l extérieur. La récupération de chaleur est évaluée sur base du rendement de l échangeur : certains appareils permettent de récupérer 95 %* de la chaleur extraite des locaux. * Il s agit de données «produits» à fournir par le fabricant. Guide PEB Ch Ventilation Du système A,B ou C système D : impact sur le niveau E w et la consommation E spec. Habitation unifamiliale Système C système D avec échangeur (rendement 90 %) 30 15

16 Ventilation Système D 31 Ventilation Système D et recyclage Le recyclage est opportun lorsque les débits deviennent trop importants et les machines plus coûteuses. Les débits minimums doivent être réalisés en air neuf uniquement. On ne peut faire de retraitement sur un débit minimum

17 Ventilation Système D et recyclage Les débits minimums doivent être réalisés en air neuf uniquement on ne peut faire de retraitement sur un débit minimum. Le recyclage de l air ne peut se faire que dans les amenées d air des locaux secs. Choix Les techniques de recyclage sont plus adaptées au non résidentiel. Pour le résidentiel, il vaut mieux privilégier l équilibrage des débits de la VMC au recyclage. 33 Ventilation Exercice P50 P125 OT OT OT E25 OT E50 E75 OT E25 Légende E - Extraction P - Pulsion OT - Ouverture de Transfert (Chiffres - Débits en m 3 /h) 34 17

18 Ventilation Exercice E50 P50 OT OT E50 OT E25 OT P75 E50 OT P50 Légende E - Extraction P - Pulsion OT - Ouverture de Transfert (Chiffres - Débits en m 3 /h) 35 PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS 0. Introduction 1. Ventilation 2. Chauffage 3. Eau chaude sanitaire 4. Auxiliaires 5. Facteur de conversion David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen 18

19 Chauffage Déperditions par transmission définies à partir du U/R et des surfaces des parois Déperditions par ventilation volontaire valeur forfaitaire calculée en fonction du volume = - - = + = - 3. Déperditions par in/exfiltration définies sur base du débit de fuite 4. Déperdition totales de l enveloppe 5. Apports solaires définis à partir des caractéristiques des vitrages 6. Apports internes valeur forfaitaire calculée en fonction du volume 7. Besoins nets en énergie pour le chauffage 8. Pertes du système en fonction du stockage, de la distribution, de l émission 9. Besoins bruts en énergie pour le chauffage 10. Solaire thermique éventuel défini à partir de l aire et de l orientation des panneaux = Pertes de production définies en fonction du rendement de production 12. Consommation finale pour le chauffage 13. Pertes de transformation définies en fonction du type d énergie utilisée Guide PEB = 14. Consommation d énergie primaire pour le chauffage 37 Chauffage Le système de chauffage est à détailler par secteur énergétique. Le secteur énergétique est une partie du volume protégé dotée : d une même zone de ventilation (un seul système de ventilation) d installations techniques homogènes : même système d émission de chaleur (ou bien on le calcule avec le rendement d émission le moins bon) même appareil producteur de chaleur (ou la même combinaison d appareils producteurs de chaleur) 38 19

20 Secteur énergétique Il y a plusieurs secteurs énergétiques lorsqu il y a plusieurs systèmes d émission de chaleur ET que les différents rendements sont pris en considération lorsqu il y a plusieurs appareils producteurs de chaleur ET que les différents rendements sont pris en considération Il y a un seul secteur énergétique lorsqu on ne souhaite pas distinguer des installations différentes au sein d une unité PEB, seul le moins bon rendement est pris en considération; on a alors un seul secteur énergétique. 39 Secteur énergétique De manière générale, une habitation présente un seul secteur énergétique parce qu il y un seul appareil producteur de chaleur ET un seul système d émission de chaleur. Le secteur énergétique ne peut s étendre sur différentes zones de ventilation. Il y a toujours au moins autant de secteurs énergétiques que de zones de ventilation

21 Secteur énergétique Combien de secteurs énergétiques? Chauffage central radiateurs au rez-de-chaussée radiateurs à l étage 1 seul secteur énergétique Guide PEB Secteur énergétique Combien de secteurs énergétiques? Chauffage central chauffage sol au rez-de-chaussée radiateurs à l étage Secteur énergétique 2 radiateurs à l étage Secteur énergétique 1 chauffage sol au rez-de-chaussée Guide PEB

22 Secteur énergétique Combien de secteurs énergétiques? Chauffage central chauffage sol au rez-de-chaussée chauffage sol à l étage - sauf sdb Chauffage électrique salle de bains Secteur énergétique 2 chauffage électrique direct Secteur énergétique 1 chauffage sol Guide PEB Chauffage Une fois le secteur énergétique défini, il faut renseigner le système de chauffage. Deux grands types de chauffage Chauffage local poêle à pellets chauffage électrique dans chaque pièce de vie Chauffage central chaudière avec radiateur pompe à chaleur avec chauffage sol 44 22

23 Chauffage local Le chauffage local est caractérisé par 2 rendements : le rendement du système, dépendant uniquement de l émission : η système = η émission le rendement de production, dépendant uniquement du système de production : η production Guide PEB Ch Chauffage local Rendement du chauffage local Rendement de production Rendement du système Rendement global Installation η production η stockage η distribution η émission η global Poêle à pellets Poêle au charbon Poêle au mazout ou au gaz Convecteur électrique à accumulation * Convecteur électrique avec régulation électronique * Le seul facteur déterminant est le type d énergie choisie. * Attention à l électricité dont l énergie primaire est fortement pénalisée

24 Chauffage central Le chauffage central est caractérisé par 2 rendements : le rendement du système, produit des rendements partiels : η système = η émission x η distribution x η stockage le rendement de production, dépendant uniquement du système de production : η production Un seul maillon faible dans la chaîne et c est le rendement global de toute l installation qui est pénalisé. Guide PEB Ch Chauffage central Rendement global du chauffage central résidentiel Installation Rendement de production Rendement du système Rendement global η prod. (30%) η stock η dist η ém η global Chaudière Non Cond. mazout Stockage et conduites hors VP Régulation constante Chaudière Non Cond. mazout Stockage et conduites dans VP Régulation variable Chaudière Cond. Mazout Stockage et conduites hors VP Régulation constante Chaudière Cond. Mazout Stockage et conduites dans VP Régulation variable

25 Chauffage central La chaudière à condensation 49 Chauffage central La chaudière à condensation régulation glissante Il est beaucoup plus efficace de faire fonctionner l installation de chauffage à la température la plus basse possible, sans affecter le confort thermique des occupants. La température de la chaudière est réglée en fonction de la température extérieure. Ce réglage est dit «glissant» Condition de condensation Le bon réglage du brûleur est essentiel pour optimiser le fonctionnement d une chaudière à condensation. Excès d air minimal Une chaudière installée dans une maison unifamiliale moyenne produit approximativement 500 à litres de condensats par an. matières synthétiques (PVC, PE, PP,...), grès, fonte... Condensats acides Le refroidissement des gaz brûlés permet de récupérer une quantité maximale de chaleur. Extraction maximale de chaleur 50 25

26 Chauffage central La chaudière à condensation 51 Chauffage central La chaudière à condensation Une chaudière à condensation est susceptible d offrir un rendement jusqu à 10 % supérieur à celui d une chaudière traditionnelle. Divers facteurs expliquent cette performance énergétique accrue : le refroidissement intense des gaz brûlés, entraînant à la fois - une diminution des pertes de chaleur sensible - une condensation de la vapeur d eau contenue dans les gaz, ce qui permet une récupération de la chaleur latente ; la réduction des pertes de chaleur dans l environnement grâce au régime de basse température ; la combustion optimale liée à un excès d air minimal. Ces avantages ne seront toutefois pleinement acquis que si la chaudière fonctionne à basse température durant une période suffisamment longue, ce qui suppose un système de distribution de chaleur approprié

27 Chauffage central La chaudière à condensation Pour en savoir + : une NIT (note d information technique) a été éditée par le CSTC NIT 235. Une info NIT (NIT condensée) a été élaborée avec le CIFFUL présentant les points essentiels du système proposé. Elle est téléchargeable sur le site du CIFFUL : onglet : formation PEB 53 Chauffage Pompe à chaleur (PAC) 1. Un gaz réfrigérant à l état liquide est détendu, il s évapore. En s évaporant, Il capte de la chaleur du milieu environnant. 2. Ce gaz est comprimé par un compresseur: il s échauffe fortement. Le compresseur est actionné par un moteur électrique ou gaz qui consomme de l électricité (gaz). Il fait circuler le fluide frigorigène. 3. Un échangeur (condenseur) de chaleur transmet l énergie du gaz qui repasse à l état liquide en libérant son énergie au système de chauffage. 4. Le gaz est détendu (chute de pression et de température) et repasse en phase liquide vers l évaporateur

28 Chauffage PAC données à encoder Cop test sélection sélection Voir label écologique Voir label écologique Facteur de performance annuel 55 Chauffage PAC aérothermique Label écologique européen attribué aux PAC notifié sous le numéro C(2007) 5492 directive 2007/742/CE : Température ext. sèche de test Température départ int. Delta A/R: 5 C Unité ext: air Intérieur: eau Performance minimale Cahier des charges relatif aux primes PAC 2009 (valable jusque fin avril 2010) :

29 Chauffage PAC géothermique Unité sol : eau saum. Glyc. Intérieur: eau Température eau évapo Température départ int. Delta A/R: 5 C Performance minimale 57 Chauffage PAC Classification des produits frigorifiques Choix entre marques Référence modèle 58 29

30 Chauffage PAC Classification des produits frigorifiques Choix Cop test 59 Chauffage Cogénération C est un moteur thermique (moteur de voiture) qui fonctionne au gaz naturel, au propane, au diesel ou au biocarburant (huile de colza ). Il produit de la chaleur que l on récupère via des échangeurs de chaleur et de l électricité que l on valorise. Cfr : cogengreen 60 30

31 Chauffage Cogénération données à encoder Clic sélection sélection Actuellement encodage minimum électrique > 5 kw Clic Clic Clic 61 Chauffage Cogénération Clic ajouter Surface paroi Sélection paroi Clic Clic Encodage T cogénération 62 31

32 Chauffage Cogénération consommation Energie de chauffage Energie électrique 1 m³ de gaz ; +- 5,5 kwh +- 3kWh 1L de fuel Attention : comme pour tout moteur de voiture, l entretien est capital. Cfr : ETS 63 Chauffage Cogénération Représentent 28,8% du rendement Encoder dans le système d émission Cfr : ETS 64 32

33 Chauffage Cogénération Clic Clic Sélection tampon 65 Chauffage Cogénération La cogénération à moteur stirling est une application spécifique de la cogénération : 1. Un gaz est chauffé par combustion. 2. L augmentation de T actionne le piston. 3. De l eau récupère l énergie thermique. 4. Compression mécanique du gaz. 1 Alternateur 2 Moteur Stirling 3 Brûleur principal 4 Brûleur auxiliaire 5 Echangeur de chaleur 6 Ventilateurs < 5kW Non encodable Résultats sous réserve des tests réalisés par l ARGB. Cfr : ETS 66 33

34 PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS 0. Introduction 1. Ventilation 2. Chauffage 3. Eau chaude sanitaire 4. Auxiliaires 5. Facteur de conversion David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen Eau chaude sanitaire - ECS 3 1. Besoins nets en énergie pour l ECS consommation forfaitaire en litres par m² ramenée au m³ * * 30 litres d eau à 60 C par jour par personne (80% pour le bain et 20% pour la cuisine) Pertes du système ECS définies en fonction du rendement de l installation - 3. Préchauffage de l ECS via panneaux solaires thermiques éventuels 4 = 4. Consommation finale d énergie pour l ECS Pertes de transformation définies en fonction du type d énergie utilisée Guide PEB = 6. Consommation d énergie primaire pour l ECS 68 34

35 Eau chaude sanitaire - ECS Condensation gaz clic clic sélection 69 Eau chaude sanitaire - ECS Panneaux solaires clic résultat encodage 70 35

36 Eau chaude sanitaire - ECS Systèmes innovants Comment introduire un système innovant en tenant compte de la réalité des consommations énergétiques sanitaires? clic clic sélection 71 Eau chaude sanitaire - ECS Systèmes innovants clic 72 36

37 Eau chaude sanitaire - ECS Systèmes innovants Gain Ew de 5 à 10 points suivant systèmes SPF 2,7 Il est à noter qu une pièce justificative du SPF est indispensable à ce type d encodage 73 PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS 0. Introduction 1. Ventilation 2. Chauffage 3. Eau chaude sanitaire 4. Auxiliaires 5. Facteur de conversion David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen 37

38 Auxiliaires 1. Consommation pour les auxiliaires définis en fonction du type d appareils utilisés 1 Les auxiliaires pris en compte sont : - les circulateurs - les veilleuses - les ventilateurs - l électronique de la chaudière Pertes de transformation définies en fonction du type d énergie utilisée 2 3 = 3. Consommation d énergie primaire pour les auxiliaires Guide PEB Auxiliaires Auxiliaires Les auxiliaires pris en compte sont : les circulateurs (chauffage, ECS) les veilleuses (chauffage, ECS) les ventilateurs (ventilation, chauffage) Le logiciel détermine la consommation d énergie des auxiliaires en fonction de caractéristiques générales du bâtiment ou d appareillage : volume du secteur énergétique, surface d utilisation, puissance installée,

39 Auxiliaires Auxiliaires Valeurs par défaut La consommation d énergie d un auxiliaire [kwh] est obtenue en multipliant le nombre correspondant ci-dessous par la somme des volumes des secteurs énergétiques qu il dessert. 0,35 0,70 77 Ventilation Ventilateurs 3 méthodes de calcul de la puissance électrique moyenne des ventilateurs. utilisation d'une valeur par défaut utilisation d'une valeur de calcul basée sur la puissance installée utilisation de la puissance en un point de fonctionnement représentatif 78 39

40 Ventilation Ventilateurs La consommation d énergie d un auxiliaire [kwh] est obtenue en multipliant le nombre correspondant ci-dessous par la somme des Valeurs par défaut volumes des secteurs énergétiques qu il dessert. 79 PERFORMANCE ÉNERGÉTIQUE DES BÂTIMENTS 0. Introduction 1. Ventilation 2. Chauffage 3. Eau chaude sanitaire 4. Auxiliaires 5. Facteur de conversion David Verscheure Paul Wagelmans Avec le soutien de la Région wallonne et du Fonds social européen 40

41 Facteur de conversion La consommation finale d énergie pour chaque poste chauffage, ECS, auxiliaires et refroidissement est calculée pour chaque secteur énergétique. Le logiciel calcul la consommation en énergie primaire en multipliant cette consommation par le facteur de conversion correspondant à l énergie utilisée. Guide PEB Ch Autoproduction Prise en compte de l autroproduction d électricité L énergie produite par une installation solaire photovoltaïque ou une unité de cogénération ne doit plus être produite dans une centrale. Energie finale L énergie primaire ainsi épargnée est déduite du bilan énergétique du bâtiment. Energie primaire 82 41