Fiche explicative pour la saisie des équipements du génie climatique dans la RT2012

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1 Fiche explicative pour la saisie des équipements du génie climatique dans la RT2012 LES BALLONS I/ PRINCIPE GENERAL Cette fiche d intégration clarifie les données d entrées, les paramètres intrinsèques et d intégration des différents modèles de ballons dans la RT Description général d un ballon Le modèle générique de ballon dans la RT2012 comporte 4 zones, chacune supposée à température uniforme, comme présenté sur le schéma suivant. La zone 1 comporte l arrivée d eau froide et l échangeur du générateur de base. Dans le cas d un ballon à appoint intégré, l échangeur ou la résistance électrique d appoint se situe généralement dans la zone 3. La zone 4 est celle de la sortie d eau chaude dans le cas d un système solaire combiné, la zone 2 comporte un échangeur raccordé au circuit de chauffage Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 1/18

2 La RT 2012 considère 6 types de ballons répertoriés dans le tableau suivant. Type ballon Champ Description Chapitre ThBCE Type_prod_stockage 0 Ballon Base seule ou base sans appoint Ballon Avec base solaire Base plus Avec base assurée par un autre Appoint Intégré générateur 2 Ballon Avec base solaire Base plus Avec base assurée par un autre Appoint générateur dans stockage séparé 3 Ballon Avec base solaire Base plus Avec base assurée par un autre Appoint générateur Séparé Instantané 4 SSC avec appoint chauffage par système indépendant 5 SSC avec appoint chauffage raccordé à l assemblage Les 4 premiers types de ballons sont utilisés pour la production ECS uniquement. Les 2 derniers sont utilisés pour le chauffage et l ECS Systèmes Solaires Combinés Les ballons, composant dénommé production_stockage, sont considérés comme des générateurs dans la RT2012. Ils doivent donc être raccordés à une génération (voir fiche spécifique). Dans cette fiche génération la position du ballon (en volume chauffé ou non) est indiquée. 2. Description des différents types de ballons 2.1. Type 0 : Ballon base sans appoint - Ballon avec un seul échangeur immergé raccordé à une chaudière, une PAC. - Ballon servant à décrire un ballon avec résistance électrique (Effet Joule). - Ballon assurant la production ECS. Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 2/18

3 Architecture de montage dans la RT 2012 : Génération Production stockage : Ballon base sans appoint Description générateur associé au ballon : Chaudière, PAC, ou Effet Joule 2.2 Type 1 : Ballon base avec appoint intégré - Cas des CESI avec appoint intégré (échangeur immergé ou résistance électrique). - L échangeur de base de ces ballons peut être raccordé à une boucle solaire ou à un autre générateur. - Ballon assurant la production ECS. Architecture de montage dans la RT 2012 : Génération Production stockage : Ballon base avec appoint intégré Description générateur de l échangeur de base : boucle solaire ou autre générateur Description générateur de l échangeur d appoint (chaudière ou résistance électrique) 2.3 Type 2 : Ballon base avec appoint dans stockage séparé Deux ballons de stockage ECS sont disposés en série. 2 cas sont possibles : - Avec base solaire : Le premier ballon contient l échangeur de la boucle solaire, l autre reçoit l énergie du générateur d appoint. - Avec base raccordée à un autre générateur que le solaire : le premier ballon reçoit l énergie du générateur de base, l autre reçoit l énergie du générateur d appoint. Architecture de montage dans la RT 2012 : Génération Production stockage : Ballon base + appoint dans stockage séparé Description de la boucle solaire ou du générateur du ballon base Description du générateur du ballon d appoint (chaudière) Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 3/18

4 2.4 Type3 : Ballon base avec appoint séparé instantané Ballon utilisé pour décrire : - Soit un CESI à appoint séparé instantané (CESI monovalent). - Soit un chauffe-eau avec échangeur raccordé à un générateur autre qu une boucle solaire et avec un appoint séparé. Les données d entrée sont identiques à celles d un ballon base sans appoint, excepté le fait que l échangeur de la base peut être alimentée par une boucle solaire thermique. Le générateur d appoint instantané est décrit directement sous la génération. Architecture de montage dans la RT 2012 : Génération Générateur d appoint chauffage et ECS avec priorité 2 pour la production d ECS Production Stockage : Ballon base plus appoint séparé instantané avec priorité 1 pour l ECS Description boucle solaire ou Description autre générateur de base 2.5 Type 4 : Ballon Systèmes Solaires Combinés avec appoint par système de chauffage indépendant Pour fourniture Chauffage et ECS. Ce SSC est constitué par un seul ballon, découpé en quatre zones : - dans la partie inférieure est présent l échangeur de la boucle solaire, - l échangeur d une boucle de chauffage, dans la zone n 2, assure une partie des besoins de chauffage, - l appoint intégré au ballon se situe en zone n 3. il s agit dans ce cas d une épingle électrique, - enfin, en zone supérieure, l ECS est puisée. Avec ce système, il faut pour assurer la totalité de la demande de chauffage décrire un autre générateur à décrire sous l objet génération. Architecture de montage dans la RT 2012 : Génération Générateur chauffage fonction chauffage (pour l appoint chauffage du SSC) Production stockage : SSC type 4 - Systèmes Solaires Combinés avec appoint par système de chauffage indépendant Description boucle solaire Description générateur d appoint généralement Effet Joule : Appoint ECS fonctionnement ECS seul - Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 4/18

5 Lorsque l appoint se fait par un système indépendant, la boucle de chauffage est en action dès que l énergie disponible dans le ballon est positive et dès que l écart de température entre le ballon et l ambiante est supérieur à un certain seuil appelé valeur de réglage de la régulation de la boucle de chauffage. Dans les données d entrée, la gestion/régulation de la base constituée par le solaire n est pas demandée, car inutile. 2.6 Type 5 : Ballon Systèmes Solaires Combinés avec appoint chauffage raccordé à l assemblage Pour fourniture Chauffage et ECS. Modèle le plus adapté pour utilisation avec appoint hydraulique. Ce SSC est constitué par un seul ballon, découpé en quatre zones : - dans la partie inférieure est présent l échangeur de la boucle solaire, - l échangeur d une boucle de chauffage, dans la zone n 2, assure une partie des besoins de chauffage, - l appoint intégré au ballon se situe en zone n 3. Ce générateur d appoint assure simultanément l appoint pour l ECS en réchauffant le ballon mais aussi l appoint pour le chauffage sur le principe d un appoint séparé instantané. La priorité est donnée à l ECS, - enfin, en zone supérieure, l ECS est puisée. Architecture de montage dans la RT 2012 : Génération Production stockage = SSC type 5 : Systèmes Solaires Combinés avec appoint chauffage raccordé à l assemblage Description du générateur d appoint (chaudière) : fonction chauffage et ECS Lorsque l appoint se fait par un générateur instantané (pour le chauffage) assurant aussi l appoint ECS dans le ballon, la boucle de chauffage est en action seulement quand l énergie disponible dans le ballon est égale aux besoins de chauffage Qreq_ch(h). La valeur de réglage de la régulation de la boucle de chauffage n est plus utilisée. Dans les données d entrée, la gestion/régulation de la base constituée par le solaire n est pas demandée, car inutile. Les données d entrée sont identiques à celles du ballon type 4 : SSC avec système de chauffage indépendant. Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 5/18

6 II/ DESCRIPTION DETAILLEE 1. Paramètres de saisie 1.1. Volume du ballon et volumes des zones Dans les règles Th-BCE 2012 ( ), un ballon est décrit par N zone = 4 zones. Une zone est caractérisée par un volume (V z ) et un coefficient de perte Uz, z = 1..N zone. La répartition en volume des zones dépend du type de ballon : - S il n y a qu une puissance injectée dans le ballon (ballon base seule par exemple) V z = Vtot / N zone avec Vtot le volume total du ballon. - S il y a un système de chauffage d appoint, celui-ci est dans la partie supérieure du ballon. On délimite deux zones supérieures de même volume : V 4 = V 3 = f aux. Vtot /2 = V ap / 2 avec f aux la fraction effective du ballon chauffée par l appoint. Le volume des deux zones inférieures est V 1 = V 2 = (1-f aux ). Vtot /2. La valeur par défaut du f aux (c'est-à-dire si statut_faux=2) est égale à 0,5. La fiche d application du CSTB datée du 06/12/2012 précise la signification du paramètre f aux pour les ballons dans la RT 2012 (fiche téléchargeable sous Cette fiche d application est reprise pour partie au chapitre 4 de cette fiche d intégration Performances des ballons (extrait des règles Th-BCE ) Dans la méthode de calcul Th-BCE 2012, la donnée d entrée principale est le coefficient de pertes thermiques du ballon, UA S [W/K]. La méthode de calcul offre trois alternatives pour la définition du coefficient UA S, à partir des pertes selon les cas : - La saisie directe de la valeur certifiée par un organisme indépendant accrédité selon la norme NF EN par le COFRAC ou tout autre organisme d accréditation signataire de l accord européen multilatéral pertinent pris dans le cadre de la coordination européenne des organismes d accréditation, sur la base des normes harmonisées relatives au produit concerné, voir Tableau 215 et Tableau 216 des règles Th-BCE ci-après, UA = UA S _ util S (1464-1) - La saisie de la valeur justifiée, augmentée de 10%, par un essai effectué par un laboratoire indépendant et accrédité selon la norme NF EN ISO/CEI par le COFRAC ou tout autre organisme d accréditation signataire de l accord européen multilatéral pertinent pris dans le cadre de la coordination européenne des Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 6/18

7 organismes d accréditation sur la base des normes harmonisées relatives au produit concerné, voir Tableau 215 et Tableau 216 des règles Th-BCE ci-après, UA 1,1 * UA S _ ut il = S (1464-2) - Par défaut, les valeurs indiquées dans le Tableau 215 et dans le Tableau 216 sont retenues selon le type de ballon. Nature du ballon ballon ECS effet Joule horizontal vertical de volume supérieur ou égal à 75 l vertical de volume inférieur à 75 l Valeurs par défaut pertes : Qpr [kwh/jour] Qpr = 0, ,0104 V tot Qpr = 0, ,0663 V 2/3 tot 2/3 Qpr = 0, ,0719V tot Normes de détermination des pertes des ballons NF EN autres ballons Qpr = 0,189. V tot 0,55 NF EN Tableau 215 : Valeurs par défaut et normes de détermination des pertes des ballons On obtient alors : 1000 UA s _ util = Qpr * (1464-3) 45 * 24 Nature du ballon Valeur par défaut coefficient de pertes thermiques UA [W/K] Ballon solaire UA S_util = 0,16 V tot 0,5 Normes de détermination des pertes des ballons EN Tableau 216 : Valeurs par défaut et normes de détermination des pertes des ballons Note 1: dans le cas des chauffe-eau thermodynamiques (CET), si la valeur du UA ne peut être obtenue à partir d essais selon la norme NF EN et de l outil IdCET, la valeur du UA par défaut est celle définie pour la catégorie «autres ballons». En l absence de norme dédiée aux CET pour la détermination du UA, c est la norme EN qui s applique avec un T de 45K. Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 7/18

8 Note 2 : dans le cas des ballons associés à des chaudières, les normes de références sont les normes NF EN 625, NF EN et NF EN qui permettent de mesurer les déperditions du ballon ou pertes statiques à 45 K au-dessus de la température qa45 ambiante (q a45 en W). UA S-util est obtenu par UA S _ util =. 45 Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 8/18

9 III/ DONNEES D ENTREE Tableau des caractéristiques descriptives pour les différents types de ballons 0 : Ballon 1 : Ballon Base + 2 : Ballon Base + appoint dans stockage séparé 3 : Ballon Base + Ballon SSC Type_prod_stockage Base seule appoint intégré Ballon base Ballon appoint appoint séparé Type 4 et 5 (ou sans appoint) instantané Id_Fou_Sto Fonction du ballon 3 - ECS 4 - Chauffage et ECS Les ballons Type 5 sont les plus adaptés à un appoint chauffage hydraulique Id-priorité ECS Niveau de Priorité du ballon pour Indiquer 1 Le ballon assure en priorité 1 l ECS Indiquer 1 Le ballon assure en priorité 1 l ECS la fonction ECS Id_ priorité_ chauffage Niveau de Priorité du ballon pour Indiquer 1 Le ballon assure en priorité 1 le chauffage la fonction chauffage Nbassembl Nombre de Selon projet ballons Vtot Volume total du ballon en litres Volume total du ballon en litres 0 : Ballon 1 : Ballon Base + 2 : Ballon Base + appoint dans stockage séparé 3 : Ballon Base + Ballon SSC Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 9/18

10 Type_prod_stockage Base seule appoint intégré Ballon base Ballon appoint appoint séparé Type 4 et 5 (ou sans appoint) instantané Vtot appoint Volume total du ballon d appoint en litres Statut Choix du type de _donn valeur pour le ée_ua coefficient de pertes thermiques Nature Type de ballon si _ballo Statut-donnée_UA n par défaut (UA)S Coefficient de pertes thermiques en W/K 3 possibilités : - 0 : certifié - 1 : justifié - 2 : par défaut Ballons associés à des chaudières : justifié Entraine une majoration des pertes thermiques UA-S de 10%, ou par défaut Ballon solaire : une certification existe, basée sur NF EN Chauffe-Eau Thermodynamique : une certification existe, basée sur NF EN Selon projet et type de ballon : - Soit ballon solaire, - Soit autre ballon (ballon associé aux chaudières ou PAC) Valeur par défaut - Ballon solaire : (UA)S = 0.16*V Autre ballon :Qpr = 0.189*V 0.55 en kwh/j à 45 K et UA_S = Qpr*1000/(45*24) Valeur à déclarer si Statut-donnée_UA justifié ou certifié, sinon la valeur par défaut s applique Les valeurs sont disponibles dans la base Atita Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 10/18

11 0 : 1 : Ballon Base + 2 : Ballon Base + appoint dans stockage séparé 3 : Ballon Base + Ballon SSC Type_prod_stockage Ballon appoint intégré Ballon base Ballon appoint appoint séparé Type 4 et 5 Base instantané seule (ou sans appoint) Θ_max Température maximale du ballon entre 0 et 100 C - Valeur type : 90 C Type_ gest_bas e Statut_ θ_base θ_base Type de gestion du thermostat de base du ballon Statut hystérésis régulation base Valeur Hystérésis régulation base Soit 0 : permanent, Soit 1 : de nuit De nuit indique de 23h à 5 h. Cas des ballons raccordés à une chaudière : permanent Inutile dans le cas d une base solaire car toute la chaleur disponible est injectée automatiquement dans le ballon Choix du type de valeur pour l hystérésis de régulation de la base : 1 : valeur déclarée, 2 : valeur par défaut : 2K Valeur de l hystérésis de régulation de la base, à indiquer si choix valeur déclarée pour Statut_ θ_base. Inutile dans le cas d une base solaire car toute la chaleur disponible est injectée automatiquement dans le ballon Hrel ech Hauteur relative de Hauteur échangeur de base depuis le fond du ballon Hauteur échangeur de base depuis le base l échangeur de (H1)/Htot fond du ballon (H1)/Htot base (entre 0 et 1) Voir Annexe 1 Voir Annexe 1 Zreg_base Numéro de la zone 1 à 4 Selon projet (1 si base solaire) 1 à 4 du ballon qui Selon Selon contient la sonde projet projet de régulation de la base Statut Indique le statut de 0 : Valeur à saisir 0 : Valeur à saisir f_aux la valeur de f_aux 1 : Valeur par défaut 1 : Valeur par défaut (= 0.5) (= 0.5) Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 11/18

12 Type_prod_stockage 0 : Ballon 1 : Ballon Base + appoint 2 : Ballon Base + appoint dans stockage 3 : Ballon Base + Ballon SSC Base seule intégré séparé appoint séparé Type 4 et 5 (ou sans Ballon base Ballon appoint instantané appoint) f_aux Fraction Selon Fiche application Prendre valeur par effective du CSTB (voir chapitre 4) défaut : 0.5 ballon en fonction P_ap/Htot chauffé par (Voir Annexe 1) l appoint Type_ gest_ap Type de Soit 0 : permanent, Soit Soit 0 : permanent, Soit 0 : permanent, Soit gestion du 1 : de nuit Soit 1 : de nuit 1 : de nuit thermostat De nuit indique de 23h à De nuit indique de 23h à 5 h De nuit indique de 23h à de l appoint 5 h Cas des chaudières : 5 h Cas des chaudières : permanent Cas des chaudières : permanent permanent Statut_ θ θ_ Statut Choix du type de valeur Choix du type de valeur pour Choix du type de valeur appoint hystérésis de pour l hystérésis de l hystérésis de régulation de pour l hystérésis de la régulation régulation de l appoint : l appoint : régulation de l appoint : de l appoint 1 : valeur déclarée, 1 : valeur déclarée, 1 : valeur déclarée, 2 : valeur par défaut : 2K 2 : valeur par défaut : 2K 2 : valeur par défaut : 2K Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 12/18

13 Type_prod_stockage θ_appoint Valeur Hystérésis de la régulation de l appoint Hrel ech Hauteur appoint relative de l échangeur d appoint Entre 0 et 1 Z_appoint Numéro de la zone la plus basse contenant l échangeur du générateur d appoint 0 : Ballon 1 : Ballon Base + Base seule appoint intégré (ou sans appoint) Valeur de l hystérésis de régulation de l appoint, si choix valeur déclarée pour Statut_ θ_appoint Voir Annexe 1 - (H2)/Htot - 0 si résistance électrique Selon Fiche application CSTB (voir chapitre 4) en fonction position du bas de l échangeur d appoint P_ap/Htot (Voir annexe 1) 2 : Ballon Base + appoint dans stockage séparé 3 : Ballon Base + Ballon SSC Ballon base Ballon appoint appoint séparé instantané Type 4 et 5 Valeur de l hystérésis de Valeur de l hystérésis de régulation de l appoint, si choix régulation de l appoint, valeur déclarée pour si choix valeur déclarée Statut_ θ_appoint pour Statut_ θ_appoint Voir Annexe 1 Voir Annexe 1 - (H2)/Htot - (H2)/Htot - 0 si résistance électrique - 0 si résistance électrique En fonction P_ap/Htot (voir Par défaut : 3 Annexe 1) Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 13/18

14 Type_prod_stockage Zreg_ap Numéro de la zone du ballon qui contient le système de régulation de l appoint θ θ reg bcl-ch Valeur de réglage de la régulation de la boucle de chauffage 0 : Ballon Base seule 1 : Ballon Base + appoint intégré 2 : Ballon Base + appoint dans stockage séparé 3 : Ballon Base + appoint séparé Ballon SSC Type 4 et 5 (ou sans appoint) Ballon base Ballon appoint instantané Selon projet Selon projet Utiliser la valeur Type : 2K Ne s applique pas au cas des SSC avec appoint chauffage raccordé à l assemblage (Type 5) Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 14/18

15 1. Fiche d application CSTB Une fiche d application RT2012 du CSTB dénommée «Précisions sur la signification du paramètre f aux relatif aux ballons d eau chaude en RT2012» et datée du 06/12/2012 est téléchargeable sur le site RT-Bâtiment à l adresse suivante : Cette fiche d application explique comment définir pour les ballons avec appoint intégré : - Z_appoint : Numéro de la zone la plus basse contenant l échangeur du générateur d appoint - f aux : Fraction effective du ballon chauffé par l appoint. Les valeurs par défaut sont : - Z_appoint = 3 - f aux = 0.5 Avec position appoint calculé par : Position bas échangeur appoint (P-ap)/ Hauteur totale ballon (Htot) Voir Annexe 1 Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 15/18

16 Annexe 1 : Données géométriques nécessaires sur les ballons avec appoint intégré (Ballons type 1, 4 et 5) Hech-appoint = H2 Htot ballon = Htot Position Bas Ech appoint = P_ap Hech-base = H1 Note : si l appoint est une résistance électrique : H2 = 0 Le cas des échangeurs externes au ballon est traité en Annexe 2. Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 16/18

17 Annexe 2 : Cas spécifiques des échangeurs externes au ballon. Pour le cas des ballons raccordés à des échangeurs externes, les caractéristiques relatives aux échangeurs de base et d appoint sont précisées dans le tableau suivant, en considérant par défaut que la canne d injection couvre la totalité du ballon (ou de la zone d appoint si concerné). Type_prod_stockage 0 : Ballon Base 1 : Ballon Base + 2 : Ballon Base + 3 : Ballon Base + Ballon SSC seule appoint intégré appoint dans stockage séparé appoint séparé Type 4 et 5 (ou sans appoint) Ballon base Ballon appoint instantané Hrel ech Hauteur relative Par défaut : 1 Par défaut : 0.5 Par défaut : 1 Par défaut : 1 Par défaut : base de l échangeur Sinon hauteur Sinon hauteur canne Sinon hauteur canne Sinon hauteur canne 0.25 de base (entre 0 canne d injection/htot ballon d injection/htot ballon d injection/htot ballon et 1) d injection/htot ballon f_aux Fraction effective du ballon chauffé par l appoint Par défaut : 0.5 Par défaut : 0.5 Hrel ech Hauteur relative Par défaut : 0.5 Par défaut : 1 Par défaut : 0.5 appoint de l échangeur Sinon hauteur canne Sinon hauteur canne d appoint (Entre d injection/htot ballon d injection/htot ballon 0 et 1) Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 17/18

18 Type_prod_stockage Z_appoint Numéro de la zone la plus basse contenant l échangeur du générateur d appoint 0 : Ballon Base seule 1 : Ballon Base + appoint intégré 2 : Ballon Base + appoint dans stockage séparé (ou sans appoint) Ballon base Ballon appoint Par défaut : 3 Par défaut : 1 Sinon en fonction hauteur canne injection/htot ballon > 0.25 et > 0.5 et > : Ballon Base + Ballon SSC appoint séparé Type 4 et 5 instantané Par défaut : 3 Version 1 du 01/09/2013 Ce document a été réalisé par le CETIAT pour UNICLIMA Page 18/18