Module 3 :TECHNIQUE ENERGIE 3.1 Consommation d éd. énergie. Formation conseiller PEB

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1 Module 3 :TECHNIQUE ENERGIE 3.1 Consommation d éd

2 3.1 La consommation d éd Contenu Lien vers la PEB Bases techniques Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 2

3 Liens vers la PEB Les 3 volets Travaux soumis à permis à permis 2. Transactions immobilière Bâtiments publics 3. Installations techniques Types de travaux 1. Travaux neufs 2. Rénovations lourdes 3. Rénovations simples Affectations 1. Habitation individuelle 2. Bureaux et Services 3. Enseignement 4. Résidentiel commun 5. Soins de santé 6. Culture et divertissement 7. Restaurants et cafés 8. Commerces 9. Sport 10. Partie commune 11. Autre affectation 12. Espace adjacent non chauffé Exigences PEB 1. Niveau E 2. Niveau K 3. Valeurs U/R 4. Ventilation 5. Ponts thermiques 6. Surchauffe 7. Brûleur 8. Calorifugeage 9. Partitionnement 10. Programmateur 11. Comptage énergétique 12. Apport d air neuf Modules support technique 1. Consommation 1. Consommation d éd énergétique 2. Isolation thermique 3. Ventilation 4. Protection contre surchauffe 5. Installations thermiques 6. Eclairage Réduire la demande d Utiliser les énergies renouvelables Systèmes énergétiques performants 3

4 Contexte PEB consommation énergétique des bâtiments en PEB bâtiments d habitation (PER) bâtiments de bureaux et services + bâtiments d enseignement (PEN) exigences Niveau E à partir de , E70 pour les nouvelles constructions d habitation (E90 jusqu au ) à partir de , E75 pour les nouvelles constructions de bureaux et services ou les nouvelles constructions d enseignement (E90 jusqu au ) les autres exigences liées valeurs U maximales / valeurs R minimales niveau K ventilation installations diverses 4

5 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Bilan énergétique Besoins nets Besoins bruts Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 5

6 Bases techniques Niveau E le niveau E valeur mesurant le niveau énergétique d un bâtiment suivant une méthode de calcul simplifiée et conventionnelle tient compte des éléments déterminés pendant la phase de conception et la construction du bâtiment qui ont une influence sur la consommation d les éléments se divisent en deux groupes l enveloppe du bâtiment les installations fixes (système de chauffage, système de ventilation, etc. ) 6

7 Bases techniques Niveau E définition du niveau E E = 100 consommation caractéristique annuelle d primaire valeur de référence pour la consommation caractéristique annuelle d primaire arrondi vers le haut (nombre entier) 7

8 Bases techniques Niveau E Énergie primaire - PER Consommation annuelle en énergie primaire Bâtiment d habitation La somme des consommations annuelles d primaire utilisées pour : le chauffage l eau chaude sanitaire les auxiliaires et les ventilateurs le refroidissement (réel ou fictif) Diminuée des productions d primaire par cellules photovoltaïques ou thermiques par cogénération ou autres 8

9 Bases techniques Niveau E Énergie primaire - PEN Consommation annuelle en énergie primaire Bâtiment de bureaux, services et enseignement La somme des consommations annuelles d primaire utilisées pour : le chauffage L éclairage les auxiliaires et les ventilateurs le refroidissement Diminuée des productions d primaire par cellules photovoltaïques ou thermiques par cogénération ou autres 9

10 Bases techniques Niveau E le niveau E la consommation totale la consommation des appareils amovibles n est pas calculée (appareils électroménagers, appareils de bureau, ) la consommation réelle Utilisation de paramètres standards concernant la consommation année climatique moyenne comportement d un utilisateur moyen température intérieure moyenne consommation d eau chaude sanitaire moyenne gains internes moyens 10

11 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique Besoins bruts Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 11

12 Bases techniques Bilan énergétique besoin net besoin brut : rendement de système (émission - distribution) besoin brut énergie finale : rendement de production énergie finale énergie primaire : facteur de conversion en fonction de la source d utilisée 12

13 Bases techniques Bilan énergétique 1a Pertes par transmission 1b Pertes par ventilation 2a Gains solaires 2b Gains internes 3 Besoins nets en énergie 4 Pertes de régulation 5 Pertes d émission 6 Pertes de distribution 7 Perte de production 8 Consommation d finale 9 Consommation en énergie primaire 13

14 - Bases techniques Bilan énergétique unité PEB habitation contrôle de surchauffe consommation pour refroidissement pertes de transmission pertes de ventilation gains internes gains solaires besoin net pour le chauffage d espace rendement du système besoin brut pour le chauffage d espace énergie solaire thermique rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour le chauffage Facteur de conversion consommation annuelle d primaire valeur de référence besoin net pour l eau chaude distribution besoin brut pour eau chaude énergie solaire thermique rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour l eau chaude énergie auxiliaire Niveau E - électricité PV & cogén. 14

15 - Bases techniques Bilan énergétique Unité PEB bureaux, services, enseignement pertes de transmission pertes de ventilation gains internes gains solaires besoin net pour le chauffage d espace rendement du système besoin brut pour le chauffage d espaces énergie solaire thermique rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour le chauffage éclairage Facteur de conversion consommation annuelle d primaire gains internes gains solaires pertes de transmission pertes de ventilation besoin net pour le refroidisseme nt rendement du système besoin brut pour le refroidissement rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour le refroidissement Énergie auxiliaire humidification valeur de référence Niveau E - électricité PV & cogén (Bijl. A ) 15

16 - Bases techniques Bilan énergétique besoins nets pour le chauffage Les besoins nets d pour le chauffage se calculent de la même manière pour les bâtiments d habitation que pour les bâtiments de bureaux, services et enseignement K 16

17 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique pertes: déperditions de chaleur par transmission déperditions de chaleur par ventilation : in/exfiltration déperditions de chaleur par ventilation : la ventilation volontaire Gains Inertie thermique Besoins bruts Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 17

18 - Bases techniques Bilan énergétique - Pertes Déperditions de chaleur par transmission coefficient total de déperdition de chaleur H T =H D +H g +H U déperditions de chaleur directes vers l extérieur H D (1) déperditions de chaleur vers l extérieur via le sol H g (2) déperditions de chaleur vers l extérieur via un EANC (espace adjacent non chauffé) H U (3) non protégés du gel protégés du gel U m = H T /A T Avec : H T : coefficient de déperdition du volume protégé A T : surface de déperdition du volume protégé 18

19 - Bases techniques Bilan énergétique - Pertes Déperditions de chaleur par transmission calculées sur base du coefficient de transmission thermique U de la surface A de chaque élément de construction/enveloppe les calculs sont effectués selon l esprit des nouvelles normes européennes (U au lieu de k) NB: petites différences en ce qui concerne les conventions par rapport à la NBN B de 1987 (en révision pour le moment) 19

20 - Bases techniques Bilan énergétique - Pertes Déperditions de chaleur par transmission niveau E niveau K Emax Emoy Emin analyse de sensibilité sur 200 bâtiments d habitation : niveau K versus niveau E 20

21 - Bases techniques Bilan énergétique - Pertes Déperditions de chaleur par transmission Emax Emoy Emin niveau E niveau K analyse de sensibilité sur des bâtiments de bureaux, services et enseignement : niveau K versus niveau E 21

22 - Bases techniques Bilan énergétique - Pertes Déperditions de chaleur par transmission En conclusion, pour les maisons d habitation : une augmentation de 10 points de la valeur K entraîne une augmentation de l ordre de 10 points de l indicateur E Pour les bâtiments de bureaux, services et enseignement : une augmentation de 10 points de la valeur K entraine une augmentation de l ordre de 6 à 7 points de l indicateur E 22

23 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique pertes: déperditions de chaleur par transmission déperditions de chaleur par ventilation : in/exfiltration déperditions de chaleur par ventilation : la ventilation volontaire Gains Inertie thermique Besoins bruts Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 23

24 - Bases techniques Bilan énergétique - Pertes Déperditions de chaleur par ventilation distinction des déperditions de chaleur par ventilation : ventilation volontaire (ou ventilation hygiénique) nécessité absolue de garantir une bonne qualité d air intérieur : obligation d avoir des dispositifs de ventilation (exigences des annexes VI et VII) infiltration / exfiltration ventilation involontaire à travers des parois poreuses, des fentes, des interstices = déperditions de chaleur = éventuels problèmes de condensation interstitielle une bonne étanchéité à l air est indispensable le mode de calcul supposé ne tient pas compte de l interaction possible entre la ventilation volontaire et l infiltration / exfiltration (simplification) ventilation = déperditions de chaleur en hiver, l air frais entrant est froid et doit être chauffé à la température intérieure 24

25 - Bases techniques Bilan énergétique - Pertes Déperditions par ventilation volontaire récupération de chaleur de la ventilation volontaire diminution des déperditions de chaleur par la ventilation volontaire uniquement pour les systèmes de ventilation à alimentation et évacuation mécaniques (voir module ventilation) 25

26 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique pertes Gains Gains internes Gains solaires Inertie thermique Besoins bruts Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 26

27 - Bases techniques Bilan énergétique - Gains Internes le chaleur produit à l intérieur du VP par des sources internes (excepté le système de chauffage des locaux) : personnes (métabolisme) éclairage appareils (frigo, télé, PC,...) ventilateurs... Classe Métabolisme [W/m²] (*) Émission 1-> 58,2 W/m² (*) ,8 Repos ,1 Travail assis Description ,8 Activité faible ,8 Activité moyenne ,0 Activité élevée (*) Avec 1 m² = 1 m² de surface corporelle 27

28 - Bases techniques Bilan énergétique - Gains Internes unité PEB d habitation les gains internes sont définis de manière forfaitaire en fonction du volume ne demandent pas l introduction des données dans le logiciel unité PEB de bureaux et des bâtiments scolaires partiellement des valeurs par défaut (p.ex. appareils en fonction de l occupation), partiellement déduit des autres données (éclairage) ne demande pas l introduction de données dans le logiciel 28

29 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique pertes Gains Gains internes Gains solaires Inertie thermique Besoins bruts Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 29

30 - Bases techniques Bilan énergétique - Gains Solaires l ensoleillement total mensuel est la somme de l ensoleillement direct mensuel l ensoleillement diffus mensuel l ensoleillement réfléchi mensuel 30

31 - Bases techniques Bilan énergétique - Gains Solaires seul l ensoleillement à travers des séparations transparentes est considéré l ensoleillement est fonction de l orientation et l inclinaison de la construction de séparation transparente de l ombrage et la protection solaire on fait soit un calcul forfaitaire soit un calcul à base des angles d ombrage (données d entrées) le logiciel fait les calculs sur base des formules détaillées (annexe C de l annexe I et II) 31

32 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique pertes Gains Inertie thermique Besoins bruts Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 32

33 - Bases techniques Bilan énergétique Inertie thermique PER pour les unités PEB d habitation individuelle la masse thermique influence la constante de temps et dès lors le taux de récupération des chaleurs gratuites le type de construction est déterminé sur base de la fraction des éléments de construction horizontaux et de la fraction des éléments de construction verticaux et inclinés qui est massive un élément de construction est massif si sa masse est d au moins 100kg/m², déterminé en partant de l intérieur jusqu à une lame d air ou une couche à conductivité thermique inférieure à 0.20W/m.K 33

34 - Bases techniques Bilan énergétique Inertie thermique PER pour les unités PEB d habitation individuelle la capacité thermique effective est incorporée de façon schématique : 4 types de construction lourd horizontal > 90% massif ET vertical + incliné > 90% massif mi-lourd horizontal > 90% massif OU vertical + incliné > 90% massif peu-lourd léger horizontal > 50% et <90% massif OU vertical + incliné > 50% et < 90% massif 34

35 - Bases techniques Bilan énergétique Inertie thermique PEN pour les unités PEB bureaux et services ou enseignement : 3 possibilités valeur par défaut : sur base des surfaces au sol 55kJ/m²K (comme si il y avait partout un faux plafond fermé et un plancher surélevé) sur base de la capacité thermique spécifique par m² de surface d utilisation: Masse minimum de la structure du plancher faux plafond fermé ET plancher surélevé faux plafond fermé OU plancher surélevé ni faux plafond fermé ni plancher surélévé <100 kg/m² kg/m² >400 kg/m² calcul détaillé pas encore implanté dans le logiciel k ρ c k k d k A k 35

36 - Bases techniques Bilan énergétique Inertie thermique quel impact? plus grande masse accessible = meilleure récupération des chaleurs gratuites! exemple de bureaux : surface de plancher=1500 m² C=2.8 et K30 pas de climatisation active inertie thermique mini maxi 360 besoins net chauffage kwh/a gain d 0 3.5% 7% 12% niveau E l inertie a un impact favorable sur le besoin net d mais dans une mesure limitée 36

37 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique Besoins bruts d pour le chauffage Energie finale Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 37

38 - Bases techniques Besoins bruts bâtiment d habitation Rendement du système = Rendement d émission x Rendement de distribution x Rendement de stockage bâtiment de bureaux, services ou enseignement un seul rendement de système 38

39 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique Besoins bruts d pour le chauffage Consommation d finale pour le chauffage Energie primaire Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 39

40 - Bases techniques Consommation en énergie finale approche identique pour les bâtiments d habitations et les bâtiments de bureaux, services et enseignement le rendement de production voir module installations thermiques 40

41 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Niveau E Besoins nets d pour le chauffage - Bilan énergétique Besoins bruts d pour le chauffage Consommation d finale pour le chauffage Consommation d primaire pour le chauffage Applications Synthèse Lien vers le logiciel PEB 41

42 - Bases techniques Consommation en énergie primaire La consommation d primaire La consommation d finale = X facteur de conversion en énergie primaire (art. 3 de l arrêté) facteur de conversion en énergie primaire (f p ) : combustibles fossiles : f p = 1 électricité : f p = 2,5 électricité autoproduite par une installation de cogénération : f p = 1,8 biomasse : f p = 1 42

43 - Bases techniques Consommation en énergie primaire PER contrôle de surchauffe consommation pour refroidissement pertes de transmission pertes de ventilation gains internes gains solaires besoin net pour le chauffage d espace rendement du système besoin brut pour le chauffage d espace énergie solaire thermique rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour le chauffage Facteur de conversion consommation annuelle d primaire valeur de référence besoin net pour l eau chaude distribution besoin brut pour eau chaude énergie solaire thermique rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour l eau chaude énergie auxiliaire Niveau E - électricité PV & cogén. 43

44 - Bases techniques Consommation en énergie primaire PEN pertes de transmission pertes de ventilation gains internes gains solaires besoin net pour le chauffage d espace rendement du système besoin brut pour le chauffage d espaces énergie solaire thermique rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour le chauffage éclairage Facteur de conversion consommation annuelle d primaire gains internes gains solaires pertes de transmission pertes de ventilation besoin net pour le refroidissemen t rendement du système besoin brut pour le refroidissement rendement de la production (incl. cogén.) consommation d finale pour le refroidissement Énergie auxiliaire humidification valeur de référence Niveau E - électricité PV & cogén (Bijl. A ) 44

45 Bases techniques Niveau E définition du niveau E E = 100 consommation caractéristique annuelle d primaire valeur de référence pour la consommation caractéristique annuelle d primaire arrondi vers le haut (nombre entier) 45

46 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Applications Limitation du besoin net Synthèse Lien vers le logiciel PEB 46

47 Applications Limitation du besoin net limiter le besoin net = limiter le besoin d pour le chauffage = limiter ou éviter le besoin d pour le refroidissement quelques paramètres compacité niveau d isolation surfaces vitrées et protection solaire ou ombrage 47

48 Applications Limitation du besoin net économies d MINIMISER LES DEPERDITIONS déperditions de chaleur par transmission bonne isolation de l enveloppe déperditions de chaleur par ventilation volontaire ventilation est indispensable récupération de chaleur dans le cas de ventilation mécanique déperditions de chaleur par infiltration / exfiltration bonne étanchéité de l enveloppe MAXIMISER LES GAINS 48

49 Applications Limitation du besoin net économies d MINIMISER LES DEPERDITIONS MAXIMISER LES GAINS gains internes : peu d impact + majoritairement à base d électricité valeurs forfaitaires gains solaires : surface + orientation + (inclinaison) des vitrages, protection solaire + : les gains en hiver - : les gains en été sinon risque de surchauffe et d installation de climatisation installation de protections solaires taux d utilisation : influence minime de la capacité thermique 49

50 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Applications Synthèse + lexique Lien vers le logiciel PEB 50

51 Synthèse le niveau E : énergie primaire le niveau E pour les bâtiments d habitation chauffage + ECS + refroidissement + aux. PV cogén. le niveau E pour les bâtiments de bureaux, services et enseignement chauffage + éclairage + refroidissement + aux. PV cogén. schéma : besoin net besoin brut consommation finale consommation primaire 51

52 Synthèse besoin net en chauffage = bilan énergétique déperditions par transmission déperditions par ventilation gains internes gains solaires 52

53 Synthèse Lexique symbole Q s Q i Q g η Q L Q v,dedic Q v,in/exf Q T Q heat,net Q heat,gross Q heat,final E p,heat description gains de chaleur par ensoleillement gains de chaleur internes gains de chaleur totaux taux d utilisation des gains de chaleur déperditions totales de chaleur déperditions de chaleur par ventilation volontaire déperditions de chaleur par infiltration/exfiltration déperditions de chaleur par transmission besoins nets en énergie pour le chauffage des locaux besoins bruts en énergie pour le chauffage des locaux consommation finale d pour le chauffage consommation d primaire pour le chauffage 53

54 3.1 La consommation d éd Contenu La consommation d dans la PEB Bases techniques Applications Synthèse + lexique Lien vers le logiciel PEB 54

55 Lien vers le logiciel PEB 55