Etude des systèmes et de l inertie dans la RT 2012 pour le résidentiel

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1 GENIE CLIMATIQUE ET ENERGETIQUE FICHE DE LECTURE Etude des systèmes et de l inertie dans la RT 2012 pour le résidentiel Réalisé dans la société CARDONNEL Ingénierie par Julie DUCHATELLE TUTEUR INSTITUTIONNEL (COSTIC) : Serge HAOUIZEE JUIN 2011

2 Ce projet de fin d études s inscrit dans le cursus scolaire de la formation d ingénieur en Génie Climatique et Energétique de l Institut National des Sciences Appliquées de Strasbourg. Il a été réalisé au sein de l entreprise CARDONNEL Ingénierie (St Pierre du Perray 91). Cette entreprise comprend cinq pôles : Bureau d Etude Technique, Service Ingénierie Informatique, Recherche & Développement, Assistance Environnementale à la Maîtrise d Ouvrage et Formation & Communication. Le secteur règlementaire dans le bâtiment connaît une métamorphose importante avec la mise en place de la Règlementation Thermique 2012 (initialement prévue RT 2010). Celle-ci va révolutionner le secteur du bâtiment et ses exigences imposent une bonne compréhension des textes. Ce travail consiste donc à étudier cette règlementation, en l abordant tout d abord à partir de son futur outil de calcul règlementaire. Par la suite il s agit de se plonger au cœur de ces textes et notamment de ces lignes de calculs. Ce projet répond donc à une demande future pour les BET concernant la nouvelle règlementation, ses impacts sur les méthodes de travail et sur l évolution des systèmes et même des métiers. L étude s est donc divisée en plusieurs parties. Tout d abord, un travail bibliographique en amont a été nécessaire afin d intégrer les grandes lignes directrices de la nouvelle réglementation énergétique, et notamment les fractures avec la RT Ce travail a consisté à s intéresser tout d abord au contexte, puis à étudier les indicateurs : Bbio 1, Cep 2 et Tic 3. Ceci a permis d aborder les éléments de conception, les traitements thermiques, les systèmes Ce travail s est conclu par la création de support de formation sur la RT En parallèle, la participation aux réunions de travail au ministère sur le thème du «confort d été» a été très enrichissante. Dans un second temps, la prise en main du moteur de calcul associé à la RT 2012 a été un élément important. En effet, les pouvoirs publics et le CSTB ont mis en place un groupe de travail «applicateurs» consacré à la validation des outils et méthodes de calcul développés dans le cadre de la future réglementation thermique RT CARDONNEL Ingénierie fait partie de ce groupe de travail et à ce titre dispose en avant première des outils de calculs mis à disposition pour effectuer des tests de sensibilité, des débogages et préfigurer les futurs exemples d applications. L étude concerne la comparaison de simulations de différents systèmes chauffage et ECS dans le résidentiel, individuel et collectif. Les cas étaient testés pour chacune des huit zones climatiques. 1 Bilan Bioclimatique 2 Consommation en énergie primaire 3 Intérieure Conventionnelle Etudiant : Julie DUCHATELLE Mai

3 Récapitulatif des consommations kwh/m² SHONRT.an Cep Max Cep gaz Cep élec direct Cep PAC (1.2) Cep PAC (0.5) 20 0 H1a H1b H1c H2a H2b H2c H2d H3 Zone climatique Figure 1 - Récapitulatif des consommations en MI L analyse des résultats permet de porter une première conclusion sur les systèmes envisageables selon le type de logement. Les résultats de l étude montrent tout d abord l avantage des logements collectifs : ils répondent beaucoup plus facilement aux exigences de Bbio que les maisons individuelles. L étude des systèmes met en avant l augmentation de consommations due à des équipements électriques : le coefficient 2,58 du aux pertes en ligne ne permettra plus d installer certains équipements (chauffage électrique direct) notamment dans les maisons individuelles. Les autres systèmes électriques testés peuvent en général, répondre aux exigences RT 2012 en fonction, bien sur, des coefficients de performances des pompes à chaleur et ballons thermodynamiques. En parallèle, il est intéressant de voir que les solutions gaz naturel avec une chaudière condensation, ce qui correspond aux meilleures performances de chaudières sur le marché, présentent des Cep bien inférieurs. Une précision apportée sur la régulation de l émetteur prouve l impact de celle-ci, et montre que son influence est plus forte quand la conception du bâti est moins soignée. Une comparaison de résultats sur le même bâtiment avec l outil de calcul RT 2005 aurait été un élément très intéressant, mais qui malheureusement n a pas été réalisé. Les difficultés étaient principalement liées au manque d informations ou de précision. En effet, le moteur de calcul ne contient pas de fichiers d aide ou de guide de saisie. Il a donc fallu rechercher dans les textes de la RT 2012 les définitions de certains termes, leurs unités, leur rôle De plus, il a été décidé de supprimer au maximum les valeurs par défaut, ce qui en soit, est une très bonne idée pour encourager un travail amont de dimensionnement, mais ce qui n a pas facilité la tâche pour une première prise en main. Concernant la saisie des systèmes, le logiciel de la RT 2012 gagne fortement en précision, ce qui se révèle être problématique pour l instant : les documentations commerciales des fabricants ne sont pas encore adaptées et ne contiennent pas toutes les données d entrées demandées. Une évolution sera donc nécessaire, ce qui permettra une meilleure transparence des systèmes. Le travail effectué se situe tout à fait dans l ère du temps, dans la nécessité à appréhender la réglementation future et ses applications. La saisie des systèmes, systèmes qui se doivent d évoluer pour répondre aux exigences, sera un élément capital quant à la conformité des études règlementaires. Ce travail se place donc tout à fait logiquement en amont des évolutions nécessaires pour les employés de BET. Etudiant : Julie DUCHATELLE Mai

4 L étude concernant l inertie se place dans un travail beaucoup plus large, beaucoup trop complexe pour être abordé dans un projet de fin d étude : l axe de travail «Confort d été» pour la RT 2012 défini par le ministère. C est pourquoi l étude s est finalement limitée, après quelques tâtonnements autour de l inertie, à une amélioration de la méthode de calcul concernant l inertie. Ceci requiert une bonne connaissance de l état existant (normes RT 2005, RT 2012), une analyse fine des Coefficients de transmission éléments positifs et ceux à améliorer (points sur lesquels mes collègues équivalente Hei extérieure ayant de l expérience m ont largement secondé). L étude plus approfondie His des règles de la RT 2012 m a permis de me plonger dans les lignes de équivalente Hes des baies calculs concernant le confort d été, plus particulièrement de l inertie. Hms Celle-ci consiste à améliorer les règles de calculs existantes, via le schéma RC 4 équivalente. Pour cela, une capacité horaire, Hem de parois ext horaire capacité horaire dépend de la profondeur de pénétration de l onde dans la surface intérieure de la paroi. Figure 2 Proposition d optimisation du Modèle RC telle que définie dans la norme NF EN Capacité ISO est prise en compte. Cette journalière Capacité Le système EDOs 5 obtenu a fait l objet d un outil Excel, qui donne les températures intérieures, de surface intérieure et de la paroi. Les résultats actuels donnent les évolutions de températures pour trois capacités quotidiennes fixes (correspondant grossièrement à des constructions type : isolation par l extérieur, isolation par l intérieur et à isolation répartie), pour différentes valeurs de la capacité horaire (entre 20 et 2000 [kj/k]). s 26 25, , , , ,5 Evolution des s Cj = kj/k Temps (h) Ch = 20 kj/k Ch = 35 kj/k Ch = 50 kj/k Ch = 100 kj/k Ch = 200 kj/k Ch = 500 kj/k Ch = 1000 kj/k Ch = 2000 kj/k Les résultats permettent de conclure sur l influence conséquente de cette capacité horaire dans le cas de bâtiments à faible inertie notamment. La prochaine étape se doit de comparer les résultats avec le modèle actuel de la RT, afin de pouvoir conclure sur l intérêt de cette méthode. Figure 3 Evolution des températures selon la capacité horaire 4 Résistance-Capacité 5 Equations Différentielles Ordinaires Etudiant : Julie DUCHATELLE Mai

5 Ce travail vise l obtention de résultats de simulations plus réalistes. Il répond au contexte actuel dans le fait que les économies d énergies (via les consommations notamment) prennent l ascendant sur les projets, impliquant une sur-isolation au détriment du confort estival bien souvent. Les résultats actuels, bien que non finalisés, abondent dans le sens d une prise en compte plus fine de l inertie des bâtiments. Ce projet s insère réellement dans le contexte énergétique actuel, et préfigure l application future de cette réglementation. Le fait de l avoir effectué dans un bureau d étude impliqué et moteur a été une grande chance pour moi. Cela a permis de côtoyer des acteurs majeurs de l efficience énergétique en France et de découvrir les rouages institutionnels. La pluridisciplinarité des tâches a été un élément fort de mon projet. En effet, les approches globales, techniques et institutionnelles m ont apportée une réelle appropriation des textes, et une bonne compréhension de la réglementation. Etudiant : Julie DUCHATELLE Mai