N o u v e l l e - C a l é d o n i e Comité Territorial pour la Maîtrise de l Energie OPERATION DE QUALIFICATION DE LA QUALITE THERMIQUE ET DES PERFORMANCES ENERGETIQUES Concept Energie Robert Celaire ingénieur conseil Avril 2006 C a h i e r d e p r e s c r i p t i o n s t e c h n i q u e s e t d e r ecommandations Habitat individuel - Habitat collectif DES LOGEMENTS NEUFS C o n c e p t E n e r g i e & S O P R O N E R
2 Avant-propos Au vu de la répartition des sources énergétiques pour la production d énergie électrique et de substitution en Nouvelle-Calédonie, dont environ 90% par les centrales au fioul lourd, toute augmentation de production d énergie rime avec augmentation d émission de CO2, donc de pollution et augmentation du déséquilibre de la balance commerciale. Dans ces conditions, diminuer nos besoins énergétiques, c est contribuer à la sauvegarde de notre environnement et favoriser le développement économique de la Nouvelle-Calédonie. C est dans ce contexte que s inscrit l action du comité territorial pour la maîtrise de l énergie et la raison pour laquelle les propositions d ECOCAL intéressent particulièrement le gouvernement de la Nouvelle-Calédonie. En effet, cette opération consiste en l adaptation aux contraintes locales d une opération similaire mise en place dans les départements d outre-mer français. Il s agit essentiellement de prescriptions techniques permettant d améliorer la qualité thermique et les performances énergétiques dans les logements neufs. Au-delà des logements, cette opération peut être étendue à l ensemble de la construction des bâtiments administratifs et en particulier aux écoles. La mise en œuvre des prescriptions techniques ainsi définies devrait permettre l attribution d une qualification expérimentale. Les critères d obtention de cette qualification sont, le plus souvent, des solutions techniques directement applicables, les prescriptions trop contraignantes ayant été écartées ou remplacées par des recommandations dont la mise en œuvre permet d optimiser un projet. L objectif de ce label est d améliorer le niveau de confort thermique du plus grand nombre des logements pour un coût acceptable, à partir des matériaux couramment disponibles dans le pays. Ainsi, les habitants des logements qualifiés bénéficieront d une part d une amélioration de leur qualité de vie, et d autre part d une diminution de leurs frais énergétiques (électricité et gaz notamment). Enfin, il est bien évident que ces mesures techniques devront, au niveau des constructions et afin d optimiser les résultats, être accompagnées d un volet réglementaire définissant un référentiel normatif. Il appartiendra alors aux autorités compétentes, à savoir les provinces, de définir un tel cadre réglementaire. Le CTME reste à leur disposition pour les aider dans cette voie. Gérald CORTOT Membre du Gouvernement de la Nouvelle-Calédonie chargé du secteur des transports terrestres et maritimes, de la sécurité routière, des infrastructures et de l énergie, du schéma d aménagement et de développement de la Nouvelle-Calédonie.
SOMMAIRE AVNT-PROPOS INTRODUCTION page 2 page 4 PRESCRIPTIONS ET RECOMMANDATIONS 1. Implantation sur le site 2. Protection solaire 2.1. Protection solaire de la toiture 2.2. Protection solaire des murs 2.3. Protection solaire des baies et fenêtres 3. Ventilation naturelle 3.1. Implantation et dimensionnement des ouvrants extérieurs 3.2. Agencement intérieur 3.3. Brasseurs d air 4. Option «Chambres climatisées» 5. Production d eau chaude sanitaire page 5 page 7 page 7 page 9 page 12 page 14 page 14 page 16 page 17 page 18 page 19 ANNEXES A. Catégories de teintes et coefficients d absorption des parois en fonction de leur couleur B. Prescriptions sur la protection solaire des toitures dans les cas non usuels C. Prescriptions sur la protection solaire des murs dans les cas non usuels D. Exemples de protection solaire des murs E. Prescriptions sur les protections solaires des baies et fenêtres F. Exigences minimales d un contrat de maintenance des climatiseurs page 20 page 21 page 22 page 23 page 24 page 25 page 26 BIBLIOGRAPHIE page 27 3
4 Introduction Le présent cahier rassemble les prescriptions techniques à respecter pour satisfaire les critères d attribution d Ecocal, opération de qualification de la qualité thermique et des performances énergétiques dans les logements neufs construits sur le Territoire de Nouvelle Calédonie. Ce travail est le résultat d une adaptation aux contraintes de la Nouvelle Calédonie d une opération similaire (l opération Ecodom) mise en place dans les départements français d Outre-Mer en zone tropicale, qui a donné lieu à la réalisation de plus de mille logements et a servi en outre d expérimentation préalable à l élaboration d une réglementation thermique adaptée à ces zones. Les critères d obtention de cette qualification expérimentale sont, dans les cas courants, des solutions techniques juxtaposées directement applicables, ne nécessitant aucun calcul thermique et ne faisant l objet d aucune optimisation globale (pas de système de points, de calculs d indice de confort, etc. Ces critères, qu il est OBLIGATOIRE DE SATISFAIRE pour pouvoir prétendre à la qualification Ecocal, sont appelés dans le présent document «PRESCRIPTIONS». Les prescriptions qui auraient été trop contraignantes ou trop discriminatoires pour des raisons techniques (disponibilités de composants, filières, pratiques courantes) ou économiques (surcoûts de construction importants ) ont été écartées. Ces prescriptions sont remplacées par de simples recommandations, intitulées ci-après «recommandations supplémentaires», dispositions non obligatoires pour obtenir la qualification Ecocal mais que les concepteurs devront tenter de mettre en œuvre pour améliorer leur projet, au-delà cette qualification. Ecocal a donc davantage pour objectif d améliorer, par rapport à la situation actuelle, de manière significative et généralisable au plus grand nombre de logements (en particulier dans le secteur du logement social) le niveau de confort thermique et les consommations d énergie, dans les limites de surcoûts réalistes, plutôt que de rechercher des conditions de confort optimal permanentes mais qui, étant obtenues avec des surcoûts importants, seraient prohibitives pour de nombreux logements. Les solutions techniques partent des caractéristiques des procédés constructifs et des matériaux disponibles de manière courante sur le Territoire. Les prescriptions d Ecocal concernent : - la conception de la protection solaire des logements ; - la conception de leur ventilation naturelle, qui peut être assistée de brasseurs d air ; - la production d eau chaude sanitaire ; - enfin, de manière optionnelle, et en continuité avec les prescriptions générales, de traiter le cas des chambres climatisables (avec une garantie de très bonnes performances énergétiques) à certaines périodes de l année. Ces prescriptions résultent de l exploitation de travaux divers dans le domaine de la thermique du bâtiment en zone tropicale qui sont cités dans la bibliographie. Notons enfin que la qualification Ecocal en l état: - ne concerne que le secteur du logement neuf et donc ni les divers secteurs des bâtiments tertiaires, ni le secteur de la réhabilitation ; - se limite volontairement aux seuls thèmes «conception thermique et énergétique» qui ne sont que quelques-uns des thèmes d une démarche architecturale environnementale plus globale (codifiée en France par la démarche HQE ). On peut toutefois penser, et espérer, qu Ecocal, opération pilote à bien des égards, préfigurera le développement de divers dispositifs et outils de soutien plus globaux à la promotion d une architecture environnementale au service d un développement durable de la Nouvelle-Calédonie.
1. Implantation sur le site La conception de logements thermiquement et énergétiquement performants, pour un site de construction donné, commence dès leur phase d implantation sur ce site. Ainsi l implantation d un bâtiment par rapport aux autres constructions et obstacles naturels et artificiels, et le choix des orientations des façades, devront permettre d exploiter leur potentiel de rafraîchissement par les vents dominants pendant la saison chaude, sans toutefois créer d inconfort pendant la saison fraîche. Ces paramètres d urbanisme ne sont toutefois pas toujours maîtrisables par les concepteurs et le choix d une orientation et d un plan masse idéaux n est pas toujours possible. L environnement immédiat d un bâtiment a également une influence significative sur les conditions de confort thermique à l intérieur de celui-ci. C est le cas en particulier du revêtement du sol à la périphérie du bâtiment qui ne doit ni réfléchir le rayonnement solaire vers le bâtiment, ni contribuer à un échauffement de l air ambiant autour de celui-ci. PRESCRIPTIONS surface végétalisée surface minéralisée Le sol fini autour du bâtiment doit être protégé efficacement de l ensoleillement direct sur au moins les trois quarts de sa périphérie (hors mitoyenneté), sur une bande d au moins 3 mètres de large.. par une végétation du sol (pelouse, arbustes, fleurs) aux abords du bâtiment.. par toute solution de type «écran solaire» minéral ou végétal situé au-dessus du sol et protégeant celui-ci du rayonnement solaire direct. Cette prescription est couramment satisfaite : Entrée batiment Bâtiment mitoyen 3m minimum 3m minimum Cette dernière solution est particulièrement adaptée aux constructions en zone urbaine Cette prescription concerne les maisons individuelles et les logements situés au rez-de-chaussée (plancher à une hauteur inférieur à 2,60 m au-dessus du sol fini) pour les immeubles collectifs. 5
6 RECOMMANDATIONS SUPPLÉMENTAIRES Il est recommandé que le concepteur cherche à tirer parti de manière optimale de tous les paramètres liés à l urbanisme du projet pour permettre une protection solaire efficace du bâtiment et une bonne ventilation naturelle en saison chaude, qui ne devra pas créer d inconfort en saison fraîche ni aggraver la vulnérabilité du bâtiment aux cyclones. Orientation Il est recommandé que les façades principales du bâtiment soient orientées : - face aux alizés (soufflant principalement du secteur SE pour la région du Grand Nouméa) pour les sites peu ou moyennement ventés ; - décalés d environ 45 par rapport aux alizés pour les sites très ventés afin d avoir à la fois un bon potentiel de ventilation naturelle en saison chaude et une exposition moindre aux alizés en saison fraîche. Urbanisme Afin de permettre une bonne ventilation naturelle du bâtiment en saison chaude, il est recommandé que celui-ci soit le plus éloigné possible d un obstacle (autre construction, colline, etc ) en particulier dans les sites peu ventés. Dans les sites très ventés, ces obstacles «brise vents» pourront, au contraire, être recherchés ou créés pour atténuer les vents générateurs d inconfort en saison fraîche. Topographie Il est recommandé, lorsque cela est possible, d implanter le bâtiment dans les zones ayant une bonne potentialité de ventilation naturelle : - bâtiment «au vent» au voisinage du sommet d une colline, à condition que ces implantations ne créent pas d inconfort pendant la saison fraîche. - bâtiment entre deux obstacles facilitant un «effet Venturi» Inversement, les implantations suivantes seront défavorisées pendant la saison chaude : - bâtiment au fond d une vallée dont l axe est perpendiculaire aux vents dominants - bâtiment au vent en pied de colline - bâtiment sous le vent au flanc d une colline Pour les bâtiments à flanc de colline, un espacement de 3m minimum entre le mur arrière de l habitation et le talus est recommandé. Par ailleurs, il est recommandé d implanter le bâtiment en tirant parti des obstacles naturels à l ensoleillement (par exemple pour se protéger de l ensoleillement à l Ouest et à l Est) Végétalisation Afin d améliorer la protection solaire du bâtiment et de créer, à certaines périodes de l année, un rafraîchissement par évaporation, il est recommandé d étendre la végétalisation autour de celui-ci bien audelà de cette bande minimale de 3m. Une végétalisation à proximité du bâtiment pourra également avoir un effet bénéfique de protection contre le vent en saison fraîche dans les sites très ventés.
2. Protection solaire La réalisation d une protection solaire efficace constitue la seconde phase fondamentale de la conception de logements thermiquement et énergiquement performants. Cette protection solaire concerne toutes les parois extérieures du logement (toiture, murs et fenêtres). 2.1. Protection solaire de la toiture Les apports thermique par les toitures peuvent représenter jusqu aux 2/3 des apports thermiques par les parois dans les logements. Une protection solaire efficace de la toiture constitue donc la première urgence d une bonne conception thermique et énergétique. PRESCRIPTIONS Deux types de traitement de toiture permettent de satisfaire les prescriptions d Ecocal :. pour les toitures-terrasses, les toitures «rampantes» ou les toitures avec combles non ou faiblement ventilées : - les toitures ou les plafonds doivent absolument être isolés thermiquement - l isolation thermique peut être constituée d une isolation rapportée en plafond, en sous-face de la toiture ou en surtoiture, soit de panneaux isolants préfabriqués, dits «panneaux sandwich», soit éventuellement d isolants minces réfléchissants «cisalation» mais qui doivent alors obligatoirement être alors complétés d isolants classiques car leurs performances thermiques sont à la fois insuffisantes, non durables et extrêmement liées à leur mise en oeuvre.. pour les toitures avec combles fortement ventilés ou avec sur-toitures : les plafonds peuvent ne pas être isolés thermiquement si une ventilation suffisante est garantie et si, simultanément, la toiture est de teinte claire. Les tableaux suivants donnent les épaisseurs d isolant minimales, exprimées en cm, avec lesquelles les toitures doivent être isolées. Ces prescriptions sur les toitures concernent la totalité de la surface des toitures des logements : pièces principales, pièce de service (cuisine, bains, WC) et circulations. Cas des toitures terrasses Teinte toiture Polystyrène expansé, laine de verre/roche Fesco Board Polyuréthane /polystyrène extrudé Claire 5 6 4 Moyenne 8 10 6 Sombre 11 14 8 (épaisseur en centimètres) La teinte et la couleur sont deux notions distinctes et certaines couleurs dites «claires» peuvent avoir un coefficient d absorption assez élevé. Pour cette rubrique consulter également : - ANNEXE A : catégories de teintes et coefficients d absorption des parois en fonction de leur couleur. - ANNEXE B : prescriptions sur les toitures dans les cas non usuels. 7
8 Cas des toitures rampantes avec ou sans comble fermé ou faiblement ventilé(*) en tôle, tuiles ou autre couverture non isolante Une toiture avec comble fermé ou faiblement ventilé une toiture avec combles ne satisfaisant pas les caractéristiques des toitures fortement ventilées définies pour le cas suivant : Sans comble Avec comble fermé ou faiblement ventilé et faux plafond (isolant sous toiture ou sur faux-plafond) Cas d une toiture avec isolant classique employé seul Teinte toiture Teinte toiture Polystyrène expansé laine de verre/roche (cm) Polystyrène expansé laine de verre/roche Polyuréthane/ polystyrène extrudé (panneau sandwich) (cm) Claire 5 4 Moyenne 8 6 Sombre 11 8 (épaisseur en centimètres) Cas d une toiture avec isolant classique + produit mince réfléchissant (PMR) mis en œuvre dans les règles de l art Polyuréthane/ polystyrène extrudé (panneau sandwich) Claire 4 3 Moyenne 7 5 Sombre 10 7 Teinte toiture Toiture en shingle de 25 mm Sans produit mince réfléchissant (PMR) (épaisseur en centimètres) Avec produit mince réfléchissant (PMR) Polystyrène expansé laine de verre/roche Polystyrène expansé laine de verre/roche Claire 4 3 Moyenne 7 6 Sombre 10 9 (épaisseur en centimètres) Cas des toitures avec combles fortement ventilés ou sur-toitures Une toiture avec combles est considérée comme fortement ventilée lorsqu elle comporte des ouvrants de ventilation : répartis uniformément sur tout le périmètre de celle-ci,. et dont la surface satisfait l inéquation : So Surface totale d ouverture = > 0,15 St Surface de toiture Dans ce cas l isolation, du plafond sous combles doit satisfaire les prescriptions suivantes : Teinte toiture Polystyrène expansé laine de verre/roche Polyuréthane/polystyrène extrudé (panneau sandwich) Claire Pas d isolation nécessaire Moyenne 3 2 Sombre 2 1 (épaisseur en centimètres) Les surtoitures implantées à une distance h d un plafond de périmètre p seront considérées comme des toitures fortement ventilées si : (p x h ) / St > 0,15 soit h > ( 0,15 x St) / p La réalisation de ce type de toiture pose le problème de la vulnérabilité aux cyclones et des risques d infiltration d eau dans le logement par forte pluie.
2.2. Protection solaire des murs Les apports thermiques par les murs représentent généralement de 20 à 30 % (45 à 65 % pour les logements qui ne sont pas sous toiture) des apports thermiques par les parois d un logement et leur protection solaire est donc essentielle. Cette protection doit être d autant plus efficace que les murs reçoivent plus d énergie. C est le cas en particulier des murs Ouest ou proches de l Ouest qui contribuent à des apports importants dans les logements en fin de journée, c est-à-dire au moment de leur occupation maximale a fortiori si ces murs sont ceux des zones nuits du logement. PRESCRIPTIONS Plusieurs types de traitements permettent de protéger les murs de l ensoleillement : - soit les pare-soleil horizontaux, qu ils soient «rapportés» de type auvent, casquette ou balcon, ou «encastrés» de type loggia ou terrasse ; - soit les débords de toiture de longueur adaptée à l orientation de la paroi protégée ; - soit les pare-soleil verticaux ; - soit l isolation thermique des murs, rapportée sur le mur ou dans son épaisseur ; - soit, éventuellement, une combinaison de ces différents types de protection. Les différents paragraphes ci-après présentent des cas courants de traitement. Toute la surface extérieure des murs des pièces principales du logement (séjour-chambres, ) doit satisfaire ces prescriptions. Lorsqu une cuisine est intégrée à un séjour, elle est considérée comme pièce principale. Auvents horizontaux, balcons ou loggias Les rapports d/h des débords des auvents ou profondeur des loggias à la hauteur des parois correspondantes doivent être supérieurs ou égaux aux valeurs données par les tableaux ci-après pour différents types de parois courantes et différentes couleurs. La longueur des auvents ou casquettes doit être supérieure ou égale à celle des parois correspondantes. Les effets de bord sont négligés. Pour cette rubrique consulter également : - ANNEXE A : catégories de teintes et coefficients d absorption des parois en fonction de leur couleur - ANNEXE B : prescriptions sur la protection solaire des murs dans les cas non usuels. - ANNEXE C : exemples de protections solaires des murs avec des pare-soleil verticaux, et bardages divers. 9
10 Orientations Types de murs Murs en béton plein 15 cm (R = 0.1 *) Murs agglo Creux 20 cm (R = 0.5*) Murs en bois ou en briques creuses 20 cm (R = 0.5*) Murs en panneaux sandwich (R = 1.2*) Teintes claires Teintes moyennes E SE S SO O NO N NE E SE S SO O NO N NE 0.6 0.5 0.3 0.7 0.9 0.6 0.4 0.5 1.0 0.7 0.5 1.2 1.5 1.0 0.6 0.7 0.4 0.3 0.2 0.4 0.5 0.4 0.2 0.3 0.5 0.4 0.3 0.8 1.0 0.7 0.4 0.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.2 0.1 0.3 0.4 0.2 0.1 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Pour les orientations défavorables voisines de l Est et surtout de l Ouest (chiffres en italique) pour les murs thermiquement peu performants (absorptivité élevée et résistance thermique faible), on constate que les protections solaires horizontales sont très peu efficaces, car elles nécessitent des débords très importants et on leur préférera donc des protections solaires verticales. Pare-soleil verticaux 20cm Dans ce cas, le pare-soleil devra être décollé de la façade d au moins 20 cm et ouvert à ses extrémités supérieures et inférieures, de manière à permettre une bonne ventilation. Il devra être de teinte claire ou moyenne. Isolation thermique Lorsque les murs ne sont équipés d aucun pare-soleil, la protection solaire pourra être réalisée par la mise en oeuvre d une isolation thermique. Les épaisseurs minimales d isolant* (exprimées en cm) à mettre en œuvre pour différents types de murs et différentes orientations sont données par le tableau ci-après * l isolant utilisé est supposé avoir une conductivité (ou lambda) de 0,041 W/m. K (polystyrène expansé, laine de verre ou laine de roche) Teintes claires Teintes moyennes Orientations E SE S SO O NO N NE E SE S SO O NO N NE Types de murs Murs en béton plein 15 cm (R = 0.1 *) 2 2 1 2 2 2 2 2 3 3 1 3 3 3 2 3 Murs agglo Creux 20 cm (R = 0.2*) Murs en bois ou en briques creuses 20 cm (R = 0.5*) 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 1 2 2 2 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 * valeur de la résistance thermique minimale du mur exprimée en m 2. K/W L isolation thermique rapportée à un mur est une solution généralement chère qui peut poser des problèmes de mise en œuvre. Elle ne devrait normalement être choisie qu en dernier recours comme système de protection de ce type de paroi.
RECOMMANDATIONS SUPPLÉMENTAIRES Il est recommandé : - de protéger également les murs extérieurs des pièces de service - d améliorer la protection solaire des murs par un traitement végétal extérieur (arbres de haute tige, etc...) ou par l adjonction d «espaces tampons» constitués par des zones non habitables (garages, locaux techniques divers, ) - de choisir des composants constructifs à faible inertie thermique (par exemple le bois, les briques creuses, le béton cellulaire, etc...) - d établir des plans de logements tenant compte de l orientation des différentes pièces en fonction de leurs périodes d occupation principale afin que celles-ci correspondent aux moments d apports solaires minimum. Il est en particulier fortement recommandé de minimiser le nombre de chambres à l Ouest du logement. 11
12 2.3. Protection solaire des baies et fenêtres La protection solaire des baies vitrées est fondamentale non seulement car les apports thermiques par ce type de parois représentent généralement 15 à 30 % (35 à 55% pour les logements qui ne sont pas sous toiture) des apports thermiques par les parois des logements, mais aussi parce que ces apports contribuent à accroître l inconfort des occupants par un échauffement instantané de l air ambiant et une exposition au rayonnement solaire direct ou réfléchi. PRESCRIPTIONS Dans les cas courants, les baies et fenêtres doivent être protégées par l un ou plusieurs des dispositifs décrits ci-après. Ces prescriptions concernent toutes les baies, fenêtres et portes-fenêtres extérieures des pièces principales du logement. Lorsqu une cuisine est intégrée à un séjour, elle est considérée comme pièce principale. - Persiennes extérieures projetables (type tahitiennes) ou coulissantes, persiennes ou volets battants ajourés de couleur claire. Cette protection est satisfaisante quelle que soit l orientation de la baie. - Lames mobiles extérieures de couleur claire (métallique, PVC ou en bois) ou store extérieur de couleur claire. Ces protections sont satisfaisantes quelle que soit l orientation de la baie. - Pare-soleil verticaux de type écran ou superstructure de couleur claire ou moyenne. Ces protections doivent être décollées de la façade d au moins 20 cm et ouvertes à leur extrémités supérieures et inférieures. Cette protection est satisfaisante quelle que soit l orientation de la baie. Persiennes coulissantes Pour cette rubrique consulter également : - ANNEXE A : coefficient d absorption des parois en fonction de leur couleur - ANNEXE B : prescription sur les protections solaires des baies et fenêtres dans les cas non usuels
- Auvents horizontaux, casquettes, ou encore balcons loggias, dont les caractéristiques géométriques satisfont les prescriptions suivantes des baies à protéger. a d h d a h cas 1 cas 2 Orientations E SE S SO O NO N NE Valeurs minimales de d/(2a+h) cas 1 ou d/h - cas 2 1 0.8 0.3 1 1.2 1 0.6 0.8 Pour les orientations défavorables voisines de l Est et surtout de l Ouest (chiffres en italique), les protections solaires verticales sont beaucoup plus efficaces et faciles à mettre en œuvre que les protections horizontales. RECOMMANDATIONS SUPPLÉMENTAIRES - il est recommandé de protéger également les baies des pièces de service. - lorsque les protections solaires des baies sont des auvents horizontaux, il est recommandé d employer des structures ajourées permettant d éviter l accumulation d une «poche» d air chaud à proximité de l ouvrant (voir ci-contre). - les protections solaires des baies et fenêtres peuvent également atténuer les bruits aériens transmis dans le logement, si elles comportent des matériaux absorbants sur leur face recevant les ondes sonores extérieures. - pour les fenêtres et baies servant à la ventilation naturelle principale du logement (voir 3.1) les protections solaires doivent pouvoir jouer leur rôle lorsque les baies sont en position ouverte. Pour ces ouvertures, l utilisation de rideaux extérieurs non ajourés, de volets pleins, de volets roulants non ajourés, de rideaux ou stores intérieurs comme protection solaire principale est donc exclue. - la conception de la protection solaire d une baie ou fenêtre ne doit pas empêcher non plus à celle-ci d assurer pleinement ses autres fonctions non thermiques : protection contre la pluie et contre les infiltrations d air, protection contre les intrusions, protection contre les insectes, tenue aux vents cycloniques, transparence, éclairement naturel du logement, préservation de l intimité dans le logement, esthétique, etc. 13
14 3. Ventilation naturelle La recherche d une capacité de ventilation naturelle efficace constitue la troisième phase essentielle dans la conception de logements performants sur le plan thermique et énergétique. Cette ventilation permet en effet, en saison chaude, d améliorer le confort en créant une vitesse d air sur la peau qui diminue la température effectivement ressentie. Ainsi avec une vitesse d air d 1 m/s pour un sujet placé à l ombre et si les températures de parois sont proches des températures ambiantes, la température ressentie est égale à la température ambiante moins 4 C. Température ressentie = Température ambiante 4 C La ventilation naturelle permet aussi d évacuer les charges thermiques internes au logement (équipements électroménagers, éclairage, occupants, ). Il est clair que cette ventilation naturelle doit pouvoir également être gérée par les occupants pour que le logement demeure confortable en saison fraîche et / ou en période de vent fort. Cette capacité de ventilation naturelle pour un logement, un site et une orientation donnés, dépendra de la capacité de ses parois extérieures et intérieures à admettre, laisser circuler et évacuer les flux d air extérieur. Lorsque, en saison chaude, cette ventilation naturelle ne peut pas assurer une vitesse d air suffisante au confort des occupants (vent insuffisant ou inefficace car logement mal orienté, ouvrants en position fermée, etc), elle peut alors être complétée ou remplacée par des brasseurs d air qui créent une ventilation mécanique efficace et à très faible consommation d énergie. 3.1. Implantation et dimensionnement des ouvrants extérieurs PRESCRIPTIONS - Le logement doit être à chaque niveau ou étage complètement traversant, c est-à-dire posséder des ouvertures (baies, fenêtres battantes ou coulissantes, «jalousies», portes-fenêtres, portes, ouvrants spécifiques de ventilation) pour les pièces principales sur au moins deux façades opposées, permettant une ventilation diurne et nocturne. Lorsqu une cuisine est intégrée au séjour (cuisine «américaine») elle est considérée comme pièce principale. - Chacune des deux façades principales de ventilation naturelle doit avoir une porosité moyenne totale pour les pièces principales au moins égale à la valeur minimale de la porosité Pm donnée ci-après, la porosité d une paroi (murs extérieurs, cloisons intérieures) étant le rapport de la surface ouvrante totale de la paroi So à la surface totale de celle-ci : P = So/Sp exprimé en % - avec Pm = 20% si les façades de ventilation sont orientés perpendiculairement (+/- 45 ) au vent dominant - avec Pm = 35% si les façades de ventilation sont orientés parallèlement (+/- 45 ) au vent dominant - La porosité doit être répartie uniformément dans les façades des pièces principales au prorata de leurs porosités respectives et en particulier au niveau de chaque trame et zone du logement (en particulier zone jour et zone nuit). Si les surfaces de façade (mesurées intérieurement) des pièces principales sont différentes, la porosité est calculée par rapport à la surface moyenne des deux façades. - Les flux et débits de ventilation doivent pouvoir être gérés au moins partiellement. Des dispositifs adaptés doivent donc être mis en œuvre dans les fenêtres qui ne sauraient être totalement ouvertes ou totalement fermées. La porosité est calculée pour la surface ouvrante totale. Cette surface est égale à la surface de la fenêtre pour des menuiseries de type battant ou de type ventelles (louvres, jalousies, ), mais égale à seulement 50% (ou 67%) de celle-ci pour des menuiseries coulissantes à deux (ou trois) vantaux.
P1 = So1/Sp Pm et P2 = So2 / Sp Pm avec Sp = (Sp1 + Sp 2) / 2 et :.So1 (séj) Pm x Sp1 (séj) ; So1 (chamb 1) m x Sp1 (chamb 1).So1 = So1 (séj) + So2 (chamb 1).So2 (séj) Pm x Sp2 (séj) ; So2 (chamb 2) Pm x Sp2 (chamb 2).So2 = So2 (séj) + So2 (chamb 2) et avec :.So1: surface nette d ouvrants des pièces principales de la façade 1 (sur le schéma : chambre 1 et séjour).so2 : surface nette d ouvrants des pièces principales de la façade 2 (sur le schéma : chambre 2 et séjour).sp1 : surface totale de façade des pièces principales de la façade 1.Sp2 : surface totale de façade des pièces principales de la façade 2 Dans le cas où Pm x Sp Sp1 ou Pm x Sp Sp2, alors So1 = Sp1 ou So2 = Sp2. RECOMMANDATIONS SUPPLÉMENTAIRES Il est recommandé : - de réaliser des logements dont le séjour est entièrement traversant ; - de positionner les pièces de service en façade de manière à ce qu elles bénéficient d une bonne ventilation, indépendante de celle des pièces principales du logement. Dans ce cas la position des pièces de service par rapport au vent et/ou à l étanchéité des ouvrants entre ces pièces et les pièces principales, doit permettre d éviter un flux des pièces de service vers les pièces principales. Lorsque les pièces de service ne sont pas en façade, il est formellement conseillé d équiper ces pièces de VMC ou à défaut de tourelles d extraction statiques en toiture ; - de sur-dimensionner dans des proportions de 50% les ouvrants des façades sous le vent par rapport à ceux des façades au vent : si la façade 1 est au vent et la façade 2 sous le vent : P2 > P1 (avec P2 de l ordre de 1,5 P1 par exemple) - d augmenter la porosité des façades au-delà des valeurs minimales et jusqu à 50 %, surtout pour les sites faiblement ventés ou les orientations défavorables tout en conservant à la fois équi-répartition des ouvrants dans les façades et possibilités de modulation des flux ; - d utiliser des ouvertures dans les troisième et quatrième façades du logement pour améliorer sa capacité de ventilation naturelle ; - de répartir les ouvrants de ventilation dans chaque façade pour assurer un «balayage» optimal du logement avec une bonne irrigation des zones sensibles. Ainsi des ouvertures à des niveaux différents dans les façades principales au vent et sous le vent amélioreront l efficacité de la ventilation naturelle. - d améliorer la capacité de ventilation du logement par la réalisation d écopes de toiture. Ces écopes doivent être uniformément réparties dans la toiture. Une écope fonctionnant à l admission doit être placée dans la moitié de la toiture située au vent, et une écope fonctionnement à l extraction doit être placée dans la toiture située sous le vent ; - de privilégier les ouvrants équipés de dispositifs permettant de gérer les débits de ventilation et l orientation des flux d air ; - de privilégier des constructions sur vide sanitaire très ventilé. 15
16 3.2. Agencement intérieur PRESCRIPTIONS.L agencement intérieur du logement doit permettre, à chaque niveau ou étage, l écoulement de l air extérieur à travers les pièces principales et les circulations du logement d une façade principale à l autre, par les portes intérieures, et d autres ouvertures permanentes ou obturables dans ces cloisons et séparations entre les pièces. Cet écoulement doit permettre un balayage efficace, c est-à-dire transversal, de chaque pièce principale..la surface ouvrante totale nette dans chaque série de cloisonnement des pièces principales (Si1, Si2, ) franchie par le flux de ventilation naturelle mesurée perpendiculairement à la direction de l écoulement du vent doit être supérieure à la plus petite surface d ouvrant des façades principales de ventilation (So1 ou So2). Cette surface doit être répartie uniformément dans les cloisonnements des différentes pièces principales, de telle sorte que chaque cloisonnement intérieur ait une surface d ouvrants supérieure à celle des ouvertures extérieures sur les deux façades opposées qui lui correspond..les ouvertures dans ces parois internes doivent pouvoir être maintenues en position ouverte. Ainsi les portes intérieures seront munies se système de blocage permettant ce maintien (par exemple blocage magné- tique). Si1 > So1 ou Si1 > So2 et Si2 >So1 ou Si2 > So2 RECOMMANDATIONS SUPPLÉMENTAIRES Il est recommandé : - de rechercher une organisation du plan et du volume du logement minimisant le nombre de parois intérieures non mobiles ou ouvrantes. Les exigences de porosité demandées pour les cloisonnements intérieurs sont en effet difficiles à réaliser et ces parois créent, même lorsqu elles respectent ces exigences, des obstacles à une ventilation optimale du logement ; - de faire en sorte que les surfaces ouvrantes intérieures soient très supérieures aux surfaces ouvrantes extérieures : Si1 >> So1 et So2 Si2 >> So1 et So2 - de répartir les parties ouvrantes dans chaque paroi intérieure pour faciliter un bon balayage des pièces concernées et d éviter ainsi à la fois les zones de «courants d air» excessif et les zones mal ventilées ; - de prendre en compte les autres fonctions des parois internes (isolement acoustique, éclairement, fonctionnalité, intimité, ) dans leur conception et dimensionnement aéraulique. L utilisation de matériaux absorbants sur le plan acoustique sera en particulier recherchée dans la réalisation de ces parois Porte à lamelles Tenture ou cloison rétractable (acoustique) Imposte persienne ou ouvrante Porte à lamelles réglables Cloison ouverte en partie supérieure et inférieure Claustras Panneau coulissant
3.3. Brasseurs d air PRESCRIPTIONS néant RECOMMANDATIONS Il est recommandé : - d installer des brasseurs d air dans chaque pièce principale du logement (séjour, salon, chambres) pour permettre un bon niveau de confort thermique dans le logement lorsque la ventilation naturelle est inopérante ou insuffisante. Cette installation est donc très fortement recommandée lorsque le logement a une orientation défavorable. Ces brasseurs d air seront installés avec une fixation mécanique durable. - d installer une alimentation électrique pour chaque brasseur d air. Chaque alimentation pourra ne pas être spécifique à un brasseur d air et alimenter un autre équipement (par exemple une lampe). Dans ce cas, le raccordement électrique et le choix du brasseur d air devraient permettre un fonctionnement indépendant du brasseur d air et de l autre équipement électrique. Si les brasseurs d air ne sont pas installés au moment de la livraison du logement, il est recommandé de repérer les interrupteurs muraux des alimentations en attente par des plaques signalétiques murales fixées durablement et portant la mention : «commande brasseur d air». Pour chaque pièce principale, il faudra installer une attente pour chaque tranche de surface de 15 m 2 : 2 attentes à partir de 15 m 2, 3 attentes à partir de 30 m 2, etc.. Ces attentes devraient être positionnées de manière à permettre un brassage homogène de l air de la pièce. - d équiper les commandes d alimentation des brasseurs de variateur de vitesse de manière à mieux contrôler les conditions de fonctionnement. - de sélectionner les brasseurs d air en fonction de leur performance énergétique : ils devraient ainsi bénéficier du label Energy Star et avoir une efficacité à petite vitesse supérieure à 500 m 3 /h-w. - de sélectionner des brasseurs d air à palles métalliques profilées et dont les diamètres sont supérieurs à 1,40 m. - d implanter les brasseurs de telle sorte que le plan de rotation des pales soit à une distance d au moins 30 cm du plafond, tout en veillant à ce qu elles n occasionnent aucun risque pour les occupants. h 2,80m d 0,30m 17
18 4. Option «chambres climatisées» Dans certains logements, à certaines périodes de l année, un bon niveau de confort thermique nocturne peut, pour des raisons climatiques (températures très élevées, absence totale de vent) et/ou de manière prépondérante des raisons liées à l environnement du logement (bruit, moustiques, ) ne pas être possible par le seul recours à la ventilation naturelle assistée de brasseurs d air. Dans ce cas on peut choisir de climatiser, pendant ces périodes, les chambres avec des équipements performants de climatisation individuelle. Les exigences ci-après sont cumulables avec les exigences de protection solaire et de ventilation naturelle des chambres concernées. PRESCRIPTIONS Les climatiseurs individuels doivent être de type «split system» (mono ou multisplit) et doivent satisfaire simultanément les prescriptions suivantes : - coefficient d efficacité frigorifique (EER) permettant de bénéficier de l étiquette européenne A (correspondant - au moment de la réalisation du présent document - à un EER mesuré dans le cadre de la certification Eurovent supérieur à 3,2) ; - puissance frigorifique maximale de 80 W par m 2 de chambre climatisé (1) ; - équipement de programmation journalière pilotant le fonctionnement de chaque climatiseur : télécommande programmable ou horloge ; - installation strictement conforme aux règles de l art en particulier :.unité extérieure des splits system située à un endroit très bien ventilé.liaisons frigorifiques des splits system inférieures à 10 m - résistance thermique du calorifuge des liaisons frigorifiques > 0,4 m 2. K/W et protection durable de celui-ci ; - équipement adapté au climat humide : protection anti-corrosion d usine sur les batteries du condenseur ; - contrat de maintenance d une durée minimale de 2 ans (cf. annexe F). Pour les chambres équipées de climatiseurs, outre les prescriptions communes à toutes les pièces principales du logement, les exigences suivantes doivent être satisfaites : - les ouvertures extérieures de la chambre doivent être de perméabilité à l air de classe A2 minimum ; - les ouvertures entre les chambres et les autres pièces du logement doivent être parfaitement obturables ; - un renouvellement d air hygiénique satisfaisant de 18 m 3 /h par personne doit pouvoir être assuré par un système de ventilation mécanique ou naturelle. (1) Si la puissance frigorifique totale nécessaire est inférieure à la puissance frigorifique du plus petit modèle de climatiseur existant sur le marché, on choisira ce modèle. RECOMMANDATIONS Il est recommandé : - de choisir des climatiseurs équipés de thermostats électroniques ; - de sélectionner des climatiseurs ayant un coefficient d efficacité frigorifique EER le plus élevé possible, certains modèles dépassant une valeur certifiée de 3,8 ; - de choisir des climatiseurs équipés de compresseur de type «Inverter» ; - de sélectionner également le climatiseurs en fonction de leurs performances acoustiques ; - d installer les unités intérieures des climatiseurs en hauteur ; - d installer les parties extérieures des climatiseurs à des endroits protégés du rayonnement solaire direct ou réfléchi, ou de les abriter de ce rayonnement. Les climatiseurs monoblocs ou les climatiseurs mobiles sont exclus. Afin d éviter les risques d apparition de moisissures dues à des condensations sur les murs et cloisons des pièces contiguës aux chambres climatisées, il est indispensable : - que la climatisation soit effectivement utilisée dans les chambres de manière intermittente - que la température de consigne ne soit pas inférieure à 25 C La climatisation des pièces principales autres que les chambres est exclue du champ d application de la présente qualification. Pour cette rubrique consulter également : - ANNEXE F : Exigences minimales d un contrat de maintenance des climatiseurs.
5. Eau chaude sanitaire L eau chaude sanitaire constitue un élément de confort indiscutable des logements qui peut engendrer des dépenses énergétiques élevées. Ces dépenses sont, en bilan annuel, dans le secteur du logement en Nouvelle Calédonie, selon que celui-ci et climatisé ou non, le premier ou le second usage énergétique. PRESCRIPTIONS Les logements doivent être équipés d un système de production d eau chaude sanitaire solaire conforme aux prescriptions ci-après. - l appareil doit faire l objet d un Avis Technique du CSTB favorable en cours de validité - la surface minimale nette de capteurs installée pour chaque logement sera de : F1-F1 bis-f2 : F3 : F4 : F5 : F6 et plus : 1,5 m 2 2,0 m 2 2,5 m 2 3,0 m 2 3,5 m 2 - les chauffe-eau solaires pourront être de type capteur-stockeur, thermosiphon ou à éléments séparés. - le volume du stockage solaire sera compris entre 60 et 120 litres par m 2 de captage net. - la productivité annuelle minimale conventionnelle de chauffe-eau doit être au minimum de 700 kwh par m 2 de captage net. - le chauffe-eau solaire sera obligatoirement équipé d un compteur d eau permettant de comptabiliser la consommation d ECS. Ce compteur pourra consister en un simple compteur d eau froide en amont du chauffe-eau et comptabilisant uniquement l ECS. - le chauffe-eau solaire sera obligatoirement équipé d un mitigeur thermostatique sur le départ principal permettant de limiter la température d ECS aux points de puisage. - la production d eau chaude solaire peut faire appel à une énergie appoint. Cet appoint doit satisfaire les prescriptions ci-après sur les chauffe-eau à gaz ou électriques :.chauffe-eau au gaz : l appareil doit porter la marque NF GAZ..chauffe-eau électrique : s il est séparé du chauffe-eau solaire il doit être à accumulation de type «individuel» portant la marque NF Performance, catégorie B. Si cet appoint consiste en une résistance électrique à l intérieur du ballon solaire la commande de cette résistance consistera en un interrupteur de relance accessible de type bouton poussoir, munie d un voyant, et actionnant le fonctionnement de la résistance par l intermédiaire d un relais temporisé. L installation d un chauffe-eau devra scrupuleusement préserver l étanchéité de la toiture. Les chauffe-eau solaires devront faire l objet d une intégration architecturale en toiture ou ailleurs. Il est en particulier fortement recommandé dans le cas de chauffe-eau solaire en thermosiphon, d installer les ballons sous la toiture et non pas en «verrue» extérieure. RECOMMANDATIONS SUPPLÉMENTAIRES Il est recommandé de réaliser une installation des chauffe-eau solaires et plus globalement des installations de plomberie dans les règles de l art, notamment : - capteurs implantés avec des fixations durables (résistance cyclonique) à un endroits sans masque à l ensoleillement, correctement orienté (N + ou 20 ) et inclinés (10 à 25 sur l horizontale), et facilement accessibles (entretien) ; - distance entre capteurs et stockage minimales et calorifuge durable de la boucle primaire dans le cas de chauffe-eau à éléments séparés ; - raccordement hydraulique optimal de plusieurs appareils (réalisation d un bon équilibrage hydraulique, minimisation des pertes de charge, recherche d un maintien de la stratification au soutirage,...) ; - minimisation de la distance entre chauffe-eau et points de puisage ; - réalisation d un entretien courant du chauffe-eau (nettoyage capteurs, actionnement du groupe de sécurité) ; - réalisation d un raccordement en eau chaude des lave-vaisselle et lave-linge si ces équipements électroménagers sont conçus pour ce type d alimentation. Dans ce cas, l installation des mitigeurs est obligatoire. 19
20 Annexes Annexe A Catégories de teintes et coefficient d absorption des parois en fonction de leur couleur Annexe B Prescriptions sur la protection solaire des toitures dans les cas non usuels Annexe C Prescriptions sur la protection solaire des murs dans les cas non usuels Annexe D Exemples de protection solaire des murs Annexe E Prescriptions sur les protections solaires des baies et fenêtres Annexe F Exigences minimales d un contrat de maintenance des climatiseurs
Annexe A CATÉGORIES DE TEINTES ET COEFFICIENT D ABSORPTION DES PAROIS EN FONCTION DE LEUR COULEUR Le tableau ci-après donne les valeurs des coefficients d absorption des parois pour différentes couleurs à utiliser dans les calculs. Pour les parois dont les surfaces présentent des risques d assombrissement dus aux moisissures, salissures, altération des surfaces, on utilisera la valeur correspondant à la catégorie de teinte immédiatement supérieure. Catégories de teintes Couleurs Valeurs de alpha à utiliser Claire Blanc, jaune, orange, beige, crème, rouge clair 0,4 Moyenne Rouge sombre, vert clair, bleu clair 0,6 Sombre Brun, vert sombre, bleu vif, gris clair, bleu sombre 0,8 Noire Gris foncé, brun sombre, noir 1 21
22 Annexe B PRESCRIPTIONS SUR LA PROTECTION SOLAIRE DES TOITURES DANS LES CAS NON USUELS. dans le cas de : - toiture-terrasse - toiture rampante sans comble - toiture avec comble fermé ou faiblement ventilé Le facteur solaire global de la toiture doit satisfaire : Fts 0,014 avec Fts = (0,05 α) / (R+0,22) où R est la résistance thermique de la toiture (exprimé en m 2.K/W) calculé selon les méthodes usuelles (cf. bibliographie). Le travail du concepteur consistera donc à choisir une paroi dont les caractéristiques de teintes et d isolation permettent de satisfaire cette équation. Dans le cas d une toiture avec comble, le calcul de R tient compte de la résistance thermique de la lame d air du comble. Toutefois, en première approximation on néglige l incidence de la pente du comble sur le calcul de la résistance thermique et on suppose que la pente du toit est parallèle au plafond.. dans le cas de toiture avec comble fortement ventilé, celle-ci doit satisfaire : α/r 3,5 (W/m 2.K) où R est la résistance thermique du plafond sur comble et α le coefficient d absorption de la toiture. Dans le cas de composants d isolation comprenant des produits minces réfléchissants (ou PMR), on s assurera que dans les conditions d utilisation la «Résistance thermique équivalente» de la paroi satisfait ces prescriptions.
Annexe C PRESCRIPTIONS SUR LA PROTECTION SOLAIRE DES MURS DANS LES CAS NON USUELS Dans le cas général, pour chaque mur du logement, le produit de son facteur solaire global Fts par son coefficient d ensoleillement f doit satisfaire : f x Fts 0,05 pour les orientations E, NE ou S f x Fts 0,04 pour les orientations NO, N, E ou SE f x Fts 0,03 pour les orientations O, SO Avec Fts = (0,06 α) / (R+0,17) où R est la résistance thermique du mur (exprimée en m 2 K/W) calculée selon les méthodes usuelles (cf. bibliographie) et f est le coefficient d ensoleillement de la paroi, c est-à-dire le rapport entre l énergie solaire totale (rayonnement direct, diffus et réfléchi) réelle reçue par la paroi pour une journée ensoleillée du mois où elle est le plus exposée, et l énergie qu elle percevrait en l absence de dispositif de protection solaire architectural (casquette, protection verticale, ) créant un masque à l ensoleillement. Le calcul de f pour différents dispositifs de protection solaire s effectue à l aide de méthodes manuelles ou de logiciels informatiques dits de «calculs de masque». En l absence de dispositif de protection solaire spécifique et de masque urbain proche ou lointain, f = 1. 23
24 Annexe D EXEMPLES DE PROTECTION SOLAIRE DES MURS Les systèmes suivants de protections solaires des murs permettent de satisfaire les exigences de la qualification Ecocal : 20cm Pare-soleil de type claustras Distance entre le bas du bardage et le sol 20cm Double paroi extérieure en béton de couleur claire Double paroi avec bardage métallique, plastique ou parement bois de teinte claire ventilé.
Annexe E PRESCRIPTIONS SUR LES PROTECTIONS SOLAIRES DES BAIES ET FENÊTRES Dans le cas général, la protection solaire d une fenêtre ou d une baie satisfait les prescriptions de la qualification Ecocal lorsque le produit de son facteur solaire Fs et de son coefficient d ensoleillement f satisfait : f x Fs 0,3 pour l orientation Sud f x Fs 0,2 pour l orientation Nord f x Fs 0,15 pour l orientation Est, Sud Est f x Fs 0,12 pour l orientation Ouest, Sud Ouest, Nord Ouest f x Fs 0,03 pour les vitrages de toiture horizontaux*. * Les vitrages horizontaux sont très fortement déconseillés car ils occasionnent des apports thermiques importants. Ils doivent absolument être protégés efficacement et, si possible, ouvrants. Le tableau ci-après donne, en pourcentage, le facteur solaire des baies équipées de verre ordinaire et de protection courantes. On remarque que seules les protections solaires extérieures sont efficaces. TEINTE DE LA PROTECTION Claire Moyenne Sombre Protections extérieures : Volet en bois de 2 cm d épaisseur 4 7 9 Volet en bois de 1 cm d épaisseur 5 8 10 Natte de bois 7 9 12 Volet métallique 7 10 13 Store de toile opaque 7 9 12 Store de toile légèrement transparent 14 17 19 Store de toile assez transparent 21 23 25 Persienne en bois 10 9 9 Persienne métallique 11 11 11 Store vénitien à lames de bois 13 11 11 Store vénitien à lames minces 14 14 13 Protections intérieures : Store vénitien à lames minces 45 56 65 Rideau opaque 34 45 57 Rideau légèrement transparent 36 47 59 Rideau assez transparent 39 50 61 (D après CSTB : «Exemples de solutions pour faciliter l application de règlement de construction des bâtiments d habitation». Titre IV Confort d été). NB : Le facteur solaire d un vitrage ordinaire seul est de 85%. 25