MAISON DE L EMPLOI Utilisation de matériaux à changement de phase dans la construction d un immeuble passif de bureaux à Ixelles Maître de l ouvrage : Commune d Ixelles Entreprise : Democo Architecte : A2M Techniques spéciales : Crea-Tec Aline Branders A2M Marc Coppen Crea-Tec
Surface : 2.452 m² Budget : 1.400 /m² Type de marché : DBF 2012 2015
Confort hivernal 1. Isolation : traitement de l enveloppe 2. Étanchéité à l air : limitation des fuites d air 3. Ventilation : VMC avec échangeur double flux
Confort estival 1. Protections solaires extérieures 2. Inertie : accessibilité de la masse des planchers 3. PCM : matériaux à changement de phase 4. Night Cooling : ventilation naturelle pendant la nuit 5. Panneaux photovoltaïques - Respect du niveau de confort (Surchauffes) selon NBN EN 15251 - Nombre d heures au delà de 25 C < 5% du temps d occupation soit 137 heures - Nombre d heures au delà de 28 C < 1% du temps d occupation soit 27 heures
QU EST-CE QU UN MATERIAU A CHANGEMENT DE PHASE (PCM)? - Matériau qui en changeant d état stocke et restitue d importantes quantités d énergie (CHALEUR) au milieu ambiant. - EN FONDANT, STOCKE la chaleur CHARGE - Pendant le changement de phase, la température reste constante - Stockage de chaleur latente - EN SOLIDIFIANT RESTITUE la chaleur (CAPTE DU FROID) DECHARGE PCM = BATTERIE THERMIQUE PCM = AJOUT DE MASSE THERMIQUE
MATERIAU A CHANGEMENT DE PHASE UTILISE DANS LE CADRE DU PROJET Plafond de type COOLZONE (Armstrong) contenant 25 à 30 % de microcapsules MICRONAL BASF (PCM) Plafond PCM Capacité thermique totale : 175 Wh/m² 140 Wh/m² latent à 23 C 35 Wh/m² sensible avec augmentation de 5 C Température de fusion 23 C Température de solidification 22 C
CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT DES PCM - Lors d une journée chaude, le PCM se liquéfie - Pour fonctionner le lendemain, il faut RESOLIDIFIER durant la nuit. NIGHT COOLING EFFICACE - CHOIX APPROPRIE DES TEMPERATURES DE FUSION ET DE SOLIDIFICATION PAR RAPPORT AUX CONDITIONS METEOROLOGIQUES LOCALES BRUXELLES - Test Reference Year (TRY) 1996 à 2005 construite sur base de mois réels sur la période de 1996 à 2005) Température Période de la nuit 22 heures à 6 heures du matin Minuit à 6 heures du matin >12 C 958 650 >14 C 663 430 >16 C 440 287 >18 C 228 136 >20 C 64 47 >22 C 16 9 >24 C 2 1
CONCRETEMENT VENTILATION NOCTURNE NATURELLE
CONCRETEMENT PCM Faux-plafonds Cool Zone de Armstrong (source : Armstrong). Dans ce projet : Les faux-plafonds contenant des PCM représentent moins de 2% du budget global. Le supplément par rapport à des faux-plafonds classiques représente 1% du budget global.
SIMULATIONS DYNAMIQUES EFFECTUEES POUR VALIDER LE CONFORT ESTIVAL Les simulations ont été effectuées pour l ensemble des locaux nobles (bureaux, salles de réunion et de formation) 0 : Base sans ventilation nocturne 1 : Base + ventilation nocturne mécanique avec débits identiques aux débits diurnes 2 : Base + ventilation nocturne naturelle Ouvrants de type tombants Par local, un ouvrant de 40 cm de large (petit module) sur la hauteur totale de la fenêtre (Min. 2 mètres) 3 : Base + ventilation nocturne naturelle et utilisation de PCM Proportion de PCM : 50 % de la surface de plafond
MIXITES DES ESPACES - Le bâtiment présente des espaces assez variés - en termes d orientation - et d occupation - Les principaux cas de figures se présentant sont repris ci-dessous. Dénomination Surface au sol Orientation Occupation Proportion PCM Surface PCM Capacité m² % m² Wh Niveau -1 Salle de réunion pour l'équipe 37,6 nord ouest 1 pers / 2m² 50 18,8 3.290 Rez-de-chaussée Salle de réunion Actiris 52,3 sud est 1 pers / 2m² 50 26,15 4.576 Niveau +2 Bureau Directeur Adjoint 13 sud est 1 pers / 8m² 50 6,5 1.138 Niveau +3 Bureau Direction C3.6 16,4 sud ouest 1 pers / 8m² 50 8,2 1.435
RESULTATS DES SIMULATIONS DYNAMIQUES Salle de réunion Actiris (rez-de-chaussée sud-est) PCM sur 50% de la surface
RESULTATS DES SIMULATIONS DYNAMIQUES Salle de réunion Actiris Températures pendant2 journées chaudes consécutives en juillet Sans et avec PCM - Les variations brusques sont liées à l occupation discontinue; salles non occupées de 12 à 14 heures - L après midi la température augmente davantage, les PCM, ayant atteint leur capacité totale Profil d occupation salle de formation
RESULTATS DES SIMULATIONS DYNAMIQUES Bureau de direction C3.6 (3è étage sud-ouest) s t n e m i t â n o i t B a l u & m e i i S erg 013 2 n E -11 06 PCM sur 50% de la surface
RESULTATS DES SIMULATIONS DYNAMIQUES Bureau de direction C3.6 (sud ouest) Températures 10 jours en juillet avec et sans PCM - L après midi la température augmente davantage, les PCM, ayant atteint leur capacité totale - L après midi la température augmente davantage, les PCM, ayant atteint leur capacité totale Profil d occupation bureaux
RESULTATS DES SIMULATIONS DYNAMIQUES Locaux à forte occupation - salles heures 350 300 250 200 150 100 50 Surchauffes -1- Salle réunion pour l'équipe - 70 % - 52 % 300-62 % 200 0 Sim0 Sim1 Sim2 Sim3 0 Sim0 Sim1 Sim2 Sim3 t >25 286 201 178 85 t >25 487 411 320 120 t >26 118 75 70 32 t >26 243 182 137 59 t >27 53 35 29 9 t >27 116 84 65 24 t >28 20 16 10 2 t >28 55 43 29 10 t >29 8 5 2 0 t >29 24 17 12 2 t >30 1 2 0 0 t >30 12 9 6 0 Orientation nord ouest - Surchauffes + importantes en façade sud est - Ventilation nocturne mécanique équivalente à ventilation nocturne naturelle - La ventilation nocturne ne suffit pas à respecter les critères de conforts - Diminution de la surchauffe de plus de 70 % avec ventilation nocturne et PCM heures 600 500 400 100 Surchauffes RDC- Salle Actiris - 75 % Orientation sud est
RESULTATS DES SIMULATIONS DYNAMIQUES Locaux à faible occupation - bureaux heures 1.200 1.000 800 600 400 200 Surchauffes Etage +2 - Directeur Adjoint - 92 % - 55 % 0 0 Sim0 Sim1 Sim2 Sim3 Sim0 Sim1 Sim2 Sim3 t >25 1.000 409 177 80 t >26 540 152 53 22 t >27 262 43 16 2 t >28 71 10 0 0 t >29 19 2 0 0 t >30 0 0 0 0 Orientation sud est t >25 1.142 478 295 114 t >26 840 140 95 32 t >27 514 42 26 5 t >28 245 11 1 0 t >29 67 5 0 0 t >30 13 0 0 0 Orientation sud ouest - Surchauffes + importantes en façade sud ouest - Ventilation nocturne mécanique très peu efficace (Débits trop faibles) - La ventilation nocturne ne suffit pas à respecter les critères de conforts - Diminution de la surchauffe de plus de 90 % avec ventilation nocturne et PCM heures 1.200 1.000 800 600 400 200 Surchauffes Etage +3 - Bureau Direction C3.6-90 % - 61 %
CONCLUSIONS - L objectif est de mettre en place un système permettant d obtenir le confort pour tout les cas de figure. - La ventilation mécanique nocturne ne suffit pas pour resolidifier les PCM la nuit lorsque le débit est trop faible, c est-à-dire pour les bureaux. LE CHOIX SE PORTE DONC SUR LA VENTILATION NATURELLE. - En complément à la ventilation naturelle, les PCM présentent une bonne solution permettant de respecter les critères de confort, pour tout les cas de figure.
- www.a2m.be - www.bepassive.be - www.maisonpassive.be I never think about the future it comes soon enough. Albert Einstein