LA CONCEPTION ARCHITECTURALE

LA CONCEPTION ARCHITECTURALE Associer efficacement qualité architecturale performance énergétique logique économique respect du programme de l opération BECICE Bureau d études techniques

L EQUILIBRE THERMIQUE Déperditions dynamiques VMC + Infiltrations d air parasites Système de chauffage Atteindre l équilibre thermique Apports solaires Via menuiseries Attention au confort d été Déperditions statiques Parois + Menuiseries + Ponts thermiques Apports internes Métabolisme + électroménager + multimédia + éclairage

DEPERDITIONS DYNAMIQUES INFILTRATIONS D AIR PARASITES VENTILATION MECANIQUE CONTRÔLEE Fonction du volume habitable, des surfaces déperditives, du niveau de perméabilité et de l exposition au vent Fonction du système de ventilation : Extraction simple flux : air neuf à T ext Double flux : échange performant à condition que l étanchéité soit performante : Exemple :Maison plein pied de 100 m² calcul selon EN 13790 Exemple : Maison plein pied de 100 m² Double flux : réduire au maximum les longueurs de prise d air neuf et de rejet d air vicié

DEPERDITIONS STATIQUES COMPACITE ISOLATION U constaté W/(m².K) NIVEAU BBC NIVEAU PASSIF Plancher bas 0,20 0,15 Paroi vertical 0,25 0,15 Plancher haut 0,15 0,15 MENUISERIES Source : Effinergie U constaté W/(m².K) NIVEAU BBC NIVEAU PASSIF Menuiseries 1,60 0,80 Difficultés pour traiter certains ponts thermiques Optimiser le rapport : Surfaces déperditives / SHAB Compacité => économies de construction Compacité => économies de consommation PONTS THERMIQUES BBC => Jusqu à 40 % des déperditions statiques!! PASSIF => objectif 0

ORIENTATION APPORTS SOLAIRES AUTRES FACTEURS 50 à 60 % des vitrages au sud => pièces de vie Favoriser le chauffage passif solaire Contrôler en permanence le confort d été : Limiter les effets de vents d hiver Façades bruyantes => ouvertures à éviter Aspect traversant pour free cooling Protections solaires : débords de toiture, volets, A intégrer dès la conception!!

INERTIE THERMIQUE Epernay mois de septembre Ventilation nocturne + inertie => Lissage des températures Température intérieure ( C) INERTIE PLANCHER BAS Isolation par dessus Isolation par dessous Exemple : maison passive à Epernay (51) / mois de septembre

OCCULTATION Epernay les 8 jours les plus chauds Réduction de température = 4 à 7 C Température ( C) T int sans occultation T int avec occultation T ext Exemple : maison passive à Epernay (51) / deuxième quinzaine d août

CONSIGNE DE TEMPERATURE Période nocturne : 22 6 h Période diurne : Occupation : 6 22 h du samedi au dimanche, de 6 8 h puis 18 22 h du lundi au vendredi Inoccupation : 8 18 h du lundi au vendredi Exemple : 60 logements BBC à Hendaye (64)

Retour d expérience Contexte Conception architecturale Approche bioclimatique Hypothèses de départ Amélioration du bâtiment STD PHPP Échange Bureau d études thermique Amélioration des performances STD finale Calcul RT

36 Logements à Châtellerault Date : 2010 2013 Surface : 3.910 m² SHON Montant travaux : 7.100.000 euros Maître d ouvrage : Foncière Logement Promoteur : Terracités Phase : PRO en cours

Ambiance Balcon Terrasse filant Concept de Double Peau Bioclimatique

Coupe Terrain

Approche bioclimatique: Orientations du bâtiment Recherche de vues Agir dans son habitat ouverture et fermeture des volets selon les saisons et l ensoleillement (STD)

Hypothèses 3 Mur extérieur (isolé par l extérieur) : Isolation fibres de chanvre et lin type Biofib Duo (ép. = 200 mm ; RCSTB = 4,85 m2.k/w) Béton banché Parement plâtre Mur sur local non chauffé (isolé par l extérieur) : Isolation fibres de chanvre et lin type Biofib Duo (ép. = 140 mm ; RCSTB = 3,40 m2.k/w) Béton banché Parement plâtre

Siège de la UE au Burundi Date : 2010 2014 Surface : 1.950 m² Montant travaux : 2.200.000 euros Maître d ouvrage : Union Européenne Phase : DCE en cours

Vue intérieur du bâtiment Éclairage naturel

Vue intérieur du bâtiment Éclairage naturel

Etude bioclimatique du bâtiment protections solaires

Etude d éclairage naturel du bâtiment

Éclairage naturel Volets Opaque blanc Etude d éclairage naturel pour les bureaux Éclairage naturel Volets transparents verre

Intérieur peint en blanc, jalousies transparentes, vitrages sans cadres diviseurs. Etude d éclairage naturel du bâtiment l impact de la couleur

Date : 2008 2011 Surface : 1.490 m² Montant travaux : 1.450.000 euros Maître d ouvrage : CREPS Mission : Complète AR Architecture mandataire Phase : Chantier en cours Centre Régional d Education Physique et Sportive Abymes Guadeloupe

Plan CREPS RDC Plan CREPS R+1

SIMULATON THERMIQUE REALISEE SUR DEUX BATIMENTS Le graphique ci contre présente les températures mini et maxi observable en Guadeloupe Le scénario d occupation a été adapté à celui d un bâtiment administratif Les apports de chaleur interne ont été évalués et pris en compte Climatiseur installé : marque DAIKIN type VRV Le projet a été divisé en différentes zones à climatiser : Maison gardien Zone de travail Sud Zone de travail Nord Salle de formation Circulations

a Construction traditionnelle (bâtiment fictif) Toute la surface est climatisée Les circulations sont intégrées à l enveloppe thermique Pas de mesures prises pour se protéger des apports solaires La température de consigne a été abaissée à 24 C afin de limiter l inconfort causé par le phénomène de paroi chaude (chaleur ressentie par rayonnement) Zone Besoin de climatisation (kwh) Puissance à installer (kw) Maison gardien 70 662 25 Zone de travail sud 49 991 34 Zone de travail nord 98 571 79 Salle de formation 19 133 15 Circulations 57962 69 Total bâtiment 295 728 223 Le coût d une installation permettant de satisfaire ces besoins s élève à environ 223 000 La maintenance d une telle installation est estimée à 8 865 par an

b Bâtiment avec circulations ouvertes + protections solaires (bâtiment actuel) Considérant le climat de la Guadeloupe tout au long de l année, les circulations (usage temporaire) peuvent être ouvertes sur l extérieur. Objectif : diminuer les besoins en climatisation Le confort hygrothermique dans les circulations est assuré par une ventilation naturelle transversante optimisée Image architecturale du projet De plus, des protections solaires ont été installées (façade et surtoiture) afin de protéger le bâtiment des rayonnements solaires particulièrement forts en Guadeloupe (proche de l équateur) La température de consigne a ainsi été fixée à 26 C. Zone Besoin de climatisation (kwh) Gain Puissance à installer (kw) Gain Maison gardien 24 553 65% 14 44% Zone de travail sud 13 726 72% 18 47% Zone de travail nord 42 489 57% 45 43% Salle de formation 7 454 61% 10 33% Circulations 100% 100% Total bâtiment 88 221 70% 87 61% Le surcoût engendré par la mise en place des protections solaires est de 120 000 Le coût d une installation permettant de satisfaire ces besoins s élève à environ 150 000 La maintenance d une telle installation est estimée à 5 103 par an

Comparaison économique des deux options Surcoût construction Option 1 0 (référence) Cout système de climatisation Coût de la maintenance Besoins en climatisation Puissance à installer 223 000 8 865 295 728 kwh 223 kw Option 3 120 000 150 000 5 103 88 221 kwh 87 kw Comparaison économique sur le long terme (20 ans) en prenant en compte l évolution du prix de l énergie (+4%/an) Prix au 01/07/2011 applicable en Guadeloupe 8,88 c /kwh (H.P.) et 5,87 c /kwh (H.C.) 1 000 000 900 000 800 000 700 000 600 000 500 000 400 000 300 000 200 000 100 000 190 000 0 5 10 15 20 25 4 ans Bâtiment traditionnel Bâtiment optimisé Remarque : Après 15 ans, le système de climatisation et les ventelles seront complètement remis à neuf

BILAN Durant la conception du CREPS une réflexion innovante et efficace a été menée. Les caractéristiques climatiques du site (ensoleillement, vents dominants, température, humidité ) ont été prises en compte dans l objectif d obtenir un : Bâtiment à forte image architecturale intégré à son environnement Confort thermique pour les utilisateurs inchangé Réduction des coûts liés à l installation d un système de climatisation Diminution des besoins en climatisation Confort visuel optimal (risque d éblouissement) Bien qu un surinvestissement initial de 40 000 soit nécessaire, nous avons constaté que le retour sur cet investissement est assuré après une période de 4 ans. Après 20 ans et la réfection totale des ventelles et du système de climatisation les économies réalisées s élèvent à 190 000.

Photo des ventelles façade Sud

PROJET DE MAISONS PASSIVES A EPERNAY Associer efficacement qualité architecturale performance énergétique logique économique respect du programme de l opération BECICE Bureau d études techniques

6 maisons passives à Epernay

L EQUILIBRE THERMIQUE Déperditions dynamiques Ventilation double flux η > 80% Perméabilité > 0,6 vol/h sous 50 Pa Système de chauffage Besoins < 15 kwh / m² SRE Apports solaires A maximiser! (Attention au confort d été) Déperditions statiques A réduire! Apports internes Données AMOES

MAISON L2 PLANS ARCHITECTES PHASE APD Plan du RDC Plan du R+1

DEPERDITIONS STATIQUES TRAITEMENT DES PONTS THERMIQUES Plan du RDC Coupe Nord / Sud Coupe Ouest / Est Chaque pont thermique doit être traité pour devenir quasi nul!!

DEPERDITIONS STATIQUES TRAITEMENT DES PONTS THERMIQUES PSI 3 Avant optimisation Après optimisation Ψ = 0,435 W / (m.k) Ψ = 0,003 W / (m.k) 40 % d économie sur la maison!!

INERTIE THERMIQUE Epernay mois de septembre Ventilation nocturne + inertie => Lissage des températures Dalle béton Isolant Température intérieure ( C) INERTIE PLANCHER BAS Gravier Isolation par dessus Isolation par dessous Exemple : maison passive à Epernay (51) / mois de septembre

OCCULTATION Epernay les 8 jours les plus chauds Réduction de température = 4 à 7 C Température ( C) T int sans occultation T int avec occultation T ext Exemple : maison passive à Epernay (51) / deuxième quinzaine d août

SYSTÈME DE CHAUFFAGE CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS Bûches ou granulés? Poêle bouilleur? Répartition : 15% AIR / 85 % EAU Batterie eau chaude sur réseau de ventilation? Production d ECS? Base de calcul Granulés => proximité de vendeurs Granulés => combustion moins polluante Granulés => autonomie d une semaine en moyenne

SYSTÈME DE CHAUFFAGE CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS Calculs Résultats Séjour + Cuisine => près de 50 % des besoins Hypothèse 1 => Chauffage séjour + cuisine par rayonnement, soit 15 % puissance poêle bouilleur Hypothèse 2 => Chauffage reste de la maison par batterie eau chaude, soit 15 % puissance poêle bouilleur Conclusion => Production d ECS => 70 % puissance poêle disponibles Production d ECS excessive => nécessité de décharger Consommation électrique pompe alimentation batterie et ballon ECS L idéal aurait été la répartition de puissance suivante : 70% chauffage / 30% ECS

MAISON L5 PLANS ARCHITECTES PHASE APD Plan du RDC Plan du R+1 Chambre 1 = point faible?

SYSTÈME DE CHAUFFAGE CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS Calculs Solutions envisagées Solution 1: échangeur Air / Air sur conduit fumées Échangeur incompatibles avec bois granulés Risque de condensation des fumées Solution 2: prise d air près du poêle et soufflage dans chambre Consommation électrique (jusqu à 50 W) Inconfort acoustique Séjour + Cuisine => seulement 26 % des besoins Chambre 1 => près de 40 % des besoins!!! Solution 3: grille de transfert entre séjour et chambre Perturbations des flux d air de VMC Problèmes d intimité Solution 4: ouverture des portes en journée