Optimisation du choix des éléments vitrés dans la construction

Optimisation du choix des éléments vitrés dans la construction Flavio Foradini windays 2015 Bienne certifications Strategic && bilans bilans écologiques thinking et in et énergétiques sustainable de de bâtiments energy

L'évolution de la problématique "fenêtre" dans le temps Les normes, les lois Suisse et leur application: 1. Début des années 80 2. La SIA380/1 1988... (2001) 3. La SIA380/4 1995... (2006) Minergie ECO 4. SIA382/1 2007... Minergie 5. SIA180 SIA2031 (SIA380) : 2015

1) Début des années 80 1977 : SIA180 Isolation thermique des bâtiments 1984 : Naissance du logiciel Lesosai La Suisse est un pays froid: => valeurs limites pour les coefficients k des divers composants de l'enveloppe d'un bâtiment dont les fenêtres 3

2) La SIA380/1 1988... 1988 : Publication de la norme SIA 380/1 (L'énergie dans le bâtiment). 2001 : SIA 380/1 (L'énergie dans le bâtiment) révisée incluant l'adaptation des algorithmes à la norme européenne EN 832 Dans les calculs entrent les gains solaires, le calcul est mensuelle. Gp : transmission énergétique Type et fraction de cadre Concept d'ombrage: 4

2) La SIA380/1 1988... Base de donnée de fenêtres: Les cantons et Minergie veulent plus de précision sur les choix: 5

3) La SIA380/4 1995... (2006) Résoudre les problèmes de pertes de chaleur n'est plus suffisant. Les consommations d'électricité deviennent importants: Eclairage artificielle: pour le calculer il y a besoin de connaître le naturel => Transmission lumineuse et des stores => Minergie ECO: est ce que la lumière naturelle est suffisante? 6

4) SIA382/1 2007... Minergie Si on a trop d'énergie qui entre dans le bâtiment... => risque de surchauffe... Les gains solaires sont bien mais il en faut pas trop: ou le facteur Gp s'adapte ou on doit mettre des stores pour le gérer Les grands fenêtres c'est bien mais elles peuvent crées de l'inconfort radiatif et des flux d'air frais: valeur U adapté aux dimensions des fenêtres 7

5) SIA180 SIA2031 (SIA380) : 2015 Le calcul devient de plus en plus horaire... la SIA180 2014 "oblige" à faire une analyse dans chaque pièce. L'ingénieur se retrouve à analyser dans chaque pièce : 8

Le calcul horaire selon SAI382/2 SIA2044 La surface des fenêtres entre dans tous les nœuds de calcul: 9

La fenêtre influence: Les pertes énergétiques Les gains solaires : énergie et lumière La capacité thermique du local La ventilation Le confort Comment s'en sortir? 10

Le projet: Optimisation du choix des éléments vitrés dans la construction Un projet de l'office Fédérale de l'energie. Participants: E4tech Software SA: logiciel Lesosai et la connaissance des normes Haute école spécialisée bernoise, Architecture: connaissance des fenêtres, physique du bâtiment et méthodes mathématiques juin 2014 juin 2015 (décembre 2015) Objectif du projet: Avoir un bâtiment qui satisfaits les lois Suisses et le client Objectif du calcul: Minimiser le besoin d'énergie primaire d'utilisation en maintenant le confort 11

Méthodologie: phase 1 le projet architectural 12 Architecte : les plans en BIM (Building Information Modelling): Sont fixes: La forme du bâtiment La définition du typologie des locaux, les charges du aux personnes et appareils et le confort recherché L'existence de fenêtres dans une surface Le type de construction: béton, bois,... Sont libres: La dimension des fenêtres Le type d'éclairage artificielle Le type de stores Les compositions des murs...

Méthodologie: phase 2 l'étude énergétique L'expert: introduit sont savoir en collaboration avec le client et l'architecte L'objectif énergétique: Mopec Minergie Minergie P... Constructions: Epaisseur maximal de l'élément Epaisseur minimal de la structure porteuse Les couches de base, position Les ponts thermiques 13

Méthodologie: phase 2 l'étude énergétique Fenêtres: Dimensions minimales et maximales Type: valeur U, Gp,... Stores Ventilation: Mécanique? Débit minimaux et maximaux Ventilation naturelle? Scénario Eclairage: Objectif: SIA380/4 limite, cible,... Technologie et le type de contrôle (par ex. manuelle et automatique) Système technique: La technologie choisie sera fixe (PAC, gaz, solaire,...) 14

Méthodologie: phase 3 L'analyse automatique Le projet se trouve dans cette phase. Le choix de la méthodologie de calcul. Le problème est à n dimensions A partir des choix précédents le moteur va minimiser les calculs en connaissant: la sensibilité des variables (ex: changer la couleur de façade de 70% d'abs. à 20% ne change que de 3 4% le résultat... changer les luminaires peut changer de 10 15% le résultat) si les variables sont linéaires ou ont une autre type de distribution 15

Méthodologie: phase 4 Les résultats Les bâtiments sont assez complexe pour avoir plusieurs résultats compatibles aux conditions initiales: Limite d'énergie primaire Confort L'ingénieur peut étudier les résultats du point de vu financier et d'énergie grise et présenter les divers solutions au client pour le choix final. 16

Conclusions L'objectif du projet est de fournir des aides aux choix constructif en fixant : Les consommations en énergie primaire Le confort recherché Sans donner de solutions idéales, l'ingénieur, l'architecte et le client doivent fournir des informations et faire les choix finaux. Le résultats doit être selon les normes Suisses. 17

Merci de votre attention www.lesosai.com www.e4tech.com E4tech Software SA, Av. Juste Olivier 2 1006 Lausanne, Suisse