BATIMENTS INTELLIGENTS ET BATIMENTS A ENERGIE PRESQUE NULLE Gabrielle MASY 19 juin 2014 gabrielle.masy@hepl.be Haute Ecole de la Province de Liège Université Catholique de Louvain - Belgique Projets de recherche subsidiés par la Région Wallonne G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 1
Plan de l exposé Bâtiments à énergie presque nulle Système de ventilation et chauffage Isolation, étanchéité, apports solaires Bâtiments intelligents Ventilation Contrôle des surchauffes et de l éclairage Conception et régulation du chauffage Flexibilité énergétique Potentiel de déplacement des charges Contrôle prédictif G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 2
Bâtiment «Nearly Zero Energy» Bâtiment passif Demande énergétique très basse 15 kwh/m 2.an Récupération des apports solaires et d occupation Eviction des surchauffes estivales Bâtiments à énergie nulle ou positive Produit plus d énergie qu il n en consomme Sur une période lissée d un an. G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 3
Maison passive Surface de plancher chauffé : 232 m 2 Volume intérieur : 894 m 3 Surface vitrée: 44 m 2 dont 31 m 2 au Sud U moyen: 0.17 W/m 2 -K Compacité: V/A = 1.5 m Isolation: K19 DCC PHPP: 14 kwh/m 2.an Etanchéité: n 50 = 0.32 vol/h G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 4
Maison passive Ventilation : 0.45 x 385 m 3 /h Récupération : 65 % Echangeur sol PV cell: 22.5 m 2 4.5 kw First floor 0.4 kw 4 kw 200 l /jour 7kWh/jour Ground floor ST: 4 m 2 G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 5
Maison passive Bilan 2012 G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 6
Maison passive Bilan 2012 G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 7
Maison passive Bilan 2012 Production PV Cell Demande électricité Ch. & ECS 4421 kwh > 527 kwh + 2593 kwh G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 8
Maison passive Bilan 2012 Measured: 527 kwh el Measured: 2593 kwh el Calculated: 2554 kwh th Calculated: 474 kwh th (1900 kwh th ) Calculated: 513 kwh th (1940 kwh th ) DCC occupation intermittente: 5 10 kwh/m 2 an (sans ECS) G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 9
Apports solaires Stores extérieurs: g = 0.22 Fermeture : t in > 25 C Eclairage OFF Ouverture des fenêtres: t in > 25 C G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 10
Niveau d isolation K Depuis 1979 : Niveaux K100, K70, K55, K45 et K35 0.17 K19 G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 11
Niveau d isolation K 1970: 3 façades, 2 niveaux Surface de plancher chauffé : 120 m2 Volume intérieur : 295 m3 1.56 K127 for G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 12
Niveau d isolation Conductivité isolant: 0.034 W/m 2 -K G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 13
Infiltration d air Châssis Trappes Prises électriques G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 14
Infiltrométrie Porte soufflante / Blower door test 1970: n 50 = 10 vol/h G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 15
Plan de l exposé Bâtiments à énergie presque nulle Système de ventilation et chauffage Isolation, étanchéité, apports solaires Bâtiments intelligents Ventilation Contrôle des surchauffes et de l éclairage Conception et régulation du chauffage Flexibilité énergétique Potentiel de déplacement des charges Contrôle prédictif G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 16
Ventilation double flux - récupération Centralisée Décentralisée Pas de gainage Régulation du débit par zone G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 17
Ventilation décentralisée G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 18
Ventilation: régulation du débit 5000 Cumulated frequency [h] 4000 3000 2000 1000 Living Bedrooms 10000 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 CO2 concentration [ppm] 8000 No ventilation 6000 4000 DAHT 2000 Bathroom 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 Relativ e humidity [-] G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 19
Ventilation: optimisation du débit COP = Chaleur récupérée / puissance électrique consommée par les ventilateurs 45 m 3 /h -10 C 20 C G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 20
Ventilation: régulation. V recovery / V fresh air. t [ C] 30 28 26 24 22 20 18 t in 16 14 12 t air,supply 10 8 6 t out 4 3000 3024 3048 3072 3096 3120 3144 3168 hour [h] 1 0 t out, max t out [ C] G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 21
Ventilation: régulation. V recovery / V fresh air. 1 0 t out [ C] t out, max t in,set,cooling G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 22
Contrôle des stores extérieurs g blind 1.00 0.36 I t,wd I t,max G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 23
Contrôle de la ventilation intensive Ventilation intensive d été: Latérale Transversale Par effet de cheminée Par ventilation mécanique Référence: http://energie.wallonie.be > energie + G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 24
Conception - régulation du chauffage Régime nominal: 90/70 C 75/65 C 50/40 C Plancher chauffant: 40/30 C Q = m. c. w w ( ) t t depart retour Référence: http://energie.wallonie.be > energie + G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 25
Plan de l exposé Bâtiments à énergie presque nulle Système de ventilation et chauffage Isolation, étanchéité, apports solaires Bâtiments intelligents Ventilation Contrôle des surchauffes et de l éclairage Conception et régulation du chauffage Flexibilité énergétique Potentiel de déplacement des charges Contrôle prédictif G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 26
Profil de consommation et de coût Consommations agrégées de 20 maisons Coût de l électricité sur le marché spot G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 27
Profil de coût Coût de l électricité sur le marché spot G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 28
Flexibilité Flexibiliser la demande: Pompe à chaleur t set +1 C Stockage thermique t set Contrôle prédictif Min Max Cost elec G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 29
Flexibilité Flexibility = E E cw,max cw,max E E cw cw,min 100% de l électricité au coût max journalier -> flexibilité = 0 100% de l électricité au coût min journalier -> flexibilité = 1 Overconsumption = E E E static static E static : consommation d énergie d un bâtiment de même niveau d isolation sans masse thermique G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 30
Flexibilité Occupation journalière:7 h - 22 h Consigne de température flexible : +/- 1 C G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 31
Conclusions Bâtiments performants: A énergie presque nulle: Compacité, isolation, étanchéité, apports solaires Intelligents: Contrôle de la ventilation, des protections solaires, de l éclairage Flexibles à l égard du réseau: isolation et masse thermique Perspectives: Comportement des occupants Rénovation Transport Préfabrication/ Démontabilité G. Masy 19/06/2014, RURAL EUROPE, Page 32