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LA CONCEPTION ARCHITECTURALE
Associer efficacement‐qualité architecturale‐performance énergétique‐logique économique‐respect du programme de l’opération
BECICEBureau d’études techniques
L’EQUILIBRE THERMIQUE
Déperditions dynamiquesVMC + Infiltrations d’air parasites
Déperditions statiquesParois + Menuiseries + Ponts thermiques
Système de chauffageAtteindre l’équilibre thermique
Apports solairesVia menuiseries
Attention au confort d’été
Apports internesMétabolisme +
électroménager + multimédia + éclairage
DEPERDITIONS DYNAMIQUES
INFILTRATIONS D’AIR PARASITES
Fonction du volume habitable, des surfaces déperditives, du niveau de perméabilité et de l’exposition au vent
Exemple :Maison plein pied de 100 m² ‐ calcul selon EN 13790
Fonction du système de ventilation :
VENTILATION MECANIQUE CONTRÔLEE
Extraction simple flux : air neuf à Text
Double flux : échange performant à condition que l’étanchéité soit performante :
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
Source : Effinergie
Difficultés pour traiter certains ponts thermiques
Optimiser le rapport : Surfaces déperditives / SHAB
Compacité => économies de construction
Compacité => économies de consommation
ISOLATION
UconstatéW/(m².K)
NIVEAUBBC
NIVEAUPASSIF
Plancher bas 0,20 0,15
Paroi vertical 0,25 0,15
Plancher haut 0,15 0,15
MENUISERIES
UconstatéW/(m².K)
NIVEAUBBC
NIVEAUPASSIF
Menuiseries 1,60 0,80
PONTS THERMIQUES
BBC => Jusqu’à 40 % des déperditions statiques !!
PASSIF => objectif 0
ORIENTATION
APPORTS SOLAIRES
50 à 60 % des vitrages au sud => pièces de vie
Favoriser le chauffage passif solaire
AUTRES FACTEURS
Limiter les effets de vents d’hiver
Façades bruyantes => ouvertures à éviter
Contrôler en permanence le confort d’été :
Protections solaires : débords de toiture, volets, …
Aspect traversant pour free‐cooling
A intégrer dès la conception !!
INERTIE THERMIQUE
Epernay – mois de septembre
Ventilation nocturne + inertie => Lissage des températures
Exemple : maison passive à Epernay (51) / mois de septembre
Isolation par dessus
Isolation par dessous
INERTIE PLANCHER BASTempérature intérieure (°C)
OCCULTATION
Exemple : maison passive à Epernay (51) / deuxième quinzaine d’août
Tint ‐ avec occultation
TextTempérature (°C)
Tint – sans occultation
Réduction de température = 4 à 7 °C
Epernay – les 8 jours les plus chauds
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 : 2010‐2013Surface : 3.910 m² SHONMontant travaux : 7.100.000 eurosMaître d’ouvrage : Foncière Logement – Promoteur : TerracitésPhase : PRO en cours
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 3Mur 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 : 2010‐2014Surface : 1.950 m²Montant travaux : 2.200.000 eurosMaître d’ouvrage : Union EuropéennePhase : DCE en cours
Etude d’éclairage naturel pour les bureaux
Éclairage naturel – Volets transparents verre
Éclairage naturel – Volets Opaque blanc
Intérieur peint en blanc, jalousies transparentes, vitrages sans cadres diviseurs.
Etude d’éclairage naturel du bâtiment – l’impact de la couleur
Centre Régional d’Education Physique et SportiveAbymes ‐ Guadeloupe
Date : 2008‐2011Surface : 1.490 m²Montant travaux : 1.450.000 eurosMaître d’ouvrage : CREPSMission : Complète ‐ AR Architecture mandatairePhase : Chantier en cours
SIMULATON THERMIQUE REALISEE SUR DEUX BATIMENTS
• 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
Le graphique ci‐contre présente les températures mini et maxi observable en Guadeloupe
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)
ZoneBesoin de
climatisation (kWh)
Puissance à installer
(kW)
Maison gardien 70 662 25Zone de travail sud 49 991 34Zone de travail nord 98 571 79Salle de formation 19 133 15
Circulations 57962 69Total 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)
ZoneBesoin 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
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.
‐ €100 000 €200 000 €300 000 €400 000 €500 000 €600 000 €700 000 €800 000 €900 000 €
1 000 000 €
0 5 10 15 20 25
Bâtiment traditionnel
Bâtiment optimisé
Comparaison économique des deux options
Surcoût construction
Cout système de
climatisation
Coût de lamaintenance
Besoins en climatisation
Puissance à installer
Option 1 0€(référence)
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.)
Remarque : Après 15 ans, le système de climatisation et les ventelles seront complètement remis à neuf
4 ans
190 000 €
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 €.
PROJET DE MAISONS PASSIVESA EPERNAY
Associer efficacement‐qualité architecturale‐performance énergétique‐logique économique‐respect du programme de l’opération
BECICEBureau d’études techniques
L’EQUILIBRE THERMIQUE
Déperditions dynamiquesVentilation double‐flux η > 80%
Perméabilité ‐> 0,6 vol/h sous 50 Pa
Déperditions statiquesA réduire !
Système de chauffageBesoins < 15 kWh / m²SRE
Apports solairesA maximiser !
(Attention au confort d’été)
Apports internesDonnées AMOES
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
Exemple : maison passive à Epernay (51) / mois de septembre
Isolation par dessus
Isolation par dessous
INERTIE PLANCHER BASTempérature intérieure (°C)
Dalle béton
Isolant
Gravier
OCCULTATION
Epernay – les 8 jours les plus chauds
Exemple : maison passive à Epernay (51) / deuxième quinzaine d’août
Tint ‐ avec occultation
TextTempérature (°C)
Tint – sans occultation
Réduction de température = 4 à 7 °C
SYSTÈME DE CHAUFFAGE
CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS
Bûches ou granulés ? Poêle bouilleur ?
Granulés => proximité de vendeurs
Granulés => combustion moins polluante
Granulés => autonomie d’une semaine en moyenne
Batterie eau chaude sur réseau de ventilation ?
Production d’ECS ?
Base de calcul
Répartition : 15% AIR / 85 % EAU
SYSTÈME DE CHAUFFAGE
CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS
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
Calculs Résultats
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
SYSTÈME DE CHAUFFAGE
CAHIER DES CHARGES : POELE A BOIS
Séjour + Cuisine => seulement 26 % des besoins
Calculs Solutions envisagées
Solution 1 : échangeur Air / Air sur conduit fumées
‐Échangeur incompatibles avec bois granulés‐Risque de condensation des fumées
Chambre 1 => près de 40 % des besoins !!!
Solution 2 : prise d’air près du poêle et soufflage dans chambre
‐Consommation électrique (jusqu’à 50 W)‐Inconfort acoustique
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…
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