Mallette de formation version 1 (juin 2001)

Mallette de formationversion 1 (juin 2001)

Pour :- la DGUHC du Ministère de

l’Équipement des Transports et du Logement

- l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie

Réalisé par :

- le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment

- l’ Association des Ingénieurs en Climatique, Ventilation et Froid

sommaire Les principes

Les enjeux Les réponses Les modalités Et demain

L’application Les moyens pour l ’application Les consommations d’énergie. Sujets à

traiter• l’enveloppe• la ventilation• le chauffage et l ’eau chaude sanitaire• l’éclairage

La thermique d ’été

…UN PEU D’HISTOIRE

• les réglementations précédentes

1974 coef. G résidentiel DEPERDITIONS1976 coef. G1 non résidentiel DEPERDITIONS1980 label haute isolation (résidentiel)1982 coef. G et B résidentiel BESOINS1983 labels HPE & solaires (résidentiel)1988 coef. GV, BV et C résidentiel

CONSOMMATIONS (reconduction HPE)

coef. G1 non résidentiel DEPERDITIONS

ENJEUXPourquoi une nouvelle réglementation ?

lutter contre l’effet de serre et économiser l’énergiemaîtriser les chargesaméliorer le confortsimplifier pour mieux appliquerfavoriser la compétitivité des industriels français

ENJEUX

Effet de serre et économies d’énergie

accords internationaux (Rio et Kyoto) 1/4 du CO2 en France du aux bâtiments le secteur du neuf comme entraînement

de l’ancien

ENJEUX

Maîtriser les charges

maîtrise du coût global, charges financières et d’exploitation comprises

réglementation performancielle pour tendre à optimiser les coûts de construction

ENJEUXAméliorer le confort

en hiver, limiter les effets de parois froides, les infiltrations et les points froids (ponts thermiques)

en été, assurer une ambiance supportable en bâtiment non climatisé

ENJEUX

Simplifier pour mieux appliquer

nombre de textes réduit même règle pour le résidentiel et le

tertiaire recours à un logiciel d’application ou à

une solution technique

Favoriser la compétitivitédes industriels français

intégration des normes et projets de normes européennes

compétition accrue par la libre circulation des produits

ENJEUX

Rehaussement des exigences à hauteur des bonnes pratiques en résidentiel le tertiaire hissé au niveau du résidentielDe nouveaux gisements d’économies les ponts thermiques, la perméabilité à l’air et en 2003, la climatisation non résidentiel : les systèmes de chauffage, d’ECS et d’éclairage

REPONSES

DES PROGRES NOTABLES

Logement jusqu ’à -20% par rapport au règlement de 1988 de 0 à - 5% par rapport aux pratiques actuelles

Non résidentiel jusqu ’à - 50% par rapport au règlement de 1988 de 0 à -20% par rapport aux pratiques actuelles

LES TEXTES

décret RT 2000 (29/11/2000; JO 30/11/2000) réformant le CCH

arrêté RT 2000 d’application (29/11/2000;

J.O 30/11/2000) décrivant les exigences arrêté (01/12/2000) donnant les méthodes

de calcul fournies par le bulletin officiel (fascicules spéciaux n°2007 : Th-C n°2007-bis : Th-E, décembre 2000)

MODALITESChamp d’application (décret n°2000-1153 du 29/11/2000,

article 2 relatif à la modification de la section IV du chapitre 1er du titre 1er du Code de la Construction et de l ’Habitation)

Applicable depuis le 2 juin * à tous les bâtiments neufs résidentiels et non résidentiels, sauf

les bâtiments dont la température intérieure 12°C les bâtiments climatisés ou chauffés en raison d’un processus

industriel les piscines, patinoires et bâtiments d’élevage

(*) date du dépôt de permis de construire

MODALITES

Se conformer à 3 exigences :

limitation des consommations C C ref limitation de l’inconfort d’été Tic Tic ref performances minimales ou garde-fous

MODALITES

2 modes d’application adaptés à des acteurs différents

Calculs

Application d’une solution technique agréée

MODALITESUne réglementation performancielle Modélisation proche des phénomènes

physiques (Th-C et Th-E) Interactions et compensations entre

l’enveloppe du bâtiment et les installations Possibilités d’intégrer des systèmes innovants

Les logiciels de calcul Diffusion «libre» des moteurs du CSTB Commercialisation des logiciels d’application

L’ARRETE RT 2000

Définitions

Description des références

Description des garde-fous

règles de fabrication des solutions techniques

Cas particuliers

Dispositions diverses

REFERENCES ET GARDE-FOUS Références

cas 1 :situées au niveau des pratiques actuelles===> sans surcoût cas 2 :choix politique de progrès===> solutions mûres pour être généralisées

Garde-fous objectifs : interdire les solutions trop peu performantes

REFERENCES ET GARDE-FOUSsur :

l’isolation les apports solaires la perméabilité à l ’air la ventilation le chauffage l’eau chaude sanitaire l’éclairage la climatisation

LES LABELS HPE

• Applicable à l’habitat et au tertiaire

• 2 niveaux de performance : C < Cref – 8% = niveau HPEC < Cref – 15% = niveau THPE

• facteur d’innovation et préfiguration de la RT 2005

• mêmes types d’organismes certificateurs que pour les anciens labels

ET DEMAIN

en 2003, la prise en compte des consommations de climatisation

la RT 2005 : même méthode de calcul capitalisation des innovations issues des labels

HPE renforcement des exigences ponts thermiques

RT 2000 Les principes

Les enjeux Les réponses Les modalités Et demain

L’application Les moyens pour l’application Les consommations d’énergie. Sujets à

traiter.• l ’enveloppe• la ventilation• le chauffage et l ’eau chaude sanitaire• l ’éclairage

La thermique d’été

MOYENS POUR L’APPLICATION

bibliothèque officielle Les textes

• décret RT 2000• arrêté RT 2000

méthodes de calcul• règles Th-C• règles Th-E

normes et DTU• règles Th-Bât• normes produits françaises

et européennes

outils de tous les jours logiciels certifiés d’application solutions techniques

• solution n°1, n°2….. Les outils pédagogiques

• mallette pédagogique• cd rom ADEME/CSTB,....

La roue de secours : site questions/réponses

• http://rt2000.cstb.fr

ARCHITECTURE DES REGLES DE CALCUL.

ThC

ThE

calcul du Ubat

ThU

ThBat

ThU ThI ThS

calcul facteurs solaires

ThS

Calcul de l’inertie

ThI

SUJETS A TRAITER POUR Th-C enveloppe

ventilation

chauffage

eau chaude sanitaire

éclairage (non résidentiel)

Climat

ENTREES des REGLES Th-CProjet

GéométrieUbatInertieApports solairesPerméabilité

ENTREES des REGLES Th-C

Caractéristiques Bâti

Projet

LogementBureauHôtelEnseignement….



découpage en zones

Projet

Ventilation



découpage en zones

Projet

Type d’installation

Débits extraits/soufflés

Gestion



découpage en zones

Chauffage

Projet

ProgrammateurType émetteurQualité régulationPertes au dos Réseau de distribution ?

TypePositionIsolationRégulationCirculateur

Génération:Caractéristiques des générateursGestionPosition

Ventilation



découpage en zones

Chauffage

Projet

Génération

Ventilation

Besoins Nombre points de puisageRéseau bouclé ?Eau chaude sanitaire

Géométrie boucle Isolation boucle Gestion circulateur



découpage en zones

Chauffage

Projet

Ventilation

Eau chaude sanitairePuissance installéeEclairage naturelDispositif de gestion

Eclairage



découpage en zones

Chauffage

Projet

Ventilation

Eau chaude sanitaire

Eclairage

Climat

LA THERMIQUE D ’HIVER

Les 3 zones climatiques H1H2, H3 sont les mêmes quecelles de la RT88

Elles sont caractérisées par des données mensuelles et une température extérieure de baseH1:-9°C H2:- 6°C H3:-3°C

LE CLIMAT

LA THERMIQUE D ’HIVERLES CARACTERISTIQUES DU CLIMAT

• moyennes mensuelles :- de la température extérieure (°C)

- des ensoleillements sur les plans verticaux S, O, N et E et horizontal- de la température d ’eau froide

• répartitions statistiques mensuelles des vitesses de vent


ventilation

chauffage





découpage en zones

Chauffage

Projet

Ventilation


Eclairage

GéométrieUbatInertieApports solairesPerméabilité

CARACTERISTIQUES DU BÂTI

géométrie : surfaces et linéaires des parois déperditives

UUbâtbât : caractéristique de l’isolation

inertie apports solaires: surfaces et

caractéristiques des vitrages perméabilité à l ’airperméabilité à l ’air

« AVANT / APRES »: PRINCIPES

RT 2000RT 88

« AVANT / APRES » : PRINCIPES

Isolation de référence indépendante de l’énergie

Isolation de référence fonction de l’énergie

RT 2000RT 88



Calcul par bâtiment pour tous les

secteurs


Calcul par logement (résidentiel)

ou par bâtiment (tertiaire)

RT 2000RT 88




secteurs

Coefficient Ubât pour tous les tous

secteurs




Coefficients GV (résidentiel) ou

G1 (tertiaire)

RT 2000RT 88




secteurs

Coefficient Ubât pour tous les

secteurs

Coefficient Ubât : simple étape de

calcul du coefficient C




Coefficients GV (résidentiel) ou G1

(tertiaire)

Coefficients GV ou G1 : exigence

réglementaire

RT 2000RT 88

Des modifications dans la caractérisation de l ’enveloppe

vocabulaire K devient U, k devient devient b

valeurs nouvelles valeurs des ponts thermiques nouvelle méthode de calcul des pertes par le sol non prise en compte des voilages dans le

coefficient U des fenêtres Les règles Th-Bât remplacent le DTU règles

Th-K et en partie le DTU règles Th-G

REGLES Th-Bât

REGLES Th-U

Ubât remplace GV et G1 Ubât

caractérise l’effort d ’isolation est indépendant de la ventilation représente les déperditions par les parois du

bâtiment divisées par la surface des parois déperditives

intègre les ponts thermiques tient compte des pertes vers les locaux non

chauffés est exprimé en [W/(m².K)]

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT

Ubât

Th-U

Fascicule 2/5

MATERIAUX

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Th-U

Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Th-U

Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

REGLES Th-U : Ubat

CALCUL de Ubât

Ubât = ( U.b.A + b.L) / A

U = coefficient de déperdition surfacique associé à la surface A de la paroi déperditive

= coefficient de déperdition linéique associé à la longueur L de la liaison

b = coefficient de réduction de température (b=1 si paroi extérieure et b<1 si paroi sur local non chauffé)

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

DEFINITIONS DES PAROIS Exemple des planchers

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Local non chauffé

Sous-sol

DIMENSIONS DES PAROIS(§II.2.1)

Ai AiAi

AiInt

Ext

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

parois opaques, vitrées ou translucides séparant le volume chauffé du bâtiment :- de l’extérieur,- du sol,- des locaux non chauffés (lnc),

Sauf …

LES PAROIS DEPERDITIVES

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

5

1

1

2

2

3

4

5

1 : entre locaux « chauffés »

2 : avec isolation sur circulations intérieures « non chauffés »

3 : avec isolation sur cage d’ascenseur

4 : vitrines

5 : portes d ’accès aux locaux ERP et circulations

SAUF ...(§II.2.2)

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

a b

d

c

Circulations intérieures

Volume chauffé

Parois isolées

a + b > c + d

Circulations « chauffées » SI :

•pas de trappe ou de gaine ouverte en permanence

•accès vers extérieur avec sas

•accès vers lnc/ locaux communs avec fermeture automatique

CIRCULATIONS INTERIEURES

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Ubât : maisons accolées

<15m²

C1

C2

>15m²

C1

C2

C

2 Ubât et 2 « C »

ou

1 Ubât et1 « C »

2 Ubât et2 « C »

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Expression de Ubât (formule 1 § II.3)

HT HD + HS + HU

Ubât = = AT AT

HD = transmissions vers l’extérieurHS = transmissions vers le sol, vide-sanitaire, sous-sol…HU = transmissions vers lnc (autres que HS)

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

HT = déperditions totales par transmissions

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

HD = i Ai Ui + K lK K + j Xj

HD = transmissions vers l’extérieur (formule 3 § II.3.1)

Déperditions surfaciques

Déperditions linéïques

Déperditions ponctuelles

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

HS = transmissions par le sol

2 cas :

• parois en contact avec le sol• parois sur vide sanitaire ou sur sous-sol non

chauffé

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Parois en contact avec le sol

(formule 4 § II.3.2.a)

HS = i Ai Uei + j Aj Uej bj

Ai : aire intérieure du sol donnant sur l’extérieur Aj : aire intérieure du sol donnant sur lnc Uei et Uej : coefficient transmission surfacique

« équivalents » des parois i et j

bj : coefficient réduction de température du lnc

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Partage zones Ai/Aj

Lj = min (Lu, Lt/2)

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Lt

Partage zones Ai/Aj

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Exemple de détermination deUe plancher sur terre-plein

Hypothèses :

• dalle 16 cm béton, isolée toute surface

• nature du sol inconnue

• maison indépendante (8 x 12) m sans lnc accolé

• isolation thermique en sous-face de 5 cm de PSE (R = 1,45)

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Résultats :

• configuration 1 (§ III.7) = 2 B’ = 4,8 Rf = 1,56

Ue = 0,31 W/m².K

Parois sur vide sanitaire ou sous sol non chauffé

(formule 5 §II.3.2.b)

HS = k Ak Uek

Ak : aire intérieure du plancher sur vide sanitaire ou sous-sol non chauffé

Uek : coefficient transmission surfacique

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Exemple de détermination deUe pour plancher sur vide-sanitaire

Hypothèses :• maison individuelle de (8 x 12) m avec longrine centrale de 8 m de longueur (maçonnerie courante 15 cm non isolé).

• mur vide-sanitaire en blocs creux en béton de granulats courants de 20 cm (2 alvéoles).

• hauteur entre plancher / sol = 60 cm

• plancher à entrevous polystyrène découpés à languette, rectangulaires, chanfreinés :

– épaisseur languette : 50 mm– hauteur entrevous : 150 mm– largeur talon poutrelle : 100 mm– entraxes poutrelles : 620 mm

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Résultats : Uw = 2,63 B’ = 4,8 Rg = 2,27

Ue = 0,32 W/m².K

Surfaces AkTh-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Transmissions à travers les locaux

non chauffés (formule 6 § II 3.3)

Hu = l Hiu x bl

Hiu : coefficient déperdition vers le lnc bl : coefficient de réduction de température

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Coefficient b

(formule 7 § II.3.3 a) Due

• calcul : b =

Due + Diu

• valeurs par défaut

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

Coefficient b : valeurs par défaut

« b » est fonction :

de l’isolation des parois extérieures du lnc et séparatives lnc / lc

du rapport des surfaces Aiu/Aue

de Uv, ue : coefficient surfacique équivalent

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât


4 types d’isolation du local non chauffé

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât


garage, cellier, véranda : Uv, ue = 3 comble fortement ventilé : Uv, ue = 9

Pour un garage avec Aiu / Aue = 0,40 --> b = 0,95

Uv, ue : exemples de valeurs forfaitaires en maison individuelle

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât


Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT Ubât

ai Ai + aj Lj

Ubât-réf =

A

ai (i de 1 à 7) et aj (j de 8 à 10) = coefficients U et de référence ou « droit à déperdre »

(cf. arrêté article 10)

CALCUL DE Ubât-réf

Les références d’isolation ai et aj pour les zones H1 et H2

1,52,0 2,4

0,5

0,9

0,90

0,7

0,5

0,23 0,300,40

0,30

Les références d’isolation ai et aj pour la zone H3

1,52,35 2,6

0,5

0,9

0,90

0,7

0,5

0,30 0,300,47

0,43

Récapitulatif des coefficients de calcul de Ubât-réf

0,470,300,300,431,502,602,35

0,500,7 maisons0,9 autres

0,7 maisons0,9 autres

0,400,230,300,301,502,402,00

0,500,7 maisons0,9 autres

0,7 maisons0,9 autres

Surfacesa1 mursa2 comblesa3 terrassesa4 plancher basa5 portesa6 baies sans fermeturesa7 baies avec fermeturesLiaisons périphériquesa8 planchers basa9 planchers intermédiaires

a10 planchers hauts

H3H1 & H2

Les références d’isolation

Attention aux bâtiments survitrés !(art.11 arrêté)

En habitat : si A6 + A7 > 25% Sh (A6 + A7)ref = 25%Sh A1ref = A1+A6+A7-(A6+A7)ref

En tertiaire : si A6 + A7 > 50%(A5+A6+A7+A1) (A6 + A7)ref = 50%(A5+A6+A7+A1) A1ref = A1+A6+A7-(A6+A7)ref

SURVITRAGES ET REFERENCE

Projet tertiaire

Av < 50% Afaçades

Référence

Av ref = Av projet

Projet tertiaire

Av > 50% Afaçades

Référence

Av ref = 50% Afaçades

Les garde-fous d’isolation

2,9Fenêtre Portes fenêtresFaçades rideaux

Uw < 2,9

Ponts thermiques moyensplanchers hauts, bas,

intermédiaires

Maisons: <0,99

Collectifs: < 1,1

Autres < 1,35 en 2004

0,30Toiture

sous comble et rampants U <0,30toitures terrasses béton U < 0,36

autres toitures U < 0,47

MurU<0,47

Plancher bas sur extérieur U <0,36

sur vide sanitaire U < 0,43sur terre plein:

1,5 m isolation périphérique R > 1,4

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT

Ubât

Th-U

Fascicule 2/5

MATERIAUX

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Th-U

Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Th-U

Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

REGLES Th-U: MATERIAUX

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT

Ubât

Th-U

Fascicule 2/5

MATERIAUX

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Th-U

Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Th-U

Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

REGLES Th-U : PAROIS VITREES

• Principe

• Calcul de la paroi vitrée

• Calcul des éléments de la paroi vitrée

II. Méthode de calcul

• Valeurs par défaut

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

VALEURS PAR DEFAUT

• Coef. Ug : vitrages partie courante

• Coef. g : jonction vitrage/menuiserie

• Coef. Uw : parois vitrées courantes

• Coef. Ujn : moyen jour-nuit

• Coef. U : portes courantes

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

VALEURS PAR DEFAUT Vitrage (Ug)

Valeurs selon :

• Position verticale ou inclinée• Gaz de remplissage :

air/argon/krypton• Épaisseur lame en mm

• Emissivité (0,4 à 0,05) ou non traités

Ug (tableaux 11 à 16)

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

VALEURS PAR DEFAUT

Exemple pour Ug

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

VALEURS PAR DEFAUT Parois vitrées courantes sans

fermeture (Uw)

• Nature de la menuiserie : métal à rupture/PVC/bois

• Type de paroi vitrée : fenêtres/portes-fenêtres battantes et /ou coulissantes

• Vitrage : Ug (variant de 1,2 à 2,9)

• Performance menuiserie : Uf métal et PVC

(3 valeurs) et bois (2 valeurs)

Uw (tableaux 20 à 26)

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Valeur selon :

VALEURS PAR DEFAUT

• Coefficient Ujn : baies avec fermetures (tab. 27)

• Coefficient Uw de la baie nue (variant de 1,2 à 2,9)

• Résistance thermique complémentaire R de la fermeture : 4 cas (II.2.2.1)

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

VALEURS PAR DEFAUTTh-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Parois vitrées courantes avec fermeture (Ujn)

• Coefficient Uw de la baie nue (variant de 1,2 à 2,9)

• Résistance thermique complémentaire R de la fermeture : 4 cas (§ II.2.2.1)

Valeurs selon :


Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Ujn selon R (tableau 27)

Exemple de détermination d’un

Ujn de paroi vitrée

Hypothèses :

• paroi vitrée avec double vitrage non certifié

• DV 4-16-4, émissivité normale déclarée de 0.05 (avec rapport justificatif d’un laboratoire indépendant)

• lame d’argon à taux de remplissage certifié de 85 %

• menuiserie bois ( = 0.18)

• type porte-fenêtre battante sans soubassement

• volets bois battants (e 22 mm)

Ujn ?

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Exemple de détermination d’un

Ujn de paroi vitrée

Résultats :

W/m².K Résultats

Ug 1.3 1.5 2.7

Uw 1.9 2.1 2.8

Ujn 1.6 1.8 2.3

… et si ? si remplissage argon non certifié

si émissivité non justifiée sans argon

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT

Ubât

Th-U

Fascicule 2/5

MATERIAUX

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Th-U

Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Th-U

Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

REGLES Th-U : PAROIS OPAQUES

II. 1. Résistances thermiques R

II. 2. Coefficients de transmission surfacique

Parois sur extérieur ou lncParois en contact avec le solParois sur vide sanitaire ou sous-sol non chauffé

METHODES DE CALCULTh-U

Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Résistances thermiques R (III 1 à 5 et III 8)

• murs en maçonneries : briques, blocs béton,béton cellulaire,

• planchers à entrevous : béton, terre-cuite, polystyrène, dalle alvéolées,

• diverses parois : éléments à base de plâtre, panneaux rigides, matériaux en vrac, projetés, ...


Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Coefficients surfaciques équivalents Ue (III 6 et 7)

• Planchers bas sur vide sanitaire,

• Planchers bas sur terre-plein.


Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Ponts thermiques intégrés* ( III 9)

• Systèmes de doublage intérieur des murs,

• Parois légères à ossatures bois,

• Bardages métalliques double peau.

* Élément donnant lieu à des déperditions supplémentaires(exemples : fixations, ossatures, vis, …)


Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Th-U

Fascicule 1/5

COEFFICIENT

Ubât

Th-U

Fascicule 2/5

MATERIAUX

Th-U

Fascicule 3/5

PAROIS VITREES

Uw

Th-U

Fascicule 4/5

PAROISOPAQUES

Up

Th-U

Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

REGLES Th-U:PONTS THERMIQUES

II. 1. Définition du pont thermique

II. 2. Types de ponts thermiquesII. 3. Procédure de calcul

METHODE DE CALCUL(§II)

Th-U

Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

5 familles de liaisons courantes

avec plancher bas

avec plancher intermédiaire

avec plancher haut

entre parois verticales

entre menuiseries et parois opaques


Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

3 modes d’isolation

Isolation intérieure

Isolation extérieure

Isolation répartie (terre-cuite, béton cellulaire)


Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES


Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

Exemple de valeurs de

Cas d’une liaison plancher intermédiaire/mur béton

Isolation intérieure

Quelques solutions de traitements :

• Isolation par l’extérieur,

• Planelles/briquettes en rive,

• Rupteurs / plancher TP, refend,

• Planchers légers,

• Chape flottante sur isolation.


Fascicule 5/5

PONTSTHERMIQUES

REGLES Th-I

Règles Th I : inertie thermique

- limitation de l’inconfort l’été

- récupération des apports gratuits l’hiver

Son rôle

3 types d’inertie

inertie horaire : intermittence chauffage (ThC)

inertie quotidienne : amortissement température et ensoleillement (Th-E) et taux de récupération apports (Th-C)

inertie séquentielle : amortissement température en saison chaude sur séquence 12 jours (ThE)

CLASSE D’INERTIE : 3 approches

- par forfait (chapitre 1) - par « points d’inertie » (chapitre 2)

- par calcul précis (annexe 1)

CLASSE D’INERTIE par forfait

REGLES Th-S

REGLES Th-Sfacteur solaire S des

composants d’un bâtiment

Introduction Masques Baies vitrées Parois opaques Ponts thermiques Synthèse Valeurs par défaut des facteurs solaires

des baies

CALCUL DE S

Différentes méthodes (§1) :

méthode « de référence » (la plus détaillée) méthode simplifiée valeurs forfaitaires.

MASQUES

- masques proches et lointains hors tableaux des baies :

• hiver : Th C partie 2, §2.4.2• été : Th E § 3.2.3

- tableau des baies : baies verticales nu intérieur ; forfait Frtb = 0,9

SYNTHESE (§ 6)

* non ventilées

calcul (§5) ou négligécalcul (§5)Ponts thermiques

calcul avec U et a (§4.1) ou négligé

calculs avec U et a (§4.1)

Parois opaques*

calculs (§3.5) ou valeurs par défaut (§7)Baies

Hiver (C)Eté (Tic)Facteur solaire

VALEURS PAR DEFAUT

60 tableaux fonction :

- du type de baie,- du type de vitrage,- des coefficients U «hiver» du vitrage et de la menuiserie,- de la situation de la baie/mur.

(§ 7)

PERMEABILITE A L ’AIR(art.15 arrêté §2.3 Th-C)

engagement sur un résultat

OU

calcul avec une valeur pénalisante

Débit m3/h.m²de paroi (hors planchers) sous 4 Pa

0,8 1,2 2,5

1,3 1,7 3,0



découpage en zones

Chauffage

Projet

Ventilation


Eclairage

LogementBureauHôtelEnseignement….

DECOUPAGE DU PROJET POUR ENTRER LES DONNEES DE Th-C

Projet : donnée météo, caractéristiques de la génération et du stockage de chaleur communs à plusieurs bâtiments

Bâtiment : isolation thermique :Ubat, perméabilité à l’air, apports solaires

Zone : surface utile, activité (besoins de chauffage, de ventilation, d’éclairage), caractéristiques de la génération et du stockage desservant la zone, distribution d’ECS, système d’éclairage, accès à l’éclairage naturel

Groupe (caractéristiques de l’émission, de la régulation et de la distribution du chauffage)

DECOUPAGE DU PROJET POUR LES CALCULS

PROJETBATIMENT

C et Cref

ZONELa plupart des calculs

GROUPE

DECOUPAGE DU PROJET POUR ENTRER LES DONNEES DE Th-C

Découpage de la référence

=Découpage du projet

EN PRATIQUE:DECOUPAGE DU PROJET

segmenter le bâtiment en zones selon la durée d’occupation et de la température

• logement, enseignement, bureau, commerce, sport, …• un bâtiment de logements ===> 1 zone• un collège: 3 zones ==>enseignement, restauration,

gymnase pour chaque zone

• définir la surface• décrire le système de chauffage• décrire le système de ventilation• décrire le système production d ’eau chaude sanitaire• décrire l ’éclairage (peut être fait globalement pour le

bâtiment)

1er EXEMPLE DE DECOUPAGE D’UN PROJET: BUREAUX

(*) la zone de stockage (partie à droite) est considérée comme non chauffée.

VUE DE FACE

1er EXEMPLE : BÂTIMENT « MONOZONE » découpé selon les accès à l’éclairage naturel

2ème EXEMPLE DE DECOUPAGE D ’UN PROJET: HÔTEL 3*

2èmeEXEMPLE : BÂTIMENT « MULTIZONE » découpé selon les activités

Hôtellerie

Restauration

Bureaux

Rez-de-Chaussée

Étage courant


ventilation

chauffage





découpage en zones

Chauffage

Projet

Ventilation


Eclairage

Type d’installation

Débits extraits/soufflés

Gestion

• Caractéristiques thermiques minimales

(Titre III, Chapitre III, articles 39 à 44)

Fixe des « garde-fous » à respecter quelles que soient les options choisies

• Caractéristiques thermiques de référence

(Titre II, Chapitre IV, articles 16 à 20)

Fixe une consommation de référence.

LA VENTILATION dans L’ARRÊTE du 29/11/2000

VENTILATION:CE QUI CHANGE Domaine d’application

• Bâtiments résidentiels ET non résidentiels

• Tous types de système de ventilation

Perméabilité de l'enveloppe et des réseaux

Valorisation des différents dispositifs de modulation des débits et de récupération d’énergie

• Manuel temporisé / hygroréglable / détection présence / CO2

• Double flux avec récupération

Calcul plus précis des consommations d’auxiliaires

Référence performante (hygroréglable, double flux) en chauffage par effet joule dans l’habitat en zones H1 et H2

VENTILATION : REFERENCES HABITAT

•Art 16 : Système par extraction d’air mécanique Modules des entrées air = débit nominal corrigé

système de modulation des débits ou de récupération de chaleur permettant de réduire de 20% les déperditions dues à la ventilation spécifique

•Art 19 : Système de référence des zones H1 et H2 si chauffage par par effet Joule :

H1,H2

VMC simple flux

VMC hygroréglable ou double flux en chauffage

électrique, zones H1 et H2

Art 16 : Système par insufflation et extraction d’air mécanique sans échangeur, sans préchauffage Débits entrants = débits sortants corrigés

VMC double flux équilibré

sans échangeur

VENTILATION : REFERENCES NON RESIDENTIEL

Programmation obligatoire dans les locaux à occupation ou pollution intermittente

VENTILATION : LES REGULATIONS ET REFERENCES

Habitat effet joule zones H1 et H2

Hygroréglable (suivant ATEC)

Modulation

Salles de réunion Détection présence

Cuisine Manuelle temporisée

Autres Sans

• Caractéristiques thermiques de référence

(Titre II, Chapitre IV, articles 16 à 20)

Fixe une consommation de référence,

• Caractéristiques thermiques minimales

(Titre III, Chapitre III, articles 39 à 44)

Fixe des « garde-fous » à respecter quelles que soient les options choisies

LA VENTILATION dans L’ARRÊTE du 29/11/2000

Tertiaire :

Art 65 : locaux climatisés

Art 68 : Régulation par local (ou pour plusieurs locaux si < 100m2 au total) requise en débit d’air variable

Art 42 : Temporisation des dispositifs de modification manuelle des débits

Dispositifs de

ventilation spécifique

Temporisation

VENTILATION GARDE-FOUS

Tertiaire :Lorsqu’il y a occupation ou pollution spécifique dans

l’espace ou le temps :

•Art 41 : Possibilité de réglage au débit mini quand non occupation ou non pollution

•Art 40 : systèmes indépendants

Zonage et un systèmes de

ventilation par zone

Min : horloge pour couper la ventilation hors

occupation


•Art 43 : Si dispositifs augmentant les débits en été arrêt de ces dispositifs en période de chauffage

•Art 45 : En bâtiments non résidentiels, si surface chauffée > 400 m2 Suivi de la durée de fonctionnement des centrales de ventilation

•Art 39 : Si humidification de l’air amené en période de chauffe 5g eau/kg air sec

Surventilation été ou nocturne pouvoir revenir en régime normal en

hiver

Comptage

Air amené : HR max = 36 % à 19°C


Conduits à l’intérieur de locaux : Rth 0,6 m2 K/WConduits à l’extérieur de locaux : Rth 1,2 m2 K/Wet ratio pertes par conduits / pertes par parois

• Réseau d’air soufflé ou repris avec dispositif derécupération ou recyclage hors locaux chauffés

Art 44 : Isolation de parties des réseaux deventilation pour :• Réseau d’air soufflé chaud ou froid

Centrale detraitement

d’air

Double flux récupération

Isolation conduitintérieur : 25 mmextérieur : 50 mm


VENTILATION : LES CALCULS

• Calcul des déperditions par renouvellement d’air « Hv » pour les besoins de chauffage

Débit spécifique de ventilation

Débit supplémentaire (infiltrations…)

• Consommation des auxiliaires de ventilation

VENTILATIONORGANISATION DES CALCULS Débit hygiénique Coefficient de gestion Coefficient de fuite Coefficient de dépassement Efficacité de récupération et apports internes en double flux

Vent Tirage thermique

Consommation des auxiliaires de ventilation

Infiltrations Entrées d’air

Débit spécifique Débit supplémentaire

Déperditions

Consommation

Consommation de chauffage due au renouvellement d’air

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUE

• Débit hygiénique de ventilation

• Régulation et gestion de la ventilation

• Perméabilité du réseau

• Coefficient de dépassement

Efficacité, puissance, conduits, apports internes en

DF

Débit spécifique de ventilation

Exemples :

Donné par les textes :• Habitat : Arrêté de mars 1982 qui fixe les débits à extraire en logement• Tertiaire : Règlement Sanitaire et Code du Travail

• Habitat T5, 2 Sdb : Qvpointe=225 m3/h et Qvbase=135 m3/h

• Bureaux : 25 m3/h.occupant (Code du Travail)

• Salle de réunion : 30 m3/h.occupant (Code du Travail)

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUEDébit hygiénique

Ouverture comportementale des fenêtres

• En tertiaire : non prise en compte

• En habitat :

Addition d’une déperdition due à l’ouverture des fenêtres pour le plaisir

2h/jour, calculé avec surface ouverte de référence et ratio ouverture de fenêtres

A prendre en compte quel que soit le système de ventilation

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUEDébit hygiénique

Systèmes mécaniques

• Manuelle (extrait) : 14h/semaine en grand débit

• Temporisée (extrait) : 7h/semaine en grand débit

• Hygroréglable : Voir Avis Technique

Habitat

• Pas de régulation

• Présence (tout ou rien) : coeff. de réduction 0,9

• Selon le nombre de personnes : coefficient de réduction 0,8

Tertiaire

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUECoefficient de gestion

Aération par ouverture des fenêtres• Si système de ventilation = aération par ouverture des fenêtres :

débits entrant et sortant non maîtrisés : durée, conditions extérieures, courants d’air application d’un coefficient moyen de dépassement

débit hygiénique 1,8 !

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUECoefficient de gestion

• Perméabilité du réseau Coefficient de fuite du réseau Cfr

Valeur de Cfr suivant le type et la classe du réseau

Exemples : Système de référence : classe A, P > 20Pa, Cfr=1,06 P > 20Pa, valeur par défaut : Cfr=1,15

• Coefficient de dépassement Cd : prise en compte des contraintes de dimensionnement de l’installation et de la dispersion des caractéristiques de ces composants

Cd = 1,15 (Réf. et composants autoréglables certifiés) ou 1,30

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUECoefficients de fuite et de dépassement

Tcomble

Tconsigne

Treprise

Textérieure

ECHANGEUREfficacité CONDUIT

(en habitat)LongueurDiamètreNatureDébitIsolationPosition

MOTO-VENTILATEURPuissanceDébitPosition / Echangeur

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUEDouble flux

• Échangeur de chaleur : Calcul de la température d’air soufflé avec efficacité Calcul du débit énergétique équivalent

• Ventilateur calcul de la variation de température

d’air due au ventilateur avec : la puissance électrique du ventilateur

la part d’énergie électrique transmise à l’air par pertes du moteur selon position échangeur - ventilateur

• Pertes en conduits Tertiaire : en locaux non chauffés pertes négligées Habitat : température des combles ou locaux non

chauffés

VENTILATION : DEBIT SPECIFIQUECalculs en double flux

VENTILATION:DEBIT SUPPLEMENTAIRE

• Exposition au vent

• Perméabilité du bâtiment à l’air

• Perméabilité entre façades et niveaux

• Entrées d’air

Débit supplémentaire

PERMEABILITE A L ’AIR

Rappel des valeurs référence et par défaut

Débit m3/h.m²de paroi (hors planchers) sous 4 Pa

0,8 1,2 2,5

1,3 1,7 3,0

• Tirage thermique Dépend de l’étanchéité entre les niveaux et hauteur de la

zone

• Influence du vent sur le site Vitesse du vent sur le site (vitesse météo, zone de

construction, hauteur du bâtiment…) Coefficients de pression Cp


Cp > 0Cp < 0

Vent+++++

-----

h P

tirage

thermique

VMC simple flux

Pint < Pext

Extraction

Infiltrations

Entrées d’airExfiltrations


• Vitesse du vent météo• Zone de construction• Hauteur du bâtiment• Perméabilité entre façades• Orientation

Influence du vent

• Perméabilité du bâti à l’air• Perméabilité entre niveaux,

hauteur de zone• Entrées d’air

Influence du tirage thermique

Débit supplémentaire

SF

• Débit hygiénique• Coefficient de gestion (horaire…)• Coefficient de dépassement (bouche

autoréglable, certifiée ou non)• Coefficient de fuite (Cfr)

DF• Efficacité de récupération• Puissance et position des ventilateurs• Isolation des conduits

Débit spécifique

DONNÉES D’ENTRÉE

VENTILATION : CONSOMMATION

• Débit spécifique

• Débit supplémentaire

Consommation

Consommation des auxiliaires de ventilation

• Consommation des ventilateurs : elle est fonction de la puissance du ventilateur du temps de fonctionnement du facteur de correction gestion et régulation

des ventilateurs (0 ou 1)

• Puissance de préchauffage de l’air neuf : température de préchauffage (15 ou 20°C) température de l’air soufflé en présence de

l’échangeur température de l’air soufflé en présence du

ventilateur

VENTILATIONCONSOMMATION DES AUXILIAIRES

SUJETS A TRAITER POUR Th-C

enveloppe

ventilation

chauffage





découpage en zones

Chauffage

Projet

ProgrammateurType émetteurQualité régulationPertes au dos Réseau de distribution ?

TypePositionIsolationRégulationCirculateur

Générateur(s):Caractéristiques GestionPosition

Ventilation


Eclairage

SYSTEMES de CHAUFFAGE

Caractéristiques thermiques de référence (Titre II, Chapitre V, articles 21 à 23)

Caractéristiques thermiques minimales

(Titre III, Chapitre IV, articles 46 à 53)

Fixe des « garde-fous » à respecter

GENERATEUR DE CHAUFFAGEpar effet Joule

Autres systèmes convecteurs

NF-B NF-C

non NF-B

Régulation par pièce quelconque

GENERATEUR DE CHAUFFAGE autre qu’à effet Joule

chaudière condensation

chaudière basse température

chaudière standard moyenne du marché

chaudière standard directive

> 1/01/2003 : chaudière avec veilleuse

REGULATION DE TEMPERATURE DE LA GENERATION

température variable

température constante

GESTION EN SEQUENCE DES GENERATEURS

avec priorité et isolement

avec priorité sans isolement

sans priorité

REGULATION DE LA DISTRIBUTIONDE CHAUFFAGE

fonction des besoins

fonction température extérieure

> 400 m2 température constante(sauf CIC)

REGULATION DES AUXILIAIRES DE CHAUFFAGE

vitesse variable

vitesse constante (+arrêt possible nuit / week end)

vitesse constante arrêt avec saison chauffage

vitesse constante pas d ’arrêt

LES BESOINS : AVANT / APRES

RT 88 logement annuels

saison de chauffage fixée indépendant du système

de chauffage ne tiennent pas compte

de l’intermittence valorisation de la surface

des fenêtres et de leur orientation

RT 2000 mensuels par phase de chauffage saison de chauffage

calculée dépendent de l’émetteur et

de sa régulation tiennent compte de

l’intermittence valorisation de l’orientation

des fenêtres

LES BESOINS DE CHAUFFAGE Ils sont calculés

pour chaque mois pour chaque phase de fonctionnement du

chauffage (normal, réduit,arrêt, pleine puissance)

Ils dépendent du rapport entre les apports et les

déperditions pour les logements, de l’inertie du bâtiment

L’inertie prise en compte pour le calcul de C et de Cref est la même

CALCUL DES BESOINS DE CHAUFFAGE 1) Déperditions de chaleur

tiennent compte:• des émetteurs, • de la régulation terminale, • de l’intermittence du chauffage

2) Apports internes et solaires pertes du système d’eau chaude

3) Durée de la saison de chauffage 4) Calcul des besoins de chauffage

DEPERDITIONS DE CHALEUR

Entrées modifiant les déperditions :

Ubat

Débit ventilation

Type zone

Déperditions

Type régulateur

Type émetteur

Type programmateur

Inertie


Type zone

T consigne initiale

Type régulateur

Type émetteur

T° consigne corrigée

Variation temporelle

Variation spatiale

Etape 1 : Prise en compte de l’émission et de la régulation

TYPES D’EMETTEUR

Référence

Classe devariationspatiale

A plancher chauffant

B Cassettes, tubeset panneauxrayonnants

C autres émetteurs

Classe devariation

temporelle

Régulation terminale TC247 classe 4 B

Régulation terminale TC247 classe 3

Emetteur électrique direct avec thermostat intégré certifié NF performancecatégorie C

Emetteur intégré aux parois et thermostat admis à la marque NF performancecatégorie B

C

Robinet thermostatique certifié

Emetteur électrique direct avec thermostat intégré non certifiéD

Régulation TC247 classe 2

Robinet thermostatique non certifié

Régulation système de climatisation non caractérisée mais permettant un arrêttotal de l'émission

E

Autres régulations non caractérisées ou actionneurs ne permettant pas un arrêttotal de l’émission tels que les ventilo-convecteurs commandés par action surventilateur seul

F

TYPES DE REGULATION

Classe à retenir dans la plupart des cas en l’absenced’un certificat ou d’un PV d ’essai par laboratoire

indépendant selon normes du CEN TC247

Référencehors

effet joule

Référenceeffet joule

LES REGULATIONS TERMINALESChauffage par effet joule

Autres systèmes convecteurs

0.9K

1.5K

2.0K

NF-B NF-C

non NF-B

Régulation par pièce quelconque

0 K système parfait

1.2 K Robinet thermostatique Cencer

1.5 K Robinet thermostatique

2.0 K Régulation par pièce quelconque

Chauffage autre qu’effet jouleLES REGULATIONS TERMINALES


Ubat

Débit ventilation

Type zone Scénario usage

programmateur

Inertie

Température équivalente

semainenuit

week end

T° consigne corrigée

Etape 2 : Impact de l’intermittence du chauffage

optimiseur + contrôle d’ambiance

horloge + contrôle d’ambiance

horloge sans contrôle d’ambiance (référence logement collectif > 400m²)

occupation

discontinue pas de dispositif

TYPES DE PROGRAMMATEUR D’INTERMITTENCE


Ubat

Débit ventilation

Déperditionspour chaque

moisT° équivalente

Scénario usage

Etape 3 : Calcul des déperditions mensuelles

APPORTS DE CHALEUR Entrées modifiant les apports :

Pertes systèmes ECS

Type zone

Apports

Surfaces vitrées

Orientation N/E/S/O/H*

Facteur solaire*

Ombres*

Pertes ventilation* entrées optionnelles

APPORTS DE CHALEUR

Apports internes

le type de zone donne la valeur des apports en W/m²

• 2 W/m² stockage, industrie…• 4 W/m² logement, hébergement, enseignement…• 7 W/m² bureaux, commerces…

les apports sont calculés pour chaque mois les apports internes sont les mêmes pour le

calcul du C et du Cref

APPORTS DE CHALEUR

Apports solaires

l’ensoleillement est calculé mensuellement pour chaque orientation N/E/S/O/Horizontal

sont valorisés• une bonne orientation des baies

• un facteur solaire élevé différentes valeurs par défaut sont possibles

• masques lointains• masques proches et facteur solaire• orientation des baies• il est possible de ne saisir que la surface totale des baies

la référence correspond aux valeurs par défaut

DUREE DE LA SAISON DE CHAUFFAGE

La durée de la saison de chauffage est un résultat de calcul

Elle dépend du rapport pour chaque mois entre: les apports de chaleur le coefficient de déperdition moyenne

calculé à partir du Ubat et des déperditions par ventilation

CALCUL DES BESOINS DE CHAUFFAGE

Pour chaque mois : calcul des besoins selon les 4 phases de marche chauffage Relance Normale Réduit Arrêt

Pour chaque phase, détermination : du niveau de puissance [kW] de la durée [h]

LES 4 PHASES CHAUFFAGEPuissance (kW)

Durée (h)

Relance

Normale

Réduit

Arrêt

CONSOMMATIONS DE CHAUFFAGECALCULEES PAR PHASE

BESOINS

+ PERTES DE DISTRIBUTION(*)

+ PERTES DE GENERATION

(*) intégrant les pertes récupérées des distributions chauffage et ECS

DEFINITION DES EQUIPEMENTS

L’équipement chauffage est déterminé dans les conditions nominales (eb): Type, gestion et puissance d’émission Architecture et typologie de la distribution Génération de chaleur et son mode de gestion

La description de l’équipement doit être réalisée par étapes en fonction d’un découpage précis

SCHEMA TYPE D’UN SYSTEME CHAUFFAGE

Zone de chauffage (Besoins)

Émetteur de chaleur

Génération de chaleur

Interface de

gestion

Programmationet régulation

Distribution

DECOUPAGE DU PROJET POUR LE CHAUFFAGE : du besoin à la génération

Le besoin chauffage peut être découpé avec un maximum de 3 niveaux : Un ou plusieurs bâtiment avec pour chaque bâtiment : Une ou plusieurs zones d’usage avec pour chaque zone : Un ou plusieurs groupe de chauffage

Chaque niveau est relié à la génération par un réseau de distribution : Interne au groupe Inter-groupes Inter-zones Inter-bâtiments

Quelques exemples …

Bâtiment

Zone de chauffage

Groupe de chauffage

Groupe de chauffage

Zone de chauffage

Groupe de chauffage


Exemple simple : maison individuelle

La maison est équipée d’un chauffage individuel par radiateurs

Le projet, le bâtiment, la zone et le groupe sont identiques

Le groupe chauffage est relié directement à la génération de chaleur

Bâtiment Zone de chauffage

Groupe de chauffage


Exemple avec groupes : maison avec PCBT + radiateurs

La maison est équipée de 2 groupes de chauffage :Plancher chauffant au RdCRadiateurs à l’étage

L’ensemble forme une zone avec le même mode de programmation

Chaque groupe dispose d’une distribution et interface adapté

L’ensemble est relié à la génération par une distribution inter-groupes

Bâtiment

Zone de chauffage

Groupe de chauffageradiateurs

Groupe de chauffage PCBT


Exemple plus complexe : bâtiment tertiaire

Le bâtiment se découpe en 3 zones de chauffage, qui sont régulées de façon indépendante.

Chaque zone peut être découpée en un ou plusieurs groupes, avec distribution inter-groupe.

La distribution inter-zones raccorde les équipements à la génération.

Bâtiment Zone 1 de chauffage

Groupe de chauffage

Groupe de chauffage


Zone 2 de chauffage

Groupe de chauffage

Groupe de chauffage

Zone 3 de chauffage

Groupe de chauffage

Exemple avec 2 bâtiments

Chaque bâtiment est composé de une ou plusieurs zones reliées entre elles par un réseau inter-zones

Chaque bâtiment est relié à la génération de chaleur (chaufferie) par un réseau inter-bâtiments

Bâtiment 1 Zone 1 de chauffage

Groupe de chauffage

Groupe de chauffage

Zone 2 de chauffage

Groupe de chauffage

Groupe de chauffage

Zone 3 de chauffage

Groupe de chauffage

Bâtiment 2Zone 1 de chauffage

Groupe de chauffage

Groupe de chauffage


Zone 2 de chauffage

Groupe de chauffage

Exemple pour le chauffage individuel en immeuble collectif

X logements de surfaces différentes, mais avec :le même niveau d’isolation, d’équipement

ventilation, programmation, équipement de chauffage ECS et générateur

=X logements de surface moyenne

(Surface totale / X)Avec un générateur par logement

Ce principe de découpage permet :

L’intégration de différents équipements de chauffage, distribution, interface de gestion et génération de chaleur.

L’association de zones et d’usages diversifiés

Le traitement de différents cas possibles

Bâtiment

Zone de chauffage

Groupe de chauffage

Groupe de chauffage

Zone de chauffage

Groupe de chauffage


ELEMENTS DEFINISSANT UN GROUPE

L’émission avec son type, niveau de température et mode de gestion

La distribution interne du type bitube, pieuvre, monotube, son niveau d’isolation et son mode de gestion.

Chaque mode de distribution = modèle paramétrique qui permet de déterminer automatiquement les longueurs, diamètres et données associées

Le niveau de température, d’isolation des canalisations et gestion du circulateur peuvent être valorisés.

EMISSION DE CHALEUR A EAU CHAUDE

Le type :RadiateursVentilo-convecteurs, Aérothermes, CTAPlancher et plafond chauffants ( + pertes au dos éventuelle)

Le niveau de température :Haute 50°K ou « normale »Moyenne 30°K radiateur basse températureBasse 15°K plancher chauffant

Le mode de gestion :Bitube vanne 2 ou 3 voiesMonotubeCommande du ventilateur associé en Tout ou Rien (TOR)

Radiateur ou émetteur 50 ou 30

Robinet Thermostatique ou Vanne 2

Voies

Vanne 3 Voies ou Robinet monotube

(by-pass)

Ventilo-Convecteur Aérotherme ou CTA

50 ou 30

Ventilateur (local) piloté ou en marche

permanente

Plancher Chauffant Basse

Température 15

EMISSION DE CHAUFFAGE

RÉFÉRENCE Émetteur à haute : 50 Variation spatio-temporelle

= 1.7 K Régulation en fonction du

besoin du local Pas d’auxiliaires d’émission

(pas de ventilateur local)

Les PLUS : Fonctionnement à basse : 30 ou 15 (PCBT)

Variation spatiale < 1.7 K

Les MOINS : Pertes au dos des émetteurs

intégrés au bâti Variation spatiale > 1.7 K Régulation avec w > aux

besoins Auxiliaires d’émission

et leur commande (TOR …)

T 50

Rth

Évolution de q et m selon le montage et la

régulation de eau chaude

27.622.323.022.3Kw - a

0.3950.3950.1430.395m3/hq réseau

123100103100-Indice D distribution

47.342.042.742.0°Cw moy. réseau

35.439.335.439.3°C retour réseau

10010036100-Indice q/qn réseau

50.044.850.044.8°C départ EC

> au besoinf(besoin)> au besoinf(besoin)Régulation EC

V3V bypassRob.therm ou V2VMontage

EFFETS DU CHAUFFAGE BASSE TEMPERATURE

Améliore le niveau de confort (ST plus faible) Réduit les pertes de distribution (w-a plus faible) Augmente la puissance nominale des émetteurs à

mettre en place Augmente le débit d’eau, le diamètre moyen du

réseau de distribution et les consommations des auxiliaires

Améliore le rendement de génération (si celui-ci peut fonctionner à basse température)

PERTES AU DOS DES EMETTEURS INTEGRES AU BÂTI

Perte Qb = Qh.(Apcbt /Azone ).Xb/100 Xb = 100 (Ri/Rb) en [%] Plancher / LNC ou extérieur Rb = 1/(b.Uo – Ri) Plancher / vide sanitaire ou sous-sol Rb = 1/(Uo – Ri) Plancher sur terre plein Rb = Ag/Lg – Ri Ri = 0.20 (m²K/W) en général

(résistance au dessus du plan chauffant)

Exemple : Apcbt sur LNC = 60m² et Azone = 100m² Ri plancher = 0.20 Uo = 0.45 et b = 0.8 Perte Qb = Qh (60/100) * 0.2/(1/(0.8.0.45-0.2))

Qb = Qh 0.032 soit 3,2% de pertes

VENTILATEUR D’UN VENTILO-CONVECTEUR

Attention :La référence d’émission n’en prend pas en compteLa puissance par défaut est de 50 W / kW chauffageLa consommation d’énergie est récupérable (avec la distribution chauffage) mais attention coefficient énergie primaire = 2.58

Mieux vaut :Vérifier la puissance réelle des ventilateurs (basse vitesse, valeur certifiée)Programmer le ventilateur en fonction du besoin (TOR …) Ventilateur (50W/kW chaud par

défaut) piloté ou en marche permanente

DISTRIBUTION CHAUFFAGE CENTRALISE DU GROUPE

4 types :BitubePieuvre ou centraliséMonotube série dérivéBitube PCBT

2 modes de pose :ApparentEncastré en dalle

Un niveau d’isolation thermique en fonction du diamètre des canalisations

A partir de paramètres simples ( Surface, nombre de niveaux, position, niveau d’isolation, …) modèle paramétrique estimant automatiquement les longueurs, diamètres, coefficients de pertes de chaleur et charge du circuit.

Le concepteur peut éventuellement indiquer ses propres valeurs.

Bitube apparent Pieuvre incorporée en dalle

Boucle monotube Plancher chauffant

REFERENCE DE DISTRIBUTION DU CHAUFFAGE

Les longueurs, emplacements, le mode et type de distribution sont identiques pour le projet et la référence

La perte de charge [kPa] des réseaux projet et référence sont identiques

U [W/(m.K)] de référence des canalisations : Dans le volume chauffé à l’air libre

• U = 0.0329 De(mm) + 0.22 Dans le volume chauffé incorporé en dalle

• U = 0.0035 De(mm) + 0.85 Hors volume chauffé ( classe 2 isolant )

• U = 0.0026 De(mm) + 0.20

COEFFICIENT U des CANALISATIONS DE CHAUFFAGE

0.1208.00E-430010Isolant Classe 6






0.6461.94E-33210Sous fourreau jeu 50 %


0.2163.29E-210010Nu à l’air libre

BuAuDe maxi

De mini

Type d’isolation

U (W/m.K) = Au De (mm) + Bu De (mm) = 2 + 22.9 q(m3/h)0.4

A minima hors

volume chauffé

A minima pour les circuits en dalle

AMELIORATIONS DE LA DISTRIBUTION CHAUFFAGE

Isolation renforcée des canalisations (dans ou hors zone chauffée) Tube isolé ou large fourreau dans les parcours en

volume chauffé Classe isolant > 2 hors volume chaufféNota : Zone ou local chauffé ==> au moins égale à 12°C en

période occupation

Fonctionnement à basse température Fonctionnement à débit variable (réduction

du débit d’eau et écart de )

PENALISATIONS DE LA DISTRIBUTION DE CHAUFFAGE

Les réseaux à constante

Les réseaux mal ou non isolés Tubes incorporés en dalle sans fourreau et

lame d’air Parcours collectifs en sous-sol, extérieur, en

sous-station, local de production de chaleur

CALCUL DES PERTES DE DISTRIBUTION DE CHAUFFAGE

Qd (Wh) = Ui.Li.(w-amb).t

Li [m] et Ui [(W/(.K)] = longueur et coefficient U du tronçon « i » du réseau de distribution

w = moyenne [°C] du réseau chauffage durant la phase amb de l’espace où circule le réseau = i – b (i-e)

• b = coefficient de réduction de température• i = intérieure de chauffage• e = extérieure moyenne du mois

t = durée de la phase [h]Éléments à valoriser :

Tous les Ui < Ui référence w de distribution < w de distribution référence

Zone chauffée a

Générateur

Émetteurs de chauffage

Perte de distribution hors zone chauffée

Non récupérable

Perte de distribution dans zone chauffée

récupérable

(lnc) = a – b (a-e)

AUXILIAIRES CHAUFFAGE

Leur puissance électrique Pcir est fonction de :

Sa puissance hydraulique Ph [W] = qn. Hmn / 3,6qn = débit nominal d’eau du circuit [m3/h] Hmn = hauteur manométrique nominale du circuit [kPa] Son efficacité (valeur moyenne proposée par les Th-C)Eff = Ph 0.314 / 15.3

Soit : Pcir [W] = Ph / Eff

AUXILIAIRES CHAUFFAGE

Leurs consommations d’énergie sont fonction : de la durée de marche t [h] (permanente ou

asservie) du type ( vitesse constante ou variable ) du rapport q/qn ( débit réel/débit nominal)

Qcir [kWh] = Pcir. t . Fcpr

avec :Fcpr = 1.00 pour les circulateurs à vitesse constanteFcpr = 1.05 (q/qn)0.676 pour les circulateurs à vitesse

variableSi la pompe est arrêtée durant la phase arrêt chauffage : Fcpr = 0 durant cette phase

LES ELEMENTS INTER-GROUPES … INTER-BATIMENTS

Un réseau du type bitube équilibré et isolé (en fonction de sa position) dans tous les cas.

Un modèle paramétrique possible pour l’inter-groupes

Les caractéristiques réelles des réseaux inter-zones et inter-bâtiments ( par simplification, si le niveau d’isolation et régulation est >= à la référence, les réseaux peuvent être négligés en référence et en projet)

Le niveau de température, d’isolation des canalisations et gestion du circulateur peuvent être valorisés.

Les longueurs, les positions de référence et projet sont toujours identiques

LES ELEMENTS DE LA GENERATION A EFFET JOULE

Générateurs confondus avec l’émetteur Caractéristiques :

puissance, classe spatio-temporelle de l’ensemble « émetteur-

régulation terminale » : convecteurs, plancher chauffant inertiel ou non, plafonds chauffants modulaire ou film, aérothermes, ventilo-convecteurs,… avec régulation NF-C, NF-B ou régulation sans certification,…

Pertes de génération = 0Consommation d’auxiliaires = 0

(sauf pour les ventilo-convecteurs)

LES ELEMENTS DE LA GENERATION CENTRALISEE DE CHALEUR

Le nombre, les puissances nominales et les performances des générateurs ( rendement, auxiliaires, …)

Son mode de gestion et niveau de température

Sa position (mono-zones ou multi-zones) et d’espace tampon

Le ou les circuits chauffage et ECS raccordés à la génération

PRINCIPALES CARACTERISTIQUES D’UN GENERATEUR A COMBUSTIBLE

LIQUIDE OU GAZEUX Type de générateur (référence, standard,

basse température, condensation,, …) Pn puissance nominale [kW] Rendements à charge nominale et

partielle [%/PCI] Pertes à l’arrêt [W à 30°] Puissance électrique des auxiliaires [W] Présence ou non d’une veilleuse minimale en marche continue

AUTRES GENERATEURS PRIS EN COMPTE DANS Th-C (§11.6)

Générateurs air chaud à gaz Tubes et panneaux radiants gaz Radiateurs gaz Chaudières bois Pompes à chaleur Raccordement à un réseau de chaleur

GENERATEURS PAS ENCORE PRIS EN COMPTE DANS Th-C (juin 2001)

Systèmes solaires actifs (plancher solaire direct, capteurs + installation classique,..)

Cogénération; …

Insertions dans une prochaine mise à jour des règles Th-C

DE LA CHARGE INSTANTANEE A LA CONSOMMATION

Données de charge :

Pch = Puissance = Besoin chauffage

Niveau de température (en fonction mode de régulation)

Température du local génération

Durée de la phase

Générateur de chaleur : gen = maxi (ch, mini gen) Pch/Pn = taux de charge Caractéristiques générateur

Rendement utile [%/PCI] et consommation d’énergie [kWh]Durée de marche [h] des auxiliaires et du générateurPertes de chaleur éventuellement récupérables( (mono-zone)

0 0.3 Pn Pch Pn

P [kW]

Pertes [kW]

Courbe d’évolution des pertes selon la charge pour une gen

donnée

Pertes à l’arrêt

Pertes à charge 30

%

PERTES DE GENERATION SELON LA CHARGE

REFERENCE POUR LA GENERATION(autres qu’à effet Joule)

Puissance nominale [kW], nombre et emplacement définis par le concepteur

Rendements sur PCI, pour Pn<400kW (si Pn>400kW) à charge 100 % et 70°C Rnom% = 84 + 2 log10Pn (89,2) à charge 30 % et 50°C R30% = 83 + 2 log10Pn (88,2) % Pertes arrêt/Pn, à charge nulle et 30 = 1.75 – 0.55 log10Pn

Puissance des auxiliaires [W] : Paux = 20 + 1.6 Pn minimale de fonctionnement = 45 °C Fonctionnement à variable, en cascade avec isolement

hydraulique des générateurs inutilisés

BONIFICATIONS POUR LES GENERATEURS A COMBUSTIBLE

Les performances réelles de la génération Données constructeurs certifiées Générateurs à basse température, à condensation … Pertes à l’arrêt réduites Puissances d’auxiliaires réduites Température de fonctionnement inférieure à 45°C

Les chaufferies composées La gestion avec priorité des générateurs

performants

PENALISATIONS POUR LES GENERATEURS A COMBUSTIBLE

Les chaudières standard ou < générateur de référence La marche à constante Des données constructeurs non certifiées ou

l’utilisation des valeurs par défaut Des pertes à l’arrêt et des puissances d’auxiliaires

importantes La mini de fonctionnement par défaut = 45°C > ref Les chaufferies composées sans cascade et/ou sans

isolement

PERTES RECUPERABLES DE LA GENERATION ( dans le cas d’un équipement mono-zone )

Pertes par les parois : Q par_rec = Parrêtnom (/30)1.25 (1-b) p-Qp.g t c

Pertes des auxiliaires de génération : Q aux.g rec = 0.54 Qaux.g (1-b) t f-g

avec : = gen – local et b = coefficient de réduction de

température

Parrêt nom = pertes à l’arrêt nominales [W]

Q aux-g = puissance des auxiliaires [W]

p-Qp.g = % des pertes par les parois du générateur : • 0.50 Brûleur atmosphérique • 0.75 Brûleur à air soufflé ou flux forcé

t c = durée de la période [h]

t f-g = durée de marche du générateur (h]

COMPARATIF ENTRE GENERATEURSREFERENCE / STANDARD

0 0.3 Pn Pch Pn

P [kW]

Pertes [kW]

Générateur standard

Générateur de référence

Pertes > à la

référence

Point de

marche

COMPARATIF ENTRE GENERATEURS REFERENCE / BASSE TEMPERATURE

0 0.3 Pn Pch Pn

P [kW]

Pertes [kW]

Générateur basse température

Générateur de référence Pertes < à

la référence

Point de

marche


enveloppe

ventilation

chauffage





découpage en zones

Chauffage

Projet

Génération

Ventilation

Besoins Nombre points de puisageRéseau bouclé ?Eau chaude sanitaire

Géométrie boucle Isolation boucle Gestion circulateur

Eclairage

BESOINS D’EAU CHAUDE SANITAIRE

CE QUI CHANGE :

Prise en compte de l’eau chaude sanitaire en bâtiments résidentiels ET enbâtiments non résidentiels

ECS : LES BESOINS

Conventions selon les types d ’activités

non prise en compte dans certaines zones : enseignement, bureaux, spectacle, industrie, transport, commerce

autres zones : a = nombre litres à 40°C/(unité.semaine)

Qw = 1,163.a.Nu.(40 - Tef).Nsem [Wh/mois] avec : Nu = nombre d’unités

Nsem = nombre de semaines (hors vacances)/moisTef = température moyenne mensuelle d’eau froide

ECS : LES BESOINSBesoins unitaires « a » et types d’unité dépendent

logements a = 12,2 l/(m² habitable.semaine)hôtels a = 665 à 1570 litres/(chambre.semaine)restauration a = 45 à 225 litres/(repas.semaine)établissement sanitaire a = 120 à 1050 l/(lit.semaine)établissement sportif a = 1200 l/(douche.semaine)

de l ’usage de la zone

de facteurs complémentaires(pour établissements sanitaires, restauration, hôtels)

BESOINS D’ECS : DONNEES D’ENTREE

• Paramètres automatiquement définis à partir de données déjà saisies :

Tef mensuelles selon la zone climatique type d’unité selon l’activité de la zone

• Données d’entrée spécifiques pour Becs : - nombre d’unités (repas/jour, lits, chambres, m²)

- données complémentaires : avec ou sans

blanchisserie, hébergement, cuisine traditionnelle

ou self, nombre d’étoiles

SYSTEMES d’ECS

Caractéristiques thermiques de référence (Titre II, Chapitre VI, articles 24)

Caractéristiques thermiques minimales

(Titre III, Chapitre V, articles 54 à 57)

Fixe des « garde-fous » à respecter

STOCKAGE d’ECSchauffe-eau électrique

Si Vs < 500 l ==> Cr =1.25 Vs-1/3

Si Vs > 500 l ==> Cr =2 Vs-0.4

Si Vs v < 200 l ==> Cr =0.22Si Vs h > 200 l ==> Cr =0.30

Vs réf = Vs projet

STOCKAGE d’ECSAutres qu’électriques

Cr = 3.3 Vs-0.45

Accumulateur gaz : performance de la EN 89

chauffe-bain : performance de la EN 26

Vs réf = Vs projet

DISTRIBUTION d’ECS MAINTENUE en TEMPERATURE

(BOUCLE OU TRACAGE)

Pertes = 2 d + 0.2 [Wm.K]

Pertes = 3.3 d + 0.22 [Wm.K]d

isolant

CONSOMMATIONS D’ECS

BESOINS

+ PERTES DE DISTRIBUTION

+PERTES DE STOCKAGE

+ PERTES DE GENERATION

CALCULS MENSUELS (+ CONSOMMATIONS DES AUXILIAIRES)

CONVENTIONS DE CALCUL POUR LA DISTRIBUTION ECS INDIVIDUELLE

(non bouclée)

Forfait par point de puisage correspondant à l’élimination du bouchon d’eau froide dans le réseau : 5 ml de tube 16/18 soit 1,2 litre d’eau ecs = 55°C et a = i normale de chauffage 4 puisages/jour en résidentiel, 3 dans les

autres cas

DISTRIBUTION ECS COLLECTIVE BOUCLE ou MAINTIEN EN TEMPERATURE

Calcul des pertes de chaleur selon : L’architecture et la typologie (longueurs, isolation et

position du réseau ECS -->bouclage ou traçage) La durée et le rythme d’usage de la boucle ECS L’écart de température ecs (55°C) et l’ambiance ou

circule le réseau Calcul de la consommation du circulateur de

bouclage ECS selon ses caractéristiques

COEFFICIENTS U DES CANALISATIONS CHAUFFAGE ET ECS









0.2163.29E-210010Nu à l’air libre

BuAu De maxi

De mini

Type d’isolation

U (W/m.K) = Au De (mm) + Bu

DISTRIBUTION ECS COLLECTIVE :2 METHODES

SimplifiéeCalcul automatique des

longueurs et diamètres du circuit en fonction du nombre de points de puisage, de niveaux, de colonnes et surface de zone

Choix du niveau d’isolation (colonne et horizontal), mode de fonctionnement du réseau …

DétailléeLe concepteur détermine

les longueurs, les diamètres, l’isolation, position de la boucle de distribution ECS et mode de fonctionnement, la puissance du circulateur de bouclage …

STOCKAGE ECS

Le volume et la position du stockage sont déterminés par le concepteur

L’eau chaude est stockée à 65°C Les mêmes volume et position sont

appliqués à la référence et au projet Seul le niveau d’isolation du stockage Cr

[Wh/l.K.jour] peut être valorisé

PERTES DE STOCKAGE ECS Qg,w (kWh) = 10-3 Vs Cr (ecs- amb) nj.occ

Vs : volume de stockage [litres] Cr : constante de refroidissement [Wh/l.K.jour] ecs = 65°C amb = i – b (i- e)

• b = coefficient de réduction de température du local non chauffé où est situé le stockage i = température intérieure de chauffage e = température moyenne extérieure du mois• nj.occ = nombre de jours d’occupation du mois

PERTES ECS RECUPERABLES

SONT PRIS EN COMPTE : La distribution individuelle non bouclée Les pertes du stockage s’il est en volume chauffé Les parties collectives dans le volume chauffé 70 % de la consommation des circulateurs de

bouclage situés en volume chauffé

Ces pertes récupérables sont directement associées aux apports gratuits et solaires

dans le calcul du besoin chauffage

GENERATEURS D’ECS PRIS EN COMPTE DANS LES REGLES Th-C

Chauffe-eau électriques (§9.1) Générateurs à combustible mixte ou

raccordement à un réseau de chaleur (chauffage + ECS) à production instantanée d’ECS (gaz seulement) ou alimentant un préparateur d’ECS (§11.6)

Chauffe-eau gaz (§11.6) Accumulateur gaz (§11.6)


enveloppe

ventilation

chauffage





découpage en zones

Chauffage

Projet

Génération

Ventilation

Eau chaude sanitairePuissance installéeEclairage naturelDispositif de gestion

Eclairage

ECLAIRAGE Domaine d’application

- les bâtiments non-résidentiels- l’éclairage général

sont exclus : les éclairages extérieurs, des

logements de fonction, des parkings, de mise en valeur des marchandises, de

sécurité.

ECLAIRAGE Eléments pris en compte

• Puissance installée: performance des sources et accessoires

• Durée de fonctionnement- éclairage naturel

- dispositif de gestion

ECLAIRAGE Principe du calcul de la consommation

[Wh/an]

• tecl zone : nombre d’heures de fonctionnement annuel de l’éclairage de la zone en fonction :

- du type d’usage : scolaire, bureau...- de l’éclairage naturel- du type de gestion

zones

eclzoneseclzonesecl t.PC

• Pecl zone : puissance d’éclairage de la zone [W]

ECLAIRAGE Principe du calcul de la consommation

tecl = C1.tenuit_type + C1.C2.C3.C4. tejour_type

6 coefficients à déterminer :

- les durées types « nuit » et « jour »

- les facteurs de correction C1,C2, C3, C4

ECLAIRAGE : Définition de tecl (1)

tecl = C1. + C1.C2.C3.C4. tenuit_type tejour_type

type d'activité de la zone

Hébergements sanitaires, hôtels 1000 4000Bureaux, commerces, sports, 150 2350Restaurants (midi-soir), spectacles 150 2350Enseignement 100 1600Restaurant d'entreprises 0 500 en enseignement 0 300

En heures par an


tecl = . tenuit_type+ .C2.C3.C4. tejour_typeC1 C1

Type de gestion généraleInterrupteur commande manuelle 1Horloge + interrupteur 0,9Interrupteur + détecteur présence 0,8

REGULATION DE L’ECLAIRAGE

éclairement intérieur avec gradation

détection de présence pour l’extinction

horloge + interrupteur

commande manuelle par pièce

commande manuelle multi pièce


tecl = C1.tenuit_type + C1.C2. .C4. tejour_typeC3

Accès à l'éclairage naturelimpossible 1

nul 1Ic-5.Ip<-5 faible 1

-5<Ic-5.Ip<0 moyen 0,8 Ic-5.Ip>0 fort 0,6

Déterminer Ic (indice de clarté) et Ip (indice de profondeur Calculer Ic-5.Ip


tecl = C1.tenuit_type + C1.C2.C3. .tejour_typeC4

interrupteur manuel 0,6régulation avec gradation 0,4

1

avec accès éclairage naturel

sans accès éclairage naturel

Type de gestion durant le jour


tecl = C1.tenuit_type + C1. .C3.C4. tejour_typeC2

H1 1H2 0,8H3 0,6

1sans accès éclairage naturel

Correctif "durée du jour" selon la zone climatique

avec accès éclairage naturel

ECLAIRAGE Marche à suivre

1ère étape :

==> découpage du bâtiment par zone (selon les accès à

l’éclairage naturel, puis selon le type d’activité et les

systèmes de gestion) ==> définition des 4 coefficients C1, C2, C3,C4 et

calcul de tecl par zone pour le projet et sa référence

• 2ème étape : vérification des garde-fous

• 3ème étape : définition de Pecl pour chaque zone pour le projet et sa référence

• 4ème étape : calcul des Cecl zone et Cecl pour le projet et sa référence

• 5ème étape : éventuel « écrêtement » de Cecl

ECLAIRAGE : 1ère étape

Découpage du bâtiment selon les zones définies à partir des 3 critères (éclairage naturel, type d’activité, type de gestion)

Attention ! Découpages du projet et de la référence IDENTIQUES

Pour l’éclairage naturel ==> 2 méthodes

méthode globale ou méthode détaillée

ECLAIRAGE : 1ère étape

OPTION « Méthode globale »

Découpage du bâtiment en 2 parties- partie pouvant bénéficier d’éclairage naturel, surface = Aeclnat calcul de Ic et Ip C3

- partie ne pouvant pas bénéficier d’éclairage naturel C3 = 1, surface = Atotale- Aeclnat

ECLAIRAGE NATURELMéthode globale

Cas où Aeclnat = Alocaux

Circulations locaux techniques

<10m

locaux avec accès éclairage naturel locaux sans accès


Cas général : Aecl = aecl

5m

5maec aecaec aec

aec

aec

aec

aec aec aec aec

Locaux sans accès à lumière du jour

Partie de local muni de baies bénéficiant d’éclairage naturel

Partie de local muni de baies ne bénéficiant pas d’éclairage naturel

Luminaires à commande indépendante à >5m de la baie

aec

Luminaires à commande non indépendante à >5m de la baie


• Indice de clarté : Ic = 100.Av.df / Aeclnat

Surface vitréede baie

Facteur de transmission diffuse

baies

pour la partie du bâtiment bénéficiant de l ’éclairage naturel

• Indice de profondeur : Ip = Aeclnat / 1,3.péri

Longueur équivalent de façade

ECLAIRAGE NATUREL

OPTION « Méthode détaillée »

Découpage du bâtiment en locaux ougroupes de locaux identiques pouvantbénéficier d’éclairage naturel

calcul de Ip et Ic par local C3

ECLAIRAGE NATURELMéthode détaillée

• Indice de clarté : Ic = 100.Av. df / Alocal

Surface vitréede baie

Facteur de transmission diffuse

pour chaque local ou partie de local bénéficiant de l’éclairage naturel

• Indice de profondeur : Ip = pf / h

Profondeur du local hauteur plan utile/linteau

ECLAIRAGE NATURELMéthode détaillée

hauteur

plan utile/linteau

Pf

h

hauteur

plan utile/linteau

Pf si commande indépendante

h

Ip=1

exemple de zonage d’un hôtel 3* selon l’usage et la lumière du jour

Locaux avec accès à l’éclairage naturel

Locaux sans éclairage naturel

ECLAIRAGE : 1ère étapeCalcul de tecl et teclref

• tecl : défini à partir de C1, C2, C3 et C4 des zones du projet et de leurs types d’usage

• teclref : gestion par commande manuelle : C1=1, (art.28) pour les zones avec lumière du jour : accès moyen : C3 = 0,8 C4 = 0,6 (art.27); pour le reste : idem projet.

Exemple d’un bureau

0

400

800

1200

1600

ecl natfaible

ecl natmoyen

ecl natfort

Durée éclairage (h)

Interrupteur

interrupteur + détection présence

détection présence + régul éclairement

ECLAIRAGE : 2ème étapeVérification des garde-fous

(chapitre VI de l’arrêté)• Art.59 : si les occupants peuvent commander

l’éclairage interrupteur/local ou détection ou programmation ou télécommande depuis chaque poste de travail

• Art.60 : si commande par personnel de gestion

dérogation locale on/off ou visualisation depuis le lieu de commande

ECLAIRAGE : 2ème étape• Art.61 : en locaux à plusieurs usages avec

niveaux d ’éclairement différents dispositif de gestion pour modifier le niveau d ’éclairement

• Art.62 : dans un local avec :- points d’éclairage à moins de 4m d’une baie et P > 200W- points d ’éclairage à plus de 4m et P > 200W

commande séparée des points <4m et > 4m

• Art.63 : pas de mise en route automatique si l ’éclairage naturel est suffisant.

• Art.64 : si surface éclairée > 1000m² dispositif de suivi des consommations

ECLAIRAGE : 3ème étapeDéfinition de Pecl

Pecl = puissance installée [W]

si Pecl non connue ==> Pecl = 1,5.Peclref

si éclairage par luminaires non prévu à la construction en zone d’hébergement

==> Pecl = 0

Exemple d’un bureau Eclairement maintenu 400 lux sur 10 m² 2 plafonniers 4 tubes 18W T8 ou 14 W T5

0

4

8

12

16

20

24

Puissance W/m2

T8 +ferromagnétique

T8 +électronique

T5 +électronique

ECLAIRAGE : 3ème étape

Définition de Peclref (Art.26)

• Puissance de référence méthode globale 16 W/m² bureaux et commerces 15 W/m² enseignement, salle de conférences.. 12 W/m² hôpitaux, hôtels, restaurants 10 W/m² sport, stockage, transportsi éclairage général insuffisant ==> 3W/m² pour 100 lux

ECLAIRAGE : 3ème étapeDéfinition de Peclref (Art.26)

• Puissance de référence méthode détaillée 6 W/m² stockage et archives 12 W/m² halls d’accueil et circulations 15 W/m² autre local de plus de 30 m² 18 W/m² autre local de moins de 30 m²Local demandant E>600lux ou éclairage général

insuffisant : ==> local < 30 m² : 4 W/m² pour 100 lux

==> local > 30 m² : 3 W/m² pour 100 lux

ECLAIRAGE : 4èmeet 5èmeétapes

Calcul de Cecl et Cecl ref Cecl = Puissance * tecl

Cecl ref = Puissance ref * teclref

Limitation des compensationssi Cecl < 0,9.Ceclréf Cecl = 0,9.Ceclréf

si Cecl > 1,1.Ceclréf Cecl = 1,1.Ceclréf

+10%

-10%

LES COEFFICIENTS C et Cref Consommations pour le chauffage Consommations pour l’eau chaude sanitaire Consommations des auxiliaires Consommations d’éclairage (tertiaire)

Pour chaque énergie Pour chaque mois

Transformées : en consommation annuelle (kWh/an)

en énergie primaire (kWh ep/an)

C (kWh ep) = 2,58 C (kWh) élec. + C (kWh) autres énergies

Cref (kWh ep) = 2,58 Cref (kWh) élec. + Cref (kWh) autres énergies

THERMIQUE D’ETE

OBJECTIFS

Bâtiment non climatisés

Limiter les surchauffes en été

Bâtiments climatisés

Limiter les consommations de

climatisation

CLIMATISE OU NON CLIMATISE ?

Bâtiment (ou zone) climatisé (e) Production de froid par machine

thermodynamique ... pour le confort des personnes

Bâtiment non climatisé = autres cas + refroidissement thermodynamique de l'air neuf sans accroissement des débits traités au-delà du double des besoins d'hygiène

ZONES CLIMATIQUES D’ETE

Ed

Ec

Eb

Ea

Ed

Ec

Eb

Ea

BATIMENT NON CLIMATISE

Les moyens du confort d’été

Ventilation par ouverture des baies

Inertie thermique

Protection solaire des baies

BATIMENT NON CLIMATISE APPLICATION

Conformité du bâtiment par rapport à la référence Méthode directe ou calcul (Th-E) Possibilité de justifier par zone

Contrôle des caractéristiques minimales Chaque chambre : protection solaire Chaque local : mobilité des baies

Pas d’exigence si la surface de baie est très faible (2% de la surface de plancher)


Art. 13 : La protection solaire de référence de chaque baie tient compte :

de la zone climatique (Ea, Eb, Ec, Ed)

de l’inertie du bâtiment (légère, moyenne lourde, très lourde)

de l’exposition au bruit de la baie (BR1, BR2, BR3)

de l’orientation et de l ’inclinaison de la baie

BATIMENT NON CLIMATISE PRISE EN COMPTE DU BRUIT

Le bruit conduit à la fermeture des fenêtres et donc à une diminution de la ventilation

Les exigences thermiques sont renforcées : pour les locaux de sommeil exposés pour tous les locaux d’habitation et

d’hébergement fortement exposés

3 classes d’exposition au bruit : BR1, BR2, BR3

DETERMIONATION DE L’EXPOSITION AUX BRUITS

(annexe II)

La classe de bruit BR est déterminée par : la catégorie de l’infrastructure (1 à 5)

donnée par arrêté préfectoral

la distance de la baie à l’infrastructure

la vue de l’infrastructure depuis la baie (vue directe, partielle, masquée, arrière protégé, cour fermée)


Art. 36 : Ouverture des baies de chaque local courant > 30 % de leur surface (> 10 % pour les locaux de grande hauteur)

garantir la possibilité d’aérer.

Art.35 : Chaque baie de chambre a une protection solaire minimale : facteur solaire S < Sref

BATIMENT NON CLIMATISE 2 voies pour respecter l ’exigence

Méthode simplifiée : vérifier que la protection solaire de chaque baie est au moins égale à celle prise en référence

OU Calcul : vérifier que Tic Tic ref pour valoriser :

les systèmes de ventilation d’été, les protections solaires différentes selon les baies les masques architecturaux, l’inertie séquentielle Les baies en partie supérieure des locaux de grande hauteur

BATIMENT NON CLIMATISE 2 voies pour respecter l’exigence

Choix du mode de vérification

Sans calcul Calcul

Données par baie Classe d’inertie

Classe d’exposition au bruit Orientation et inclinaison

Facteur solaire

Tests de conformité R.O.L. baie 30%

Facteur solaire valeur de référence

Données par zone ou par bâtiment

Calcul de Ticref Calcul de Tic

Tests de conformité R.O.L. baies 30%

Facteur solaire baies loc. sommeil référence

Tic Ticref

Conforme Non conforme Non conforme

PROJ ET DE BATIMENT non climatisé Site et zone climatique d’été

Caractéristiques architecturales et thermiques Débit de ventilation spécifique

METHODE SIMPLIFIEE: ETAPE 1

facteur solaire de référence Sref ?

BR3BR2BR1Exposition au bruit

EdEcEbEaZone climatique

OrientationInertie

Facteur solaire de référence

0,45

Très lourde

Lourde

Horizontale/inclinée

Verticale couranteMoyenne

Verticale nord

Légère

METHODE SIMPLIFIEE: ETAPE 2

facteur solaire par baie (Th-S) Sbaie<Sref ?

Alu rptBoisPVCMenuiserie

P.F. avec soubassementFenêtre battanteP.F. sans

soubassementType

AutreAu nu intérieurMontage

Facteur solaire de la baieClair

Intérieure opaque et claire

0,06Extérieure opaque et claire

Sans

Peu émissif

ProtectionVitrage

Exemple de prestationsen logement

chambre à Lille (Ea) en zone calme (BR1)

une inertie moyenne,

des stores intérieurs sur les baies

verticales courantes,

pas de stores sur les baies verticales au

nord.

Exemple de prestations en logement

chambre à Paris (Eb) en zone bruyante BR2)

une inertie moyenne,

des stores extérieurs sur les baies

verticales courantes,

des stores extérieurs opaques sur les

baies de toiture.

Exemple de prestations en logement

chambre à Nice (Ed) en zone très bruyante (BR3)

une inertie lourde,

des volets ou stores extérieurs opaques sur les

baies verticales,

et aucune baie de toiture.

Autre exemple : quelles protections solaires sur les

bureaux ?

VUE DE FACE

Bureaux : exemple de recherche des protections solaires nécessaires

CALCUL : PRINCIPES DE Th-E

ei

es

em

i

s

m

Rei

Res

Rem

Ris

R

ms

Cm

i

s

m

Calculs en régime dynamique

avec un modèle 5 R/1 C

15

20

25

30

35

0 4 8 12 16 20 24

ei [°C]

Ti [°C]

Tic [°C] 3 h les + chaudes

Bureaux : exemple de résultats des calculs pour le dernier étage

43,742,239,537,9Tic du projet

[°C]

40,939,437,836,4Ticref [°C]

Zone Ed Zone Ec Zone Eb Zone Ea

Le dernier étage sans protection solaire n’est pas conforme, quelle que soit la zone

climatique d’été. Il faut corriger !

39,638,137,736,1Tic [°C]

Stores intérieurs clairs S, E et O

Stores intérieurs clairs au sud

Correction utilisée avec

Th-E

Stores extérieurs

clairs partout

Stores extérieurs clairs S, E et O.

Stores intérieurs foncés N

Stores intérieurs

foncésS, E et O

Correction nécessaire(méthode simplifiée

sans calcul)

40,939,437,836,4Ticref [°C]

Zone EdZone Ec Zone Eb Zone Ea

Bureaux : exemple des résultats de recherche de conformité pour le

dernier étage

BATIMENT CLIMATISE APPLICATION

Obligation de moyens : protection solaire maîtrise de la ventilation efficacité des équipements

Distinction entre habitation et autres bâtiments («non résidentiels»)

Règles transitoires : à partir de 2003, consommations de climatisation

HABITAT CLIMATISE

Maîtrise des apports solaires : Art. 38 : Facteur solaire moyen des baies

valeur limiteProtection égale à celle d’un bâtiment non climatisé

avec inertie lourde en exposition BR1

Maîtrise de l’efficacité des équipements : Art. 67 à 69 : exigences communes à toutes

les installations de climatisation

HABITAT CLIMATISE

1ère étape : facteur solaire moyen maximal Smb-max


Smb-max

0,25

Orientation

Horizontale

Verticale courante

Verticale nord

HABITAT CLIMATISE

2ème étape : facteur solaire moyen des baies Smb Smb-max ?

baiebaiebaie

mb AS A S

Pour chaque baie• Abaie : surface [m²]• Sbaie : facteur solaire (selon Th-S)

Calcul pour chaque orientation• Verticale nord• Verticale sud, ouest et est• Horizontale

BATIMENTS NON RESIDENTIELS CLIMATISES

Maîtrise des apports solaires : Art.37 : Rose = Ratio d’ouverture solaire

équivalente valeur limite

Maîtrise de l’efficacité de la ventilation : Art.65 : dispositifs spécifiques de ventilation Art.66 : portes d’accès avec dispositif de

fermeture après passage

Maîtrise de l’efficacité des équipements : Art.67 à 69 : exigences communes Art.70 : suivis consommation et température

NON RESIDENTIEL CLIMATISE1ère étape : ratio d’ouverture solaire

équivalente maximal « Rose-max »


« Rose-max »

0,250,35 0,250,30

NON RESIDENTIEL CLIMATISE

2ème étape : ratio d’ouverture solaire équivalente Rose Rose-max ?

toitbaiehorbaiehor

façade

mabaiebaievertose AS A 2

AF S A R

Fma : coefficient de masque architectural

Calcul avec toutes les baies sauf verticales nord

0,70Balcon loggia ou auvent de grande portée au sud

0,75Débord de toit, pare soleil ou auvent au sud

1,00Pas de masque ou valeur par défaut

FmaType de masque

Exemple pour l’hôtel climatisé 3*

Calcul de « Rose » pour contrôler la conformité de l’hôtel 3*

chambres : A baies =186m², Sbaies = 0.68sas entrée : A baies = 22 m², Sbaies = 0.68rez de chaussée : Abaies = 50m²,

Sbaies = 0.36

Afaçades = 1568m² Rose = 0.102 < Rose maxi quelle que soit la zone climatique d ’été

CLIMATISATION Exigences minimales pour toute

installation

Art.67 : pompes munies de dispositif d’arrêt

Art.68 : par local ==> dispositif d ’arrêt manuel

+ régulation f(Ti)

- si système débit d’air variable => dispositif commun à plusieurs locaux < 100m² (+régulation du débit soufflé dans augmentation de perte de charge)

- si plancher rafraîchissant => dispositif commun à plusieurs locaux < 150m² - pour les VCV froid seul => ventilateur asservi à Ti + programmation de l’arrivée de froid

CLIMATISATION Exigences minimales pour toute

installation

Art.69 : interdit de chauffer puis refroidir l’air ou refroidir puis chauffer l’air avant sa diffusion dans le local (sauf chauffage par récupération sur production de froid)

CLIMATISATION

Art.65 : dispositifs spécifiques de ventilation.

Art.66 : portes d’accès avec dispositif de fermeture après passage

Art.70 : si climatisation sur > 400m² ==> dispositif de suivi des consommation et mesure de Ti sur au mois un local / partie de réseau de distribution

Exigences minimales supplémentaires pour les installations en non résidentiel

Documents

Mallette de formation version 1 (juin 2001)