mallette de formation version 1 (juin 2001). pour : - la dguhc du ministère de l’Équipement des...
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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….
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Projet
Ventilation
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Projet
Type d’installation
Débits extraits/soufflés
Gestion
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Chauffage
Projet
ProgrammateurType émetteurQualité régulationPertes au dos Réseau de distribution ?
TypePositionIsolationRégulationCirculateur
Génération:Caractéristiques des générateursGestionPosition
Ventilation
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Chauffage
Projet
Génération
Ventilation
Besoins Nombre points de puisageRéseau bouclé ?Eau chaude sanitaire
Géométrie boucle Isolation boucle Gestion circulateur
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Chauffage
Projet
Ventilation
Eau chaude sanitairePuissance installéeEclairage naturelDispositif de gestion
Eclairage
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
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
SUJETS A TRAITER POUR Th-C enveloppe
ventilation
chauffage
eau chaude sanitaire
éclairage (non résidentiel)
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Chauffage
Projet
Ventilation
Eau chaude sanitaire
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
« AVANT / APRES » : PRINCIPES
Isolation de référence indépendante de l’énergie
Calcul par bâtiment pour tous les
secteurs
Isolation de référence fonction de l’énergie
Calcul par logement (résidentiel)
ou par bâtiment (tertiaire)
RT 2000RT 88
« AVANT / APRES » : PRINCIPES
Isolation de référence indépendante de l’énergie
Calcul par bâtiment pour tous les
secteurs
Coefficient Ubât pour tous les tous
secteurs
Isolation de référence fonction de l’énergie
Calcul par logement (résidentiel)
ou par bâtiment (tertiaire)
Coefficients GV (résidentiel) ou
G1 (tertiaire)
RT 2000RT 88
« AVANT / APRES » : PRINCIPES
Isolation de référence indépendante de l’énergie
Calcul par bâtiment pour tous les
secteurs
Coefficient Ubât pour tous les
secteurs
Coefficient Ubât : simple étape de
calcul du coefficient C
Isolation de référence fonction de l’énergie
Calcul par logement (résidentiel)
ou par bâtiment (tertiaire)
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
Coefficient b : valeurs par défaut
4 types d’isolation du local non chauffé
Th-U
Fascicule 1/5
COEFFICIENT Ubât
Coefficient b : valeurs par défaut
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
Coefficient b : valeurs par défaut
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 :
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
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, ...
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
Fascicule 4/5
PAROISOPAQUES
Up
Coefficients surfaciques équivalents Ue (III 6 et 7)
• Planchers bas sur vide sanitaire,
• Planchers bas sur terre-plein.
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
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, …)
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
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
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
Fascicule 5/5
PONTSTHERMIQUES
3 modes d’isolation
Isolation intérieure
Isolation extérieure
Isolation répartie (terre-cuite, béton cellulaire)
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
Fascicule 5/5
PONTSTHERMIQUES
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
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.
VALEURS PAR DEFAUTTh-U
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
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Chauffage
Projet
Ventilation
Eau chaude sanitaire
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
SUJETS A TRAITER POUR Th-C enveloppe
ventilation
chauffage
eau chaude sanitaire
éclairage (non résidentiel)
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Chauffage
Projet
Ventilation
Eau chaude sanitaire
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
VENTILATION GARDE-FOUS
•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
VENTILATION GARDE-FOUS
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 GARDE-FOUS
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
VENTILATION:DEBIT SUPPLEMENTAIRE
Cp > 0Cp < 0
Vent+++++
-----
h P
tirage
thermique
VMC simple flux
Pint < Pext
Extraction
Infiltrations
Entrées d’airExfiltrations
VENTILATION:DEBIT SUPPLEMENTAIRE
• 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
eau chaude sanitaire
éclairage (non résidentiel)
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
découpage en zones
Chauffage
Projet
ProgrammateurType émetteurQualité régulationPertes au dos Réseau de distribution ?
TypePositionIsolationRégulationCirculateur
Générateur(s):Caractéristiques GestionPosition
Ventilation
Eau chaude sanitaire
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
DEPERDITIONS DE CHALEUR
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
DEPERDITIONS DE CHALEUR
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
DEPERDITIONS DE CHALEUR
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
Génération de chaleur
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
Génération de chaleur
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
Génération de chaleur
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
Génération de chaleur
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
Génération de chaleur
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
Génération de chaleur
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
0.1401.10E-330010Isolant Classe 5
0.1601.50E-330010Isolant Classe 4
0.1802.00E-330010Isolant Classe 3
0.2002.60E-330010Isolant Classe 2
0.2203.30E-330010Isolant Classe 1
0.6461.94E-33210Sous fourreau jeu 50 %
0.8453.49E-33210Sous fourreau jeu 30 %
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
SUJETS A TRAITER POUR Th-C
enveloppe
ventilation
chauffage
eau chaude sanitaire
éclairage (non résidentiel)
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
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
0.1208.00E-430010Isolant Classe 6
0.1401.10E-330010Isolant Classe 5
0.1601.50E-330010Isolant Classe 4
0.1802.00E-330010Isolant Classe 3
0.2002.60E-330010Isolant Classe 2
0.2203.30E-330010Isolant Classe 1
0.6461.94E-33210Sous fourreau jeu 50 %
0.8453.49E-33210Sous fourreau jeu 30 %
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)
SUJETS A TRAITER POUR Th-C
enveloppe
ventilation
chauffage
eau chaude sanitaire
éclairage (non résidentiel)
ENTREES des REGLES Th-C
Caractéristiques Bâti
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
ECLAIRAGE : Définition de tecl (2)
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
ECLAIRAGE : Définition de tecl (3)
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
ECLAIRAGE : Définition de tecl (4)
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
ECLAIRAGE : Définition de tecl (5)
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
ECLAIRAGE NATURELMéthode globale
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
ECLAIRAGE NATURELMéthode globale
• 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)
BATIMENT NON CLIMATISE
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)
BATIMENT NON CLIMATISE
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
EdEcEbEaZone climatique
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 »
EdEcEbEaZone climatique
« 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
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