confort estival - comment éviter la surchauffe? exemples pratiques

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Confort estival – Comment éviter la surchauffe ?

Exemples pratiques et Atelier

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Manuel Bauer, Dr ès Sc, ing. Physicien

Estia SA

EPFL Innovation Park

1015 Lausanne

Document élaboré par

MINERGIE® – Confort estival – comment éviter la surchauffe | Janvier 2015

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Programme de l’atelier

Présentation de 3 cas pratiques de surchauffe

- école, administration, habitation (ems)

Travail par groupe (4 à 5 personnes) (15 min / thème)

- quelles solutions à apporter

Présentation (20 min / thème)

- résultats des groupes

- synthèse


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Atelier 1: Surchauffe estivale dans un collège

Cas critique à rénover

L’Ecole construite en 2003 rencontre de graves problèmes de surchauffe

La température intérieure monte régulièrement à plus de 33 °C dans les salles de classe

Des films “antisolaires” ont été installés, mais le résultat est insuffisant


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Caractéristiques de la zone étudiée: salle de classe

Ouvrants

➔ Sud-Ouest : 3 ouvrants manuels à projection (2.0 m x 0.35 m) (espace ouvrant env. 15cm)

➔ Sud-Est : 2 ouvrants manuels à projection (2.0 m x 0.35 m) (espace ouvrant env. 15cm)

Inertie thermique du local

➔ Parois intérieures OSB/ Ossature bois et isolation

➔ Plafond ossature bois avec revêtement acoustique

➔ Sol avec chape ciment 7 cm, revêtement lino

Protection solaire

➔ Stores toile, brun foncé, droit en partie haute, à projection en partie inférieure

Façade Sud-Ouest

Façade Sud-Est


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Caractéristiques: salle de classe

Orientation Sud-ouest (235°)

Facteurs d’ombrage en été Classes SO: environ 10% (masques dus à un arbre proche)

Valeur g vitrage

0.38

(vitrage double clair isolant à basse émissivité, avec film 3m

night vision 25)

Valeur g vitrage + protections

solaires

0.12 (partie haute, sur 2m)

vitrage combiné à une protection solaire extérieure

(store en toile entièrement baissée: toile Soltis 92 brun foncé)

0.12 à 0.38 (partie basse, sur 1m)

Surface de fenêtres SO 25.5 m2

SE 1.4 m2

Fraction de cadre des fenêtres <10 %

Gains internes 20 élèves 6h/j + 1 adulte 8h/j + 150 W (2 ordi) 4h/jour

proche de SIA 2024 pour une salle de classe.


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Simulation: situation actuelle salle de classe

Hypothèses :

- Ventilation optimale par TOUS les ouvrants (lorsque Te<Ti)

- Avec stores : stores fermés toute la journée.

- Jour chaud d’été (non extrême)


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Overheating hours

Reference case

814h

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Caractéristiques de la zone étudiée: espace de circulation

Périmètre du local

➔ Les circulations se situent en partie arrière nord et

contiennent l’espace WC. Les deux étages

communiquent par la cage d’escalier ouverte.

Ouvrants

➔ Toiture : 1 coupole ouvrante à projection motorisée

1.2 m x 1.2 m

➔ Nord-Est : 3 ouvrants manuels à projection largeur 2.0

m x hauteur 0.35 m (hauteur efficace 0.15 m) et 2

ouvrants condamnés (à la suite de rentrées d’eau).

Façade Nord-Ouest Façade Nord-Est


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Caractéristiques espace de circulation

Orientation Baie vitrée importante au nord-ouest et sud-est

ouvertures au nord-est

Facteurs d’ombrage en

été

NO: masque du à l’horizon proche dès 19h en été

NE: masque important permanent à l’arrière du bâtiment

SE: horizon dégagé pour le vitrage à l’étage

Valeur g vitrage

0.38

(vitrage double clair isolant à basse émissivité, avec film 3m night vision

25)

Valeur g vitrage +

protections solaires

Pas de protection solaire dans la configuration actuelle

Surface de fenêtres

principales

NO: 18.5 m2

NE: 8.5 m2

SE: 17.1 m2

Fraction de cadre des

fenêtres <10 %

Gains internes Négligeables


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Plan d’étage


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Résultat: situation actuelle espace de circulation

Hypothèses :

- Absence de ventilation


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Atelier 1: Surchauffe estivale dans un collège

Questions à traiter, pour chacune des zones (couloir et classes)

-Discuter les principes mis en oeuvre pour le confort d’été

-Quelles sont les causes de la surchauffe

-Discuter différentes pistes d’amélioration: simplicité mise en oeuvre, coût, efficacité au niveau du confort d’été


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Atelier 2: comparatif de façades types

Conception d’un bâtiment neuf

Projet de bâtiment administratif Minergie à façade lisse

Il s’agit d’optimiser à la fois, la performance d’été, d’hiver, la lumière naturelle, tout en respectant l’aspect architectural souhaité


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caractériser les variantes de base selon les critères du tableau ci-dessous

Variantes de base 2 doubles virages clairs

Store à lamelles,

Espace d’air fermé «respirant»

1 double vitrage, 1 écran simple

Store à lamelles

canal ventilé (double-peau)

2 doubles virages clairs

Store à lamelle

Espace d’air fermé «respirant»

allège pleine isolée

lumière

protection solaire

isolation façade

A B C


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Optimisations possibles

Optimisation

possible

Ecran extérieur simple vitrage Allège opaque isolée Ventilation vitrage extérieur 5cm

(haut+bas)

lumière

protection

solaire

isolation façade

A C B


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Quelles sont les fonctions de l’écran extérieur ?

Pourrait-on encore optimiser ces façades sur les aspects lumière, protection solaire et isolation , mais en modifiant l’aspect extérieur ?

Discuter les possibilités de rafraichissement dans un bâtiment fermé

Discuter les possibilités d’apporter de l’inertie thermique dans un bâtiment administratif


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Atelier 3: atrium dans un bâtiment d’habitation

Cas critique à rénover

Surchauffes dans l’atrium d’un home pour personnes agées

– Bâtiment des années 90

– Chambres sur l’extérieur avec balcon et protections solaires

– Verrière dans l’espace intérieur 64 m2


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Surchauffes dans l’atrium d’un home pour personnes agées

– Problème de surchauffe aggravé depuis l’enlèvement de films antisolaires dégradés

– Bâche provisoire installée pendant l’été 2003 (canicule)

– Le dernier étage est surchauffé en été


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Expliquer la problématique de l’atrium est été (pourquoi l’étage du haut est surchauffé, comment rentre la chaleur, comment peut-elle sortir)

Estimer la puissance du rayonnement solaire entrant en admettant une verrière en double vitrage clair

Discuter différentes variantes pour améliorer la situation

Comment rafraichir les locaux du 3ème étage


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