logiciels de simulation

Bruxelles Environnement

Les logiciels utilisés dans le cadre de développeme nt de

projets passifs ou « très basse énergie » : introdu ction. Marny DI PIETRANTONIO

PLATE-FORME MAISON PASSIVE ASBL

Formation“L’énergie dans les bâtiments durables”

Objectif de la présentation

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● Présentation des différents types de logiciels utilisés dans le cadre de développement de projets de standard passif et (très) basse énergie.

Plan de l’exposé

● Bilan énergétique global► 1. Logiciel PHPP► 2. Logiciel PEB ► 3. Logiciel BE.ACV

● Logiciels spécifiques► 1. Ponts thermiques► 2. Puits canadien► 3. Ensoleillement /

masques solaires► 4. Eclairage► 5. Diffusion de vapeur► 6. Performance

environnementale des bâtiments

► 7. Site Energie+

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● Simulations dynamiques► 1. Energy Plus –

Design Builder► 2. TRNSYS► 3. Capsol► 4. Pleaides► 5. SISAL

Plan de l’exposé






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Bilan énergétique global1. Logiciel PHPP

● Logiciel de certification des bâtiments passifs (résidentiels et tertiaires)

● Logiciel d’aide à la conception pour des projets passifs et/ ou basse énergie

● Il permet, entre autres, de calculer les besoins nets et primaires de chacun des postes énergivores au sein du bâtiment (chauffage, refroidissement, ECS, auxiliaire, éclairage…)

● Il peut être utilisé par les architectes, bureaux d’étude ou toute personne ayant des connaissances en thermique du bâtiment

● Il se présente sous un format Excel et comporte 33 feuilles de calcul

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● Bâtiment

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● Système

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● http://www.maisonpassive.be/?-Logiciel-PHPP-

● Des guidances techniques (avis techniques, primeset certification) sont également organisées par lesPlate-forme Maison Passive et Passiefhuis Platformpour les secteurs résidentiel et tertiaire.

Plan de l’exposé






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Bilan énergétique global2. Logiciel PEB

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● Historique et contexte bruxellois…► Directive européenne concernant la performance

énergétique des bâtiments (2002/91/CE);

► Transposition de cette Directive dans chacune des Régions

► EN RBC, adoption d’une ordonnance (diminuer la consommation d’énergie primaire et les émissions de CO2 des bâtiments). Cette ordonnance a pour objectif d’améliorer la performance énergétique des bâtiments et leur climat intérieur

► A Bruxelles, l’impact de cette ordonnance est très important dans la mesure où le bâtiment représente 70 % des consommations énergétiques globales de la Région de Bruxelles-Capitale.


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● Historique et contexte bruxellois…► L’ordonnance bruxelloise PEB et climat intérieur définit en

réalité trois réglementations :› la réglementation sur les travaux PEB, lors de travaux

soumis à permis d’urbanisme et/ou d’environnement ;

› la réglementation sur les certificats PEB, lors d’une transaction immobilière ;

› la réglementation sur les installations techniques PEB, pour toute installation centralisée de chauffage ou de climatisation.


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● Le logiciel► Permet de calculer:

› Le niveau E

› Le niveau d’isolation K

› Les consommations des divers postes énergétiques

► Intègre l'ensemble de la méthode de calcul

► Permet la détermination automatique des exigences applicables en fonction de la superficie, de l'affectation et de la nature des travaux ainsi que l'évaluation automatique des exigences

► Intègre la présence d'un modeleur optionnel permettant d'encoder d'une manière graphique les volumes et les découpes des parois afin de déterminer automatiquement l'environnement et les superficies des parois et volumes


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► Intègre des formulaires qui se remplissent automatiquement à partir des données du projet

► Possède un tableau de bord pour faciliter l'encodage du projet

► Intègre des outils des études de faisabilité quickscan, photovoltacalc et cogencalc

► Possède un module d'optimisation

► Utilise des bibliothèques indépendantes des projets qui peuvent être partagées par plusieurs utilisateurs

► Est convivial.


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● http://www.bruxellesenvironnement.be/► Accueil > Professionnels > Thèmes > Energie

> PEB et climat intérieur > Travaux PEB > Logiciel PEB

Plan de l’exposé






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Bilan énergétique global3. Logiciel be.acv

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● Le contexte :► Evolution rapide des exigences énergétiques

► Critères et législation de + en + exigeants

► Concept énergie grise prend de l’importance

► Demande des architectes et des pouvoirs publics

● Le logiciel► be pour « Belgique »

► acv pour « apparenté à une analyse de cycle de vie »

► Le logiciel permet de calculer le bilan énergétique global d’un bâtiment ainsi que son bilan des émissions de gaz à effet de serre

Be*ACV


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● Objectif► Encourager constructions et rénovations plus

responsables quant à l’énergie grise et au bilan des émissions de GES

► Aller + loin dans la prise en compte de l’impact d’un bâtiment

● Outil simple (mais pas simpliste)

● Encodage minimisé pour utilisateurs PHPP

● Bases de données► KBOB

► Ecobilan des parois

► Base de données producteurs

Be*ACV


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Be*ACV

PHPP sans PHPP

Encodage

be.acv

PHPP

Encodage

be.acv

Résultats Résultats

Base de Données Base de Données


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Be*ACV


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● www.beacv.be

● Gratuit, open source, multilingue

Be*ACV

Plan de l’exposé






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Simulation dynamique1. Energy Plus / Design Builder

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● Fonctions► Calcul des déperditions/gains thermiques de l'enveloppe

en hiver/été

► Dimensionnement du chauffage

► Dimensionnement du rafraichissement par ventilation naturelle et/ou climatisation

► Simulation dynamique restituant des données de confort, de bilan thermique, ventilation, etc.

► Construction en 3D réaliste avec vue des ombres portées

► Modeleur du bâtiment incluant des assistants de création de fenêtre, composition de la construction, détection automatique du type de paroi qui vous évitent de nombreuses saisies ou dessin


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► Gestion de l'occupation, de la ventilation mécanique, des ouvertures de fenêtre, de l'occultation des baies, des apports internes ... par planning paramétrable selon le type de jour, les mois, les heures (ou infra horaire);

► Economie d'énergie : free-cooling, récupérateur d'énergie sur air extrait, ventilation nocturne, gradation de l'éclairage selon la luminosité, régulation des températures d'air soufflé selon la demande, volume d'air variable ... déjà disponible en quelques clics.

► Plusieurs centaines de matériaux et exemples sont livrés en français avec le Pack Français

► Carte d'éclairement naturel, FLJ


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● Avantages :► Ergonomie

► Facilités des saisies

► Différentes simulations possibles (énergétique, éclairage, optimisation thermique, systèmes CVC, analyse CFD, étude d’ombrage)

► Importation et exportation 3D possibles

● www.batisim.net

Plan de l’exposé






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Simulation dynamique2. TRNSYS

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● Description ► TRNSYS (TRaNsient SYstem Simulation Program)

(programme de simulation de systèmes transitoires) est un logiciel modulaire de simulation. Il est livré avec un certain nombre de modules de base (environ 50) et offre la possibilité à l'utilisateur de créer lui-même ses propres composants.

► Parmi les modules de base, se trouvent de nombreux composants de systèmes thermiques courants ainsi que des sous-programmes de gestion des résultats des simulations et de gestion de bases de données (météo ou autres).

► Une librairie Internet de composants additionnels, et de fréquentes mises à jour sont accessibles pour les utilisateurs.


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● Données introduites ► Description du bâtiment et données météo (fournies avec

le programme pour certaines villes);

► Description des éléments du système thermique et de leur fonctionnement.

► Des liens existent avec certains programmes de dessin pour faciliter la saisie des données décrivant le bâtiment.

● Résultats► Consommations mensuelles et annuelles, visualisation

sous forme d'histogrammes, impression des différentes valeurs variables (par pas de temps), visualisation en temps réel de certaines valeurs de la simulation.


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● Avantages► Grâce à son approche modulaire, TRNSYS est

extrêmement flexible pour modéliser un ensemble de systèmes thermiques à différents niveaux de complexité (modules avec procédures de calcul plus ou moins élaborées)

► L'accès au code source permet aux utilisateurs de modifier ou d'ajouter des composants qui ne figurent pas dans la librairie d'origine

► Documentation vaste sur les sous-programmes y compris explications, usages usuels, équations de base

► Définition très souple de la période de simulation : choix du pas de temps, du début et de la fin de la simulation


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● Inconvénients► Consommations mensuelles et annuelles, visualisation

sous forme d'histogrammes, impression des différentes valeurs variables (par pas de temps), visualisation en temps réel de certaines valeurs de la simulation.

● www.trnsys.com

Source : icedd asbl

Plan de l’exposé






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Simulation dynamique3. Capsol

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● Description► Capsol est un logiciel (à vocation essentiellement

pédagogique) utilisé pour optimiser les performances énergétiques des bâtiments , notamment dans la gestion de la demande en chaud et en froid . Utilisé également dans l’évaluation du confort thermique .

● Ce logiciel permet► d’effectuer des évaluations simplifiées d’installations

utilisant l’énergie solaire,

► de fournir une estimation des avantages énergétiques, économiques et environnementaux de celles-ci

► de comparer l’influence des variations des paramètres principaux (ensoleillement, surface des capteurs, montage financier…)


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● Données introduites (pour chaque zone)► Définir différentes zones climatiques intérieures et

extérieures

► Définir les parois séparant ces différentes zones (aire, composition, conductivité thermique des composants)

► Définir l’orientation et l’éventuelle inclinaison de toutes les parois

► Définir les propriétés d’inertie thermique de la paroi (réflexion, transmission, albédo). Des facteurs d’ombrages peuvent également être introduits.


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● Résultats► Evolutions graphiques des températures

► Flux de chaleur

► Animation vidéo (.avi) des flux à travers les parois séparant les différentes zones du modèle

● http://www.physibel.be/v0n2cp.htm

Plan de l’exposé






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Simulation dynamique4. Pléiades

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● Description► L'ensemble logiciel PLEIADES + COMFIE permet la

conception de projets bioclimatiques en régime dynamique, l'analyse des performances et des ambiances, la formation et l'enseignement sur le comportement thermique de l'habitat.

● http://www.izuba.fr/logiciel/pleiadescomfie


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● Données introduites► Taux d’occupation

► Composition des parois

► Système de climatisation, chauffage, production d’eau chaude sanitaire

► Protection solaire

► Exposition au vent

► Données climatiques

► + génération de fichiers météo horaires(module METEOCALC)

► + visualisation des masques à l’ensoleillement

► + extension à 20 zones thermiques

► + analyse par variations paramétriques

► + visualisation graphique comparative


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● Résultats► Moyenne Surchauffe Max. : moyenne de dépassement de

température durant la période de surchauffe la plus importante.

► Amplification de T°ext : moyenne des pourcentages journaliers d'amplification de la température extérieure.

► Taux d'inconfort : pourcentage de temps durant lequel la température a été supérieure ou inférieure à certaines valeurs

► Besoins Chaud+Froid : somme des besoins nets de chauffage et de rafraîchissement par m3.

► Part de besoins nets : pourcentage de besoins nets de chauffage par rapport aux déperditions.

Plan de l’exposé






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Simulation dynamique4. SISAL

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● Description► L’objectif du projet SISAL, financé par la Région Wallonne

(Minergibat), est de fournir un outil d’analyse afin d’aider les décideurs dans leurs choix relatifs à la conception des bâtiments, aux types d’équipements et aux stratégies d’utilisation de ces derniers, en vue d’améliorer la performance énergétique des bâtiments ainsi que le confort des occupants .


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● Données introduites► Division en zones (2max

pour le résidentiel, 4 max pour le tertiaire)

► Taux d’occupation

► Enveloppe (introductions des compositions de parois et ouvertures)

► Ventilation hygiénique (A,B,C ou D)

► Chauffage

► Double peau (façade active)

► …


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● Résultats► Demande en chaud et en

froid

► Indicateur d’inconfort

► Evaluation du rendement/consommation des systèmes de chauffage, de ventilation et de production d’eau chaude sanitaire

● http://sisal.prov-liege.be

Plan de l’exposé






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Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : THERM

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Dessin / Catalogue Dessin

Importation vectorisée oui (seulement pour calque)

Importation pixellisée oui (seulement pour calque)

2D / 3D 2D

Valeur de sortie Flux

Valeurs extraites -

Prix Freeware

http://windows.lbl.gov/software/therm/therm.html

Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : EUROKOBRA

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Dessin / Catalogue Catalogue modifiable

Importation vectorisée Non

Importation pixellisée Non

2D / 3D 3D

Valeur de sortie Pt therm 2zones /Flux

Valeurs extraites -

Prix Freeware

www.cstc.be (projets de recherche)

Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : HEAT

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Importation pixellisée Oui (seulement calque)

2D / 3D 2D / 3D

Valeur de sortie Pt therm 2zones /Flux

Valeurs extraites Graphs, tables, …

Prix Freeware / 900 $ 2D / 1500 $ 2D+3D

Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : ARCHICUBE

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2D / 3D 3D

Valeur de sortie Flux

Valeurs extraites -

Prix Freeware

Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : KALIBAT

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Dessin / Catalogue Catalogue



2D / 3D 2D

Valeur de sortie Pont thermique

Valeurs extraites -

Prix Freeware

Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : ANTHERM

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Importation vectorisée Oui

Importation pixellisée Oui

2D / 3D 2D / 3D

Valeur de sortie Pont thermique / flux

Valeurs extraites Rapport résultats

Prix 560 € 4.900 €

Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : BISCO

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Importation vectorisée Oui

Importation pixellisée Oui

2D / 3D 2D

Valeur de sortie Pont thermique (2z t°) / flux

Valeurs extraites Rapport résultats

Prix 4200 €

Logiciels spécifiques1. Ponts thermiques : exemple

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Logiciel Ψe [W/mK]

Therm 0.65

Eurokobra 0.67

Heat 0.56

Archicube 0.65

Kalibat 0.65

Antherm 0.63

BISCO 0.66

● Récapitulatif des résultats d’un même pont thermique calculé dans les différents logiciels

Plan de l’exposé






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Logiciels spécifiques2. Puits canadien: PHLuft

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● www.passiv.de

Logiciels spécifiques2. Puits canadien: GAEA

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● Description► GAEA permet d’évaluer les apports thermiques de

puits canadiens au bâtiment en fonction de leur diamètre, leur longueur, la profondeur à laquelle ils sont disposés ainsi que le type de terre dans lequel ils sont placés.

● Données d’entrée► Calcul analytique des transferts de chaleur entre le sol, le

réseau de conduits enfuis et l’air à travers le système.› Informations climatiques locales

› variation de la température du sol

› topographie du sol

› influence des bâtiments avoisinants

› changement de l’écoulement au sein du réseau

› …

Logiciels spécifiques2. Puits canadien: GAEA

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● Résultat► Le modèle ainsi construit permet l’obtention d’un ordre de

grandeur du potentiel de chaud et de froid que l’on peut obtenir. Cependant, la comparaison avec une expérience mettant en jeu un puits canadien montre la nécessité de traiter le problème en temps réel et de manière couplé au bâtiment

● Limitation► Les principales approximations du modèle sont les suivantes.

Les puits canadiens n’interagissent pas entre eux ce qui empêche de tester des nappes de puits canadiens. Ils n’influent pas sur la température de la terre. Cela peut fausser les résultats en particulier lorsque les débits parcourant les puits sont importants.

● http://nesa1.uni-siegen.de/index.htm?/produkte_e.htm

Plan de l’exposé






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Logiciels spécifiques3. ensoleillement/masque: ECOTEC

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● Analyses énergétiques du bâtiment entier► Calculez la consommation d’énergie et des émissions de

carbone de votre modèle de bâtiment sur une base annuelle, mensuelle, quotidienne et horaire, en utilisant une base de données d’informations météorologiques.

● Performance thermique► Calculez les besoins en chauffage et climatisation des

modèles et analysez les effets de l’occupation, des gaines internes, de l’infiltration et de l’équipement.

● Consommation d’eau et évaluation des coûts► Estimez la consommation d’eau à l’intérieur et à l’extérieur

du bâtiment.

Logiciels spécifiques3. ensoleillement/masque: ECOTEC

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● Rayonnement solaire► Visualisez le rayonnement solaire sur les fenêtres et les

autres surfaces, à n’importe quelle période de l’année.

● Éclairage naturel► Calculez les facteurs d’éclairage naturel et les niveaux

d’éclairement à partir de n’importe quel point du modèle.

● Ombres et réflexions► Affichez la position et le parcours du soleil par rapport à la

date, l'heure et l'emplacement de votre choix.

Plan de l’exposé






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Logiciels spécifiques4. Eclairage: DIALUX

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● Description► DIALux est un logiciel gratuit d’études d’éclairage destiné au

calcul et à la visualisation . Ce programme a été lancé par le Deutschen Institut für Ange wandte Lichttechnik (DIAL). Le logiciel DIALux permet de réaliser une analyse quantitative, simple et rapide, d’une étude à partir d’une fonctionnalité unique de 3D et de rendu. Le format de données ULD pour les appareils d’éclairage inclut la géométrie en 3D des appareils, la répartition de l’intensité lumineuse ainsi qu’une description de l’article. Les plug-ins du fabricant d’appareils d’éclairage comprennent des données de calcul supplémentaires, notamment les facteurs de maintenance et les valeurs UGR.

● www.dialux.com

Logiciels spécifiques4. Eclairage: AUTODESK

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● Description► Avec le logiciel VIZ, la société Autodesk propose un programme

dédié à des visualisations complexes. Les données des appareils d’éclairage pour Autodesk VIZ ou 3ds Max comprennent la maquette en 3D de l’appareil d’éclairage, les propriétés des surfaces et les textures, mais aussi la flexibilité des composantes (cinématique inversée). La cinématique inversée permet d’orienter les projecteurs avec un nombre de réglages limité. La simulation d’éclairage requiert des données photométriques supplémentaires. Autodesk VIZ et 3ds Max permettent d’effectuer un calcul de radiosité et d’obtenir ainsi une simulation d’éclairage physique correcte.

● www.autodesk.be

Logiciels spécifiques4. Eclairage: RADIANCE

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● Description► Radiance est un programme professionnel pour la simulation

d’éclairage, développé par Berkeley Lab. Son importante gamme d’outils de calcul et d’analyse, qui requiert des connaissances particulièrement approfondies des systèmes d’exploitation et des interpréteurs de commande, trouve ses applications dans les installations de recherche et les entreprises spécialisées. En raison de sa complexité, ce programme ne convient pas pour représenter rapidement une étude d’éclairage qualitative. L’utilisation de données d’appareil d’éclairage IES permet de réaliser une simulation d’éclairage physique correcte.

Plan de l’exposé



masques solaires► 4. Eclairage► 5. Diffusion de

vapeur► 6. Performance



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Logiciels spécifiques5. Diffusion de vapeur: WUFI 1D

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Logiciels spécifiques5. Diffusion de vapeur: WUFI 1D

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● Résultat

Plan de l’exposé






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Logiciels spécifiques6. Performances environnementales

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Breeam Europe (UK) 1990 Tous types, neuf et

rénovés

BATEX Belgique

(RBC)

2007 Tous types, neuf et

rénovés

Valideo Belgique 2008 Bureaux, logements

et écoles, neuf ou

rénovés

HQE France 2005 Bureaux et écoles,

neuf ou rénovés

LEED USA 1998 Tous types, neuf et

rénovés

DGNB/BNB Allemagne 2009 Bureaux neufs

…

Logiciels spécifiques6. Performances environnementales

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● Ces méthodes de certification évaluent différents aspects durables du bâtiment

● Se décomposent en catégories / point / sous-point ,etc.

● Définition d’indicateurs pour lesquels une série de critères sont à respecter >> Points attribués

● Les critères sont mesurables / grille d’appréciation / méthode objective/ …

● Définition d’un résultat général >> Certification / label à la clef

Plan de l’exposé






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Logiciels spécifiques7. Site Energie+

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● Présentation► Energie+ est un outil d´information développé par

Architecture & Climat (UCL) et réalisé dans le cadre du Programme Responsable Energie de la Région wallonne. Il a pour objectif d´aider les gestionnaires de bâtiments tertiaires à maîtriser leurs dépenses énergétiques par différents moyens : formations, audits, subventions, …

● Public cible ► les Responsables Energie, les gestionnaires de

bâtiments, les concepteurs,...


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● Ce site présente concrètement toutes les techniques de conception et d´amélioration énergétique des bâtiments :► Concevoir, auditer et rénover un bâtiment

► Le chauffage

► La climatisation

► L´éclairage

► L´isolation thermique

► La cogénération

● http://www.energieplus-lesite.be/


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Contact

● Marny DI PIETRANTONIO

● Plate-forme Maison Passive asbl 081 / 390 650 (permanence technique de 9h à 12h)

► [email protected] ou [email protected]

► www.maisonpassive.be

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