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2012/2013

Projet Thermique des LocauxProjet Thermique des Locaux

Étude d'une maison individuelle située à Nantesrépondant à la RT 2005

Étude réalisé par

Kévin Mercier

Sommaire

I Introduction1

II Réalisation du pavillon sur le logiciel1

1 1ère étape: obtenir les caractéristiques du pavillon ............................................. 1

2 2ème étape: Réalisation + Calculs des déperditions et coefficients réglementaires ............................................................................................................ 3

III Répondre à la RT 20124

1 1ère étape: BBIO ................................................................................................. 4

2 2ème étape: Cep .............................................................................................. 6 PAC + CESI ........................................................................................................... 7 Chaudière à condensation (chauffage + ECS) ....................................................... 8 Chaudière à condensation + CESI ......................................................................... 8

IV Conclusion:9

V Plan Original10

VI Annexe11

Adresse des fichiers Visual TTH 2008 :

e123583e\projet maison individuelle

MERCIER Kévin groupe A2

I Introduction

Dans le cadre du cour de thermique des locaux, il nous a été demandé de faire l’étude thermique d’un pavillon avec garage atténant répondant à la réglementation thermique de 2005.

Le but premier de ce projet, répartis sur 4h de séances, était de nous familiariser avec le logiciel « Visual TTH 2008 » ; logiciel permettant le calcul des déperditions thermiques et des coefficients réglementaires d’un bâtiment.

Par la suite nous avons dû exploiter l’ensemble des possibilités du logiciel pour que ce pavillon puisse respecter la RT 2012 et donc répondre aux labels HQE (Haute Qualité Environnementale) et BBC (Bâtiment Basse Consommation).

II Réalisation Du Pavillon Sur Le Logiciel1 1ère étape: obtenir les caractéristiques du pavillon

Avant la création sur « Visual TTH 2008 » du pavillon, nous avons recueillis les informations nécessaires à l’évaluation des déperditions thermiques. Nous les avons obtenus dans le descriptif de la maison donné en annexe dans lequel était précisé :

Nombre de pièces principales 5

Type de chauffage Électrique

Type de ventilation simple flux hygro B

Production ECS Électrique

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Les schémas suivant sont des réprésentation des différents murs de la maison originaleavec les différentes informations obtenues dessus:

Mur extérieur

Mur extérieur

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ParpingE= 20cm

Enduit cimentE= 2cm

Lâme d'aire=10mm

Enduit plâtree=1cm

Brique platrièreE= 4cm

R= 0,11 m².K/W

Laine de Verree=10cm Λ= 0,038 W/m.K

Mur extérieur Chappe de cimmente=5cm λ = 1,4 W/m.K

chainage

isolant

Semelle de béton armé arase

Planchere=10cm

PSEe=6m

Λ= 0,04 W/m.K


Perte linéique ITI 11.4.5 U = 0.4600 W/m.KPlancher Bas

Mur garage

Plancher haut

2 2ème étape: Réalisation + Calculs des déperditions et coefficients réglementaires

A l’aide de ces informations ainsi que de la bibliothèque « FISA » nous avons pu créer lamaison sur le logiciel. Tout d’abord nous avons entré les caractéristiques principales présentésdans le premier tableau, ensuite les différentes compositions des murs pour les déperditions surfaciques ainsi que les déperditions par perte linéique présentés dans les schémas précédent.

Maintenant que toutes les caractéristiques des murs étaient faites, nous avons créé tous

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plâtree=1cm

Prégystyrènecomplexe isolant 80 + 10 mmR= 1,830 m².K/W

Laine de rochee=21cm

Brique platrièree=3cm

R = 0,08 m2.K/W


les ouvrants en prenant les dimensions présentées sur le plan et pour finir la réalisation de chaque pièce avec ses spécificités propre (ex : superficie, longueur de chaque mur, disposition géographique des ouvrants dans chacune des pièces,…).

Le pavillon était maintenant créé, nous avons réalisé les calculs de déperditions, de ventilation ainsi que tous les coefficients réglementaires RT 2012.

Au final et comme attendu, notre pavillon répondait à la réglementation thermique de 2005 mais non à celle de 2012. Autrement dis, le pavillon répond à aucune norme BBC ou HQE

BBIO [sans unitée ] 93.9

Cep [kWh/m².an] 220.7

TIC [°C] ref : 30.49 30.07

Des valeurs des déperditions pour chacune des pièces sont répertorié en annexe page 12.

IIIRépondre À La RT 20121 1ère étape: BBIONotre but final était de modifier convenablement le pavillon afin que celui-ci puisse

respecter la RT 2012. Ainsi nous avons commencé par améliorer notre BBIO.

BBIO: (Besoin Bioclimatique) coefficient déterminant la limite en besoin climatique pour chaqueinfrastructure.

Cependant il y avait de nombreuses modifications à réaliser car lors de l'étude

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précédante, il était stipuler 2 erreurs:

BBIO non-conforme un garde-fou est dépassé

J'ai tout d'abord choisis de traiter le garde-fou, plus rapide à corriger. Pour celà, j'ai opté pour l'ajout de 2 fenêtres (1.20*1.25) dans le salon pour obtenir mes 1/6 de vitrage et côté Sud pour anticiper sur la seconde partie de ce projet, la conformité du CEP.

Maintenant que le garde-fou est respecté, il me fallut baisser mon BBIO. En effet, pour notre bâtiment individuelle la limite imposé par le BBIOmax est de 64,9 qui est loin des 93,9 obtenu précédement.

Pour cela, j’ai choisis de modifier principalement la composition de mes murs afin de diminuer mes déperditions surfaciques, celle de mon chaînage pour les déperditions linéiqueset pour finir la qualité de mes portes (garage + entrée). Cela donna :

Mur extérieurisolation : polyuréthane e = 13cm λ = 0,03

Plancher hautIsolation : laine de verre e = 35 cm R = 9.211 W/m.K

Plancher BasIsolation : polystyrène moulé discontinue e = 11 cm λ = 0.047 W/m.K

Linéique I4a* R = 0.2000 K.m²/W

porte Porte bois opaque alvéolée intérieur U= 2.20 W/m².K

Avec cette nouvelle configuration, j'ai obtenu:

BBIO [sans unité] 61.4 < 64.9 - 34,3%

CEP [Kwh/m².an] 143,6 -35%

TIC [°C] ref : 30.49 31.32

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Malgré que le BBIO est conforme à la RT 2012, les nouvelles améliorations ne permettent pas d'obtenir les différents labels.

2 2ème étape: Cep

La RT 2012 impose une autre exigence autre que le BBIO qui est le « CEP ».

CEP: Il correspond au coefficients de consommation conventionnelle maximale d’énergie primaire du bâti: celui-ci doit être inférieur à une valeur maximale correspondant à la consommation d'énergie première et sa valeur final dépend des différents système de chauffage, production d’eau chaude sanitaire, refroidissement, éclairage, auxiliaires.

Dans notre étude nous devons obtenir un CEP inférieur à 50 kWh/m².an

Comme nous pouvons le remarquer, jusqu'à présent le chauffage et l'ECS étaient réalisés pareffet joule donc par consommation d'électricité. Nous pouvons remarquer que jusqu'à présent celui-ci est nettement supérieur à la valeur maximale imposé pour notre bâti.

Pour remédier à cela, nous avons modifier ces 2 systèmes énormément énergivore en électricité.

Dans ce rapport, je décrirai 3 configurations différentes:

– chauffage: PAC ECS: 55% solaire + appoint électrique

– chauffage : chaudière à condensation ECS: chaudière à condensation

– chauffage: chaudière à condensation ECS : 55% solaire + appoint chaudière à condensation

remarque:Dans cette é tude, l'éclairage ne sera pas modifié car il n'y a pas beaucoup de différence ; cependant le tableau en annexe comportera la consommation de l'éclairage car elle n'est pas négligeable

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✔ PAC + CESI

Afin de diminuer mon CEP, j'ai choisis de commencer par installer une pompe à chaleur. Cependant à cause d'un manque de connaissance du logiciel, l'utilisation de cette machine se limitera au chauffage et donc de réaliser l'ECS par effet joule qui consommera énormément d'électricité.

Pour remédier au problème lié à l'ECS, j'ai choisis d'utiliser directement l'énergie solaire profitant ainsi d'énergie gratuite. Étant donné que la maison est localisée dans l'agglomération nantaise, nous obtenons 55% d'énergie gratuite l'appoint étant réalisé par la résistance.

La première étape fut de choisir une PAC sur le site de l'entreprise CERTITA et notre choix s'est porté sur une PAC DALKIN :

→ Pn= 13,1 kW → COPn= 3,1

→ P(-7°C)= 7,72 kW → COP(-7°C)= 2,05

→ modulation 40-100%

J'ai pus obtenir:

BBIO [sans unité] 61.4 < 64.9

CEP [Kwh/m².an] 73,9 - 49%

TIC [°C] ref : 30.49 31.32

Avec cette configuration, le CEP obtenu reste supérieur à la valeur maximale imposée cependant j'ai pu diviser par 2 celui-ci et ainsi obtenir les labels HQE, HPE et THPE ce qui n'était pas le cas auparavant.

Remarque: j'aurai souhaité réaliser l'appoint à l'aide de la PAC au lieu d'une résistance électrique

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ce qui aurait encore plus optimal.

✔ Chaudière à condensation (chauffage + ECS)

De part leur capacité à récupérer la chaleur latente d'évaporation et ainsi obtenir un meilleur rendement, j'ai choisis de tester dans cette seconde configuration une chaudière à condensation réalisant à la fois le chauffage et l'ECS.

Notre choix c'est porté cette fois sur une chaudière à condensation ISOTWIN de Saunier Duval que nous avons trouvé sur le site de l'entreprise ATITA:

→ Pn= 18,1 kW → Rendement à charge partielle = 108,4%

→ perte charge nul= 53W → Rendement(plein charge)= 97,7%

→ P(élec)auxiliaire= 31W

J'ai pus obtenir:


CEP [Kwh/m².an] 69,6 -52%

TIC [°C] ref : 30.49 31.32

Je savais que la chaudière à condensation,malgré le fort rendement couplé à un planché chauffant, à la fois en chauffage et en ECS ne permettrait pas d'obtenir la conformité du CEP cependant j'ai pus encore diminuer mon CEP.

✔ Chaudière à condensation + CESI

Cette seconde configuration toujours pas assez optimal, j'ai choisis d'utiliser l'énergie solaire pour l'ECS comme dans ma première configuration et bien entendu sans changer ma chaudière à condensation.

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CEP [Kwh/m².an] 49,6 -65,5%

TIC [°C] ref : 30.49 31.32

C'est avec cette configuration, en alliant chaudière à condensation et solaire que j'ai réussis àobtenir un Cep inférieur à 50 kW/m².an et ainsi respecter la RT 2012 en obtenant les labels BBC jusqu'à présent jamais obtenu.

IV Conclusion:Pour conclure sur ce projet, je souhaite commencer par le logiciel. Premier barrage à la

fluidité du projet, même si cela n'est pas une surprise, la quantité de données à récupérer et ensuite àrentrée est impressionnante. Malgré ce manque d'expérience, j'ai pu prendre en main un logiciel trèsutile qui m'a permis d'entrevoir l'étendu des possibilités réalisable dans le bâtiment et plus précisément ici dans une maison individuelle. Entre autre, les différents changements demandés pour cette étude, m'a permis de mieux comprendre les attentes d'une maison BBC, avec les différents coefficients réglementaires de la RT 2012. Cependant par manque de temps et de connaissances du logiciels, je n'ai pas pu réaliser des configurations comme la PAC relié au réseau ECS pour optimiser ma première configuration ou encore intégrer des panneaux photovoltaïques avec la PAC ou la chaudière à condensation pour diminuer ma consommation d'électricité.

Pour finir, mon but principal était en rien d'obtenir un BBIO ou un CEP défiant toute concurrence mais juste d'obtenir des valeurs conforme même si celle-ci semble très juste en pensantsurtout au CEP de ma dernière configuration. Je pense qu'en améliorant mon BBIO comme en modifiant plus mes ouvrants ou mieux isolé mes murs, j'aurai pus diminuer mes déperditions et ainsi diminuer mes besoins en chauffage qui par la suite aurait diminuer mon CEP.

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V Plan Original

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VI AnnexeDans le tableau suivant sont répertorié différents débits (résultat obtenus vis à visd'extraction

que j'ai calculé à l'aide du logiciel. Mon étude n'a pas traité le système de ventilation et donc ces valeurs resteront fixes, soit:

Déperditions par renouvelle d'air et infiltration [m^3/h]Cuisine CH1 CH2 CH3 CH4 Couloir WC Bain Douche SE

Débitd'entrée

d'air

45 30 30 30 30 0 30 15 15 45

Débitd'air

d'infiltration

4 5 5 4 5 4 1 2 1 14

Débitd'air

extrait

13 44 45 43 44 6 1 6 2 107

Dans le tableau suivant est répertorié toutes les déperditions,calculées à l'aide du logiciel, pour la maison à l'origine et après modification pour le BBIO. Étant donné que les configurations pour le CEP n'ont aucun impact sur les déperditions, les valeurs pour la ligne « BBIO » représenteraces 3 configurations; soit:

Déperditions surfacique et linéique [W]cuisine Ch1 Ch2 Ch3 Ch4 couloir WC Bain douche SE total

normale 430 860 830 700 780 360 70 200 100 2460 6790

BBIO 390 780 740 650 700 310 60 190 80 2280 6180

Récapitulatif des consommation en énergie primaire par poste et par configuration

Chauffage + infiltration

Chauffage VMC

ECS Aux ventilation Éclairage

normale 101,6 22,2 82,7 5,8 8,5BBIO 32,7 11,3 82,7 5,8 8PAC + CESI 15,8 6,4 33,3 5,8 8Chaudière à condens

19,8 8,1 29,1 5,8 8

Chaudière + CESI

20,2 8,3 7,2 5,8 8

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