réduire la consommation énergétique du bâtiment – réduire ... · réduction de la...
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Réduire la consommationénergétique du bâtiment –réduire le besoin de froid
Réduire la consommationénergétique du bâtiment –réduire le besoin de froidMyriam Humbert – CETE OuestSabrina Lemaire – CETE Ouest
Développement de l’éco-construction
19 au 22 juin 2012
DGBC
Développement de l’éco-construction
Pages
SOMMAIRE
Réduction des besoins de froid 15
Enjeux énergétiques en bâtiment 3
Som
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Optimisation des équipements 29
Réduction des besoins de chaud 36
Conclusion 41
2
Le réchauffement climatique « Le réchauffement du système climatique est
sans équivoque car il est maintenant évident dansles observations de l’accroissement destempératures moyennes mondiales del’atmosphère et de l’océan, de la fontegénéralisée de la neige et de la glace et del’élévation du niveau moyen mondial de la mer. »*
+ 1,1 à 6,4°C d’ici la fin du siècle*
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« Le réchauffement du système climatique estsans équivoque car il est maintenant évident dansles observations de l’accroissement destempératures moyennes mondiales del’atmosphère et de l’océan, de la fontegénéralisée de la neige et de la glace et del’élévation du niveau moyen mondial de la mer. »*
+ 1,1 à 6,4°C d’ici la fin du siècle*
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*Source : Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC) – Février 2007
Principe
Le réchauffement climatiqueEn
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[Source : d’après GIEC, 2001]
Évolution des concentrations de CO2 et destempératures au cours des temps géologiques
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Source : C. Lorius, LGGG-CNRS
Diff
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Corrélation entre températures et activités humaines
Le réchauffement climatiqueEn
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Certitudes et variables actuelles
Certitudes absolues Impacts pouvant varier Variables majeures
Le réchauffement climatiqueEn
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Certitudes absolues Impacts pouvant varier Variables majeures
Blocage par certains gaz durayonnement émis par laterre
Hausse moyenne de latempérature d’ici 2100 :de 1,4° à 5,8°
Vitesse dans le temps dudéclenchement de processusirréversibles
Mesure de l’augmentationdes températures
Ampleur des événementsextrêmes : cyclones,canicules,…
Adaptabilité des écosystèmes etdégradation de la biodiversité
Corrélation entreconcentration de CO2 ettempérature
Adaptabilité des systèmesagricoles selon les régions
Capacité des océans à absorberle CO2 à long terme
Accroissement desprécipitations dans certainesrégions
Accélération du réchauffementpar dégel du permafrost etdégagement de méthane
Niveau d’émission compatible àlong terme avec la stabilisationdu climat
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Accroissement desprécipitations dans certainesrégions
Accélération du réchauffementpar dégel du permafrost etdégagement de méthane
Niveau d’émission compatible àlong terme avec la stabilisationdu climat
Hausse du niveau des mers Modification des courantsmarins (Gulf stream)
Existence de mécanismesamplificateurs ou au contrairecompensateurs
[Source : Formation IFORE, Pierre Radane, 2008]
Origine des principaux gaz à l’effet de serre additionnel
Le réchauffement climatiqueEn
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Le réchauffement climatique
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Evolution du prix du pétrole brutEn $/bl
En $ constants 2003
L'épuisement des ressourcesEn
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Découvertes et consommations d’hydrocarbures
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[Source : Exxon Mobil, 2002]
Quelques données sur les réserves
En Tunisie, depuis 2000 balance énergétique en déficit
L'épuisement des ressourcesEn
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Quelques données sur les réserves
En Tunisie, depuis 2000 balance énergétique en déficit
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Quelques données sur les réserves
En Tunisie, depuis 2000 balance énergétique en déficit
Poids du secteur du bâtiment en Tunisie• Le bâtiment, 27% de la consommation d’énergie finale
• Emetteur de Gaz à effet de serre à hauteur de 20% au niveaumondial (en énergie finale hors électricité)
Contexte et enjeux énergétiquesEn
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Poids du secteur du bâtiment en Tunisie• Le bâtiment, 27% de la consommation d’énergie finale
• Emetteur de Gaz à effet de serre à hauteur de 20% au niveaumondial (en énergie finale hors électricité)
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Poids du secteur du bâtiment en Tunisie• Le bâtiment, 27% de la consommation d’énergie finale
• Emetteur de Gaz à effet de serre à hauteur de 20% au niveaumondial (en énergie finale hors électricité)
[Source : Plaquette Réglementaion thermique Tunisie, 2006]
Structure de la consommation du secteur du bâtiment• Parc existant résidentiel
La part de consommation de chaud et froid est passée de 20% en1989 à 26% en 2004
Contexte et enjeux énergétiquesEn
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Structure de la consommation du secteur du bâtiment• Parc existant résidentiel
La part de consommation de chaud et froid est passée de 20% en1989 à 26% en 2004
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Réduire les besoins de froid (ou de chaud) Choisir des équipements performants en chaud, froid,éclairage, auxiliaires, etc.
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Réduire les besoins de froid (ou de chaud) Choisir des équipements performants en chaud, froid,éclairage, auxiliaires, etc.
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports
Stocker la chaleur
Évacuer la chaleur
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports
apports solaires
apports internes
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports solaires
Les apports solaires sont fonction : Climat
• Intensité du rayonnement solaire• Nébulosité
Site : masques proches et lointains Fenêtres :
• Surfaces vitrées et orientation• Facteurs solaires des fenêtres• Protections solaires
Masques architecturaux
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports solaires
Les apports solaires sont fonction : Climat
• Intensité du rayonnement solaire• Nébulosité
Site : masques proches et lointains Fenêtres :
• Surfaces vitrées et orientation• Facteurs solaires des fenêtres• Protections solaires
Masques architecturaux
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports solaires
Les apports solaires sont fonction : Climat
• Intensité du rayonnement solaire• Nébulosité
Site : masques proches et lointains Fenêtres :
• Surfaces vitrées et orientation• Facteurs solaires des fenêtres• Protections solaires
Masques architecturaux
Réduction de la consommation énergétique
Réduire les besoins de froid Réduire les apports solaires
Protections et masques solaires
Conception bioclimatique : orientation du bâtiment par rapport ausoleil, au vent
Les masques architecturaux et végétaux pour capter la chaleur enhiver et s’en protéger en été
Facteur solaire des vitrages à réduire
Protections solaires à prévoir
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports solaires
Protections et masques solaires
Conception bioclimatique : orientation du bâtiment par rapport ausoleil, au vent
Les masques architecturaux et végétaux pour capter la chaleur enhiver et s’en protéger en été
Facteur solaire des vitrages à réduire
Protections solaires à prévoir
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports solaires
Protections et masques solaires
Conception bioclimatique : orientation du bâtiment par rapport ausoleil, au vent
Les masques architecturaux et végétaux pour capter la chaleur enhiver et s’en protéger en été
Facteur solaire des vitrages à réduire
Protections solaires à prévoir
Réduire les besoins de froid Réduire les apports solairesBien choisir les fenêtres pour optimiser le confort d’hiver, d’été etlumineux
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Une approche qui doit prendre en compte :
Le coefficient Uw de la fenêtre Son facteur de transmission de
lumière du jour Son facteur solaire Le type de protection La capacité à ouvrir pour surventiler en
été
Réduire les besoins de froid Réduire les apports solairesBien choisir les fenêtres pour optimiser le confort d’hiver, d’été etlumineux
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Une approche qui doit prendre en compte :
Le coefficient Uw de la fenêtre Son facteur de transmission de
lumière du jour Son facteur solaire Le type de protection La capacité à ouvrir pour surventiler en
été
[Source : Réussir un projet de BBC, Effinergie, 2008]
Réduire les besoins de froid Réduire les apports internes
Les apports internes sont fonction des occupants et deséquipements électriques
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports internes
Les apports internes sont fonction des occupants et deséquipements électriques
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[Source R. Thomas]
Réduire les besoins de froid Réduire les apports internes
Les apports internes sont fonction des occupants et deséquipements électriques
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports internes
Les apports internes sont fonction des occupants et deséquipements électriques
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[Source R. Thomas]
Réduire les besoins de froid Réduire les apports par transmission
Protéger les parois du rayonnement solaire :
Isolation et ventilation notamment de la toiture
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports par transmission
Protéger les parois du rayonnement solaire :
Isolation et ventilation notamment de la toitureRéd
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports par renouvellement d’air
Rafraîchir l’air entrant passivement :
Puits provençal
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Réduire les besoins de froid Réduire les apports par renouvellement d’air
Rafraîchir l’air entrant passivement :
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Réduire les besoins de froid Stocker la chaleur
L’inertie par absorption : elle correspond à la capacité dubâtiment ou de la pièce à accumuler puis à restituer des flux dechaleur
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Réduire les besoins de froid Stocker la chaleur
L’inertie par absorption : elle correspond à la capacité dubâtiment ou de la pièce à accumuler puis à restituer des flux dechaleur
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[Source : L’inertie thermique dans le bâtiment, Jean-Louis Izard]
Réduire les besoins de froid Stocker la chaleur : quelle inertie choisir ?
CLIMAT INERTIE FORTE INERTIE FAIBLE APPOINT
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CLIMAT INERTIE FORTE INERTIE FAIBLE APPOINT
Polaire Non nécessaire Souhaitable Forte isolation
Continental Souhaitable en été Non nécessaire Forte isolation
Océanique Souhaitable Non nécessaire
Montagne
Occupation permanente
indispensable
À éviter Forte isolation
Occupation intermittente:
À éviter
indispensable
Méditerranéen Occupation permanente
indispensable
À éviter Ventilationnocturne
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Occupation permanente
indispensable
Ventilationnocturne
Occupation intermittente dejour: indispensable
À éviter
Occupation intermittente denuit: À éviter
indispensable
Tropical sec indispensable À éviter
Tropical humide Non nécessaire Souhaitable Ventilation
[Source : L’inertie thermique dans le bâtiment, Jean-Louis Izard]
Réduire les besoins de froid Stocker la chaleur : Inertie et apports solaires
Impact sur la consommation de chauffage
Etude sur une maison de 100 m², 250 m3, mur en isolation parl’intérieur (faible inertie) ou par l’extérieur (forte inertie), fenêtres aludouble vitrage, chauffage 15°C la nuit, 19°C le jour.
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Réduire les besoins de froid Stocker la chaleur : Inertie et apports solaires
Impact sur la consommation de chauffage
Etude sur une maison de 100 m², 250 m3, mur en isolation parl’intérieur (faible inertie) ou par l’extérieur (forte inertie), fenêtres aludouble vitrage, chauffage 15°C la nuit, 19°C le jour.
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calculs GEFOSAT (PLEIADES+COMFIE)
Réduction de la consommation énergétique
Réduire les besoins de froid Évacuer la chaleur :
Ventiler
Inertie et Ventilation : rafraîchissement passif par ventilationnocturne
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Réduire les besoins de froid Évacuer la chaleur :
Ventiler
Inertie et Ventilation : rafraîchissement passif par ventilationnocturne
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Réduire les besoins de froid (ou de chaud) Choisir des équipements performants en chaud, froid,éclairage, auxiliaires, etc. Refroidissement
ECS
Chauffage
Éclairage
Électricité
Réduction de la consommation énergétiqueO
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Réduire les besoins de froid (ou de chaud) Choisir des équipements performants en chaud, froid,éclairage, auxiliaires, etc. Refroidissement
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Réduire les besoins de froid (ou de chaud) Choisir des équipements performants en chaud, froid,éclairage, auxiliaires, etc. Refroidissement
ECS
Chauffage
Éclairage
Électricité
Performance du système de production de froid Des générateurs performants
Des pertes du réseau de distribution réduites
Une émission adaptée
Un système bien régulé
Et …
A ne pas oublier :
Un suivi des consommations pour le maintien des performances
Réduction de la consommation énergétiqueO
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Performance du système de production de froid Des générateurs performants
Des pertes du réseau de distribution réduites
Une émission adaptée
Un système bien régulé
Et …
A ne pas oublier :
Un suivi des consommations pour le maintien des performances
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Performance du système de production de froid Des générateurs performants
Des pertes du réseau de distribution réduites
Une émission adaptée
Un système bien régulé
Et …
A ne pas oublier :
Un suivi des consommations pour le maintien des performances
Des générateurs performants• Coefficient d’efficacitéénergétique EER (energyefficiency ratio), au sens de lanorme NF EN 14511, derefroidissement Rapport entre le froid produit par legénérateur de froid et l’électricitéconsommée
Plus le EER est élevé, plus lematériel est efficace
Réduction de la consommation énergétiqueO
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Des générateurs performants• Coefficient d’efficacitéénergétique EER (energyefficiency ratio), au sens de lanorme NF EN 14511, derefroidissement Rapport entre le froid produit par legénérateur de froid et l’électricitéconsommée
Plus le EER est élevé, plus lematériel est efficace
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Des générateurs performants• Coefficient d’efficacitéénergétique EER (energyefficiency ratio), au sens de lanorme NF EN 14511, derefroidissement Rapport entre le froid produit par legénérateur de froid et l’électricitéconsommée
Plus le EER est élevé, plus lematériel est efficace
Des pertes du réseau de distribution réduites des réseaux de distribution courts, en volume refroidi, sipossible, et isolés
une pompe de circulation asservie à l’utilisation
une vigilance sur la consommation de la pompe de circulation
Économies d'énergie sur le chauffage*
Calorifugeage des tuyauteries en sous sol : 2 à 4%
Réduction de la consommation énergétiqueO
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Des pertes du réseau de distribution réduites des réseaux de distribution courts, en volume refroidi, sipossible, et isolés
une pompe de circulation asservie à l’utilisation
une vigilance sur la consommation de la pompe de circulation
Économies d'énergie sur le chauffage*
Calorifugeage des tuyauteries en sous sol : 2 à 4%
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Des pertes du réseau de distribution réduites des réseaux de distribution courts, en volume refroidi, sipossible, et isolés
une pompe de circulation asservie à l’utilisation
une vigilance sur la consommation de la pompe de circulation
Économies d'énergie sur le chauffage*
Calorifugeage des tuyauteries en sous sol : 2 à 4%
*Source : Manuel du génie climatique – Recknagel, Sprenger, Schramek
Un système bien régulé Thermostat ET programmation
Les systèmes de régulation doivent être capables de réagirefficacement :
Choisir des systèmes à faible valeur de CA (Coefficientd’amplitude)
Programmation à minima : modes « confort », « réduit »,« arrêt » et « hors gel »
Économie d'énergie sur le chauffage*
Installation de robinets thermostatiques : 5 à 10%
Réduction de la consommation énergétiqueO
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Un système bien régulé Thermostat ET programmation
Les systèmes de régulation doivent être capables de réagirefficacement :
Choisir des systèmes à faible valeur de CA (Coefficientd’amplitude)
Programmation à minima : modes « confort », « réduit »,« arrêt » et « hors gel »
Économie d'énergie sur le chauffage*
Installation de robinets thermostatiques : 5 à 10%
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Un système bien régulé Thermostat ET programmation
Les systèmes de régulation doivent être capables de réagirefficacement :
Choisir des systèmes à faible valeur de CA (Coefficientd’amplitude)
Programmation à minima : modes « confort », « réduit »,« arrêt » et « hors gel »
Économie d'énergie sur le chauffage*
Installation de robinets thermostatiques : 5 à 10%
*Source : Manuel du génie climatique – Recknagel, Sprenger, Schramek
2ème poste de consommation enrésidentiel Réduire les besoins : systèmes hydroéconomes
Réduire les pertes de distribution
Boucles courtes et isolées
Production proche des points de puisage
Réduire les pertes de stockage Coefficient de pertes : Qpr (en kWh par 24h)
Utiliser des systèmes performants de production
En basse consommation, recours aux énergiesrenouvelables
Eau chaude solaire
Récupération sur air extrait
Chauffe eau thermodynamique
L’eau chaude sanitaireO
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2ème poste de consommation enrésidentiel Réduire les besoins : systèmes hydroéconomes
Réduire les pertes de distribution
Boucles courtes et isolées
Production proche des points de puisage
Réduire les pertes de stockage Coefficient de pertes : Qpr (en kWh par 24h)
Utiliser des systèmes performants de production
En basse consommation, recours aux énergiesrenouvelables
Eau chaude solaire
Récupération sur air extrait
Chauffe eau thermodynamique
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2ème poste de consommation enrésidentiel Réduire les besoins : systèmes hydroéconomes
Réduire les pertes de distribution
Boucles courtes et isolées
Production proche des points de puisage
Réduire les pertes de stockage Coefficient de pertes : Qpr (en kWh par 24h)
Utiliser des systèmes performants de production
En basse consommation, recours aux énergiesrenouvelables
Eau chaude solaire
Récupération sur air extrait
Chauffe eau thermodynamique
Efficacité globale de l’installationRapport entre la puissance installée (Watt) etle niveau d’éclairement constaté (lux)
L’efficacité du système d’éclairage dépend : De l’efficacité lumineuse de la lampe (lm/W)
Du rendement du luminaire
Du système d’allumage de la lampe
Du système de gestion de l’éclairage
Le système d’éclairage
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Efficacité globale de l’installationRapport entre la puissance installée (Watt) etle niveau d’éclairement constaté (lux)
L’efficacité du système d’éclairage dépend : De l’efficacité lumineuse de la lampe (lm/W)
Du rendement du luminaire
Du système d’allumage de la lampe
Du système de gestion de l’éclairage
Lumen
35 à 90%
Opt
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Jumelage Européen Eco-construction Tunisie19-21 juin 2012
Efficacité globale de l’installationRapport entre la puissance installée (Watt) etle niveau d’éclairement constaté (lux)
L’efficacité du système d’éclairage dépend : De l’efficacité lumineuse de la lampe (lm/W)
Du rendement du luminaire
Du système d’allumage de la lampe
Du système de gestion de l’éclairage
Et la réduction des besoins de chaud est-ellecompatible avec la réduction des besoins de froid ?
Réduction de la consommation énergétiqueR
éduc
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Jumelage Européen Eco-construction Tunisie19-21 juin 2012
Réduire les besoins de chaud Conception bioclimatique : optimiser le chaud et le froid
Diminution des déperditions par une bonne isolation del’enveloppe en évitant les ponts thermiques
Étanchéité à l’air du bâtiment
Maîtrise des débits de ventilation
Réduction de la consommation énergétiqueR
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Réduire les besoins de chaud Conception bioclimatique : optimiser le chaud et le froid
Diminution des déperditions par une bonne isolation del’enveloppe en évitant les ponts thermiques
Étanchéité à l’air du bâtiment
Maîtrise des débits de ventilation
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Jumelage Européen Eco-construction Tunisie19-21 juin 2012
Réduire les besoins de chauffage Conception bioclimatique : Penser globalement
La forme du bâtiment, la compacité
La position des locaux techniques de façon à limiter les pertes dedistribution
Réduction de la consommation énergétiqueR
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Réduire les besoins de chauffage Conception bioclimatique : Penser globalement
La forme du bâtiment, la compacité
La position des locaux techniques de façon à limiter les pertes dedistribution
Bâtiment compact Bâtiment peu compact
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Jumelage Européen Eco-construction Tunisie19-21 juin 2012
Cep1 = 100 kWhep/m2/an Cep2 = 120 kWhep/m2/an
Réduire les besoins de chauffage Conception bioclimatique : Penser globalement
L’orientation du bâtiment par rapport au soleil, au vent
Les masques architecturaux et végétaux pour capter la chaleur enhiver et s’en protéger en été
Réduction de la consommation énergétiqueR
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Réduire les besoins de chauffage Conception bioclimatique : Penser globalement
L’orientation du bâtiment par rapport au soleil, au vent
Les masques architecturaux et végétaux pour capter la chaleur enhiver et s’en protéger en étéR
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Jumelage Européen Eco-construction Tunisie19-21 juin 2012
Réduire les besoins de chauffage Le chauffage est le premier poste de consommation enrésidentiel, enseignement et bureau
Conception bioclimatique
Diminution des déperditions par une bonne isolation del’enveloppe en évitant les ponts thermiques
Isolation thermique des parois
Ponts thermiques à éviter/traiter
Bien choisir les fenêtres pour optimiser le confort d’hiver, d’été etlumineux
Étanchéité à l’air du bâtiment
Maîtrise des débits de ventilation
Réduction de la consommation énergétiqueR
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Réduire les besoins de chauffage Le chauffage est le premier poste de consommation enrésidentiel, enseignement et bureau
Conception bioclimatique
Diminution des déperditions par une bonne isolation del’enveloppe en évitant les ponts thermiques
Isolation thermique des parois
Ponts thermiques à éviter/traiter
Bien choisir les fenêtres pour optimiser le confort d’hiver, d’été etlumineux
Étanchéité à l’air du bâtiment
Maîtrise des débits de ventilation
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Jumelage Européen Eco-construction Tunisie19-21 juin 2012
Réduire les besoins de chauffage Le chauffage est le premier poste de consommation enrésidentiel, enseignement et bureau
Conception bioclimatique
Diminution des déperditions par une bonne isolation del’enveloppe en évitant les ponts thermiques
Isolation thermique des parois
Ponts thermiques à éviter/traiter
Bien choisir les fenêtres pour optimiser le confort d’hiver, d’été etlumineux
Étanchéité à l’air du bâtiment
Maîtrise des débits de ventilation
Réduire la consommation électrique réduit lesapports internes et donc la consommation de froid L’inertie est favorable à la fois à la réduction de laconsommation de froid et de chaud L’isolation extérieure est favorable à la réduction dela consommation de chaud et froid Les protections solaires doivent être bien pensées sil’on veut réduire à la fois les consommations de froid etles consommations de chaud La ventilation doit être maîtrisée en débit et dans letemps en chaud et froid
ConclusionC
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Réduire la consommation électrique réduit lesapports internes et donc la consommation de froid L’inertie est favorable à la fois à la réduction de laconsommation de froid et de chaud L’isolation extérieure est favorable à la réduction dela consommation de chaud et froid Les protections solaires doivent être bien pensées sil’on veut réduire à la fois les consommations de froid etles consommations de chaud La ventilation doit être maîtrisée en débit et dans letemps en chaud et froid
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Jumelage Européen Eco-construction Tunisie19-21 juin 2012
Réduire la consommation électrique réduit lesapports internes et donc la consommation de froid L’inertie est favorable à la fois à la réduction de laconsommation de froid et de chaud L’isolation extérieure est favorable à la réduction dela consommation de chaud et froid Les protections solaires doivent être bien pensées sil’on veut réduire à la fois les consommations de froid etles consommations de chaud La ventilation doit être maîtrisée en débit et dans letemps en chaud et froid