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Performance énergétique des bâtiments non-résidentiels (PEN)

Performance énergétique des bâtiments non-résidentiels (PEN). Besoins nets en énergie pour le chauffage des locaux. Centre Scientifique et Technique de la Construction Antoine Tilmans. CONTENU. 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire

alayna
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Performance énergétique des bâtiments non-résidentiels (PEN)

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Presentation Transcript

  1. Performance énergétique des bâtiments non-résidentiels (PEN) Besoins nets en énergie pour le chauffage des locaux Centre Scientifique et Technique de la Construction Antoine Tilmans

  2. CONTENU 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire 2. Gains - gains internes - gains solaires 3. Masse thermique

  3. CONTENU 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire 2. Gains - gains internes - gains solaires 3. Masse thermique

  4. Flux énergétiques : besoins net

  5. Bilan énergétique : pertes et gains • Pertes : • Transmission • isolation • In/exfiltration • étanchéité à l’air • Ventilation volontaire • Gains • Gains solaires par les surfaces vitrées • Gains internes • personnes • équipements • éclairage • ventilateurs

  6. CONTENU 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire 2. Gains - gains internes - gains solaires 3. Masse thermique

  7. Les pertes par transmission • 3 types de pertes par transmission 1 : Perte directe vers l’extérieur : HD 3 : Pertes via un EANC : HU 2 : Pertes via le sol (vide sanitaire, cave non-chauffée, terre-plein) : Hg EANC : Espace Adjacent Non-Chauffé

  8. Les pertes par transmission • Pour le calcul du niveau Ew, pas plus d’informations nécessaires que pour le calcul du niveau K : • Valeurs U • Aires pour chaque élément de la superficie de déperdition • Les détails des calculs de transmission sont présentés dans un module dédié : « Isolation et PEB » • Texte réglementaire : « Document de référence pour les pertes par transmission » (Annexe 7 de l’arrêté PEB du 17 avril 2008)

  9. Ponts thermiques • INFLUENCE DES PONTS THERMIQUES : double • Température plus basse sur la face intérieure avec risque accru de problèmes d’humidité et de moisissures • Perte de chaleur qui diffère du modèle unidimensionnel Non concerné par la règlementation PEB, mais engage bien la responsabilité des concepteurs et bâtisseurs ! (*) (*) *Source: www.btwinfo.nl Règlementation PEB annexe IV Dans la PEB, ponts thermiques  nœuds constructifs Possibilité d’introduire les nœuds constructifs dans le soft, mais pas obligatoire

  10. Les nœuds constructifs dans la PEB • Par volume K, choisir 1 des 3 options ci-dessous: OPTION A Méthode détaillée  L’effet de tous les nœuds constructifs est pris en compte ‘exactement’, soit en 3D, soit en 2D ΔK variable OPTION B Méthode des nœuds PEB-conformes  Un effort est fait pour répondre le plus possible aux prescriptions pour que les détails soient à pont thermique négligeable (règles de base, Ψe,lim), grâce à quoi un petit supplément forfaitaire suffit.Ce qui n’y répond pas, est pris en compte séparément. 3 points K + ΔK variable OPTION C Supplément forfaitaire  Aucun effort n’est fait pour tenir compte de l’influence des noeuds constructifs, avec pour conséquence une pénalité forfaitaire élevée. 10 points K

  11. Analyse de sensibilité : niveau d’isolation Pour les bureaux et écoles : diminution de 1 point K  diminution de 2/3 de point Ewen moyenne Emoy Niveau Ew Niveau K

  12. Analyse de sensibilité : niveau K • Application au bâtiment fil rouge (P75h):  1 point K = 0.8 point Ew

  13. CONTENU 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire 2. Gains - gains internes - gains solaires 3. Masse thermique

  14. L’étanchéité à l’air • Différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur (vent,…)infiltration ou exfiltration d’air par les fentes, les matériaux poreux,… • Caractérisée par différents paramètres : • Débit de fuite à 50 Pa (mesure) : • Paramètre utilisé dans la PEB : • Taux de renouvellement à 50 Pa : Surface de déperdition

  15. Pertes par in/exfiltration • Dans la PEB, caractérisée par le débit de fuite par unité de surface de la superficie de déperdition et pour une différence de pression de 50 Pa • 2 manière de comptabiliser les pertes par in/exfiltration à 50 Pa pour le chauffage : • Valeur par défaut : 12 m³/(h m²) • Mesure sur site • Mesure de l’étanchéité à l’air • Le bâtiment doit être complètement terminé • La mesure doit se faire conformément à la norme NBN EN 13829 (méthodes A et B) • Les spécifications complémentaires établies par les trois Régions doivent être respectées (méthode A,…) : document disponible sur www.epbd.be ou sur energie.wallonie.be

  16. Pertes par in/exfiltration : points d’attention • C’est le résultat final qui compte pour la déclaration PEB  mesure après exécution • L’étanchéité mesurée dépend • De la conception (identification de la barrière d’étanchéité, description des détails,…) • De la mise en œuvre (attention, précision,…) • Démarche préventive : • Mesure(s) en cours de chantier • Utiliser la valeur par défaut lors de la conception

  17. Analyse de sensibilité : étanchéité à l’air Pour les bureaux et écoles : diminution de 1m³/(hm²)  diminution de 1 point Ewen moyenne Emoy Niveau Ew

  18. Analyse de sensibilité : étanchéité à l’air • Application au bâtiment fil rouge :  OK !!!

  19. CONTENU 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire 2. Gains - gains internes - gains solaires 3. Masse thermique

  20. Ventilation volontaire • Le calcul est effectué sur base du débit de conception d’alimentation en air frais • Dans le cas d’une ventilation double flux avec échangeur de chaleur, l’influence positive de cet élément est prise en compte (ci-après) • Il n’y a pas d’informations supplémentaires nécessaires par rapport à ce qui est demandé pour les installations de ventilation • La conception des installations et les exigences seront présentées dans une partie spécifique

  21. Récupérateur de chaleur • L’air extérieur utilisé pour l’alimentation est préchauffé par l’air intérieur extrait • Le gain énergétique est pris en compte par un facteur de réduction, défini pour chaque zone de ventilation • L’efficacité du système dépend principalement de deux éléments : • Le rendement de l’échangeur, mesuré selon la norme EN 308 • L’équilibrage des débits entrant et sortant : L’air entrant dans le bâtiment ne peut pas recevoir plus de chaleur que celle contenue dans l’air sortant  l’équilibrage des débits est important pour avoir des résultats optimaux

  22. Facteur de réduction pour l’échangeur 1 2 3 • Le facteur de réduction est calculé pour chaque zone de ventilation sur base des informations données en chaque « point » où a lieu une alimentation et/ou une évacuation. • 3 types de points alim/évac : • 1. Alimentation et évacuation (avec ou sans échangeur) • 2. Uniquement alimentation • 3. Uniquement évacuation

  23. Les points d’alimentation et/ou évacuation • Pour chaque point alim/évac, les informations suivantes doivent être fournies • Débit d’alimentation et/ou d’extraction • Si mesure et adaptation continue du débit : le débit réalisé à la position nominale du ventilateur est considéré • Si pas de mesure continue du débit : débit de conception • Pour les points alim/évac avec alimentation et extraction, et pourvus d’un échangeur de chaleur : • Rendement de l’échangeur mesuré selon la norme EN 308 • Présence ou non d’un by-pass • Complet • Partiel

  24. Analyse de sensibilité : échangeur de chaleur Pour les bureaux et écoles : Augmentation de 10% du rendement  diminution de 1 point Ewen moyenne Emoy Niveau Ew Hypothèses: • Equilibrage manuel • By-pass complet en été Rendement (suivant EN 308)

  25. Analyse de sensibilité : échangeur de chaleur • Application au bâtiment fil rouge :

  26. CONTENU 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire 2. Gains - gains internes - gains solaires 3. Masse thermique

  27. Les gains de chaleur internes • Les gains de chaleurs internes liés aux éléments suivants sont considérés: • Occupation des locaux (en accord avec le dimensionnement du système de ventilation) • Les équipements (ordinateurs, photocopieuse,…) • Le système d’éclairage • Les ventilateurs • Ces gains sont déterminés en partie de manière forfaitaire (équipements), en partie à partir de données introduites par ailleurs (occupation, éclairage, ventilateurs) • Pas de données supplémentaires nécessaires

  28. Les gains solaires • Seul l’ensoleillement au travers des surfaces transparentes est considéré • L’ombrage et les protections solaires sont pris en compte : • Valeurs par défaut • Paramètres simples • La méthode de calcul inclus un modèle solaire

  29. Conventions : orientation et pente • Orientation : Angle entre le sud et la projection horizontale de la normale à la surface.  Sud : 0° Nord : 180° Ouest : 90° Est : -90° • Pente : Angle entre la verticale et la normale à la surface OU Angle entre l’horizontale et la surface  Mur : 90° Plancher : 180° Toit plat : 0°

  30. Ombrage du à des éléments fixes Horizontale • Pour chaque fenêtre, on peut choisir : • Valeurs par défaut (0.6 pour chauffage et capteurs solaires, 0.8 pour refroidissement) • Introduction de 4 angles d’ombrage : • Angle d’obstruction (arbres (en situation estivale), bâtiments environnants,…) • Angle de saillie à droite • Angle de saillie à gauche • Angle de saillie horizontale

  31. Protections solaires • Idem que pour le résidentiel • Dans le plan de la fenêtre • Catégories • Intérieure, intégrée ou extérieure • En dehors du plan de la fenêtre Ex : store à projection, marquise,… • Type de commande • Protection fixe • Commande manuelle • Commande automatique  1 capteur par orientation + détection de présence • Fermée automatiquement quand le bâtiment n’est pas en service

  32. Protections solaires dans le plan • Protections solaires dans le plan de la fenêtre • Valeurs par défaut • Calcul détaillé • Selon les normes NBN EN 13363-1, NBN 13363-2 ou ISO 15099 • Outil de calcul disponible (NBN EN 13363-1) : http://www.bbri.be/antenne_norm/energie/fr/index.html • Normes • Performance énergétique

  33. Protections solaires hors plan Horizontale • Uniquement prise en compte si facteur de transmission solaire < 30% • Si prise en compte : • Introduction d’un angle de surplomb (= angle de saillie horizontal) • Calcul automatique, similaire au calcul de l’ombrage (annexe C)

  34. CONTENU 0. Bilan énergétique 1. Pertes - transmission - in/exfiltration - ventilation volontaire 2. Gains - gains internes - gains solaires 3. Masse thermique

  35. La masse thermique • Capacité thermique effective déterminée par secteur énergétique • 3 possibilités : • Valeur par défaut : 55 kJ/(m²K)  ~2 cm de béton • Calcul approché sur base de la masse du plancher • Calcul détaillé sur base des masses actives de tous les éléments structurels

  36. Bâtiment fil rouge P75h : résultats

  37. Bâtiment fil rouge P75h : résultats

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