1 Médiathèque Tampon Présentation de la mission dassistance technique Université de La Réunion I.U.T. de Saint-Pierre -Département Génie Civil Juillet

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Médiathèque TamponMédiathèque Tampon

Présentation de la mission d’assistance Présentation de la mission d’assistance techniquetechnique

Université de La RéunionI.U.T. de Saint-Pierre -Département Génie

Civil

Juillet 2002

Assistance technique Médiathèque TamponLaboratoire de Génie Industriel, Equipe Génie Civil Thermique de l’Habitat 2

Plan de l’exposé

• Remarques sur le projet APD• Méthodologie de l’étude• Analyse de la zone « Animateur »• Analyse de l’Administration• Analyse du bâtiment central• Synthèse


Remarques sur le projet APD

• Toiture– Stabithermo : prévoir deux lames d’air de part et d’autre du PMR– Prévoir une étanchéité de couleur claire– Impact d’une épaisseur d’isolant plus importante ?

• Murs– Possibilité de condensation sur les murs rideaux– Impact de l’isolation des murs (façades sud-est de l’administration) ?

• Baies et fenêtre– Surfaces vitrées importantes sur certaines zones (Atelier +

Gymnase)– Prévoir une protection solaire

• Traitement de l’air– Utilité du conditionnement d’air des zones « Administration » et

« CDI » ?– Utilité des splits dans les logements de fonction ?– Ventilation naturelle de la restauration en partie haute uniquement– Prévoir une ventilation sur les occupants dans la zone restauration


Méthodologie pour le Lycée Tampon III

• Traitement des données météorologiques– Définition d’un mois type « été »– Définition d’un mois type « hiver »

• Simulations pendant les deux mois type sur– Salle de classe– Salle informatique– Bureau gestionnaire – Administration


Les données météorologiques – Période été

• Simulations effectuées sur un mois type chaud – Tmax moyen = 27°C Tmax abs = 30.1°

• Zoom sur la semaine la plus chaude

Courbes de Température et d'Humidité relative extérieures pour la séquence été extrême

17

19

21

23

25

27

29

31

1 14 3 16 5 18 7 20 9 22

Heure

Tem

pér

atu

re (

°C)

40

50

60

70

80

90

100

Hu

mid

ité

rela

tive

(%

)

Tair ext Hum. rel. Ext.

Courbes d'ensoleillement direct et diffus pour la séquence été extrême

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1 13 1 13 1 13 1 13 1 13

Heure

Ray

on

nem

ent

sola

ire

dir

ect

et d

iffu

s (W

/m²)

Direct Diffus


Les données météorologiques – Période hiver

• Simulations effectuées sur un mois type froid – Tmax moyen = 20°C Tmax abs = 22.3°C

• Zoom sur la semaine la plus froide

Courbes de Température et d'Humidité relative extérieures pour la séquence hiver extrême

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

1 13 1 13 1 13 1 13 1 13 1 13

Heure

Te

mp

éra

ture

(°C

)

40

50

60

70

80

90

100

Hu

mid

ité (%

)

Tair ext Hum.rel.Ext.

Courbes d'ensoleillement direct et diffus pour la séquence hiver extrême

0

100

200

300

400

500

600

700

1 2 3 4 5 6

Heure

Ra

yo

nn

em

en

t s

ola

ire

glo

ba

l et

dif

fus

(W

/m2

)

Rayonnement Direct Rayonnement Diffus


Les outils et les sorties utilisés

• Les outils– CODYRUN– Le module confort PMV Matlab

• Les sorties– Température résultante– Humidité– Risques de condensation– Zones de confort– PMV– Puissance de clim– Coefficient d’ensoleillement, temp de rosée etc.


Le diagramme de confort

V = 0 m/s

V = 0.5 m/sV = 1 m/s


Le PMV

Adm été ZR, VMC hygiénique le jour et surventilation la nuit avec des ouvertures, clo 0,5 avec v=0,5 de 15h à 18h. Activite 1,3. Entre 8h et 17h.

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0

0,2

0,4

0,6

66 68 70 73 75 78 80 82 85 87 90 92 94

Temps (jour)

PM

V

PMV


Analyse de la zone commune

• Objectifs des simulations :– Vérifier la conception thermique de la zone et le bon

dimensionnement des protections solaires.

– Vérifier qu’il n’y a pas de problème de condensation et d’humidité dans le bâtiment.

– Vérifier les conditions de confort dans la zone en été et hiver

Zone commune


Étude de la conception thermique

• Optimisation des apports solaires : Protection solaire des baies – Identifier la répartition des flux solaires sur les vitrages.

– Déterminer les vitrages les plus ensoleillés.

– Évaluer l’impact de la modification des propriétés radiatives de ces vitrages.

L’objectif est de diminuer les apports solaires en été et en hiver.

•10VitSE, responsable de 23% des apports diffus

•VitSESsAuvent (15%)

•VitNormR+1 (9%)

•VitNO-Pro(9%) mlmm

Répartition des flux sur les vitrages en été et hiver



Avant traitement

Après traitement

Flux diffus

37 977 kWh

19 316 kWh

Flux direct

9 885 kWh 8 763 kWh

Evolution de la température résultante en été

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24

Avec protection des vitrages

Sans protection des vitrages15 20 25 30 35 40

0

5

10

15

20

25

Temperature (°C)

Rap

port

de

mél

ange

x

Confort en hiver

v = 0 m/s65%

65% (227) des points sont dans les zones de confort

15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Confort en été

Temperature (°C)R

appo

rt d

e m

élan

ge x

v = 0 m/s26%

v = 0.5 m/s68%

v = 1 m/s6%

50% (372) des points sont dans les zones de confort

Diagramme de confort après modification des vitragesPMV en hiver - CLO = 1 et v = 0.1 m/s

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

PMV

Évolution du PMV en hiver après modification

PMV en été - CLO = 0.5 et v = 0.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

1 10

19

28

37

46

55

64

73

82

91

10

0

10

9

118

12

7

13

6

14

5

15

4

16

3

17

2

18

1

19

0

19

9

20

8

21

7

22

6

23

5

24

4

25

3

26

2

27

1

28

0

28

9

29

8

30

7

31

6

32

5

33

4

PMV

Évolution du PMV en été après modification



• Protection solaire de la zone d’accueil

Store d’occultation

9m

18m

Comptoir

Store d’occultation de couleur claire de hauteur 3,6m

Stores intérieurs déroulant de couleur claire et (hauteur : 3.6m, longueur totale : 27m) sur les

vitrages


Étude des problèmes de condensation

Débit de ventilation

Profiles occupation

Activité(Met)

Scenario 1 : sans VMC

0 m3/h sans 100% (376 pers)

1

Scenario 2VMC

hygiénique le jour

9000 m3/h VMC que le jour

100% 1

Sceanrio 3VMC

hygiénique

9000 m3/h VMC toute la journée

100% 1

Sceanrio 4VMC

hygiénique occupation

réduite

9000 VMC toute la journée

25% 75pers

1

Scenario 5VMC forcée

18000 VMC toute la journée

100% 376pers

1

• Scenarii d’essais pour traiter les problèmes de condensation


Étude des problèmes de condensation

• Résultats des simulationsCondensation sur parois internes

0

100

200

300

400

500

600

Mur

NOSan

it

Toitu

re

VitNor

mR+1

Vit50S

sPor

chR

VitN

orm

SuAud

i

VitSO

SurPar

c

Vit_SO

_RDJ

10VitS

E

VitSE50

%Par

vi

VitSO

Norm

SsAu

VitNO

_NoP

rot

FaceN

EChapo

FacSECha

po

parois

Occ

urr

ence

de

la c

on

den

sati

on

su

r la

pér

iod

e fr

oid

e (h

eure

s)

scenario 1 ss VMC

scenario 2 : VMC hygiénique le jour

scenario 3 VMC hygiéniquescenario 4 VMC hygiénique occup rédiute

scenario 5 VMC forcée

•Nécessité de ventiler fortement la zone commune avec un débit minimum de 18000 m3/h en hiver.

•La VMC doit opérer toute la journée.


Étude du confort dans la zone commune en hiver

– Scénarii testés :• Scénario 1 : sans VMC• Scénario 2 : VMC hygiénique le jour • Scénario 3 : VMC hygiénique • Scénario 4 : VMC hygiénique occupation réduite• Scénario 5 : VMC forcée

• Résultat des simulations

Evolution des températures résultantes d'air

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21

temps (heures)

Scenario 1 : sans VMC scenario 2 VMC hygiénique le jourscenario 3 VMC hygiénique scenario 5 VMC forcée




15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Hiver :sans VMC (resconf1.xls)

Temperature (°C)

Rap

port

de

mél

ange

x

15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Hiver :avec VMC 9000m3/h (resconf33.xls)

Temperature (°C)

Rap

port

de

mél

ange

x

15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Hiver : VMC 9000m3/h le jour (resconf2.xls)

Temperature (°C)

Rap

port

de

mél

ange

x

15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Hiver : VMC forcée (resconf333.xls)

Temperature (°C)

Rap

port

de

mél

ange

x

Scénario 2 : VMC hygiénique le jour uniquement

Scénario 1 :sans VMC

Scénario 9 : VMC hygiénique permanente

Scénario 5 : VMC forcée




Scenario 1 : sans VMC

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3Scenario 2 : VMC hygiénique le jour

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

Scenario 3 : VMC hygiénique toute la journée

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

Scenario 5 : VMC forcée

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1 25 49 73 97 121 145 169 193 217 241 265 289 313 337 361 385 409 433 457 481 505 529 553 577 601 625 649 673

PMV sur 4 jours ; Scenario 5 (VMC forcée)

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24 4 8 12 16 20 24

occupation


Étude du confort dans la zone commune en été

• Scénarii testés

Débit de ventilation

Profil occupation

Activité

(Met)

Scénario 3VMC

hygiénique

9 000 m3/h VMC toute la journée

100%376pers

1

Scénario 5VMC forcée

18 000 m3/h

VMC toute la journée

100% 1

Scénario 6VMC max

50 000 m3/h

VMC toute la journée

100% 1



• Résultats des simulations

Evolution des températures résultantes d'air sur 4 jours

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5

scenario 3 VMC hygiénique : 9 000m3/h

sceanrio 5 VMC : forcée 18 000m3/h

scenario 6 VMC max : 50 000m3/h

T air ext

15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Eté : VMC hygiénique toute la journée (resconf4.xls)

Temperature (°C)

Rap

port

de

mél

ange

x

15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Eté : avec VMC 18000m3/h occupation à 100% (resconf66.xls)

Temperature (°C)

Rap

port

de m

élan

ge x

15 20 25 30 35 400

5

10

15

20

25Ete : VMC forcée 50000m3/h (resconf7.xls)

Temperature (°C)

Rap

port

de

mél

ange

x

Scénario 3 VMC 9 000 m3h





• Résultats des simulations

PMV Scenario 3 : avec VMC hygiénique tout le jour

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

1 30 59 88 117

146

175

204

233

262

291

320

349

378

407

436

465

494

523

552

581

610

639

668

697

726

PMV scenario 5 : avec VMC forcée toute la journée

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

1 32

63

94

125

156

187

218

249

280

311

342

373

404

435

466

497

528

559

590

621

652

683

714

PMV Scenario 6 : avec VMC maximum tout le jour

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

1 30 59 88 117

146

175

204

233

262

291

320

349

378

407

436

465

494

523

552

581

610

639

668

697

726

Evolution du PMV sur 4 j : Scenario 6 (avec VMC maximum 50 000m3/h)

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2 occupation


Synthèse des solutions en été

description

Bâtiment

Version APD Modifié

Vitrages SimpleAvec protection solaire

par store déroulant (pour les vitrages ciblés au §

6.4.1.2.)

VMCHygiénique :9 000 m3/h

Max :50 000 m3/h

Vitese d’air par brasseur

plafonnier

-V=0,1m/sV=0,5/sV=1m/s

• Comparaison des performances : • bâtiment en version APD• Batiments modifié

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93

PMV batiment modifié Vair = 0,1 m/s PMV Bâtiment version APD

PMV batiment modifié Vair =0,5m/s PMV batiment modifié Vair =1 m/s

-3

-2

-1

0

1

2

3

1 30 59 88 117

146

175

204

233

262

291

320

349

378

407

436

465

494

523

552

581

610

639

668

697

726

PMV Bâtiment version APD PMV batiment modifié Vair =0,5m/s


Synthèse étude de la zone commune

• Risque de condensation– Nécessité ventiler avec un débit minimum de 18 000m3/h toute

la journée.

• Confort été et hiver

– Protection générale des vitrages:

– Protection de la zone d’accueil

– Ventilation en été et hiver

Stores intérieurs déroulant de couleur claire sur les vitrages ciblés

•Débit minimum en été de 50 000 m3/h

•Débit minimum en hiver de 9 000m3/h

•Nécessité d’asservir le débit de la ventilation aux conditions de température intérieure.

•Apparition de courtes périodes chaudes (PMV>1,5) sur env. 20h


Synthèse salle informatique

• En hiver – Cas similaire aux salles de classe– Confort assuré en journée

• En été– Bâtiment traversant : confort assuré pour une vitesse d’air

de 0.5 m/s– Bâtiment non traversant : confort assuré pour une vitesse

d’air 1 m/s

• Propositions/Projet – Brasseurs d’air– Ou climatisation


Analyse de la zone « Animateur »

• Charges internes– Occupants : 4 personne (78 W sensible et 66 W latent) de 8h00 à

17h00.– Eclairage : artificiel seulement l’après midi (13h00 – 17h00) à 13

W/m². On suppose que le matin, l’éclairage naturel est suffisant.– Machines : 4 PC.

• Objectifs– Etude du confort sans conditionnement d’air– Risques de condensation

• Conception thermique– Isolation toiture/parois– Vitrage clair/vitrage fumé

• Traitement de l’air– Définition du débit de surventilation nocturne– Traitement de l’air sans climatisation - période été.– Traitement de l’air avec climatisation - période été.– Traitement de l’air sans chauffage – période hiver.


Localisation

Zone Animateur

NG


Traitement d’air été sans climatisation

Scénario de traitement d’air pour la période Eté Nomenclature associée VMC hygiénique (18 m3/ h) toute la journée pas de clim

1j_1n

VMC hygiénique toute la journée surventilation de 20 vol hyg / h la nuit (20h00 – 7h00)

1j_20n

VMC hygiénique toute la journée surventilation de 20 vol hyg / h la nuit (20h00 – 7h00) f enêtres ouvertes l’après midi (15h00 – 17h00)

1j_20n_ouv

VMC hygiénique toute la journée fenêtres ouvertes l’après midi (15h00 – 17h00)

1j_1n_ouv

Gest été. Comparaison entre differentes simulations avec eclairage l'après-midi. Jours 69-73

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21 1 5 9 13 17 21

Temps (heure)

Te

mp

éra

ture

re

su

lta

nte

(°C

)

Tair ext Tres gest 1j_1n_ecl Tres gest 1j_20n_ecl Tres gest 1j_20n_ouv_ecl Tres gest 1j_1n_ouv_ecl


Traitement de l’air hiver sans chauffage


Synthèse traitement de l’air

• Hiver– VMC hygiénique à maintenir 24h/24– Évite les pbs de condensation

• Ete– Meilleur scénario : VMC 1 vol/h le jour et surventilation

nocturne la nuit (5°C de baisse de température / 1vol/h) – Nécessité de brasseurs d’air ou d’ouverture des fenêtres

l’après midis


Impact du vitrage fumé

• Confort thermique– Obligation d’utiliser l’éclairage artificiel– Surchauffe de 1°C avec le vitrage fumé le matin

• Puissance et énergie– Légère diminution de la puissance appelée– Par contre, augmentation de la consommation de 11 %


Analyse de la zone Administration

• 4 zones– Zone principale (Nord Ouest)– Zone Coursive (Sud-Est)– Zone reprise– Zone Archives

• Simulations réalisées– Traitement d’air été – pas de climatisation– Traitement d’air avec climatisation– Traitement d’air hiver – pas de chauffage


Diagramme de confort – Période été

Toutes les zones sont

comfortables


Diagrammes de confort – période hiver


Comparaison de scénarii de traitement d’air - été

• Cas 1 : climatisation toute la journée, VMC hygiénique

• Cas 2 : climatisation après midi, surventilation nocturne

• Cas 3 : pas de climatisation, VMC hygiénique le jour, surventilation nocturne

• Résultats cas 1/cas 2– L’appel de puissance en clim diminue de 10%– La consommation énergétique diminue de 45%

• Résultats cas 1/cas 3– Appel de puissance 17 fois plus faible– Consommation 10 fois plus faible


Synthèse Administration

• Conception thermique– Toiture : augmentation de l’isolant pas nécessaire– Murs : isolation pas nécessaire– Vitrage fumé : à remplacer par un vitrage clair (baisse de

1°C)

• Traitement de l’air hiver– Chauffage pas nécessaire– VMC hygiénique 24h/24, sinon condensation

• Traitement de l’air été– Solution 1 : pas d’installation de conditionnement d’air

• VMC hygiénique le jour• Surventilation nocturne• Brasseurs d’air

– Solution 2 : installation de conditionnement d’air• Surventilation nocturne• Diminution de 45% de la consommation énergétique

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