19_conceptionenergetique_batiment_tertiaire

8/22/2019 19_conceptionenergetique_batiment_tertiaire

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Version juin 2005

> pour les concepteurs

Tertiaire

CONCEPTION NERGTIQUEDUN BTIMENT TERTIAIRE

Plus dinfos :www.bruxellesenvironnement.be

> entreprises > energie

facilitateur tertiaire:

[email protected]

0800 85 775


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Conception globale du btiment tertiaire version juin 2004 - p.2

Avertissement

Mode dutilisation de ce document

La Rgion de Bruxelles-Capitale a souhait fournir aux Matres dOuvrage, aux bureauxdtudes et aux architectes une srie doutils sous la forme de check-lists et de cahiers descharges de rfrence pour la conception nergtique dun nouveau btiment ou sarnovation :

les check-lists doivent servir clarifier les demandes de performancenergtique entre un Matre dOuvrage et ses oprateurs,

les cahiers des charges prcisent les critres techniques mettre en uvre pour

atteindre ces performances.

Chaque Matre d'Ouvrage reste libre de dcider, avec les conseils du bureau d'tudes et/oude l'installateur, d'intgrer ou non les recommandations les plus intressantes et les plusadaptes dans son projet.

Ces recommandations ne sont pas exhaustives et ne dispensent pas d'appliquer les normeset prescriptions rglementaires en vigueur.

Dans un but de promotion des conomies d'nergie, des copies dextraits ou de l'intgralitde ce texte sont souhaites. Aucune activit commerciale relative lutilisation desinformations quils contiennent nest cependant autorise.

Il appartient chaque utilisateur de ce document de faire preuve de vigilance et de capacitdadaptation lorsquil sera appel rdiger les clauses dfinitives qui le liera avec sonoprateur. En aucun cas, la Rgion de Bruxelles-Capitale ou le concepteur du prsentnassumeront une quelconque responsabilit quant une utilisation errone ou inappropriedes clauses reprises dans le prsent document. La vrification finale reste du ressort del'utilisateur.

!!! Attention : La rentabilit des investissements a t calculesur base des prix de l'nergie de 2002. Les conseils

d'investissements qui taient valables en 2002 le sont doncd'autant p lus en 2005 !!!

Initiative RalisationMinistre de la Rgion Wallonne Architecture et Climat UCLDGTRE Place du Levant, 1Direction Gnrale des Technologies, 1348 Louvain La Neuvede la Recherche et de l'Energie.

ContactAvenue Prince de Lige, 7 Tel : 010/47.21.425100 Jambes Fax : 010/47.21.50

Courriel : [email protected] Internet : www-climat.arch.ucl.ac.be
mailto:[email protected]:[email protected]://www.arch.ucl.ac.be/http://www.arch.ucl.ac.be/http://www.arch.ucl.ac.be/mailto:[email protected]


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LES CAHIERS DES CHARGES energie+La collection actuelle des documents de rfrence pour concevoir et rnover un btiment dusecteur tertiaire est compose de :

Synthse didactique

Conception nergtique d'un btiment tertiaire

Pour le Matre d'Ouvrage

Check-lists nergtiques : "de la programmation la mise en service"

Installation de chauffage

Installation d'eau chaude sanitaire

Installation d'clairage

Installation de ventilation hyginique

Installation de climatisation

Installation d'un grand systme de production d'eau chaude solaire (enprparation)

Installation de cognration (tude de pr-faisabilit) (en prparation)

Pour les Bureaux dEtudes et les Installateurs

Cahiers des charges nergtiques :

Installation de chauffage

Installation d'eau chaude sanitaire

Installation d'clairage

Installation de climatisation (chauffage, refroidissement, ventilation)

Installation d'un grand systme de production d'eau chaude solaire (enprparation)

Ces documents sont tlchargeables sur le site web de lIBGEwww.ibgebim.be
http://www.ibgebim.be/http://www.ibgebim.be/http://www.ibgebim.be/


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Objectif du document

Ce document a pour objectif de fournir une aide concrte aux Matres d'Ouvrages quidsirent minimiser les consommations nergtiques futures d'un btiment qu'ils font

construire ou rnover, tout en y assurant le confort des occupants.

C'est une premire approche, didactique et globale, de la conception nergtique d'unbtiment tertiaire. Elle est prolonge par deux autres sries de documents :

des Check-lists pratiques, qui dtaillent les critres nergtiques vrifier, par thme(chauffage, clairage, ) et rpartis tout au long du projet,

des Cahiers des Charges techniques destination des bureaux d'tudes.

L'ensemble est tlchargeable surwww.ibgebim.be

Si le Matre d'Ouvrage fait appel un bureau d'tudes, il trouvera, en annexe, cesdemandes formules sous forme d'articles de cahier des charges insrer dansla convention passe entre eux.

Investir dans l'nergie aujourd'hui ?

1. Avoir un btiment efficace d'un point de vue nergtique, c'est s'engager dans unedmarche citoyenne pour le respect de l'environnement et la rduction des missionsde gaz effet de serre. Le "surcot" ventuel pour un btiment plus efficace estgnralement faible par rapport aux cots de construction ou de rnovation d'unbtiment.

2. La conception d'un btiment et de ses installations influence le cot d'exploitationpendant toute la dure de vie du btiment et des installations, soit 20, 30 ou 40 ans.

3. La tendance structurelle du cot de l'nergie sur 20 ou 30 ans est la hausse ! Dansle prsent document, la rentabilit a t calcule pour un cot du combustible de0,3 /litre fuel ou 0,3 /m gaz naturel, et pour un cot du kWh lectrique de 0,11 en

Heures Pleines, 0,065 en Heures Creuses et 0,087 en fonctionnement continu. Lelecteur pourra apprcier, en cas de hausse du prix des nergies, l'intrt croissant desrecommandations.

4. Sous l'impulsion de l'Union Europenne, tous les btiments seront soumis dans moins de10 ans des contraintes rglementaires de performances nergtiques. C'est aumoment de la construction ou de la rnovation d'un btiment qu'il est le plus facile et lemoins coteux d'amliorer son efficacit nergtique.
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Table des Matires

I. Diminuer lnergie lie aux transports effectus par lesutilisateurs du btiment ;

II. Diminuer la consommation des quipements lectriquesdu btiment ;

III. Etudier lenveloppe et l'organisation interne du btiment :

III.1. Optimaliser le volume du btiment

III.2. Limiter les pertes de chaleur

III.3. Favoriser lclairage naturel

III.4. Grer les apports solaires

III.5. Valoriser la fracheur de lair extrieur

IV. Bien concevoir les systmes :

IV.1. Le zonage du btiment

IV.2. Lclairage artificiel

IV.3. Le chauffage

IV.4. Lapport dair neuf

IV.5. La climatisation

IV.6. La prparation de leau chaude sanitaire

IV.7. La rgulation

ANNEXE.

Articles insrer dans les cahiers des charges destinsaux concepteurs (architecte et bureau d'tudes)

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Conception globale du btiment tertiaire version du 06/05/2004 - p.6

I Diminuer l'nergie lie aux transports effectus par lesutilisateurs du btiment

Que faire ? Lors du choix de l'implantation, favoriser les terrains situs en ville et/ou prs d'une ligne de

transports en commun.

Prvoir des quipements pour favoriser le transport pied ou vlo.

Pourquoi ?La consommation d'nergie journalire d'un

immeuble de bureaux ramene au nombre

d'occupants est quivalente, en moyenne, la

consommation d'une voiture qui parcourt 15 km.

Ainsi, la consommation lie au transport des

personnes est souvent plus leve que la

consommation du btiment lui-mme !

Il est donc utile de veiller limiter les dplacements

en voiture des futurs occupants du btiment.

Concrtement ? Choisir une implantation

o Accessible pieds ou vlo

o Et/ou accessible efficacement en transports

en communs ( proximit d'une ligne de

chemin de fer, d'une ligne de bus,)

o A proximit des services tels que

restaurants, commerces, etc. afin d'viter

des dplacements nergivores pendant les

pauses de midi.

Favoriser les dplacements pieds ou vlo en

prvoyant des quipements pour assurer le

confort des occupants qui utiliseraient un de ces

moyens pour rejoindre leur lieu de travail :

emplacements pour ranger les vlos en toute

scurit, douches, casiers pour ranger des

vtements de rechange, accessoires de toilette,

etc.


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II Diminuer la consommation des quipements lectriques dubtiment

Que faire ? Limiter la puissance d'clairage installe. Equiper l'installation d'clairage d'une gestion efficace. Choisir des quipements de bureautique faible consommation. Rpartir ces quipements pour limiter les apports de chaleur dans les locaux de vie.

Illustrations : Bndicte Beeckman

Pourquoi ?Il est TOUJOURS intressant de diminuer la

puissance des quipements lectriques d'un

btiment. Celle-ci est totalement transforme en

chaleur dans les locaux.

Aussi, la limitation des apports internes lectr iques

peut permettre, avec d'autres mesures, d'viter

l'installation d'un systme de refroidissement actif.

En hiver, cet apport de chaleur n'a pas de

consquence sur le confort. Le systme de

chauffage est simplement un peu moins sollicit.Mais il est plus coteux d'apporter la chaleur

ncessaire au btiment par les PC que par le

systme de chauffage : environ 0.10 /kWh

lectrique au lieu de 0.03 /kWh fuel ou gaz.

En t, l'apport de chaleur d aux quipements

lectriques entrane soit un risque d'inconfort dans

les locaux non climatiss, soit une consommation

de refroidissement.

Par exemple, en diminuant de 1 kW la puissance del'clairage, on conomise, chaque heure, une

consommation directe de 1 kWh. En priode de

refroidissement, on conomise aussi 0,4 kWh de

climatisation (COP ou "rendement" moyen = 2.5),

consommation qui aurait t ncessaire pour

vacuer la chaleur produite par les lampes. Cela

reprsente une conomie globale de 1,4 kWh.


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Concrtement ?Assurer, dans tous les locaux de vie, un

clairement naturel qui rende l'clairage artificiel

ncessaire pendant moins de 40 % du temps

d'occupation (voir chapitre III.3).

Voir article 13 pour cahier des charges en annexe.

Imposer aux concepteurs de limiter une

certaine valeur la puissance installe pour

l'clairage (voir critres du chapitre "clairage"

du cahier des charges URE), et accepter

d'investir dans des luminaires efficaces.

Voir article 16 pour cahier des charges en annexe. Demander aux concepteurs de prvoir des

systmes de gestion efficace d'clairage :

gestion horaire, gestion en fonction de

l'occupation partir de dtecteurs de

prsence,

Voir article 19 pour cahier des charges enannexe.

Opter pour des crans plats pour tous lesordinateurs.

Demander aux concepteurs d'tudier

soigneusement toute autre possibilit de

limitation des charges internes produites par les

quipements lectriques (central tlphonique,

matriel lectrique particulier).

Voir article 1 pour cahier des charges en annexe. Regrouper les quipements les plus

dispensateurs de chaleur (photocopieuses,

imprimantes, serveurs informatiques, centraux

tlphoniques, ...) dans une ou plusieurs zones

spcifique du btiment (non occupes et/ou

rafrachies naturellement) afin de diminuer les

apports internes des locaux de vie.



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IIIEtudier l'enveloppe et l'organisation interne du btiment

L'enveloppe du btiment a un rle dterminant sur sa future consommation. C'est en fonction de ses qualits

que les demandes de chaleur et de refroidissement seront plus ou moins importantes. Des quipements de

qualit (chaudire, machine frigorifique, ventilateurs, ), ayant un bon rendement, n'ont qu'une efficacit

limite si la demande n'est pas diminue autant que possible lors de la conception.

On relvera, dans ce chapitre, 6 objectifs suivre lors de la conception :

III.1 Optimaliser le volume du btimentLimiter les dperditions des faades mais nanmoins profiter de l'clairage

naturel, et faciliter le rafrachissement par ventilation naturelle.

III.2 Limiter les pertes de chaleurIsoler et tanchifier les faades.

III.3 Favoriser l'clairage naturelDiminuer la consommation en clairage artificiel et limiter la production de

chaleur par les lampes dans le btiment. Celles-ci entranent des surchauffes

et, si le btiment est climatis, des consommations de refroidissement.

III.4 Grer les apports solairesEviter le soleil en t, quand il entrane de la surchauffe ou des

consommations de refroidissement.

En hiver, valoriser l'ensoleillement et profiter ainsi d'apports de chaleur

gratuite ou, si les quipements intrieurs apportent dj beaucoup de

chaleur, viter les apports solaires.

III.5 Valoriser la fracheur de l'air extrieurRefroidir gratuitement le btiment lorsqu'il en a besoin et que la temprature

extrieure est nanmoins infrieure celle du btiment.


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III.1. Optimaliser le volume du btiment

Que faire ?Trouver, selon la programmation du btiment et le contexte d'implantation (forme et taille duterrain, environnement bti ou paysager, ), le compromis optimal entre

une grande compacit pour limiter les pertes de chaleur

une faible compacit pour profiter d'clairage naturel et faciliter le rafrachissement parventilation naturelle.

Deux compacits extrmes :un cube et une barre.

Pourquoi ?o Un btiment compact, s'approchant du cube, a

peu de pertes de chaleur. La surface dedperdition de l'ensemble de ses faades est

limite par rapport au volume des locaux. Les

zones centrales, en contact avec d'autres locaux

la mme temprature, ont beaucoup moins de

pertes de chaleur que les locaux priphriques.

Par contre, ces zones sont difficilement claires

et ventiles naturellement.

o Un btiment peu compact (barre, carr avec cour

intrieure, prsentant de nombreuxdcrochements, ) a une surface de faade plus

importante par rapport au volume des locaux et

aura donc plus de dperditions, et une demande

de chauffage accrue.

Par contre, le fait d'avoir plus de locaux en

faade permet de les clairer naturellement, et

d'organiser relativement facilement une

ventilation naturelle.

Selon les cas, le juste compromis sera en faveur del'une ou de l'autre solution.

Concrtement ?Dans les btiments rcents, bien isols, le problme

de la surchauffe et de la consommation de froid

prend de plus en plus d'importance par rapport

celui de la consommation de chauffage.


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Il convient donc, priori, de favoriser autant que

possible l'clairage naturel et les possibilits de

refroidir naturellement le btiment par ventilation

naturelle intensive en

limitant la profondeur des locauxOn recommande de limiter la profondeur des

bureaux au double de la hauteur du local, soit

environ 6 m.

Ainsi, si deux ranges de bureaux sont spares

par un couloir central, cela donne une profondeur

de btiment d'environ 15 m.

limitant le nombre d'tages 2 ou 3 idalement.

Les contraintes techniques pour organiser une

ventilation naturelle intensive dans des btimentsplus hauts deviennent trs lourdes (exemple :

chemines hautes).


Exemple ( gauche et ci-dessous) : Queen's Building de l'Universit deMontfort, en Angleterre. Les locaux, ventils naturellement, sont agencs parrapport leur fonction et la dveloppe de l'enveloppe est importante.

Plan du premier niveau : 1. ateliers d'lectricit 2. salles de cours 3. atrium

4. auditoires 5. laboratoire de mcanique


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III.2. Limiter les pertes de chaleur

Que faire ? Isoler Etanchifier

Btiment ancien

(sans isolant,

simple vitrage)

Btiment

nouveau

(isol, double

vitrage, moins

d'infiltrations)

Consommation de chauffage

Consommation de

refroidissement

Exemple : comparaison d'un btimentancien et d'un btiment nouveau isolsdiffremment

Pourquoi ?o N'isole-t-on pas trop ?

L'accroissement des priodes de surchauffe dans

les btiments, et le dveloppement des installations

de refroidissement mcanique amnent parfois cette

question "n'isole-t-on pas trop ?". La rponse est

non, on n'isole JAMAIS trop. L'isolation diminue la

demande de chauffage en hiver et augmente celle

de refroidissement en t, mais le bilan global des

consommations annuelles est toujours en sa faveur.

Il est donc toujours utile d'isoler, mme si cela

entrane la ncessit de climatiser. Bien entendu,

l'idal est de trouver des solutions naturelles pour

rafrachir le btiment et viter ainsi le

refroidissement mcanique.

o Ne faut-il pas laisser le btiment respirer ?

Il est en effet important de ventiler un btiment.

Dans les anciens btiments, cette ventilation

s'organisait d'elle-mme par les parois, les joints

entre murs et chssis, les encadrements des portes

etc. Si bien que souvent, aucune ventilation n'tait

organise : pas de pulsion d'air frais dans les

locaux, pas de grilles de ventilation en faade.

Le problme est qu'il est impossible d'arrter ce type

de ventilation lorsqu'elle n'est pas ncessaire, en-

dehors des temps d'occupation notamment. Or elle

est fortement consommatrice d'nergie.

Il convient donc de raliser une enveloppe trs

tanche l'air (parois, joints, portes, etc.) et

d'organiser une ventilation hyginique qui peut tre

contrle (naturelle ou mcanique).

Ceci n'empche nullement l'occupant d'ouvrir ses

fentres s'il le souhaite.


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Concrtement ?Assurer un niveau d'isolation lev, en

maximisant l'paisseur d'isolant dans les parois

opaques (murs, toitures, planchers, etc.)

Imposer aux concepteurs un coefficient de

transmission thermique maximal de

o 0,4 W/m.K pour les faades,

o 0,3 W/m.K pour les toitures, et les

planchers en contact avec l'extrieur.


Limiter la surface des vitrages tout en assurantun clairage naturel suffisant (voir chapitre III.3).


Choisir des vitrages basse missivit.


Donner aux concepteurs le temps et les moyensncessaires pour tudier les dtails deconstruction prvoir pour assurer

- la continuit de l'isolation en vitant

notamment les ponts thermiques; par

exemple la jonction entre l'isolant d'un mur et

celui du plancher.

NB : La Rgion wallonne propose une collection de guides pratiques pour les architectes, notamment surl'isolation thermique des murs creux et de la toitureincline. Pour plus d'informations sur ces guides et lescommander, consulter le site portail de l'nergie en

Rgion wallonne "http://energie.wallonie.be" - rubrique"Professionnels / Publications / Architectes - Guidepratique".

- l'tanchit de l'enveloppe l'air (films

tanches, enduits )

http://energie.wallonie.be/xml/dgtre.html?P=PRO&IDC=405http://energie.wallonie.be/xml/dgtre.html?P=PRO&IDC=471http://energie.wallonie.be/xml/dgtre.html?P=PRO&IDC=471http://energie.wallonie.be/xml/dgtre.html?P=PRO&IDC=405


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Equiper d'un sas les entres les plus frquentes

du btiment.

Outre l'conomie directe sur le chauffage, le sas

permet d'viter un inconfort local (courants d'air)

qui gnre parfois des rgulations nergivores.

Exemples : augmentation de la T de consigne,

de la dure de fonctionnement du chauffage,


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III.3. Favoriser l'clairage naturel

Que faire ? Favoriser l'clairage naturel

Pourquoi ?Un clairement naturel efficace dans tous les locaux

de vie (o les occupants sjournent plusieurs heures

par jour) permet

d'amliorer le confort du personnel, ce qui a une

influence bnfique sur leur efficacit

de diminuer la consommation d'clairage artificielet, dans les btiments climatiss, la

consommation de refroidissement ncessaire

pour liminer l'apport de chaleur des luminaires.

Nous disons "peut permettre" parce qu'un bon

clairage naturel ne garantit pas la faible utilisation

de l'clairage artificiel. Encore faut-il une bonne

gestion (gestion automatique, motivation des

utilisateurs, ).

Mais l'inverse, un mauvais clairage naturel

garantit, mme avec une trs bonne gestion de

l'clairage, une utilisation quasi permanente de

l'clairage artificiel.

Il convient donc d'tudier l'clairage naturel des

locaux de vie avec soin lors de la conception du

btiment.

Concrtement ?Assurer, dans tous les locaux de vie, un

clairement naturel qui rende l'clairage artificiel

ncessaire pendant moins de 40 % du temps

d'occupation.

Voir article 13 pour cahier des charges en annexe.Remarque importante : Il n'est pas ncessaire,

pour atteindre cet objectif, de vitrer entirement la

faade. Au contraire, le fait de vitrer l'allge


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Princ ipe du light-she lf

(partie infrieure de la paroi extrieure) n'apporte

que peu de lumire supplmentaire mais

beaucoup de chaleur.

Situer les surfaces vitres en partie suprieure

des parois.

A surface gale, l'efficacit lumineuse d'une

fentre est maximale lorsqu'elle est situe au

niveau du plafond. Elle apporte ainsi un bon

clairage au fond du local.

Exemple :

Pour un mme local de 7 m de profondeur, le fond du local recevra unclairement d'une valeur 100 pour une fentre basse, un clairement de 128pour la mme fentre situe mi-hauteur, et une valeur 143 pour une fentrehaute.

A surface et hauteur gales, prfrer une large

baie plusieurs fentres troites. Elle apporte

une rpartition plus uniforme de la lumire dans

l'espace.

Remarque : au CSTC, il existe des installations

permettant d'tudier, notamment sur maquette, la

qualit de l'clairage naturel d'un projet de

construction. (www.cstc-lumiere.be)

Utiliser des light-shelves ou un clairage znithal

pour amliorer la qualit ou le niveau de

l'clairage naturel de locaux profonds.

Le light-shelf est un auvent, dont la surface

suprieure est rflchissante. Il permet de

rediriger la lumire naturelle vers le plafond, etde la faire pntrer profondment dans le local.


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Etudier les possibilits d'apporter de l'clairage

naturel l'intrieur du btiment.

Diverses techniques existent :

> Eclairage znithal mais en surface limite.

> Puits de lumire> Conduit solaire



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III.4. Grer les apports solaires

Les apports solaires

- peuvent tre bnfiques en hiver, lorsque le btiment doit tre

chauff, en procurant de la chaleur gratuite;- sont inopportuns en t, entranant des surchauffes et donc de

l'inconfort.

La conception du btiment peut permettre de favoriser ou d'viterces apports, de faon permanente ou priodique ( certainessaison, certains moments) via

> l'orientation des faades ;

> la configuration de la fentre ;

> la protection solaire.

III.4.A.Grer les apports solaires via l'orientation

Que faire ? Adapter si possible l'orientation du btiment au comportement thermique des locaux.

Pourquoi ?Selon son orientation les apports solaires travers

une surface vitre verticale sont plus ou moins

importants, et ont une intensit diffrente selon la

saison.

Ainsi, comme le montre la figure ci-contre,

- une fentre oriente l'est reoit trs peu de

soleil en hiver, un peu plus en mi-saison, et un

maximum en t.

-Une fentre oriente au sud reoit globalementplus de soleil qu'une fentre oriente l'est,

mais rparti autrement : un maximum en mi-

saison, un peu moins en hiver, et encore moins

en t.

Gains solaires par ciel serein en Belgique, travers un double vitrage verticalorient

- au sud

- l'est / ouest

- au sud-est / sud-ouest

et pour un double vitrage horizontal.
http://www-energie2.arch.ucl.ac.be/donn%E9%A5%B3%20climatiques/1.3.3.4.htmhttp://www-energie2.arch.ucl.ac.be/donn%E9%A5%B3%20climatiques/1.3.3.4.htm


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Comparons une orientation sud une orientation est

ou ouest.

> Orientation sud :

Cette surface vitre est intressante pour des locaux

n'ayant pas trop d'apports internes, qui ont besoin

de chaleur en hiver et ventuellement en mi-saison.

En effet, l'apport solaire valorisable en hiver et en

mi-saison est assez consquent.

En t, les apports solaires se produisent lorsque le

soleil est haut. Il est facile dans ce cas, de s'en

protger par des auvents, ventuellement fixes.

> Orientation est ou ouest :

Cette surface vitre convient mieux aux locaux ayant

des apports internes tellement importants qu'ils n'ont

quasiment pas besoin de chauffage, mme en hiver.

En effet, l'apport solaire hivernal est infrieur celui

d'une surface sud.

Par contre, en t, une protection solaire sera

indispensable. Le soleil tant relativement bas sur

l'horizon pour ces orientations, des auvents

horizontaux ne seront pas efficaces. La protection

solaire sera un store extrieur mobile ou sera un

vitrage "slectif". Il existe en effet des vitrages

spciaux qui arrtent une partie plus ou moins

importante du rayonnement solaire, tout en laissant

passer le flux lumineux (voir III.4.C).

Nanmoins, pour ces locaux, une orientation nord

sera d'autant mieux approprie.

Concrtement ?Si on s'en tient aux considrations ci-dessus, la

rponse la question "quelle orientation" parat

simple.

Mais il faut tenir compte de la globalit du btiment.

Les btiments sont souvent rectangulaires, et une

faade sud est alors associe une faade nord.

Celle-ci ne bnficiant d'aucun apport solaire (ou

presque), le bilan global d'un btiment orient nord-

sud peut tre quivalent celui d'un btiment

orient est-ouest.


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Ce bilan dpendra

- des surfaces de vitrages choisies sur chacune

des faades (pas ncessairement les mmes),

Exemple : btiment environnemental du BRE (Angleterre)

Faade nord ( gauche) et faade sud ( droite)

- de l'usage des locaux, on peut ainsi avoir des

locaux avec de faibles apports internes en

faade sud et des locaux avec de forts apports

internes (bureautique) en faade nord

- du type de protection solaire choisie en fonction

de l'aspect visuel, du cot, des contraintes

d'entretien et de gestion ventuelle,

- de l'ombrage naturel qu'offre l'environnement

(autres btiments, vgtation, )

Il n'y a donc pas de rponse simple appliquer les

yeux ferms.

Aux concepteurs d'tudier les avantages et

inconvnients de telle ou telle orientation, ventuel-

lement l'aide d'une simulation informatique.


Remarque : si les toitures sont inclines, orienter

une faade au sud permet de valoriser au mieux le

chauffage de l'eau chaude sanitaire par des

capteurs solaires.

Si les capteurs sont placs sur une toiture plate, ils

peuvent tre exposs de faon optimale,

indpendamment de l'orientation du btiment.


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III.4.B.Grer les apports solaires via le choix de la configuration des fentres

Que faire ? Limiter la surface des vitrages Privilgier les surfaces vitres verticales

Ouverture latrale

Ciel clair en HIVER

Ciel clair en ETE

Ouverture znithale

Ciel clair en HIVER

Ciel clair en ETE

Pourquoi ?o L'augmentation de la surface de vitrage, sans

adaptation de la protection solaire, entrane

toujours

- dans un btiment climatis, une augmentation

de la consommation totale (chauffage et

refroidissement),

- dans un btiment non refroidi

mcaniquement, une augmentation de la

surchauffe, avec un risque de dpasser les

limites acceptables de confort et, la plupart

du temps, une augmentation de la

consommation de chauffage. En effet, les

dperditions thermiques sont plus importantes

et sont rarement compenses par les apports

solaires supplmentaires (bilan prcis

fonction de l'isolation du vitrage, de son

orientation et de l'ombrage).

o Thermiquement, les surfaces vitres verticales

sont mieux adaptes aux besoins des locaux que

les surfaces vitres horizontales.

Une ouverture verticale favorise la pntration

des rayons l'hiver, quand le soleil est bas, tandis

qu'elle limite la pntration des rayons l't

lorsque le soleil est haut.

A l' inverse, une ouverture znithale est favorable

la pntration des rayons l't, mais limite la

pntration des rayons en hiver lorsque le soleil

est bas.

Les surfaces vitres horizontales apportent donc

trs peu de chaleur en hiver, et causent

beaucoup de surchauffe en t.


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Concrtement ? Eviter l'excs de vitrage, pour les fentres

verticales, mais encore davantage pour les

surfaces vitres horizontales.

Eviter de vitrer totalement les locaux

Si une surface minimale est ncessaire pour

assurer l'clairage naturel des locaux, et le

confort visuel des occupants (vue vers

l'extrieur, contact avec l'environnement, ),

une trop grande surface est inutile. Vitrer les

allges est, par exemple, particulirement

inefficace. Cela n'apporte que peu de lumire et

beaucoup de chaleur.

Une faade totalement vitre n'est donc pas

ncessaire. Sans compter qu'elle limite parfois la

crativit architecturale


Pour les locaux situs en faade, privilgier les

surfaces vitres verticales en faade aux

surfaces vitres horizontales en toiture.

Analyser plus particulirement les locaux de

coin.

Ils ont en effet souvent deux fois plus de vitrage

que les autres locaux, et sont donc plus

consommateurs et/ou plus sujets aux

surchauffes : ils perdent plus de chaleur et

reoivent plus de rayonnement solaire.


Pour clairer des locaux qui ne sont pas situs

en faade, envisager des solutions alternatives

aux coupoles en toiture.

Par exemple : rehausse de toiture et vitrage

verticaux plutt que le placement de coupoles.



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Ci-dessus : La circulation du lyce Vinci de Calais est claire par unbandeau lumineux sur toute la longueur, quelques coupoles de surfacelimite en toiture, et des pignons vitrs. Aucune climatisation n'est ncessaire

A gauche : Zone de circulation totalement vitre Si elle n'est pas climatise,l'nergie incidente entrane des surchauffes en t


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III.4.C.Grer les apports solaires par la protection solaire.

Remarque : on entend par "protection solaire" tout lment qui rduit, temporairement oucontinuellement, la pntration des rayons solaires travers une baie, par rapport un vitrage clair.Ainsi, le choix d'un vitrage spcial est une protection solaire au mme titre qu'un store ou un auvent.

Que faire ? Adapter le vitrage et la protection solaire de chaque ensemble de locaux, en fonction de

l'ensoleillement et des apports internes.

Pourquoi ?On comprend facilement que le choix et la position

de protections solaires doivent dpendre desconditions d'ensoleillement.

Sur les faades souvent ombrages par la

vgtation ou les btiments environnants, des

protections solaires sont inutiles.

Il semble par contre plus tonnant de tenir compte

des apports internes Cela s'explique pourtant.

Aussi longtemps que les apports internes d'un local

restent faibles, celui-ci a besoin d'tre chauff. Les

apports solaires d'hiver sont les bienvenus. Ils

diminuent la consommation de chauffage.

Lorsque les apports internes augmentent, la

demande de chauffage diminue, et lorsqu'ils sont

vraiment importants, il n'y a plus (ou quasi plus) de

besoin de chauffage. Les apports solaires, mme en

hiver, entranent alors de la surchauffe ou des

consommations de refroidissement. Il convient de

les viter temporairement en t, ou mme toute

l'anne.

La solution optimale choisie pour chaque local

devrait donc tre diffrente en fonction de l'usage du

local, de son orientation, et de l'ombrage de

l'environnement. Cette contrainte peut apporter une

certaine dynamique de conception. Mais si on

dcide d'adopter la mme solution pour toute une

faade, ou pour tout un btiment, ce doit tre en

connaissance de cause.


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Quelles dist inct ions entre les diffrentesprotections so laires ?

o Les protections mobiles :

Stores vnitiens (lamelles horizontales), stores

enroulables, stores lamelles (verticales).

Avantage :

- Avec ce type de stores la protection peut tre

adapte constamment aux conditions

extrieures et intrieures. Ils protgent du

soleil ds que ncessaire, et permettent de

capter l'nergie solaire gratuite lorsqu'elle est

utile.

Inconvnients :

- La gestion manuelle n'est pas optimale, la

gestion automatique est plus efficace, mais

aussi plus coteuse.

- Les lments mobiles s'abment plus vite que

les protections fixes.

o Les auvents :

Brise-soleil (grilles), avances architecturales,

retrait des fentres,...

Le systme est fixe et le degr de protection

varie systmatiquement en fonction de lheure et

de la saison.

Avantages :

- Protection efficace en t, au sud, lorsque le

soleil est haut, et qu'on souhaite priori

viter les apports de chaleur.

- Laisse pntrer le rayonnement solaire en

hiver, lorsque le soleil est bas, pour chauffer

le local.

Un auvent en faade sud :

en t en mi-saison en hiver

- Plus rsistant, dans le temps, qu'uneprotection mobile.


26/91


- Elment architectural qui peut participer

l'esthtique de l'ensemble

Inconvnients :

- L'efficacit des auvents horizontaux est trs

limite pour les faades est et ouest, le soleiltant gnralement bas sur l'horizon compar

une faade sud.

- Le degr de protection solaire ne peut pas

tre modifi par l'occupant, il ne dpend que

de la position du soleil.

- L'blouissement intrieur reste trs important

(difficult du travail sur cran, par exemple)

o

Les protections permanentes :Vitrages spciaux ne transmettant qu'une partie

du rayonnement solaire, films colls contre le

vitrage (en rnovation).

Le Facteur Solaire (FS) donne la proportion de

l'nergie solaire disponible qui entre dans le

local. Par exemple, pour un FS=0.3, 30% des

apports solaires seulement entrent dans le local.

Avantage :

- La protection est fixe et intgre au vitrage.

Son entretien est donc trs ais.

Inconvnients :

- La protection solaire est constante, quelle

que soit l'heure ou la saison. Le local ne

profite donc que trs peu des apports solaires

en hiver.

- La lumire est rflchie en partie vers

l'environnement extrieur, ce qui peut causer

l'blouissement des occupants des btiments

voisins ou des usagers de la rue.

Remarque :

Si ces vitrages ont une coloration assez

prononce (brun, bleu, vert, argent), la

transmission lumineuse devient faible : la lumire

naturelle disponible dans le local est infrieure

celle disponible avec un vitrage clair traditionnel.


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Conscients de ce problme, les fabricants ont

dvelopp de nouveaux produits plus

performants.

Par exemple,

des vitrages rflchissants (FS=0,25), decouleur presque neutre (il ny a pas deffet

miroir) mais attnuant partiellement la

transmission lumineuse.

des vitrages "slectifs" qui offrent une

protection contre l'nergie solaire correcte

(FS 0,4), une coloration trs faible et une

transmission lumineuse qui se rapproche de

celle des doubles vitrages clairs.

Concrtement ? Si les apports internes sont faibles (faible densit

d'occupation, clairage performant, crans

plats, ), valuer l'utilit d'une protection solaire

pour l't.

Envisager en priorit

> les stores extrieurs avec gestionautomatique.

> des auvents en faade sud.

Si les apports internes sont relativement

importants (clairage et crans traditionnels),

valuer l'intrt d'une protection solaire, non

seulement en t mais galement en mi-saison

et en hiver. Envisager en priorit des stores

extrieurs avec gestion automatique.

Si les apports internes sont trs importants (forte

densit d'occupation, clairage et crans

traditionnels, imprimantes dans les bureaux, ),

des stores extrieurs grs automatiquement ou

des protections solaires permanentes seront

ncessaires.

Dans chacune de ces situations, l'valuation doit se

faire en fonction de l'orientation de la faade, de

l'ombrage dont elle bnficie, de la surface de

vitrage et du systme de refroidissement envisag

(mcanique ou naturel), de prfrence par

simulation informatique.



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Evaluer galement la ncessit d'quiper de

protections solaires les fentres intrieures

donnant sur un atrium.

Voir article 9 pour cahier des charges en annexe. Dans le cas particulier des atriums, envisager

diffrentes solutions pour grer les apports

solaires par la toiture vitre :

- des protections solaires traditionnelles (stores

lamelles, stores enroulables, vitrages

spciaux,),

- des dispositifs dombrage (exemples ci-

contre), ventuellement amovibles,

- l'ouverture de la partie suprieure de l'atriumen cas de surchauffe. Ces ouvertures,

partielles ou totales, doivent permettre

l'vacuation du "bouchon" d'air chaud en

partie suprieure de l'atrium.


Ces diffrents dispositifs peuvent ventuellement se

complter, mais doivent tre compatibles entre eux.

Des stores ne doivent pas, par exemple, empcher

l'air chaud d'tre vacu. On sera galement attentif

la compatibilit des ouvertures de l'atrium avec les

impositions en matire de protection incendie.


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III.5. Valoriser la fracheur de l'air extrieur

Que faire ? Organiser une permabilit contrlable de l'enveloppe (via des fentres, des grilles, des

ventelles, ) et ainsi profiter gratuitement de l'air frais extrieur pour refroidir le btimentlorsqu'il est en surchauffe.

Pourquoi ?En Belgique, la temprature extrieure de l'air est

infrieure celle du btiment (entre 21 et 25C)

pendant la majorit de l'anne (vois schma ci-

dessous).

0

100

200

300

400

500

600

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30Temprature extrieure

Nombred'heuressurl'anne

Jours non ouvrables et nuits

Jours ouvrables4% du temps96 % du temps

Occurrence des tempratures extrieurespendant une anne type moyenne en Belgique

Or, un btiment n'est pas refroidi uniquement

lorsque la temprature extrieure est leve. Suite

aux apports internes (occupation, bureautique, etc.)

et aux apports solaires, un btiment isol est aussi

refroidi alors qu'il fait frais dehors.

C'est ce que montre le schma page suivante. Ilreprend pour chaque niveau de temprature

extrieure, la somme des demandes de chaud et de

froid sur une anne type.


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Demandes annuelles de chaleur (en rouge) et de froid (en bleu)en fonction de la temprature extrieure.

Exemple : sur l'ensemble des heures de l'anne pendant lesquelles latemprature extrieure tait de 12C, le btiment tudi a eu besoin de

9.500 kWh de froid et de 8.000 kWh de chaud.

Une partie non ngligeable de la demande de froid

peut donc tre satisfaite, en Belgique, en valorisant

cet air frais extrieur, ce qui entrane de

considrables conomies d'nergie. Le

refroidissement actif peut mme tre totalement

limin, remplac par une ventilation naturelle (de

jour et/ou de nuit). Celle-ci sera trs apprcie parles occupants qui se plaignent parfois du bruit et des

problmes de sant lis au refroidissement

mcanique. Ils apprcient tout particulirement la

possibilit d'ouvrir leurs fentres.

Concrtement ? Offrir aux occupants la possibilit d'ouvrir leur

fentre, pour autant que les conditions

acoustiques et mcaniques le permettent.

At ten t ion : Un budget doit tre prvu pour mettre

en place les quipements de rgulation adquats

pour

- ne pas chauffer lorsque les fentres sont

ouvertes ;

- ne pas refroidir lorsque les fentres sont

ouvertes et que la temprature extrieure est

suprieure celle ambiante ;


31/91


- viter la condensation sur certains

quipements comme les plafonds froids.

Il arrive, en effet, si l'air extrieur est trs

humide, que l'eau qu'il contient condense sur

les parois froides d'un appareil declimatisation comme cela arrive parfois, en

hiver, sur un simple vitrage.


Favoriser la possibilit d'un refroidissement

naturel par ventilation (de nuit et/ou de jour):

-

Limiter les apports internes (voir chapitre II).- Limiter les apports solaires (voir chapitre

III.4).

- Favoriser l'inertie thermique (viter faux-

plafonds et faux-plancher, prfrer le

carrelage au tapis plain, )

- Limiter le nombre d'tages


Exemple : sige central de la socit IVEG Anvers :

Grilles et ouvrants motoriss en faade, chemines d'extraction.Inertie thermique accessible dans les bureaux grce au carrelage au sol et auxfaux-plafonds partiels.


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Demander aux concepteurs d'tudier la possi-

bilit de refroidir naturellement par ventilation.

On veillera particulirement faire effectuer

cette tude si un atrium est prvu. Il peut

favoriser une ventilation naturelle en assurant un

certain tirage de l'air.

En pratique, on estimera le confort commesatisfaisant si une simulation dynamique (basesur une anne climatique-type) prvoit aumaximum- 100 heures par an au-dessus de 25,5 C,- dont 20 heures par an au-dessus de 28C.


Exemple : Sige de l'entreprise "Powergen" en Angleterre.

Ci-contre, les fentres d'extraction motorises, situes au 4 me niveau etcommandes par la GTC.


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IV Bien concevoir les systmes (clairage, ventilation, eau chaudesanitaire, chauffage et refroidissement ventuellement)

Bien choisir les quipements, ce n'est pas seulement choisir des quipements performants, avec un

bon rendement. C'est aussi (et surtout ?) choisir l'quipement adapt la configuration et l'utilisation

du local, ainsi qu' la gestion qui en est attendue.

On abordera, dans ce chapitre,

IV.1 le zonage du btiment

puis on traitera du systme :

IV.2 d'clairage artificiel

IV.3 de chauffage

IV.4 d'apport d'air neuf

IV.5 de climatisation

IV.6 de prparation de l'eau chaude sanitaire

et enfin de l'importance des quipements de

IV.7 rgulation.


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IV.1. Etudier le zonage du btiment

Que faire ?

Grouper les locauxo De mme fonction

o De mme horaire d'occupation

Adapter le systme au type et au mode d'occupation des diffrentes zones.

Pourquoi ?Concevoir un systme adapt aux besoins

Exemple : le besoin de refroidissement d'une salle

de runion est souvent en grande partie li la

prsence des occupants. Son systme derefroidissement est donc optimal lorsqu'il est coupl

avec la ventilation (systme "tout air"). Ce qui n'est

pas le cas d'un bureau pour lequel le besoin en

refroidissement est li aux quipements et

l'ensoleillement. Un systme de refroidissement "

eau glace", distinct de la ventilation, convient

mieux.

Limiter les cots de transport

Pour installer des systmes spcifiques en fonction

des diffrents usages des locaux, il faut que ceux-ci

soient groups. Sans cela, le cot et la complexit

qu'entrane les grandes longueurs de canalisation

et/ou gaine aboutissent un choix unique de

systme.

Optimiser le temps de fonctionnement

Dans un btiment, certains locaux peuvent tre

occups des priodes diffrentes.

Exemple : certaines classes d'une cole sont

utilises, en soire, pour des cours de musique oudes cours horaire dcal pour adultes.

Pour pouvoir grer distinctement deux locaux, ils

doivent parfois tre branchs sur des gaines et/ou

des circuits diffrents.

Concrtement ? Grouper les locaux fortes charges internes :

salles informatiques, caftria, salles de runion,

etc.


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Grouper plus spcifiquement entre eux

o les locaux forte concentration

d'quipements lectriques.

o les salles de runion.

Exemple (schma gauche) :Dans le centre administratif de Powergen en Angleterre, les quipementsinformatiques les plus importants (serveurs, imprimantes laser, etc.) sontregroups dans des locaux spars non occups (notamment la salleinformatique l'extrmit nord, en bas sur le schma ci-contre), en dehorsdes bureaux paysagers. Ces locaux sont climatiss tandis que les bureaux,dans lesquels la charge interne est diminue, sont refroidis par ventilationnaturelle.

Grouper les locaux dont le fonctionnement

horaire sera similaire.

Par exemple, les locaux utiliss strictement en

journe, et les locaux susceptibles d'tre

occups en soire ou le week-end.

Grouper les locaux qui doivent tre grs

ensemble.

Par exemple pour une comptabilisation

indpendante de la consommation.

Voir article 22 pour cahier des charges en annexe.Remarque : le groupement de locaux peut sefaire sur un seul tage mais galement sur

plusieurs tages. On peut par exemple

superposer les salles de runions et avoir une

salle par tage, plutt que de les concentrer sur

un plateau.

Pour le chauffage comme pour le refroidissement

mcanique, envisager une production spcifique

(chaudire indpendante) si une petite partie du

btiment doit tre chauffe/refroidie en dehorsdes heures doccupation du reste du btiment

(conciergerie, corps de garde, .).

Voir article 23 pour cahier des charges en annexe. Limiter la surface maximale d'une mme zone

thermique (chauffe ou climatise) 2500 m.

Il convient d'viter qu'une drogation locale

nimplique la relance inutile dune zone trop

importante.


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IV.2. Bien concevoir le systme d'clairage artificiel

Lors de la conception du systme d'clairage, il est possible d'agir sur

> le dimensionnement

> l'efficacit des systmes d'clairage

> la dure de fonctionnement de l'installation

pour limiter ses consommations futures.

IV.2.A.Le dimensionnement

Que faire ? Favoriser l'clairage naturel

Dfinir clairement les besoins

Les respecter strictement.

Pourquoi ?La consommation d'clairage d'un btiment est

totalement transforme en chaleur dans les locaux.

Limiter la puissance de l'clairage et sa dure de

fonctionnement permet

de diminuer la consommation directe d'lectri-cit,

de diminuer les charges internes des locaux, et

ainsi

d'amliorer le confort d't (moins d'heures

de surchauffe et donc plus de possibilits

d'viter la climatisation)

ou de limiter la consommation de refroidis-

sement.

Concrtement ? Favoriser l'clairage naturel lors de la conception

du btiment (voir point III.3).

Dimensionner l'clairage pour rpondre stricte-

ment aux besoins d'clairement et d'uniformit

dans la partie du lieu de travail dans laquelle la

tche visuelle est excute (la "zone de travail").


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Zone de travail dfinie dans un bureau

En principe, aucune tche visuellen'est excute dans les zones "mortes

situes le long des murs

Il est en effet inutile d'clairer les zones de

circulation ou de rangement avec la mme

intensit.

Voir article 17 pour cahier des charges en annexe. Dfinir clairement les besoins (niveau

d'clairement et uniformit) et les paramtres de

dimensionnement ainsi que la zone de travail.

Cela permettra de comparer les offres faites par

diffrents fabricants.


Limiter la puissance installe.

Celle-ci de devrait pas dpasser les limites

fixes l'article 1.14 du "cahier des charges

nergtiques d'une installation d'clairage".

Par exemple pour des bureaux :

2.5 W/m/100 lux soit 10 12.5 W/m.



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IV.2.B.Efficacit des systmes d'clairage

Que faire ?Adapter le choix du systme d'clairage, des luminaires et/ou des lampes chaque type de

local.

Cconsommation d'une lampe de 58 Wen fonction du type de ballast

Pourquoi ?Certains luminaires sont plus efficaces que

d'autres. Ils n'apportent pas tous le mme niveau

de confort ou le mme aspect esthtique.

Il convient donc d'adapter le choix des luminaires

chaque type de local afin d'assurer le confort des

occupants tout en minimisant les consommationsfutures.

Concrtement ? Ne pas clairer un local uniquement au moyen

dun clairage indirect.

Ne pas clairer un local par des lampes

halognes ou incandescence.

Si certains locaux doivent disposer dun

clairage dcoratif, l'assurer si possible au

moyen de lampes fluocompactes ou de lampes

aux iodures mtalliques brleur cramique.

Equiper les luminaires pour lampes fluorescentes

de ballasts lectroniques.

Ils ont une consommation plus faible que les

ballasts conventionnels.

Dans les locaux de bureau, assurer le niveau

dclairement au moyen de luminaires locaux,

ddicacs chaque zone de travail individuelle,combins un clairage gnral de plus faible

puissance.

Ce systme permet de limiter la consommation

lorsqu'un bureau avec plusieurs postes de travail

n'est pas occup par la totalit des utilisateurs.

Choisir des luminaires haut rendement

lumineux, c'est--dire quips d'optique en

aluminium performant, muni d'une attestation de

mesure de ce rendement.


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IV.2.C.La dure de fonct ionnement

Que faire ? Prvoir lors de la conception du circuit lectrique un dcoupage de l'installation d'clairage Installer une gestion efficace.

Pourquoi ?Des conomies apprciables peuvent tre ralises

en adaptant le temps d'allumage et le flux lumineux

l'occupation relle des locaux et aux besoins

effectifs en clairement.

Le systme d'clairage devrait donc permettre :

l'extinction de lclairage artificiel si l'clairage

naturel est suffisant,

la diminution du flux lumineux lorsque l'clairage

naturel peut satisfaire partiellement le besoin

d'clairement,

l'extinction de l'clairage d'un local lorsqu'il est

inoccup.

Concrtement ? Donner le temps et les moyens aux concepteurs

pour tudier le rseau lectrique du btiment afin

de mettre en place une gestion efficace des

installations : il doit permettre d'teindre une

partie seulement des luminaires : une zone du

local, la range prs de la fentre, 2 luminaires

sur 3, etc.


Prvoir une commande d'clairage propre pour

chaque zone ayant un clairage naturel diffrent

ou une activit indpendante.

Exemples :

o Dans un grand local, dcouper la

commande de lclairage en diffrentes

zones pour permettre un allumage

diffrenci en fonction des besoins.


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Dtecteur de prsence

Capteur de flux lumineux

o Prvoir une commande indpendante pour

la range de luminaires la plus proche des

fentres.

Pour les locaux dont l'occupation est variable

mais ne peut tre programme, tudier l'intrtde commander lextinction des luminaires au

moyen dune dtection de prsence.


Pour les locaux dont le temps d'occupation

journalire est important, envisager une gestion

du flux lumineux en fonction de l'clairage

naturel disponible.



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IV.3. Bien concevoir le systme de chauffage

Pour bien concevoir le systme de chauffage, il convient, dans les premires tapes

de l'laboration d'un projet, d'tre attentif

> au choix du vecteur nergtique,

> au choix de la production de chaleur,

> la conception de la distribution du systme de chauffage,

> au choix de l'mission.

IV.3.A.Choix du vecteur nergtique du systme de chauffage

Que faire ? Etudier la possibilit de solutions alternatives aux choix classiques : cognration

Evaluer l'intrt des diffrents vecteurs nergtique

Pourquoi ?Les diffrentes sources d'nergie disponibles pour

faire fonctionner une installation de chauffage n'ont

pas le mme impact sur l'environnement :

o Le gaz est actuellement le combustible dont la

combustion a le moins dimpact local sur

lenvironnement.

o Le rendement des systmes de chauffage

lectrique est celui des centrales lectriques.

Avec le parc actuel, il est d'environ 40%,

seulement.

De plus, ce jour, le prix de revient de la chaleur

lectrique est double de celui de la chaleur gazou fuel.

o La cognration permet de produire localement

de l'lectricit et de rcuprer simultanment de


42/91


la chaleur (dans les gaz dchappement du

gnrateur, dans leau de refroidissement et

dans lhuile de lubrification) pour produire de

leau chaude sanitaire ou tout type de chauffage.

Le rendement global est donc meilleur qu'en

productions spares.

Exemple ci-contre : pour obtenir 35 kWh

d'lectricit et 50kWh de chaleur, il faut 1,2 fois

plus de combustible en production spare qu'en

cognration.

La Rgion de Bruxelles-Capitale propose des

aides l'investissement pour cette technique et

met votre disposition un ensemble

d'informations : guide, cas types pour l'tude de

pr-faisabilit, sminaires, ... Vous pouvezgalement obtenir des conseils gratuits

personnaliss auprs du facilitateur cognration

(0800/85.775 ou [email protected] )

Pour plus d'infos, consulter le site web de

lIBGE, www.ibgebim.be

Concrtement ? Envisager la cognration (lectricit + chaleur)

et demander une tude de faisabilit pralable

- si les besoins de chaleur sont importants et

assez constants : hpitaux, homes, rseau de

chaleur,

- et surtout si la consommation dpasse un

quivalent de 100 000 litres de fuel ou m de

gaz par an.


http://www.ibgebim.be/


43/91


Si le rseau de distribution est accessible sur le

site, privilgier le gaz naturel (avec une

chaudire condensation). Envisager

ventuellement, pour des raisons stratgiques ou

de scurit d'approvisionnement, l'installation de

brleurs mixtes "gaz + fuel".

Limiter l'utilisation de l'lectricit comme nergie

de chauffage par effet Joule (chauffage direct ou

accumulation) des appoints dcentraliss ou

limits dans le temps, dont la consommation est

juge tout fait marginale.

Valoriser l'lectricit par l'usage d'une pompe

chaleur, tout particulirement s'il existe des

sources de chaleur rcuprer dans le btiment

(chaleur d'un centre informatique, air humide

d'une piscine, air extrait des bureaux, ).


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IV.3.B.Choix de la chaudire

Que faire ? Si prsence de gaz naturel sur le site, choisir une chaudire condensation.

Adapter le circuit cette technologie.

Pourquoi ?La technologie de la condensation de fumes

permet, si l'installation est bien tudie, de

rcuprer une grande partie de la chaleur qui

s'chappe habituellement par la chemine. On

obtient alors un rendement thorique de l'ordre de

104 %, comparer avec le rendement d'une

chaudire traditionnelle "haut rendement" de l'ordre

de 92 %.

En pratique, les chaudires gaz condensation

permettent une diminution moyenne des

consommations de 6 9 % par rapport aux

meilleures chaudires gaz et fuel traditionnelles.

Attention : pour qu'une chaudire condensation

prsente effectivement le haut rendement attendu, lecircuit hydraulique doit tre conu spcifiquement : il

faut que l'eau des corps de chauffe revienne froide

vers la chaudire

Concrtement ? Investir dans une chaudire condensation pour

avoir un rendement optimal.

Remarque : des primes compensent souvent le

lger surcot dinvestissement par rapport aux

autres chaudires.

Donner aux concepteurs le temps et les moyens

ncessaires pour tudier le circuit hydraulique

qui maximisera la condensation dans la

chaudire.



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A dfaut d'une chaudire condensation

Refuser les chaudires gaz "atmosphriques"

traditionnelles (brleur sans ventilateur ou

arrive d'air sans clapet de fermeture) et leur

prfrer des chaudires fuel ou gaz brleurpuls.

Les chaudires gaz "atmosphriques" prsentent

un plus mauvais rendement que toutes les autres

chaudires.

Refuser les chaudires gaz veilleuse

permanente (pour les petites chaudires).


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IV.3.C.Conception de la distribution du systme de chauffage

Voir point IV.5.D "conception de la distributiond'eau chaude et d'eau glace", page 66. .


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IV.3.D.Choix de l'mission du systme de chauffage

Que faire ? Favoriser un fonctionnement basse temprature

Pourquoi ?La performance du systme de chauffage est

associe la faible temprature de l'eau du circuit,

et tout particulirement en prsence de chaudire

condensation.

Diminuer la temprature moyenne de l'eau du

systme permet en effet :

- d'augmenter le rendement de combustion ;

- de rduire les pertes vers l'ambiance qui sont

proportionnelles la diffrence entre la

temprature de la chaudire et celle de la

chaufferie ;

- de rduire les pertes de chaleur du rseau de

distribution.

Concrtement ? Choisir des radiateurs dans les btiments non

climatiss (logement, coles, ). Ils constituent

un bon compromis entre confort et efficacit

nergtique.

o Financer des radiateurs larges (surdimen-

sionns), afin de pouvoir assurer le confort

des occupants avec de l'eau peu chaude.

Voir article 30 pour cahier des charges en

annexe.

o Prvoir une bonne isolation derrire les

radiateurs, et notamment, refuser de les

placer devant des allges vitres.

A l' inverse, si des ventilo-convecteurs sont

prvus et qu'une seule batterie apporte le chaud

et le froid (systme 2 tubes), leur surdimension-

nement pour le chauffage est automatique


48/91


et donc sans surcot. Ce surdimensionnement

est ncessaire pour assurer la puissance de

refroidissement

Envisager un chauffage par le sol pour le

chauffage des locaux de grande hauteur sauf sices locaux sont occups de faon intermittente

ou profitent dapports de chaleur variables

importants (ensoleillement, personnes) comme

des salles de runion, des classes ou des

restaurants.

Le chauffage par le sol tant fort inerte; il

prsente des risques dinconfort important et de

surconsommation dans ces locaux.

Attention : avec un chauffage par le sol,l'isolation sous le rseau d'eau chaude doit tre

renforce si le local est situ au dessus du sol,

de lextrieur, dune cave ou dun vide ventil.

Ordre de grandeur : minimum de 10 cm de

polystyrne expans ou 7 cm de polyurthanne.

Les pertes vers le bas peuvent en effet

rapidement dpasser 10 20 % de la puissance

mise, si l'isolation sous le plancher est

insuffisante.


49/91


IV.4. Bien concevoir le systme d'apport d'air neuf

Le chauffage de l'air neuf hyginique reprsente prs de la moiti de la

consommation de chauffage d'un btiment isol. Pour diminuer ce poste, il convient

d'tre attentif lors de la conception du systme de ventilation

> au choix du systme,

> la quantit d'air neuf apporte dans le btiment,

> au prchauffage de l'air neuf,

> la distribution si la ventilation est mcanique.

IV.4.A.Choix du systme

Que faire ? Evaluer les avantages et inconvnients

o d'un systme naturel,o d'un systme mcanique.

Reprsentation des systmes de

ventilation dans le cas d'un immeubled'hbergement

Systme A

Systme C

Systme D

Pourquoi ?En pratique, la norme propose 3 systmes de

ventilation (un quatrime, le systme B, est trs peu

rpandu) :

Systme A : venti lation n aturel le.

L'air entre directement dans le

btiment et est extrait naturellement

par effet de chemine.

Systme C : venti lation naturel le assiste.

L'air entre directement dans le bti-

ment et est extrait mcaniquement

grce un ventilateur.

Systme D : venti lation mcanique

L'air est prpar (rchauff, humidi-

fi, ...) avant d'tre introduit dans les

locaux. Il est puls et extrait mcani-

quement.


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Chacun des systmes a des avantages et des

inconvnients :

Venti lation naturel le :

Un systme naturel fait l'conomie du prix de

l'installation de groupes de prparation d'air et de

gaines de distribution. Mais le cot d'investissement

des grilles en faade n'est pas ngligeable. Leur prix

est fort variable et dpend de leur aspect, de leurs

qualits acoustiques, de leurs possibilits de

rgulation manuelle ou automatique du dbit d'air,

etc. Il ne permet pas une humidification facile de l'air

De plus, il vite (systme A) ou il limite (systme C)

le bruit et le cot d'exploitation des ventilateurs.

Le systme C est le systme pour lequel

l'encombrement est minimal.

Venti lation mcanique :

Le systme D permet une rcupration de chaleur

sur l'air extrait. Il en rsulte une conomie minimale

de la consommation de chauffage de l'air de 50 %.

De plus, une installation mcanique permet d'arrter

la ventilation la nuit et le WE (soit les 2/3 du temps).

Ds lors, le chauffage de l'air de ventilation via un

systme D muni d'un rcuprateur de chaleur chute

donc au sixime de celui du systme A muni de

simples grilles gres manuellement !

Concrtement ? Envisager diffrents types de systme de

ventilation et valuer l'intrt respectifs de

chacun d'eux dans la situation particulire du

projet : consommations d'nergie attendues,

encombrement, cot, bruit, esthtique des

faades, etc.



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IV.4.B.Quantit d'air neuf apporte dans le btiment

Que faire ? Limiter la quantit d'air neuf apporte dans le btiment

o par un dimensionnement raisonnable des installations,o par une gestion efficace des dbits d'air.

Illustration : Bndicte Beeckman

Exemple de grille auto-rglable

La bavette souple (entoure)rduit automatiquement la section

d'ouverturequand la pressiondu vent augmente.

Pourquoi ?Les consommations lies la ventilation sont

proportionnelles au dbit d'air, qu'il s'agisse de la

consommation de combustible (prchauffage de

l'air) ou de la consommation d'lectricit

(ventilateurs pour le transport de l'air).

Il convient donc de limiter ce dbit au minimum

ncessaire pour assurer le confort des occupants.

Exemple :Il est courant, dans un immeuble de bureaux, qu'une salle de runion ne soitoccupe que 50% du temps. Si l'installation de ventilation traite 2.000 m/h, etqu'elle est arrte en-dehors des priodes d'occupation, soit environ 1.000heures par an, on vite le chauffage et le transport (voire le refroidissementen t) de 2.000.000 m, ce qui reprsente un gain nergtique minimum de300 Euros/an. Ce qui justifie la mise en place d'un tel systme de rgulation.Un mme rsultat peut tre obtenu si la salle est occupe constamment,mais 50% de sa capacit

Concrtement ? Si le systme d'arrive d'air est naturel (grilles

en faade),

o Favoriser le systme C, avec extraction

mcanique : l'arrt des extracteurs limite

l'entre d'air en dehors des priodes

d'occupation.

o Choisir des grilles auto-rglables : le dbit

s'adapte ainsi en fonction de la pression du

vent pour rester presque constant.

o Grer les grilles automatiquement : elles

seront ainsi fermes en dehors des heures

d'occupation, et notamment la nuit et le week-

end.

En effet, motiver les occupants afin qu'ils

ferment manuellement les grilles est peu


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efficace : ils perdent vite les bonnes habitudes

prises aprs une campagne de sensibilisation.

Lors du dimensionnement, limiter le dbit d'air

neuf aux valeurs exiges par les rglemen-

tations.


Envisager la gestion des dbits d'air neuf en

fonction de la prsence

o dans les salles de runion, de confrences ou

autres locaux usage intermittent et

occupation variable,

o dans les locaux occupation pisodique etalatoire (ex : les bureaux utiliss par des

employs souvent l'extrieur comme des

conducteurs de chantier, ou des reprsen-

tants commerciaux).

Ce systme comprendra, par exemple, un

dtecteur de prsence ou une sonde CO2.

Voir articles 33 et 34 pour cahier des charges enannexe.

Recycler l'air des locaux pollution limite pour

ventiler des locaux tels que circulations, escaliers,

toilettes, archives, locaux de stockage,etc.

La pollution est dite limite lorsqu'elle est

dorigine humaine comme, par exemple, dans les

bureaux, salles de runion, espaces commer-

ciaux, restaurants, magasins, classes, chambres

d'htel


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IV.4.C.Limi tation du chauffage de l'air neuf d'un systme mcanique

Que faire ? Rcuprer de la chaleur pour le prchauffage.

Limiter la temprature de l'air puls.

Exemples viter :coule d'air froid sur l'occupant

Rcuprateur plaques

Pourquoi ?La consommation de combustible lie la ventilation

est proportionnelle la diffrence entre la

temprature de l'air neuf, et la temprature

laquelle il est souffl.

Pour la diminuer, on peut donc essayer1. d'augmenter la temprature de l 'air neuf,

L'air neuf est habituellement pris directement

l'extrieur. Mais il est souvent possible de le

prchauffer en rcuprant de la chaleur perdue

dans le btiment ou autour de celui-ci.

2. de l imiter la temprature de soufflage pour

autant que cela ne cre pas d'inconfort dans les

locaux.

L'air puls une temprature limite ( 16C, parexemple) apport un peu de froid aux locaux.

En hiver, cela n'a aucune incidence sur la

consommation globale. Les locaux devant tre

chauffs, la chaleur qui n'est pas fournie l'air

neuf est fournie directement au local (via les

radiateurs, par exemple).

En mi-saison et en t, la fracheur apporte par

l'air neuf permet de limiter la surchauffe ou

d'viter une part de la consommation derefroidissement du local.

Concrtement ? Rcuprer de la chaleur sur l'air vici extrait pour

prchauffer l'air neuf.



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Evaluer l'intrt de rcuprer de la chaleur au

condenseur d'une machine frigorifique ou d'un

climatiseur local pour prchauffer l'air neuf.

Voir articles 36 et 37 pour cahier des charges en

annexe.

Prendre l'air neuf via une zone tampon telle

qu'une canalisation enterre (puits canadien), ou

un atrium.


Choisir des bouches de pulsion qui permettent

de souffler l'air trs basse temprature sans

crer dinconfort.

Exemple ( gauche) : diffuseur hlicodal favorisant le mlange rapideentre l'air puls et l'air ambiant


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IV.4.D.Rseau de distribution d'air d'un systme mcanique

Que faire ? Financer des ventilateurs efficaces

Concevoir le systme pour limiter les pertes de charges dans le rseau

Pourquoi ?Dans un systme de ventilation mcanique, la

consommation lectrique des ventilateurs dpend du

rendement de ceux-ci et de la perte de charge du

rseau.

Cette "perte de charge" est une baisse de pression

de l'air le long du rseau de distribution. Elle est due

aux frottements de l'air sur les parois des gaines,

leurs changements de direction et aux divers

obstacles.

Ainsi, pour souffler le mme dbit d'air travers un

conduit sinueux qu' travers un conduit droit, il

faudra souffler plus fort et donc consommer plus

d'nergie pour faire fonctionner les ventilateurs.

A part ir de la puissance des ventilateurs (pulsion et

extraction), on peut situer la qualit du groupe de

ventilation et du rseau de distribution :

Puissance (P) d'unventilateur par m/h

transport

Efficacitnergtique

0,2 < P < 0,4 W/(m/h) bonne

0,4 < P < 0,7 W/(m/h) moyenne

0,7 < P < 1,1 W/(m/h) mauvaise

Concrtement ? Financer des ventilateurs efficaces. Le rende-

ment devrait tre de 60% minimum pour des

faibles dbits et atteindre les 80% lorsque les

dbits augmentent.

Concevoir un rseau court, limitant les coudes et

dviations.



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Exemple: des raccords "longs"diminuent les tourbillons et donc les

pertes de charge.

Choisir des conduits circulaires.

Dimensionner largement les conduits d'air.

A dbit transport gal, si la section d'un conduit

d'air double, la vitesse diminue de moiti. La

puissance du ventilateur et sa consommationsont diminues par 8 !


Choisir et financer des accessoires limitant les

pertes de charge : filtres, batteries, clapets de

commandes, coudes, raccords entre ventilateurs

et gaines, grille de prise d'air, silencieux, etc


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IV.5. Bien concevoir le systme de climatisation

La climatisation consiste donner l'ambiance les caractristiqueshygrothermiques ncessaires pour assurer le confort des occupants.

Lors de la conception d'un systme de climatisation, il convient d'tre attentif, dansun premier temps

> au choix du systme,

> aux possibilits qu'il offre de rcuprer de la chaleur disponible et derefroidir naturellement le btiment par l'air extrieur.

Ensuite, une fois le systme choisi pour chaque zone du btiment, il convientd'tre attentif

Pour les systmes " eau" et "tout air"

> l'efficacit de la production d'eau glace

> la conception de la distribution d'eau chaude et d'eau glace

Pour les systmes " eau"

> au choix des units terminales (ventilo-convecteurs, plafonds froids, )

Pour les systmes "tout air"

> la conception globale du systme

> la quantit d'air neuf apporte dans le btiment (IV.3.B)

> au chauffage de l'air neuf (IV.3.C)

> au rseau de distribution d'air (IV.3.D)

Pour un systme " dtente directe"

> la conception globale du systme


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IV.5.A.Choix du systme

Que faire ? Evaluer les avantages et inconvnients de diffrents systmes de climatisation pour les

diffrentes zones du btiment

Exemple de systme " eau"

Exemple de systme "tout air"

Pourquoi ?Il existe diffrents systmes pour traiter les locaux,

chacun ayant ses avantages et ses inconvnients.

Systme " eau" :

Une chaudires et une machine frigorifique

prparent respectivement de l'eau chaude et del'eau glace qui est distribue dans les locaux o

des metteurs (ventilo-convecteurs, plafonds froids,

poutres froides, ...) mettent le chaud et/ou le froid.

L'air hyginique est distribu de faon

indpendante.

Systme "tout air" :

L'eau chaude et l'eau glace, prpares de la mme

faon que pour un systme " eau", chauffe ou

refroidi de l'air qui est achemin dans les locaux. Le

systme intgre galement l'apport d'air neuf

hyginique.

Inconvnients : Le transport de chaleur ou de froid

par de l'air est trs encombrant, et trs nergivore.

La consommation des ventilateurs reprsente en

moyenne de 10 20% de l'nergie transporte, par

opposition au transport par eau qui reprsente

moins de 2% de cette valeur, ou aux systmes

dbit de fluide frigorigne variable.

Avantage : Lorsque le btiment demande du froid et

que l'air extrieur est frais (en mi-saison par

exemple), le prix du refroidissement du btiment se

limite au cot de fonctionnement des ventilateurs.


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Exemple de climatiseur"

Exemple de multi-split"

Exemple de systme DRV"

Condenseur (en haut) et vaporateurd'un "split". Ce dernier est situ dans

le local rafrachir.

Systme " dtente directe" :

Une machine frigorifique, comprenant un ou

plusieurs vaporateurs situs dans les locaux,

refroidit l'air ambiant directement lorsqu'il passe sur

le fluide frigorigne.

Parmi ces systmes, on retrouve :

a) les climatiseurs ou "splits"

Ils assurent localement la rfrigration d'un local.

Un climatiseur peut tre rversible et assurer

galement le chauffage du local en hiver

(fonctionnement en" pompe chaleur").

b) les "multi-splits"

Ils assurent localement la rfrigration de plu-

sieurs locaux.

c) les systmes " dbit de rfrigrant variable" ( DRV .)

Ils assurent le refroidissement et le chauffage de

plusieurs locaux.

On distingue les systmes

o chaud et froid : ils peuvent dlivrer du

chaud et du froid simultanment dans des

locaux diffrents en fonction de leurs besoins;

o chaud ou froid : ils ne dlivrent, selon la

saison, que du chaud ou du froid. (un "multi-

split" rversible, en quelque sorte).

L'efficacit frigorifique de ces appareils est moins

importante que celle d'une production centralise.

Par contre, ils ne demandent pas le maintien

temprature de rseaux d'eau froide durant tout l't

et la mi-saison, ce qui est apprciable.

Un rseau de fluide frigorigne parcourt tout le

btiment, ce qui, terme, pourrait provoquer des

problmes de maintenance.

Les systmes DRV "chaud et froid" prsentent un

avantage supplmentaire : ils permettent, avec une

consommation lectrique trs faible, de retirer de la

chaleur de locaux en surchauffe (salle de runions

par exemple) pour l'introduire dans d'autres locaux.

Concrtement ? Pour des locaux classiques comme des bureaux,

prfrer un systme " eau".


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Rserver l'usage des climatiseurs et multi-splits

des zones limites : une salle informatique,

une caftria, un hall d'atelier,... ou des

extensions de btiments non quips d'une

production centrale de froid.

Ne choisir un systme de conditionnement "tout

air" que pour des locaux

o la densit de population est particulire-

ment leve, ce qui gnre des besoins d'air

neuf importants.

Par exemple : salles de spectacles, salles de

runion.

o un besoin de refroidissement se fait

ressentir lorsque la temprature extrieureest basse et pas uniquement en t (cas des

locaux intrieurs "aveugles", par exemple).

Dans ce cas, on peut profiter du pouvoir

refroidissant de lair neuf une bonne partie de

l'anne.

Prvoir un systme de refroidissement spcifique

pour tout local ayant un besoin annuel constant

(ex : petite salle informatique, local audiovisuel,

local intrieur,) dune puissance frigorifique

faible par rapport celle du btiment.

Envisager un systme DRV "chaud et froid" si le

btiment prsente des locaux ayant des

demandes thermiques souvent opposes. Par

exemple des salles informatiques toujours en

demande de froid et des bureaux en demande de

chaleur une partie de l'anne.



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IV.5.B.Rcupration de chaleur et refroidissement naturel

Que faire ?Etudier les possibilits de

rcuprer une partie de la chaleur produite par divers quipements du btiment

valoriser la fracheur de l'air extrieur certaines priodes de l'anne pour refroidir

gratuitement ou moindre cot le btiment.

Nombre d'heures

0

200

400

600

-10 0 10 20 30

Temprature extrieure [C]14

Pourquoi?Rcuprer de la chaleur

De nombreux quipements du btiment rejettent ou

produisent de la chaleur qui est inutilise

(ventilation, bureautique, machine frigorifique, ...). Il

existe des dispositifs qui permettent de valoriser

cette chaleur. Aux concepteurs d'tudier, dans le

cas particulier du projet, si cette rcupration est

intressante.

Valor iser la fracheur de l'air extrieur

Suite aux productions de chaleur interne

(occupation, bureautique, clairage, ...), un btiment

demande souvent du froid en-dehors de l't, alors

que la temprature est infrieure celle de

l'ambiance.

Par exemple, la temprature de l'air extrieur est

infrieure 14C pendant 80% des heures d'une

anne moyenne (jour et nuit).

Deux possibilits sont envisageables pour valoriser

cette fracheur gratuite :

- le "free cooling" (naturel ou mcanique) : l'air est

exploit directement pour rafrachir le btiment

en le parcourant.- le "free chilling" : lorsque la temprature

extrieure descend sous les 8 10C, voire

14C, l'eau glace peut tre refroidie directement

par l'air extrieur, sans utilisation de la machine

frigorifique.

8/22/2019 19_conceptionene

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