Formation bâtiment durable : Passif et (très) basse ... · FORMATION « bâtiment durable : PASSIF ET (TRES) BASSE ENERGIE » - IBGE –printemps 2016 OBJECTIF(S) DE LA PRESENTATION

FORMATION BATIMENT DURABLE :

PASSIF ET (TRES)

BASSE ENERGIE

PRINTEMPS 2016

Journée 3.3

Systèmes – Notions théoriques

Eclairage

Didier DARIMONT

Sur base d’une présentation conçues par MK Engineering [email protected]

FORMATION « bâtiment durable : PASSIF ET (TRES) BASSE ENERGIE » - IBGE – printemps 2016

OBJECTIF(S) DE LA PRESENTATION

● Identifier l’impact du système d’éclairage artificiel (et naturel) sur

les critères de certification

● Comprendre les différents paramètres de l’éclairage

● Envisager différents système de production de la lumière et ses

commandes possibles

● Pré-dimensionner les systèmes d’éclairage à l’aide d’outils logiciel

et mesurer l’impact sur l’énergie primaire

2


TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION

Critères de certification

Des Besoins Nets à l’Energie primaire

Stratégie de conception

Répartition des Besoins et Energie Primaire

Synthèse

LUMIERE ET CONFORT

LUMIERE ARTIFICIELLE

3


● Certification Passive (permis déposé après le 06/03/2012)

N Puissance d’éclairage installée ≈ 10 W/m²

• Proche de la puissance de chauffage

• Génère d’importantes charges internes

• Représente une part importante des consommations

● Ensemble des données et résultats présentés sont spécifiques au

tertiaire

● La simulation dynamique est requise pour le tertiaire passif > 1000 m²

Critères à respecter: Certification - Bâtiment TERTIAIRE - Standard Passif

Besoins net en énergie de chauffage ≤ 15 kWh/m².an (1)

Besoins net en énergie de refroidissement ≤ 15 kWh/m².an (1)

Test d'étanchéité à l'air n50 ≤ 0,6 h-1 selon la méthode A de la NBN EN 13829 (5)

Probabilité du risque de surchauffe 0,05 ou 5% Simulation dynamique requise (3)

Critère en énergie primaire - Ep ≤ 90 - 2,5 x compacité (2) (4)

INTRODUCTION – CRITÈRES DE CERTIFICATION4

Source : Vademecum PMP 2012


3. Apports internes par l’éclairage+

6. Déperditions par transmission

7. Déperditions par ventilation

8. Déperditions par in/exfiltration

4. Apports internes par les ventilateurs

5. Apports internes par les appareils

10. Besoins nets en énergie pour le refroidissement

11. Pertes du système de refroidissement

12. Besoins bruts en énergie

2. Apports internes par les personnes

15. Pertes de transformation

16. Consommation d’énergie primaire du bâtiment

-

6 7 8

1

2345

10 11

12 13

9

-

+

+

+

+

=

+

=9. Chaleur à évacuer par le système de refroidissement=

-

1. Apports solaires

14

15

16

13. Pertes à la production

14. Consommation d’énergie pour le refroidissement

+

=

INTRODUCTION – BESOINS NETS À L’ÉNERGIE PRIMAIRE5

Formation Systèmes :

Refroidissement

Formation Systèmes :

Eclairage


INTRODUCTION – STRATÉGIE DE CONCEPTION6

Une bonne valorisation de l’éclairage naturel

permet :

● D’augmenter le confort visuel des occupants

● De limiter le recours à l’éclairage artificiel

N Afin de limiter les consommation électriques

N Afin de limiter les charges internes, le

risque de surchauffe et le recours une un

système de refroidissement actif.

● Journée 4 : stratégie

N Facteur de lumière du jour

N Utilisation de la lumière naturelle

N Transmission lumineuse des vitrages

N Coefficient de réflexion des parois

N Variation de l’éclairage naturel


INTRODUCTION – REPARTITION DES BESOINS ET ENERGIES

● Projets Non-Résidentiels

7


INTRODUCTION – SYNTHESE8

● Eclairage impact sur :

N Besoins en refroidissement

N Risque de surchauffe

N Consommation en Energie primaire

● Valoriser l’éclairage naturel (confort et consommation

énergétique)

● Eclairage artificiel représente 1/3 des consommations en EP

(bâtiment passif)


TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION

LUMIERE ET CONFORT


9


LUMIERE ET CONFORT – GRANDEURS PHOTOMETRIQUES10

● Flux lumineux (lm)

● Eclairement (lux)


● Eblouissement

N UGR

• Compare une valeur

d’éblouissement pour une

position de l’observateur par

rapport à une valeur limite

• < 19 : travail de bureau

• > 22 gênant

LUMIERE ET CONFORT – CONFORT VISUEL11

● Niveau d’éclairement

N E moyen (lux)

● Répartition de la lumière

N Uniformité

Source : IBE

Source : energie+

500 lux 50 lux


● Teinte de la lumière

N Température de couleur (K)

• Teinte chaude < 3000 K

• Teinte froide > 3000 K

LUMIERE ET CONFORT – CONFORT VISUEL12

● Rendu des couleurs

N IRC, Ra

• Capacité d’une source à

restituer les couleurs

naturelles de l’environnement

• 100% = entièreté restituée,

correspond à la lumière

naturelle.

Ra = 100 Ra = 25Source : Energie +

Source : Energie +


LUMIERE ET CONFORT – ECLAIRAGE NATUREL13

● Facteur de lumière du jour :

le rapport de l'éclairement naturel intérieur reçu en un

point (généralement le plan de travail ou le niveau du

sol) à l'éclairement extérieur simultané sur une surface

horizontale, en site parfaitement dégagé, par ciel

couvert. Il s'exprime en %

● Recommandations :

N PHPP : pour la moitié de la profondeur du local, le FLJ est :

• supérieur à 3% économie de 45% sur éclairage artificiel

• entre 2% et 3 % économie de 35% sur éclairage artificiel

• Entre 1% et 2 % économie de 15% sur éclairage artificiel

N BREEAM :

• Eclairage naturel : 80 % de la surface doit avoir un FLJ > 2%

• Ou 200 Lux naturellement pour > 2650 heures/an


LUMIERE ET CONFORT – SYNTHESE14

● Confort visuel : à prendre en compte dans l’étude

● Confort Thermique : éclairage performant

● Confort Esthétique compromis avec l’éclairage

« architectural »


TABLE DES MATIERES

INTRODUCTION

LUMIERE ET CONFORT


15



EXIGENCES DES NORMES

APPAREILS D’ECLAIRAGE

GESTION ET COMMANDE

EXERCICE PRATIQUE : SELECTION ET DIMENSIONNEMENT

ENERGIE PRIMAIRE

16


LUMIERE ARTIFICIELLE – EXIGENCE DES NORMES17

● Principales normes et réglementations

N NBN EN 12464-1 : « Lumière et éclairage des lieux de travail

intérieurs »

N NBN C 71-100 : « Eclairage de sécurité – règles d’installation et

consignes pour le contrôle et l’entretien »

N RGPT

N RGIE



● NBN EN 12464-1

N Zones et surfaces de référence

N Coefficient de réflexion des parois

Peinture blanche 0,7

Béton neuf 0,5

Plancher bois 0,5

Tapis plein foncé 0,2

Plafond 0,7

Parois 0,5

Sol 0,3

Exemples de coefficient de réflexion

Coefficients de réflexion par défaut

Source : IBE



● NBN EN 12464-1

N Exemple d’exigence

Source : IBE

Tableau 5.3 : Eclairage des bureaux

3 Bureaux

Ref. n°. Type d'intérieur, tâche ou activité Em UGRL R0 Remarques

3.1 Classement, transcription 300 19 80

3.2

Ecriture, dactylographie, lecture, traitement

des données 500 19 80 Pour le travail sur écran, voir 4.11

3.3 Desinindustriel 750 16 80

3.4

Stations de travail de conception assistée par

ordinateur 500 19 80 Pour le travail sur écran, voir 4.11

3.5 Salles de conférence et de réunion 500 19 80

Il est recommandé un contrôle de

l'éclairage

3.6 Réception 300 22 80

3.7 Archives 200 25 80



● NBN EN 12464-1

N Eclairement et uniformité de la tâche et de la zone environnante

N Eblouissement d’inconfort (UGR)

N Indice de rendu des couleurs

Source : IBE

Tableau 1 : Rapport d'éclairements et uniformités entre les zones environnantes

immédiates et la zone de travail

Eclairement de la tâche

(lx)

Eclairement des zones environnantes

immédiates

(lx)

> 750 500

500 300

300 200

≤ 200 Etâche

Uniformité : ≥ 0,7 Uniformité : ≥ 0,5



● NBN EN 12464-1

N Em, Emax, Emin, U

U

Source : Dialux





GESTION ET COMMANDE


ENERGIE PRIMAIRE

22


LUMIERE ARTIFICIELLE – APPAREILS D’ECLAIRAGE – Lampes23

Favoriser les lampes avec une efficacité > 80 lm/W (LED, TL5,

fluocompact, …)

Type de lampe Puissance (W)Efficacité lumineuse

(lm/W)

I

n

t

é

r

i

e

u

r

Incandescente 7…300 3…19

Halogène 5…500 12…28

Tube fluorescent 4…140 30…112

Fluo-compacte 5…120 30…82

LED <1… 18…100

E

x

t

é

r

i

e

u

r

Halogénures métalliques 20…2100 37…118

Sodium HP 35…1000 35…150

Mercure HP 50…1000 11…60

Induction 55…85 65…70

Sodium BP 18...185 100…200



● Incandescence et halogènes

N IRC 100

N Faible efficacité lumineuse : 5 – 30 lm/W

N Faible durée de vie : < 4.000 heures

N Température de couleur : 2.700 K incandescence et 3.000 K halogène

● Fluorescentes

N IRC 80-95

N Bonne efficacité lumineuse : 60 - 105 lm/W

N Grande durée de vie : > 10.000 heures

N Température de couleur : 2.700 à 6.500 K

● Fluocompactes

N IRC 80-90

N Bonne efficacité lumineuse : 35- 80 lm/W

N Grande durée de vie : > 6.000 heures

N Température de couleur : 2.700 à 4.000 K

N Mise en température très lente pour les ballasts intégrés

Ballast intégré Ballast externe



● halogénure ou iodure métalliques

N IRC 80-85

N Faible efficacité lumineuse : 70 - 100 lm/W

N Bonne durée de vie : > 10.000 heures

N Température de couleur : 3,000 K à 4,600 K



N IRC 50-80

N Efficacité lumineuse en constante évolution (20 – 80 lm/W)

N Durée de vie très élevée (< 25.000 heures)

N Température de couleur 2.700 à 6.500 K

Source : Laborelec

● LED


LUMIERE ARTIFICIELLE – APPAREILS D’ECLAIRAGE – Ballast27

Source : Energie +

● Auxiliaires

N Ballast électromagnétique

N Ballast électronique, électronique dimmable et

électronique adressable (DALI)

N Comparaison

• Diminution du clignotement

• Augmentation de la durée de vie

• Diminution des pertes

Source : E+


LUMIERE ARTIFICIELLE – APPAREILS D’ECLAIRAGE – Driver LED28

● Driver

N Durée de vie = durée de vie de la LED

N Rendement du converseur AC/DC > 85%

N Cos φ le plus proche de 1

N Attention aux harmoniques

N Mode de pilotage aussi précis que le diming des

ballasts électroniques

Source : E+


LUMIERE ARTIFICIELLE – APPAREILS D’ECLAIRAGE – Luminaires29

● Rendements

N L.O.R.

• Light output ratio

• Rendement du luminaire

Source : Philips lighting



● Eclairage direct / indirect

● Optiques

N Aluminium, ventelles pour les tubes TL

N Eviter les surface opalines

N Démontage et entretien facile

Direct et indirect

Aluminium brillant

Direct

Aluminium brillant

Direct

Aluminium mat

Asymétrique

Aluminium brillant





● Labels

N CE

• Déclaration du fabricant

• Aucun contrôle

• Destiné aux instances officielles

N ENEC

• Attribué par un organisme neutre

• Contrôle interne et externe

• Destiné à l’utilisateur

N Label énergétique





GESTION ET COMMANDE

EXERCICE PRATIQUE : SELECTION ET DIMMENSIONNEMENT

ENERGIE PRIMAIRE

32


LUMIERE ARTIFICIELLE – GESTION ET COMMANDE33

● Manuelle

N Interrupteur, bouton poussoir N Dimmer

Effet : ON - OFF Effet : modulation de la puissance

● Automatisé

N Détecteur d présence/absence N Sonde de luminosité

Effet : ON/OFF s’il y a

présence/absenceEffet : Module la puissance en fonction

de l’éclairage naturel



● Automatisé

N Minuterie N Horloge crépusculaire

Effet : coupure après un

délaiEffet : fonction horaire et

conditions extérieures



N Gestion centralisée Effet : communication avec

divers systèmes et gestion

complète

Source : Energie plus


● Combinaison de plusieurs commandes


Luminaires haute efficacité

Gestion horaire

Détecteur de présence

Sonde de luminosité





GESTION ET COMMANDE


ENERGIE PRIMAIRE

37


LUMIERE ARTIFICIELLE – EXERCICE PRATIQUE38

● Présélection d’appareils sur base de Fiches Techniques Fabricant

N différentes FT de matériels similaires à analyser suivant :

• Type de lampe

• Type de réflecteur

N Sélection pour application d’un espace de bureau

● Exercice commenté de validation et de dimensionnement d’un système

d’éclairage artificiel à l’aide de l’outil DIALUX (freeware)

Source : Energie +



● Définition des caractéristiques du local :

N Dimensions de 5,4 x 5,4 x 3m

N Hauteur du plan de travail 0,8m

N Marge non prise en compte dans la mesure 0,5m

N Indice de réflexion des parois

• Plafond : 70%

• Murs : 50%

• Sol : 20%

N Hauteur de pose du luminaire 2,8m

N Facteur de maintenance 0,90



● Situation 1

N Hypothèses

• Sélection du luminaire pour 500 lux

• Luminaire direct et indirect 49W

• Commande par interrupteur

N Résultats

• Nécessité de 6 luminaires, soit 10,91 W/m²

• Besoins en électricité de 16 kWh/m².an

• Besoins en énergie primaire éclairage de 40 kWh/m².an



● Situation 2

N Hypothèses

• Idem situation 1 mais luminaire direct 49W

N Résultats




● Situation 3

N Hypothèses

• Idem situation 2 mais 350 lux

• Luminaire direct 35W

N Résultats






● Situation 4

N Hypothèses

• Idem situation 3 mais détecteur de présence

N Résultats



● Situation 5

N Hypothèses

• Idem situation 4 avec sonde de luminosité

N Résultats



● Situation 6

N Hypothèses

• Idem situation 5 avec double largeur de fenêtre

N Résultats







GESTION ET COMMANDE


ENERGIE PRIMAIRE

43


LUMIERE ARTIFICIELLE – ÉNERGIE PRIMAIRE44

Lampe Lumi-

naire

Commande Fen

être

[m]

Lum

[Lux]

Puiss

relative

[W/m²]

Energie

finale

[kWh/m²]

Coût

[€/m²]

EP

[kWhp/m

²]

6 x 49 W Indirect Interrupteur 2,7 470 10,91 16 16 x 0,17 = 2,72 40

4 x 49 W direct Interrupteur 2,7 440 7,54 11 11 x 0,17 = 1,87 27

4 x 35 W direct Interrupteur 2,7 380 5,35 7 7 x 0,17 = 1,19 18

4 x 35 W direct DP 2,7 380 5,35 6 6 x 0,17 = 1,02 15

4 x 35 W direct DP + sonde 2,7 380 5,35 4 4 x 0,17 = 0,68 10

4 x 35 W direct DP + sonde 5,4 380 5,35 3 3 x 0,17 = 0,51 7

● Tableau de conversion en énergie

primaire :

● Comparaison d’une optimisation des performances

Exemple d’un espace de bureaux

Vecteur énergétique Fp

Electricité 2,50


CE QU’IL FAUT RETENIR DE L’EXPOSE

● Les Normes fixent les niveaux d’éclairement et de confort

● Lampes et luminaires à hautes efficacité à privilégier

● Différentes commandes possibles et combinables

● Diminuer la consommation en éclairage c’est aussi :

N Minimiser les consommations électriques impact EP

N Minimiser les dégagements thermiques

• impact sur la surchauffe

• impact sur les besoins de froid impact sur EP

45


OUTILS ET REFERENCES

● Outils, sites internet, etc… intéressants :

N Vademecum PMP

N http://www.energieplus-lesite.be/

N Dialux (www.dial.de)

N NBN EN 12464-1

● Références Guide Pratique pour la construction durable et autres

sources :

N Guide pratique pour la construction et la rénovation durables de

petits bâtiments :

• http://www.guidebatimentdurable.brussels

Fiche : ENE01, ENE10

46

http://www.energieplus-lesite.be/


CONTACT

Didier Darimont

Responsable Projet bâtiments et industries durables

Coordonnées :

: 081/250 480

: [email protected]

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MERCI POUR VOTRE ATTENTION

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