141
FORMATION BATIMENT DURABLE : PASSIF ET (TRES) BASSE ENERGIE PRINTEMPS 2016 Journée 4 Stratégies de conception Didier DARIMONT ICEDD asbl Inspiré de la présentation conçue par ECORCE sprl [email protected]

Formation bâtiment durable : Passif et (très) basse ... · Passif : standard visant à une diminution importante des besoins énergétiques d‘unbâtiment, tout en garantissant

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  • FORMATION BATIMENT DURABLE :

    PASSIF ET (TRES)

    BASSE ENERGIE

    PRINTEMPS 2016

    Journée 4

    Stratégies de conception

    Didier DARIMONT

    ICEDD asbl

    Inspiré de la présentation conçue par ECORCE sprl [email protected]

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

    OBJECTIF(S) DE LA PRESENTATION

    ● Identifier les éléments architecturaux et techniques qui influencent le

    bilan énergétique d’un bâtiment et quantifier leur impact

    ● Proposer une stratégie visant à garantir une conception intelligente

    de bâtiment à très haute performance énergétique

    2

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

    PRESENTATION FIL ROUGE3

    040

    Aeropolis II Loossens

    016

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

    TABLE DES MATIERES

    DEFINITIONS

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE (CH)

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE (NCH)

    SIMULATION DYNAMIQUE

    PROCESSUS DE CONCEPTION

    4

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

    DEFINITIONS – PASSIF vs BIOCLIMATISME

    ● Bioclimatisme : mise à profit de l’environnement géographique et

    climatique d’un bâtiment en vue de réduire sa consommation énergétique

    tout en garantissant le confort des occupants. Les apports maximisés

    ● Passif : standard visant à une diminution importante des besoins

    énergétiques d’un bâtiment, tout en garantissant le confort des occupants.

    Celui-ci peut s’appliquer à tout type de bâtiment.

    …Le passif n’implique pas nécessairement le bioclimatisme, et inversément.

    Une approche inspirée du bioclimatisme permet cependant de faciliter

    l’accès au standard passif…

    5

    Approche subjective

    Approche quantifiable « objective »

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

    DEFINITIONS – BILAN THERMIQUE GLOBAL – Période de chauffe6

    Source : Guide PEB RW 3.2

    12

    3

    45

    6

    7

    10

    11

    12

    13

    14

    1. Déperditions par transmission

    2. Déperditions par ventilation volontaire

    3. Déperditions par in/exfiltration

    4. Déperdition totales de l’enveloppe

    5. Apports solaires

    6. Apports internes

    7. Besoins nets en énergie pour le chauffage

    10. Solaire thermique éventuel

    8. Pertes du système

    12. Consommation finale pour le chauffage

    13. Pertes de transformation

    14. Consommation d’énergie primaire

    pour le chauffage

    +

    +

    =

    -

    -

    =

    -

    +

    =

    +

    =

    9. Besoins bruts en énergie pour le chauffage=

    11. Pertes de production+

    8

    9

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

    DEFINITIONS – BILAN THERMIQUE GLOBAL – Période de chauffe

    EN SE LIMITANT AUX BESOINS NETS…

    7

    Bilan du bâtiment passif Bilan du bâtiment « standard »

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    59,4

    35,1

    85,1

    27,3

    31,1

    121,3

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    160

    180

    200

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Umoyen = 0,3

    Type de ventilation : D

    Etanchéité = 0,6

    Umoyen = 0,52

    Type de ventilation : C

    Etanchéité : 7,8

    040

    Source : écorce

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

    DEFINITIONS – BILAN TH. GLOBAL – Période de non chauffage8

    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

    1213

    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

    +

    =

    Source : Guide PEB RW 3.2

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

    DEFINITIONS – BILAN TH. GLOBAL – Période de non chauffage

    EN SE LIMITANT AUX BESOINS NETS…

    9

    Bilan type d’un bâtiment passif Bilan type d’un bâtiment « standard »

    0,6

    4,9

    1,4

    4,4

    0,3

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoin en froid

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    18,1

    44,9

    20,6

    42,9

    0,4

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Umoyen = 0,3

    Type de ventilation : D

    Etanchéité = 0,6

    Umoyen = 0,52

    Type de ventilation : C

    Etanchéité : 7,8

    040

    Source : écorce

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

    Le simple assemblage de composants adaptés au passif ne mène pas

    nécessairement à un bâtiment passif. L’interaction entre les différents

    éléments nécessite une approche globale et une réelle stratégie de

    conception permettant finalement d’atteindre le standard passif…

    … Le tout est supérieur à la somme des parties

    Ceci implique qu’un bâtiment doit être concu pour être passif dès le

    départ, sous peine de devoir user de mesures excessives et souvent

    coûteuses. Il est dans la plupart des cas relativement facile d’être

    “presque passif” mais les derniers points peuvent s’avérer très difficiles à

    grapiller.

    DEFINITIONS10

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

    LE PASSIF, c’est …

    ● Des économies d’énergie,

    ● Un confort intérieur élevé que ça soit en hiver, en été et en entre-

    saison.

    La stratégie de conception se divise donc en deux volets intimement liés :

    ● La stratégie en période de chauffe

    ● La stratégie en période de non chauffage (plus longue que l’été)

    Selon la destination finale du bâtiment, l’une ou l’autre stratégie sera

    prépondérante. Souvent, l’équilibre se trouve dans le compromis. Il n’y a

    pas de recette magique, la conception se fait au cas par cas.

    DEFINITIONS11

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

    DEFINITION : critères PEB 201512

    Unités Neuves UN : Bruxelles 2015 …

    Source : écorce

    Source :

    Infos Fiche-Energie : les exigences PEB à partir de 2015

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

    DEFINITION : critères PEB 201513

    Unités Assimilées à du Neuf UAN : Bruxelles 2015 …

    Source :

    Infos Fiche-Energie : les exigences PEB à partir de 2015

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

    STRATEGIE CH – OBJECTIF14

    Minimiser les pertes…

    Source : écorce

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

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

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Minimiser les pertes…

    … et puis MAXIMISER LES APPORTS

    STRATEGIE CH – OBJECTIF15

    Source : écorce

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE

    MINIMISER LES PERTES

    Minimiser les pertes par transmission

    Minimiser les pertes par infiltration

    Minimiser les pertes par ventilation

    MAXIMISER LES GAINS

    EN RESUME

    16

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

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Minimiser les pertes par transmission, recommandations :

    N Profiter des contacts favorables et améliorer la compacitéN Améliorer la performance des parois opaques et bonne gestion desponts thermiques

    N Améliorer la performance des parois transparentes

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION17

    Source : écorce

    Source: energie+

    Source: energie+

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

    Profiter des contacts favorables

    En fonction du type d’ambiance adjacente à une paroi, les pertes seront

    plus ou moins importantes, l’épaisseur d’isolation sera à choisir en

    fonction. Le “facteur X” utilisé au niveau du PHPP permet de tenir

    compte du type d’ambiance du côté non-chauffé

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION18

    Facteur X = Energie transmise par la paroi vers l’espace adjacent

    Energie transmise par la paroi vers l’extérieur

    Valeurs types :

    • Sol : environ 60-70 % en Belgique

    • Cave non chauffée ou vide ventilé : 60-70 %

    • Extérieur : 100 %

    • Zone tampon : de 15 à 100 %

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

    Améliorer la compacité

    Un bâtiment compact a proportionnellement moins de surfaces de

    déperditions :

    ● + facile d’obtenir une performance élevée

    ● - de surface à isoler et donc des économies

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION19

    Compacité = Volume chauffé

    Surface de déperdition

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

    Améliorer la compacité

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION20

    0

    0,5

    1

    1,5

    2

    2,5

    3

    3,5

    4

    0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

    Co

    mp

    aci

    té [

    m]

    Volume [m³]

    Compacité cube 4 façades

    Fact

    eurs

    d

    ’infl

    uence

    Remise en contexte:

    - Si la compacité augmente, les pertes par transmission diminuent, donc les

    BNC diminuent

    - la compacité détermine la limite de la consommation en énergie primaire - Ex: standard passif (calcul PHPP) d’un bâtiment tertiaire: CEP = 95 – 2,5 x C

    - PEB construction neuve de bureaux: CEP = 95 – 2,5 x C (C

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

    Améliorer la compacité

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION21

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

    Améliorer la compacité

    La compacité ne tient pas compte de la surface de référence

    énergétique contrairement au critère passif sur le besoin en chaud…

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION22

    Besoin global = 1080 kWh/an

    Compacité = 0,94

    Surface de référence énergétique = 72 m²

    Besoin spécifique = 1080/72 = 15 kWh/m²an

    Besoin global = 1080 kWh/an

    Compacité = 0,94

    Surface de référence énergétique = 56 m²

    Besoin spécifique = 1080/56 = 19,3 kWh/m²an

    Source : écorce

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

    Exemple fil rouge

    Améliorer la compacité sur Loossens

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION23

    016

    Compacité = 3

    Source : écorce

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

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION24

    Exemple fil rouge

    Améliorer la compacité sur Aeropolis II

    Compacité = 3,8

    Compacité = 5

    040

    Source : écorce

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

    Améliorer la performance des parois opaques

    Une seule solution : mieux isoler !

    Deux vecteurs : épaisseur et performance de l’isolant

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION25

    U [W/(m²K)]

    Epaisseur

    équivalente PU

    [cm]

    Epaisseur

    équivalente

    cellulose [cm]

    Murs 0,10 - 0,2 28 40

    Sol 0,15 - 0,2 19 27

    Toiture 0,10 28 40

    Fenêtre 0,8 Triple vitrage et châssis “passif”

    Il est important de partir sur des épaisseurs de parois réalistes au

    stade de l’esquisse !

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

    Améliorer la performance des parois transparentes

    • Uf = Uframe• Ug = Uglass• Uw = Uwindow• 𝝍esp = PT de l’espaceur

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION26

    ENE03

    A minimiser !

    𝑈𝑤 =𝐴𝑔𝑈𝑔 + 𝐴𝑓𝑈𝑓 + 𝑙𝑒𝑠𝑝𝜓𝑒𝑠𝑝

    𝐴𝑔 + 𝐴𝑓

    Source : www.maisonpassive.be

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

    Améliorer la performance des parois transparentes

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION27

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Sim

    ple

    vitra

    ge

    Doub

    le v

    itra

    ge c

    lair

    Doub

    le v

    itra

    ge c

    lair

    (ba

    sse

    ém

    issivi

    té)

    Doub

    le v

    itra

    ge c

    lair

    (ba

    sse

    ém

    issivi

    té e

    t ga

    z is

    ola

    nt )

    Trip

    le v

    itra

    ge c

    lair

    Trip

    le v

    itra

    ge c

    lair b

    ass

    e

    ém

    issivi

    té à

    l’a

    rgon

    Trip

    le v

    itra

    ge c

    lair b

    ass

    eém

    issivi

    té a

    u kr

    ypto

    n

    Vale

    ur

    Ug

    Source : écorce

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

    Améliorer la performance des parois transparentes

    Le bois et le PVC sont les plus performants. L’aluminium peut être

    insuffisant en passif compromis du bois/PVC avec capot alu

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION28

    0,00

    1,00

    2,00

    3,00

    4,00

    5,00

    6,00

    Châ

    ssis e

    n bois

    45 m

    m

    Châ

    ssis e

    n bois

    68 m

    m

    Châ

    ssis e

    n bois

    "pass

    if"

    Châ

    ssis P

    VC

    ava

    nt 7

    2

    Châ

    ssis P

    VC

    jus

    que

    98

    Bon

    châss

    is e

    n PV

    C

    Châ

    ssis P

    VC

    pa

    ssif

    Châ

    ssis m

    éta

    lliq

    ue, sa

    nsru

    ptu

    re therm

    ique

    , la

    qué

    Châ

    ssis m

    éta

    lliq

    ue, sa

    nsru

    ptu

    re the

    rmiq

    ue

    Châ

    ssis m

    éta

    lliq

    ue, ave

    cru

    ptu

    re therm

    ique

    Châ

    ssis m

    éta

    lliq

    ue p

    erf

    orm

    ant

    Vale

    ur

    Uf

    Source : écorce

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

    Exemple fil rouge

    Améliorer la performance des parois transparentes

    Ug =0,5 W/m²K - Uf=0,66 W/m²K - yg=0,02 W/m²K

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION29

    016 -1

    1 2 3 4 65 5

    1 2 3 4 5 6

    Uw [W/m²K] 0,78 0,76 0,67 0,63 0,63 0,61

    0

    0,25

    0,5

    0,75

    1

    Uw

    [W/m

    ²K]

    Source : écorce

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

    Améliorer la performance des parois

    Le Umoyen de l’enveloppe = bonne indication de la qualité de l’enveloppe.

    Il faut cibler les amélioration en fonction :

    N de la surface d’une paroi en fonction des déperditions qu’elle génère (saufpour les fenêtres)

    N du facteur X

    N du surcoût respectif (selon le type de paroi et d’isolant)

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION30

    Ne pas tourner en rond. Augmenter l’épaisseur d’une paroi verticale implique une augmentation des

    surfaces de déperdition ou une diminution de la surface de référence énergétique, ce qui a un effet

    contreproductif Préférer améliorer le lambda de l’isolant ou les parois qui n’ont pas d’incidence sur

    la surface de référence énergétique.

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

    Exemple fil rouge

    Améliorer la performance des parois opaques

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION31

    040

    18,8%

    60,3%

    43,8%

    17,3%17,9%

    8,5%1,6%

    7,6%17,5%

    6,1%0,4% 0,2%

    Part des surfaces Part des déperditions

    Plancher sur extérieur

    Plancher sur parking

    Terrasse

    Toiture

    Façades

    Fenêtres

    Source : écorce

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

    Exemple fil rouge

    Améliorer la performance des parois

    opaques – Gestion des ponts thermiques

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION32

    016 - 1

    -4%

    -2%

    0%

    2%

    4%

    6%

    8%

    10%

    12%

    14%

    16%

    PT 04 : ancrages garde-corps

    PT 03 Mur gaine

    PT 02 Fondation

    PT 01 Angle Nord Est

    PT 01 Angle Sud Est

    0%

    20%

    40%

    60%

    80%

    100%

    120%

    Part des déperditions

    Ponts thermiques

    Fenêtre

    Dalle sur sol

    Paroi en contact avec

    l'air extérieur

    = 2,2 kWh/m²an !!!

    Source : écorce

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

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    28,8

    7,4

    6,4

    17,2

    11,9

    13,5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION

    On ne conçoit pas un bâtiment passif à Bruxelles (alt. 40m) comme à Elsenborn (alt. 620 m)

    33

    040

    Uccle Elsenborn

    Source : écorce

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

    Outils● Logiciel PHPP (Passivhaus Projektierungs Paket) : permet de simuler le bâtiment et de

    vérifier les critères du standard passif (fichier excel et mode d’emploi)

    ● Vade-mecum : à utiliser en Belgique, en lien avec le logiciel PHPP (disponible sur le site

    internet : http://www.maisonpassive.be/ > Ressources > Nos publications en ligne)

    ● Quelles fenêtres pour ma maison passive ? : document édité par la PMP (disponible

    sur le site internet : http://www.maisonpassive.be/ > Ressources > Nos publications en

    ligne)

    ● Quelle ventilation pour ma maison passive ? : document édité par la PMP (disponible

    sur le site internet : http://www.maisonpassive.be/ > Ressources > Nos publications en

    ligne)

    ● Connectools PMP : à utiliser en lien avec le logiciel PHPP (http://pmp-connectools.be/)

    ● Site du Passivhaus Institut : propose les liens et les certificats des produits certifiés

    passifs (http://www.passiv.de/)

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR TRANSMISSION34

    http://www.maisonpassive.be/http://www.maisonpassive.be/http://www.maisonpassive.be/http://pmp-connectools.be/http://www.passiv.de/

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE

    MINIMISER LES PERTES

    Minimiser les pertes par transmission

    Minimiser les pertes par infiltration

    Minimiser les pertes par ventilation

    MAXIMISER LES GAINS

    EN RESUME

    35

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

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR INFILTRATION36

    Source : écorce

    Source: energie+

    Source: isoproc

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

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    Etanchéité à l'air [h-1]

    Besoin de chaleur de chauffage annuel [kWh/(m²an)]

    Pertes par infiltration [kWh/(m²an)]

    Exemple fil rouge – Influence de l’étanchéité sur le besoin

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR INFILTRATION37

    040

    Moyenne des

    logements

    wallons

    Source : écorce

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

    ● Rappels J2 - Exemple :

    N Fente d’une largeur de 1 mm et de 1m de long dans le systèmed’étanchéité à l’air intérieur soumise à un vent de 30km/h

    N Température intérieure: +20 °CN Température extérieure: -10 °CN Différence de pression: 20 Pa (= force du vent de 2 à 3

    Beaufort)

    ± 5x + de pertes de chaleur que l’ensemble de la surface

    d’isolation (14 cm d’isolant)

    38

    Source : Etude PRO-CLIMA

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR INFILTRATION

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

    39

    ● Encodage PHPP du bâtiment Loossens en faisant varier le n50

    016

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

    Besoin de chaleur dechauffage annuel (passif):kWh/(m2a)

    Besoin de chaleur dechauffage annuel (TBE):kWh/(m2a)

    Besoin de chaleur dechauffage annuel (BE):kWh/(m2a)

    Besoin de chaleur dechauffage annuel (-):kWh/(m2a)

    n50 [vol/h]

    Beso

    in e

    n éne

    rgie

    [ k

    Wh/

    m².

    an]

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR INFILTRATION

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE

    MINIMISER LES PERTES

    Minimiser les pertes par transmission

    Minimiser les pertes par infiltration

    Minimiser les pertes par ventilation

    MAXIMISER LES GAINS

    EN RESUME

    40

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

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION41

    Source : écorce

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

    Exemple fil rouge

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION42

    040

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

    Rendement de l'échangeur de chaleur

    Besoin de chaleur de chauffage annuel [kWh/(m²an)]

    Pertes par ventilation [kWh/(m²an)]

    Source : écorce

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

    43

    Rappel J1

    Minimiser les pertes

    ● Grâce à l’utilisation d’un échangeur de chaleur

    avec by-pass estival

    ● En isolant les conduites de ventilation

    ● En préchauffant/prérefroidissant l’air grâce à la

    géothermie

    ● Via une bonne régulation (débit variable, sonde

    CO2, registre motorisé …)

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION

    Source : E+

    Sonde CO2

    Registre d’air neuf

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

    44

    ● Les consommations se situent à deux niveaux :

    N Pertes/gains par ventilation,N Auxiliaires.

    Pour diminuer la consommation globale, il est important d’agir sur les

    deux sources

    0

    50000

    100000

    150000

    200000

    250000

    300000

    Système C Système D

    Consommations dues à la ventilation [kWh/an]

    Pertes par ventilation

    Ventilateurs - Été

    Ventilateurs - Hiver

    (Selon PHPP)

    040

    Source: écorce

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION

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

    45

    Exemple fil rouge

    0

    50000

    100000

    150000

    200000

    250000

    300000

    Système D Système D non régulé

    Consommations dues à la ventilation [kWh/an]

    Pertes par ventilation

    Ventilateurs - Été

    Ventilateurs - Hiver

    040

    Le débit de

    dimensionnement est pulsé

    en continu

    Le débit varie selon un

    horaire d’occupation

    Source : écorce

    NB : La consommation des ventilateurs est ici supposée varier linéairement en fonction du débit =

    simplification favorable

    STRATEGIE CH – MINIMISER LES PERTES PAR VENTILATION

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE

    MINIMISER LES PERTES

    MAXIMISER LES GAINS

    Maximiser les apports solaires

    Maximiser les apports internes ?

    EN RESUME

    46

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES47

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Source : écorce

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES

    Le rayonnement solaire qui arrive sur une paroi est divisé en trois

    partie :

    N Le rayonnement diffusN Le rayonnement directN Le rayonnement réfléchi par le sol

    48

    Source : écorce

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

    Le rayonnement solaire reçu par une surface varie en fonction :

    N de la position du soleil

    N de la couvertures nuageuse (ici à la surface de la terre pour unrayonnement perpendiculaire)

    N de l’angle d’incidence

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES49

    Source : EnergiePlus

    Source : EnergiePlus

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

    Rayonnement solaire mensuelle moyen reçu par des parois orientées

    aux points cardinaux à Uccle [W/m²] :

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES50

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

    Rayonnement total mensuel moyen par orientation [W/m²]

    Nord

    Sud

    Est

    Ouest

    Horizontal

    Source : Meteonorm

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES51

    Equilibre apports/déperditions

    Déperditions [kWh/an] = Sfenêtre [m²] x Uw [W/m²K] x Degré.Heures [kKh/an]

    Apports [kWh/an] = FS [%] x Sfenêtre [m²] x FR [%] x Rayonnement global moyen

    [kWh/m²an]

    FS = Facteur solaire

    Le facteur solaire facteur solaire d’une paroi est le rapport entre l’énergie due au rayonnement

    solaire transmise et l’énergie reçue par la paroi.

    FR = Facteur de réduction du rayonnement

    = Ombrage x Facteur de salissure x Rayonnement incident non perpendiculaire x Clair de vitrage

    = 75% x 95% x 85% x Clair de vitrage

    Climat: B - Brussels IWEC 71.4

    Orientation des

    surfaces des

    fenêtres

    Rayonnement

    global (points cardinaux)

    OmbrageFacteur de

    salissure

    Rayonnement

    incident non

    perpendiculaire

    Clair de

    vitrage

    Facteur

    solaire

    (valeur g)

    Facteur de

    réduction du

    rayonnement

    Surface des

    fenêtres

    Valeur U des

    fenêtres

    Surface

    de

    vitrage

    Rayonnem

    ent global

    moyen

    Déperditions

    conductives

    Apports

    solaires

    maximal: kWh/(m²a) 0.75 0.95 0.85 m 2 W/(m 2K) m 2 kWh/(m 2a) kWh/a kWh/a

    nord 86 0.75 0.95 0.85 0.578 0.50 0.35 1.00 0.84 0.6 86 60 15

    est 183 0.75 0.95 0.85 0.578 0.50 0.35 1.00 0.84 0.6 183 60 32

    sud 349 0.75 0.95 0.85 0.578 0.50 0.35 1.00 0.84 0.6 349 60 61

    ouest 188 0.75 0.95 0.85 0.578 0.50 0.35 1.00 0.84 0.6 188 60 33

    horizontal 285 0.75 0.95 0.85 0.578 0.50 0.35 1.00 0.84 0.6 285 60 50

    Somme ou moyenne sur toutes les fenêtres 0.50 0.35 5.00 0.84 2.9 301 191

    >X X

    =

    X =

    Stratégie :

    <

    >

    >>

    X

    X =

    Source : logiciel PHPP2007

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES52

    objectif non contraignant

    apports solaires ≥ déperditions

    conductives

    016 - 1

    295

    395

    0

    651

    0

    1342

    117

    699

    0

    386

    0

    1203

    0

    200

    400

    600

    800

    1000

    1200

    1400

    1600

    Est Sud Ouest Nord Horizontal Total

    Déperditions conductives Apports solaires

    Equilibre apports/déperditions

    [kWh/an] [kWh/an]

    Source : écorce

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

    Qualité du vitrage● Le Ug [W/m²K] influence uniquement les pertes conductives, un Ug plus petit implique

    des pertes moindres

    ● Le facteur solaire [%] (valeur g, FS, SC) : fraction de l’énergie solaire incidente (chaleur)

    qui passe au travers du vitrage (10-86 %)

    ● La transmission lumineuse [%] : fraction du rayonnement solaire visible (lumière) qui

    passe au travers du vitrage (7-97 %)

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES53

    Pourcentage

    transmis

    Pourcentage

    absorbé rejeté

    vers l’intérieur

    +

    Pourcentage absorbé

    (rejeté vers

    l’extérieur)

    Pourcentage

    réfléchi

    Flux d’énergie

    solaire

    incident

    Facteur

    solaire

    =

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES54

    Source : EnergiePlus

    Qualité du vitrageCertains vitrages ont un comportement différent à chaque longueur d’onde du spectre

    solaire. Ce qui explique des valeurs différentes. Le vitrage est plus ou moins « sélectif »

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES55

    Qualité du vitrage

    Source : Cenergie

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    TL (%)

    FS (%)

    Coefficient U (W/m²K)

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES56

    Qualité du vitrage

    Source : Cenergie

    Coefficient U

    (W/m²K) TL (%) FS (%)

    Simple clair 5,8 90 86

    Double clair 2,8 81 76

    Double clair + basse emissivité 1,6 70 55

    Double clair + absorbant 2,8 36 à 65 46 à 67

    Double clair + réfléchissant 2,8 7 à 66 10 à 66

    Double clair + basse emissivité et réflechissant 1,6 71 40

    Double clair + basse emissivité + gaz isolant 1 à 1,3 70 55

    Double clair + basse emissivité et reflechissant + gaz isolant 1 à 1,3 71 40

    Triple clair 1,9 74 68

    Triple clair + basse emissivité + gaz isolant 0,6 à 0,8 65 à 75 50 à 70

    Triple clair + basse emissivité (int) + controle solaire (ext) gaz isolant 0,6 à 0,8 60 à 70 30 à 40

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

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

    Rayonnement total mensuel moyen par orientation [W/m²]

    Nord

    Sud

    Est

    Ouest

    Horizontal

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES57

    Orientation et surface de vitrage

    Période de chauffe Période de chauffe

    Source : Meteonorm

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS SOLAIRES58

    Ombrage

    Origine

    ● Morphologie du terrain (colline,…)

    ● Eléments proches du bâtiments (immeubles, arbres,…)

    ● « Auto-ombrage » créé par :

    N Un balcon, un débordant de toitureN L’ébrasement autour des fenêtresN Des décrochements du bâtiment

    ● Lutte contre les surchauffes (fixe ou mobile)

    Influence

    ● En période de chauffe, défavorable au passif

    ● En été, compromis ou ombrages mobiles

    Source : écorce

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE

    MINIMISER LES PERTES

    MAXIMISER LES GAINS

    Maximiser les apports solaires

    Maximiser les apports internes ?

    EN RESUME

    59

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS INTERNES60

    23,6

    6,1

    5,3

    16,0

    10,3

    8,6

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoins en énergie de chauffage

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par infiltrations

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Source : écorce

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS INTERNES61

    APPORTS INTERNES

    Production de chaleur liée à

    l’utilisation du bâtiment

    Êtres

    vivants

    Eclairage

    Bureautique

    Machines

    outils

    Auxiliaires

    80 à 100W

    Source : écorce

    1,5 à 5W/(m².100 lux)

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS INTERNES62

    Apports internes = chauffage “gratuit”

    A maximiser donc systématiquement ?

    ?

    Exemples de consommations annuelles :

    TV LCD 32’’ : 85 kWh/an

    Machine à lessiver : 250 kWh/an

    Ordinateur fixe de bureau : 150 kWh/an

    Ordinateur portable : 40 kWh/an

    Ecran ordinateur 22 ‘’ : 40 kWh/an

    Imprimante laser : 400 kWh/an

    Source : Sust-it.net

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

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES APPORTS INTERNES63

    Non !

    ● Fausse économie (valeur par défaut imposée dans PHPP)

    ● Risque accru de surchauffes en été

    ● Si climatisation : on consomme 2X

    ● Invariable (donc en non adéquation avec les besoins)

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

    Exemple fil rouge - Ombrage

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES GAINS64

    016-1

    Obstacles environnants

    Débordants

    Ebrasements

    Protection solaire temporaire

    L

    L

    L

    l

    Ombrage asymétrique

    Arbres

    Séparations décoratives

    J

    J

    J

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

    Exemple fil rouge - Ombrage

    STRATEGIE CH – MAXIMISER LES GAINS65

    016-1

    Suppression de l’ombrage

    Orientation OmbrageCalcul ombrage

    selon PHPP

    Influence sur les

    apports solaires

    [kWh/(m²an)]

    Influence sur le

    besoin

    [kWh/(m²an)]

    1 Sud (à rue)Bâtiment en face +

    Ébrasement + claustras82 % + 1,38 (+ 20 %) - 0,7

    2 Est (vers passage latéral)Mur d’enceinte +

    Ébrasement + claustras27 % + 3 (+ 280 %) - 1,3

    3 Nord (vers jardin)Mur d’enceinte + Balcon

    + Ébrasement58 % + 2,6 (+ 70 %) - 1

    Source : A2MSource : bingmaps

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE

    MINIMISER LES PERTES

    MAXIMISER LES GAINS

    EN RESUME

    66

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

    STRATEGIE CH – EN RESUME67

    Concevoir un bâtiment très performant

    Stratégie en période de

    chauffe

    Minimiser les pertes

    pertes par transmission

    les pertes par ventilation

    les pertes par infiltration

    Maximiser les apports gratuits

    Mettre à profit les apports

    solaires

    Maximiser les apports internes

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

    TABLE DES MATIERES

    DEFINITIONS

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE (CH)

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE (NCH)

    SIMULATION DYNAMIQUE

    PROCESSUS DE CONCEPTION

    68

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

    Minimiser les apports…

    … EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    STRATEGIE NCH – OBJECTIF69

    0,6

    5,0

    1,6

    4,4

    0,4

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoin en froid

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Source : écorce

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

    Minimiser les apports de chaleur

    ● Gérer les apports solaires

    ● Minimiser les apports internes

    ● Minimiser l’introduction d’air chaud

    Réguler et évacuer chaleur

    ● Ventilation intensive diurne ou nocturne, mécanique ou naturelle

    ● Inertie thermique du bâtiment

    ● Refroidissement par geocooling ou puits provençal

    Refroidissement actif si les autres mesures s’avèrent insuffisantes

    … GERER LES PERTES

    STRATEGIE NCH – OBJECTIF70

    Mesures

    passives

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE

    MINIMISER LES APPORTS

    Gérer les apports solaires

    Minimiser les apports internes

    EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    EN RESUME

    71

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES72

    0,6

    5,0

    1,6

    4,4

    0,4

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoin en froid

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Source : écorce

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

    Les apports solaires peuvent être régulés en intervenant sur

    ● L’organisation des locaux (en fonction de leurs besoins respectifs)

    ● l’orientation et la taille des fenêtres

    ● le facteur solaire de l’ensemble vitrage + protection solaire

    ● l’ombre projetée sur la fenêtre (masque solaire)

    tout en maintenant une transmission lumineuse suffisante (idéalement > 50

    %)

    Les outils permettant cette régulation sont :

    N Les protections solaires mobiles extérieures (FS)N Les protections solaires fixes (masque) ( ! BNC en hiver ! )N Le vitrage solaire (FS) ( ! BNC en hiver ! )N Les protections solaires végétales (à feuilles caduques)

    Les protections solaires intérieures sont peu adaptées car peu efficaces.

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES73

    ENE06

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

    Orientation et surface de vitrage

    0

    100

    200

    300

    400

    500

    600

    700

    0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

    Rayonnement total mensuel moyen par orientation [W/m²]

    Nord

    Sud

    Est

    Ouest

    Horizontal

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES74

    Période de non chauffageSource : Meteonorm

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

    032

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES75

    Protections solaires fixes : exemples

    009

    016

    017

    023014

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES76

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    L’objectif est d’obtenir un ombrage qui est présent lorsque c’est nécessaire

    uniquement (heure, saison, orientation). En pratique, il y a toujours un compromis à

    faire. Les protections fixes sont peu efficaces sur le rayonnement diffus

    (prépondérant en Belgique)

    Heure

    Mois

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES77

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    Profil d’ombre d’un écran horizontal

    Source : Energieplus

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES78

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    Profil d’ombre d’un écran vertical

    Source : Energieplus

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES79

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    Profil d’ombre d’écrans verticaux de type claustras

    Source : Energieplus

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES80

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    L'index du profil d'ombre doit être positionné sur la valeur de l'azimut

    correspondant à l'orientation de la fenêtre.

    Source : Energieplus

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES81

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    Il ne faut pas oublier l’ombrage des bâtiments voisins…

    Source : EnergiePlus

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

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    Un autre outil…

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES82

    Source : http://susdesign.com/

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

    Protections solaires fixes : dimensionnement grâce au diagramme

    solaire

    Le PHPP permet également de simuler différents types d’ombrages fixes

    N Peu adapté pour des ombrages un peu complexesN Ne permet pas de dimensionner finement car le résultat est une moyenne

    Conception passive

    C A L C U L D E S F A C T E U R S D ' O M B R A G E

    Climat: Uccle

    Projet: 2 logements sociaux (duplex) APP 1 OrientationSurface de

    vitrage

    Facteur de

    réduction

    Latitude: 50 ° m² rV

    nord 9.34 100%

    est 4.04 27%

    sud 5.74 82%

    ouest 0.00 100%

    horizontal 0.00 100%

    Quantité Description

    Ecart par

    rapport à

    l'orientation

    nord

    Inclinaison par

    rapport à

    l'horizontale

    OrientationLargeur du

    vitrage

    Hauteur du

    vitrage

    Surface de

    vitrage

    Hauteur de

    l'objet qui crée

    l'ombrage

    Distance

    horizontale

    Profondeur

    ébrasement

    Distance entre le

    bord du vitrage

    et l'ebrasement

    Profondeur du

    débordant

    Distance entre le

    haut du bord du

    vitrage et le

    débordant

    Facteur

    d'ombrage

    supplémentaire

    Facteur de

    réduction

    ombrage

    horizontal

    Facteur de

    réduction

    ombrage

    ébrasement

    Facteur de

    réduction

    ombrage

    débordant

    Total facteur de

    réduction

    d'ombrage

    Degré Degré m m m m m m m m % % % % %

    bF hF AF hHori aHori üébrasement aébrasement ühaut ahaut rso rH rL rÜ rV

    1 CH10-01 FIX 195 90 sud 0.85 1.46 1.2 3.05 12.27 0.33 0.046 88% 85% 100% 75%

    1 CH10-02 105 90 est 0.80 1.95 1.6 2.97 3.00 0.33 0.046 43% 74% 100% 32%

    1 CH10-03 15 90 nord 0.80 1.95 1.6 100% 100% 100% 100%

    1 CH10-04 OUV 15 90 nord 0.65 1.95 1.3 100% 100% 100% 100%

    1 CH10-04 FIX 15 90 nord 1.85 1.95 3.6 100% 100% 100% 100%

    1 PORTE 105 90 est 0.92 1.82 1.7 5.48 2.95 0.33 0.046 26% 76% 100% 20%

    1 CH11-05 195 90 sud 1.10 1.62 1.8 0.33 0.046 100% 88% 100% 88%

    1 CH11-06 195 90 sud 1.10 1.62 1.8 0.33 0.046 100% 88% 100% 88%

    1 CH11-07 105 90 est 0.50 1.62 0.8 2.70 3.10 0.33 0.046 47% 64% 100% 30%

    1 CH11-08 FIX 15 90 nord 0.25 1.62 0.4 100% 100% 100% 100%

    1 CH11-09 FIX 15 90 nord 0.25 1.62 0.4 100% 100% 100% 100%

    1 CH10-01 OUV 195 90 sud 0.65 1.46 0.9 3.05 12.27 0.33 0.046 88% 82% 100% 72%

    1 CH11-08 OUV 15 90 nord 0.65 1.62 1.0 100% 100% 100% 100%

    1 CH11-09 OUV 15 90 nord 0.65 1.62 1.0 100% 100% 100% 100%

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES83

    Source : PHPP2007

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES84

    Protections solaires fixes : influence de la présence d’auvents sur les

    apports solaires

    PHPP - Uccle

    0%

    20%

    40%

    60%

    80%

    100%

    120%

    nord sud ouest est

    Sans protections solaires Avec auvent

    En période de non chauffage En période de chauffe

    0%

    20%

    40%

    60%

    80%

    100%

    120%

    nord sud ouest est

    Sans protections solaires Avec auvent

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES85

    Protections solaires mobiles

    ● Les stores vénitiens ou à lamelles

    ● Les stores enroulables

    ● Les auvents en toiles

    ● Les stores projetés à l’italienne

    ● Et bien d’autres

    Source: Levolux & Schüco

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES86

    Protections solaires mobiles : exemples

    016

    016

    071

    063

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES87

    Protections solaires mobiles : exemples

    014040

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES88

    Protections solaires mobiles

    Influence de la présence de protections solaires mobiles sur les gains solaires en

    fonction de l’orientation (stores à lamelles, régulation sur l’ensoleillement)

    Variable en fonction de la valeur et du choix des paramètres de la régulation

    (température extérieure, ensoleillement,…)

    Simulation TRNSYS - Uccle Source : écorce

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES89

    Critères de choix

    N L’efficacité en fonction de la saison et/ou de l’heure et del’orientation

    N La finesse de régulationN L’influence sur la visibilitéN L’influence sur la transmission lumineuseN L’esthétiqueN La fiabilitéN Le coût

    En pratique, en Belgique

    N Au Sud : protections fixes ou mobilesN A l’Ouest et à l’Est : protections mobilesN Au Nord: rien= règle générale mais chaque cas est particulier !

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES90

    Outils :

    N http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html : fournit le diagramme solaire en fonction des coordonnées géographiques

    N http://susdesign.com/ : propose différents outils pour dimensionner différents types de protections solaires fixes (débordements,

    lamelles, …)

    N Sketch Up : permet de visualiser l’ombrage en fonction du tempsN http://sourceforge.net/projects/carnaval/ : logiciel fournissant le

    masque solaire du terrain en fonction des coordonnées

    géographiques

    N D’autres programmes payants sont également adaptés

    http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.htmlhttp://susdesign.com/http://sourceforge.net/projects/carnaval/

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

    STRATEGIE NCH – GÉRER LES APPORTS SOLAIRES91

    + -

    Protection solaires

    mobiles (écrans)

    Modulable, peut être régulé pour s’adapter aux

    besoins

    Efficace pour toutes les orientations

    Protection contre l’éblouissement

    Grand choix d’indice de protection

    FS et TL : 0,07 à 0,40

    Coût élevé

    Nécessite une régulation adaptée

    Vue vers l’extérieur bouchée

    Système dynamique pas nécessairement à l’abri

    des défauts de fiabilité, durée de vie limitée

    Transmission de lumière faible lorsque

    abaissées

    Protection contre le vent à prévoir (ouverture

    automatique)

    Entretien

    Protection solaires

    mobiles (lamelles)

    Idem écran mais :

    Bonne transmission de la lumière et bonne

    visibilité vers l’extérieur

    FS : 0,15 et TL : 0,50 (dépend de l’inclinaison et

    du matériaux des lamelles)

    Idem écrans, coût plus élevé

    Protections solaires

    fixes

    Coût faible

    Système statique donc très fiable

    Pas d’entretien spécifique

    Ne bouche pas la vue

    Durée de vie importante

    Variation de la protection en fonction de la

    position du soleil, flexibilité limitée donc prive

    d’une partie des apports solaires en hiver

    Dimensionnement délicat

    Surtout efficace au sud

    Aucune protection contre le rayonnement diffus

    Vitrage solaire

    (sélectif ou non1)

    Coût faible

    Système statique donc très fiable

    Pas d’entretien spécifique

    Ne bouche pas la vue

    Durée de vie importante

    Efficace pour toutes les orientations

    FS : 0,1 à 0,45 ou 0,17 à 0,43 (sélectif)

    TL : 0,1 à 0,45 ou 0,30 à 0,7 (sélectif)

    Efficacité invariable donc prive d’une partie des

    apports solaires en hiver

    Selon les cas, diminue la transmission lumineuse

    toute l’année

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE

    MINIMISER LES APPORTS

    Gérer les apports solaires

    Minimiser les apports internes

    EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    EN RESUME

    92

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

    STRATEGIE NCH – MINIMISER LES APPORTS INTERNES93

    0,6

    5,0

    1,6

    4,4

    0,4

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoin en froid

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Source : écorce

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

    STRATEGIE NCH – MINIMISER LES APPORTS INTERNES94

    Apports internes

    N Occupation

    N EclairageN Equipements

    Le concepteur a généralement peu de prises sur ces différents choix. Il lui

    revient cependant de sensibiliser l’utilisateur sur les conséquences

    Les apports internes apparaissent dans le calcul des BNC et dans le

    calcul de la CEP (critère pour le tertiaire mais pas pour le résidentiel)

    ENE06

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

    STRATEGIE NCH – MINIMISER LES APPORTS INTERNES95

    Apports internes

    N Occupation

    N EclairageN Equipements

    Les mesures à prendre sont les suivantes

    N Conception intelligente :• optimisation de l’éclairage naturel

    • disposition et régulation de l’éclairage artificiel

    • disposition des charges importantes

    N Matériel performant

    • Rendement du système d’éclairage: minimum 65%

    • Puissance du système d’éclairage < 2,5W/(m².100lux) (LED :1,5 W/(m².100lux))

    N Usage rationnel : en fonction de la régulation en place

    ENE06

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE

    MINIMISER LES APPORTS

    EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    Intervenir sur les pertes par ventilation

    Utiliser l’inertie du bâtiment

    Rafraichissement passif

    Refroidissement actif

    EN RESUME

    96

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

    INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION

    N Limiter l’introduction d’air chaudN Ventilation intensive

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION97

    0,6

    5,0

    1,6

    4,4

    0,4

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoin en froid

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Source : écorce

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION98

    Minimiser l’introduction d’air chaud

    Si l’air extérieur est plus frais que l’air intérieur, il convient de by-

    passer l’échangeur de chaleur

    Si l’air extérieur est plus chaud que l’air intérieur, l’introduction d’air

    chaud extérieur est à éviter, pour se faire, il convient :

    N De limiter le débit de ventilation au débit strictement nécessaire pourles besoins hygiéniques

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION99

    Ventilation intensive ventilation hygiénique

    ● remplacer l’air chaud intérieur par de l’air plus frais extérieur

    ● décharger la masse thermique du bâtiment (mesure d’autant plus

    efficace que la masse thermique du bâtiment est importante)

    La ventilation intensive permet un rafraichissement du bâtiment d’une

    puissance limitée mais souvent suffisante en hiver ou en moyenne saison :

    T = différence de température entre la température d’extraction et la température de

    pulsion de l’air du local

    Puissance de rafraichissement [W]

    =

    0,34 x Débit x T

    [W/(m³/h).K] [m³/h] [°K]

    ENE07

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION100

    Ventilation intensive : potentiel en moyenne saison (fin avril)

    0,0

    2,0

    4,0

    6,0

    8,0

    10,0

    12,0

    14,0

    16,0

    18,0

    20,0

    22,0

    2856 2880 2904 2928 2952 2976 3000 3024 3048 3072

    8,2 °C

    2,8 °C

    Exemple (par rapport à 20 °C) :

    • De jour (4°C) : 1,36 W/(m³/h)

    • De nuit (8°C) : 2,72 W/(m³/h)

    En fonction de la charge (W/m²) et du T, on peut évaluer les débits nécessaires en journée

    Source : écorce

    4 °C8 °C

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION101

    Ventilation intensive : potentiel en pleine saison (mi-aout)

    0,0

    2,0

    4,0

    6,0

    8,0

    10,0

    12,0

    14,0

    16,0

    18,0

    20,0

    22,0

    24,0

    26,0

    28,0

    30,0

    5448 5472 5496 5520 5544 5568 5592 5616 5640 5664

    8,5 °C

    14,5 °C

    Exemple (par rapport à 25 °C) :

    • De jour : T

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION102

    Ventilation intensive : comment l’assurer ?

    La ventilation intensive peut être assurée de trois manières différents

    ● Ventilation mécanique par le réseau de ventilation existant1

    ● Ventilation naturelle par des ouvertures prévues à cet effet

    ● Ventilation hybride combinant un ventilation naturelle et une

    ventilation mécanique ou une ventilation naturelle “mécaniquement

    assistée” lorsque les débits ne sont pas suffisants

    1 Il faut alors « by-passer » l’échangeur

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION103

    Ventilation intensive : comment l’assurer ?

    Ventilation hybride : parfois sophistiqué

    Source : HybVent – Ecole Tanga – SuèdeSource : Energieplus

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION104

    Ventilation intensive : comment l’assurer ?

    Critères de choix :

    ● La maitrise des débits ventilés

    ● La possibilité de maitriser la température de pulsion

    ● La possibilité de filtrer l’air introduit

    ● L’acoustique

    ● Le coût

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION105

    Ventilation intensive : comment l’assurer ?

    + -

    Ventilation mécanique

    Débit assuré

    Possibilité de filtration de l’air

    extérieur

    Maitrise partielle de la

    température de pulsion

    Consommation des groupes de

    ventilation

    Surcout lorsqu’il faut

    surdimenssionner le groupe et les

    gaines

    Ventilation naturelle Consommation nulle

    Débit inconnu

    Généralement pas de possibilité

    de filtration de l’air extérieur

    Généralement pas de maitrise de

    la température de pulsion

    Eventuels problèmes acoustiques

    Risques éventuels d’effraction

    Ventilation hybrideConsommation très faible

    Débits assurés

    Généralement pas de possibilité

    de filtration de l’air extérieur

    Généralement pas de maitrise de

    la température de pulsion

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION106

    Ventilation intensive : exemples

    014

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION107

    Ventilation intensive : exemples

    014

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION108

    Outils

    ● Projet de recherche NatVent, sur la ventilation naturelle :

    http://projects.bre.co.uk/natvent/ (documentation et différents petits

    logiciels sur le potentiel de nightcooling)

    ● Projet de recherche HybVent sur la ventilation hybride :

    http://hybvent.civil.auc.dk/ (documentation et cas pratiques)

    ● http://app.bruxellesenvironnement.be/alter_clim/ estimation du

    confort dans le tertiaire pour différents systèmes de refroidissement

    passif

    http://projects.bre.co.uk/natvent/http://hybvent.civil.auc.dk/http://app.bruxellesenvironnement.be/alter_clim/

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

    STRATEGIE NCH – INTERVENIR SUR LES PERTES PAR VENTILATION109

    Outils

    Source : NatVent et Energie Plus

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE

    MINIMISER LES APPORTS

    EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    Intervenir sur les pertes par ventilation

    Utiliser l’inertie du bâtiment

    Rafraichissement passif

    Refroidissement actif

    EN RESUME

    110

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

    STRATEGIE NCH – UTILISER L’INERTIE DU BÂTIMENT 111

    Régulation de la chaleur grâce à l’inertie du bâtiment

    Définition : L’inertie thermique peut être définie comme la

    capacité d’un matériau à accumuler de la chaleur, puis à la

    restituer.

    L’inertie permet donc :

    N d’écrêter les pics de température de jour, comme denuit ;

    N d’offrir un déphasage dans la restitution de la chaleurou du froid stocké dans les parois.

    L’inertie dépend :

    N de la chaleur spécifique (capacité thermique massique)des matériaux mis en œuvre [J/(kg.K)]

    N de la masse cumulée de ces matériaux [kg]N de l’accessibilité de cette masse thermique

    Elle s’exprime généralement en J/K (SI) ou en Wh/K

    PHPP, on parle de capacité thermique surfacique [Wh/K par

    m² de surface de référence énergétique – feuille été, cellule

    C8]

    ENE05

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

    STRATEGIE NCH – UTILISER L’INERTIE DU BÂTIMENT 112

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

    STRATEGIE NCH – UTILISER L’INERTIE DU BÂTIMENT 113

    Régulation de la chaleur grâce à l’inertie du bâtiment

    Pour affiner le comportement thermique, d’autres concepts sont importants

    comme

    N l’effusivité (sensation de chaud ou de froid d’une paroi)N la diffusivité (vitesse de l’information thermique dans une paroi) et ledéphasage, qui en découle

    Les parois ont un rôle différent

    N Le sol et parfois les murs absorbentles rayons solaires incidents

    N Les autres parois contribuent àl’inertie générale et à l’efficacité de la

    ventilation nocturne

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

    STRATEGIE NCH – UTILISER L’INERTIE DU BÂTIMENT 114

    Régulation de la chaleur grâce à l’inertie du bâtiment

    Comment profiter de l’inertie ?

    Si le bâtiment est massif, éviter l’isolation intérieure et tout ce qui

    empêche l’accès à la masse thermique.

    Si la structure du bâtiment est légère

    N Privilégier une isolation offrant une capacité calorifique importante(cellulose, bois,…)

    N Privilégier des planchers et des cloisons intérieures lourdes ou auminimum prévoir de couvrir ces parois d’une couche massive (argile,

    double plaque de gypse-cellulose, chape en béton,…)

    Dans tous les cas, il est important de faciliter l’accès à la masse

    thermique en évitant les finitions isolantes ou les faux-

    plafonds/planchers. Il existe par ailleurs des faux-plafonds interrompus

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

    STRATEGIE NCH – UTILISER L’INERTIE DU BÂTIMENT 115

    Régulation de la chaleur grâce à l’inertie du bâtiment : exemple

    014

    Accessibilité à la masse

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE

    MINIMISER LES APPORTS

    EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    Intervenir sur les pertes par ventilation

    Utiliser l’inertie du bâtiment

    Rafraichissement passif

    Refroidissement actif

    EN RESUME

    116

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

    Source : ENE07

    STRATEGIE NCH – RAFRAICHISSEMENT PASSIF117

    Outre la ventilation intensive, on peut ajouter :

    N Le geocooling : de l’eau circule dans le sol (sondes horizontales ouverticales) et se refroidit au contact de celui-ci, l’eau ainsi refroidie

    peut rafraichir le bâtiment soit via l’air introduit par la ventilation

    soit par un système de plafond froid ou de dalle active

    N Le puits canadien/provençal : dans ce cas, l’air introduit dans lebâtiment passe d’abord dans un tuyaux enterré à faible profondeur

    dans le sol, l’air est ainsi refroidi

    ENE07

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE

    MINIMISER LES APPORTS

    EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    Intervenir sur les pertes par ventilation

    Utiliser l’inertie du bâtiment

    Rafraichissement passif

    Refroidissement actif

    EN RESUME

    118

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

    STRATEGIE NCH – REFROIDISSEMENT ACTIF119

    0,6

    5,0

    1,6

    4,4

    0,4

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    Déperditions

    (kWh/m²an)

    Apports

    (kWh/m²an)

    Besoin en froid

    Apports solaires

    Apports internes

    Pertes par ventilation

    Pertes par transmission

    Source : écorce

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

    STRATEGIE NCH – REFROIDISSEMENT ACTIF120

    Refroidissement actif parfois inévitable

    ● Charges internes trop élevées

    ● Exigence de climat intérieur spécifique

    ● Mesures passives difficiles à mettre en oeuvre

    ● …

    Importance de minimiser le besoin de froid au préalable

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

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE

    MINIMISER LES APPORTS

    EVACUER ET REGULER LA CHALEUR

    EN RESUME

    121

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

    STRATEGIE NCH – EN RESUME122

    Concevoir un bâtiment très performant

    Stratégie en période de non

    chauffage

    Minimiser les apports de

    chaleurs

    les apports solaires

    les apports internes

    l’introduction d’air chaud

    Evacuer et réguler la chaleur

    Recourir à la surventilation

    Tirer parti de l’inertie du bâtiment

    Profiter de la fraicheur du sol

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

    TABLE DES MATIERES

    DEFINITIONS

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE (CH)

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE (NCH)

    SIMULATION DYNAMIQUE

    PROCESSUS DE CONCEPTION

    123

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

    SIMULATION DYNAMIQUE124

    Qu’est-ce qu’une simulation thermique dynamique ?

    Simulation à pas de temps très court (typiquement 1h) d’un bâtiment dans

    des conditions aussi réalistes que possible.

    A quoi ca sert ?

    ● A réaliser le bilan thermique annuel (ou par saison)

    ● A estimer le confort dans chaque zone (température, humidité)

    Optimiser l’enveloppe

    Optimiser la gestion/régulation des systèmes

    Dimensionner les systèmes

    Optimiser/valider les mesures de gestion passive des

    surchauffes

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

    SIMULATION DYNAMIQUE125

    Intérêt par rapport à du statique (PHPP ou PEB)

    ● Les données et résultats ne sont pas lissés (spatialement ou

    temporellement)

    ● Permet de s’approcher des conditions d’utilisation réelles ≠ calcul

    standardisé/réglementaire

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

    SIMULATION DYNAMIQUE126

    Points d’attention

    ● La simulation est réalisée par zone ; la définition de celles-ci doit

    permettre un encodage et une exploitation des résultats aussi précis que

    nécessaire

    ● Un grand nombre de données et d’hypothèses doivent être encodées.

    La définition de celles-ci est souvent délicate et doit se faire en ayant à

    l’esprit les résultats escomptés (par exemple : analyse du bilan ou du

    confort ?). Questions à se poser :

    N Quel est l’impact de telle ou telle approximation sur les résultats ?N Les hypothèses ne sont-elles pas trop défavorables ?N Les résultats sont-ils représentatifs ?

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

    SIMULATION DYNAMIQUE127

    Simulation

    Entrées Sorties(heure par heure ou intégrées)

    Climat (heure par heure) Confort

    Bâtiment Température et humidité

    Composition des parois extérieures et intérieures Confort

    Caractéristiques des matériaux (lambda, capacité calorifique,

    facteur solaire,…)

    Puissance & Consommations

    Orientation Chauffage

    Protections solaires et régulation Refroidissement

    Utilisation (heure par heure) Apports internes et solaires

    Occupation & Niveau d’activité Volume d’air ventilé

    Ventilation mécanique et naturelle : débits, température et

    régulation

    Charges internes : puissance et production de vapeur d’eau

    Eclairage : puissance et régulation

    Consigne (heure par heure)

    Consigne de température et/ou d’humidité relative

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

    TABLE DES MATIERES

    DEFINITIONS

    STRATEGIE EN PERIODE DE CHAUFFE (CH)

    STRATEGIE EN PERIODE DE NON CHAUFFAGE (NCH)

    SIMULATION DYNAMIQUE

    PROCESSUS DE CONCEPTION

    128

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

    PROCESSUS DE CONCEPTION129

    ● Esquisse :

    N concevoir l’esquisse en gardant à l’esprit les grands principes vujusqu’à présent

    N utiliser les ordres de grandeurs proposés pour définir en premièreapproche la performance des parois

    E AP P S CH R EX

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

    PROCESSUS DE CONCEPTION130

    ● Avant projet :N Introduire le bâtiment tel que dessiné sur les plans d’avant projet dans le

    PHPP sans nécessairement se préoccuper des ponts thermiques et de

    l’ombrage, préférer des valeurs par défaut plutôt défavorables (mais pas

    trop) quand la donnée n’est pas connue (rendement récupérateur de

    chaleur, Ug,…)

    N Vérifier quelques valeurs spécifiques permettant de déterminer la présenced’erreurs éventuelles dans le calcul

    N Vérifier si le critère est atteint au niveau du besoin en énergie dechauffage

    E AP P S CH R EX

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

    PROCESSUS DE CONCEPTION131

    ● Avant projet :

    Si OUI :

    Vérifier que la marge est suffisante pour faire face aux aléas futurs

    E AP P S CH R EX

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

    PROCESSUS DE CONCEPTION132

    ● Avant projet :

    Si NON :

    1. Vérifier les différents paramètres permettant de juger de

    la qualité du projet pour cibler le problème :

    • La compacité

    • L’équilibre apport/gains solaires

    • Le U moyen

    • Le bilan du bâtiment

    • …

    2. Optimiser

    E AP P S CH R EX

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

    PROCESSUS DE CONCEPTION133

    ● Projet : en fonction des modifications « passives » apportées au projet

    et après mise à jour des plans, préciser autant que possible le calcul

    PHPP :

    N Mettre à jour le métré (surfaces de déperdition et surface deréférence énergétique)

    N Remplir la feuille sol si nécessaireN Insérer l’ombrageN Intégrer les ponts thermiquesN Préciser autant que possible les valeurs techniques (lambda des

    matériaux, rendement de l’échangeur, caractéristiques des

    châssis et du vitrage,…) si celles-ci ne sont pas définies, maintenir

    des valeurs par défaut

    N …

    E AP P S CH R EX

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

    PROCESSUS DE CONCEPTION134

    ● Exécution et version as built pour certification :

    N Mettre à jour en fonction des évolutions du projet et changements encours de chantier

    N Rassembler tous les documents nécessaires à la certification(ATG,…)

    E AP P S CH R EX

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

    CE QU’IL FAUT RETENIR DE L’EXPOSE

    ● Une conception « intelligente » permet de faciliter l’atteinte d’une

    très bonne performance et de limiter les couts.

    ● La logique de conception est simple mais les cas concrets peuvent

    être complexes : il convient de définir le bon équilibre entre

    stratégie hiver et stratégie été.

    ● Le passif est une donnée supplémentaire mais n’est pas un frein à

    l’architecture. Les compromis sont possibles !

    135

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

    OUTILS ET REFERENCES

    ● Outils, sites internet, etc… intéressants :N Logiciel PHPP (Passivhaus Projektierungs Paket) : permet de simuler le

    bâtiment et de vérifier les critères du standard passif (fichier excel et

    mode d’emploi)

    N Vade-mecum : à utiliser en Belgique, en lien avec le logiciel PHPP (disponible sur le site internet : http://www.maisonpassive.be/ >

    Ressources > Nos publications en ligne)

    N Quelles fenêtres pour ma maison passive ? : document édité par la PMP (disponible sur le site internet : http://www.maisonpassive.be/ >

    Ressources > Nos publications en ligne)

    N Quelle ventilation pour ma maison passive ? : document édité par la PMP (disponible sur le site internet : http://www.maisonpassive.be/ >

    Ressources > Nos publications en ligne)

    N Connectools PMP : à utiliser en lien avec le logiciel PHPP (http://pmp-connectools.be/)

    N Site du Passivhaus Institut : propose les liens et les certificats des produitscertifiés passifs (http://www.passiv.de/)

    136

    http://www.maisonpassive.be/http://www.maisonpassive.be/http://www.maisonpassive.be/http://pmp-connectools.be/http://www.passiv.de/

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

    OUTILS ET REFERENCES

    N SunChartProgram : fournit le diagramme solaire en fonction des coordonnées géographiques

    (http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.html)

    N Sundesign : propose différents outils pour dimensionner différents types de protections solaires fixes (débordements, lamelles, …)

    (http://susdesign.com/)

    N Sketch Up : permet de visualiser l’ombrage en fonction du tempsN Carnaval : logiciel fournissant le masque solaire du terrain en fonction

    des coordonnées géographiques

    (http://sourceforge.net/projects/carnaval/)

    N Projet de recherche NatVent sur la ventilation naturelle : documentation et différents petits logiciels sur le potentiel de nightcooling

    (http://projects.bre.co.uk/natvent/)

    N Projet de recherche HybVent sur la ventilation hybride : documentation et cas pratiques (http://hybvent.civil.auc.dk/)

    N Outil Alterclim : estimation du confort dans le tertiaire pour différents systèmes de refroidissement passif

    (http://app.bruxellesenvironnement.be/alter_clim/)

    137

    http://solardat.uoregon.edu/SunChartProgram.htmlhttp://projects.bre.co.uk/natvent/http://hybvent.civil.auc.dk/http://app.bruxellesenvironnement.be/alter_clim/

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

    OUTILS ET REFERENCES

    ● Guide Bâtiment durable http://www.guidebatimentdurable.brussels

    ● Fiches : • ENE03 – ENE04 – ENE06

    • ENE07

    138

    http://www.guidebatimentdurable.brussels/

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

    CONTACT139

    Didier DARIMONT

    Responsable Projet bâtiment et industrie durable

    : 081/250.480

    : [email protected]

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    140

    ?

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    141

    MERCI POUR VOTRE ATTENTION