Bruxelles Environnement

Etat des lieux des systèmes

Jonathan Fronhoffs

Cenergie

Formation Bâtiment Durable :

Bâtiment durable de A à Z

2

Objectif(s) de la présentation

● Présenter les principes généraux en matière de

chauffage, d’ECS et de ventilation

● Présenter les systèmes énergétiquement

performants

● Introduire le refroidissement et l’éclairage

3

● Le bilan thermique

● Le chauffage

● L’ECS

● La ventilation

● Le refroidissement

● L’éclairage

Plan de l’exposé

4

Le bilan thermique

Source : energie+

5

Le bilan thermique

Source : energie+

6

L’installation de chauffage

● Production

● Distribution

● Emission

● Régulation

Source : energie+

7

L’installation de chauffage

● Production

● Distribution

● Emission

● Régulation

Source : energie+

8

L’installation de chauffage

● Comment distribuer la chaleur?

► Eau

► Air (via ventilation)

Source : energie+

9

Chauffage : Production

● Type de production :

► Réseau de chaleur

► Chauffage collectif

Source : energie+

Source : ADEME

10

Chauffage : Production

● Type de production :

► Chauffage central individuel

► Chauffage local (électrique, gaz, bois, …)

11

Chauffage : Production

● Type de Combustible?

► Gaz

► Mazout

► Electricité

► Bois (Pellets, plaquettes, buches)

12

Chauffage : Production

● Type de Chaudière : Gaz

► Gaz Condensation

► Gaz Haut Rendement

► Gaz Classique

● Type de Chaudière : Mazout

► Mazout Condensation

► Mazout Haut Rendement

► Mazout Classique

13

Chauffage : Production

● La chaudière à condensation

● Récupération énergie des

fumées de combustion

par condensation de

vapeur d’eau contenue

dans les fumées

● Condensation = r°

exothermique : libère

chaleur préchauffe

l’eau besoin de moins

de combustible

● Importance de la T°

d’eau de retour

● PCS >< PCI

● η > 100% sur PCI

Source : simulateurenergetique.fr

14

Chauffage : Production

● Type de Chaudière : Label

► Gaz - Condensation : HR TOP

› 1998

► Gaz - Basse température : HR+

› 1996

► Mazout – Condensation : Optimaz Elite

› 2005

► Mazout – Haut Rendement : Optimaz

› 2005

15

Chauffage : Distribution

● Les conduites sont-elles isolées?

16

Chauffage : Emission

● Type d’émission :

► Radiateurs classiques

► Radiateurs en fonte

17

Chauffage : Emission

● Type d’émission :

► Ventilo-convecteurs

► Chauffage par le sol

18

Chauffage : Régulation

● Régulation

► Sonde extérieure

► Thermostat d’ambiance

► Vanne thermostatique

19

Chauffage : Régulation

Source : energie+

20

Chauffage : Régulation

● Régulation sur aquastat (chaudière) et sur thermostat d’ambiance (pompe)

21

Chauffage : Régulation

● Régulation sur thermostat d’ambiance

22

Chauffage : Régulation

● Régulation climatique :

23

Chauffage : Régulation

● Régulation climatique :

24

Chauffage : Régulation

● Régulation : ralenti / coupure

● A midi je me cuits une pizza au four…Est-ce que je laisse mon four allumé toute l’après-midi par ce que ce soir je vais me cuire une tarte aux pommes?

Source : energie+

25

● Êtes-vous certains de savoir comment ça

marche ? Vannes thermostatiques = thermostat :

► tant que la température est inférieure à la valeur réglée, les

vannes restent ouvertes ;

► dès que la température réglée est atteinte, elles se ferment.

● Régler la vanne = changer la température de

consigne…

Vanne sur “3” et 19°C dans la pièce

Vanne sur “2” et 19°C dans la pièce

Vanne sur “3” et 20°C dans la pièce

Chauffage : Régulation : Vanne Thermo.

Source : www.sestain.be

26

Chauffage : Rendement d’1 installation

27

Chauffage : réglementation PEB

● Application :

► La plupart des installations de chauffage central

› Puissance nominale > 20 kW

› Combustible liquide ou gazeux non renouvelable

› Utilisant l’eau comme fluide caloporteur intermédiaire

exclusion des systèmes locaux

28

Chauffage : 3 actes réglementaires

● Contrôle périodique des chaudières

● Réception des systèmes de chauffage

● Diagnostic des systèmes

29

Chauffage : 3 actes réglementaires

● Contrôle périodique des chaudières

► Tous les 3 ans pour le gaz

► Tous les ans pour le mazout

► Reprend toutes les informations techniques de l’installation

› Information sur la chaudière et son brûleur

› Rendement de combustion

› …

► Attestation de contrôle périodique = Document reprenant des informations sur l’installation

30

Chauffage : 3 actes réglementaires

● Réception des systèmes de chauffage

► Lors de l'installation d'une chaudière

► Lors du remplacement du corps de chaudière

► Lors du remplacement du brûleur

► Lors du déplacement d'une chaudière

► Attestation de réception = Document reprenant des informations sur l’installation

31

Chauffage : 3 actes réglementaires

● Diagnostic

► Check-up pour les installations de + de 15 ans

► Rapport de diagnostic = Document reprenant des informations sur l’installation

33

Chauffage : 3 actes réglementaires

● Professionnels :

● Accueil > Professionnels > Guichet > Agréments et enregistrements > Sociétés

et professionnels agréés ou enregistrés

34

ECS

● Quels sont mes besoins en ECS?

● Quelle est la manière la plus efficace de produire

l’ECS?

► Production commune avec le chauffage?

► Production centralisée séparée du chauffage?

► Production locale?

► Production instantanée / accumulée / semi-instantanée?

35

ECS

● Production individuelle commune au chauffage

► Appareils monoblocs

► Appareils à réservoir séparé

● Production combinée au chauffage

► Avec échangeur à plaques intégré (domestique)

► Avec échangeur à plaques extérieur (collectif)

ECS

37

ECS

● Production individuelle commune au chauffage

► Echangeur à plaques

Source : energie+

38

ECS

● Production individuelle séparée du chauffage

► Chauffe-eau au gaz

► Chauffe-eau électrique

ECS: L’installation solaire thermique

39

L’installation solaire thermique : technologie

• Types de capteurs solaires

40 Source : Energieplus, http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16760

L’installation solaire thermique : technologie

• Rendement des capteurs solaires R

end

em

ent

Différence de température entre le capteur et le milieu ambiant [°C]

Capteur plat

Capteur de vide

Absorbeur de piscine 0 – 20 °C Chauffage de piscine

20 – 100 °C Eau chaude et chauffage

> 100 °C Chaleur de processus 41

Source : Energieplus, http://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16760

L’installation solaire thermique : Faisabilité

● Toiture ► Orientation, inclinaison

► Surface utile, encombrement, obstacles,…

► Remplacement étanchéité, …

► Stabilité

• Chaufferie

► Production combinée ?

► Ancienneté des chaudières ?

► Régulation !

• Liaison toiture - chaufferie

► Gaines techniques ?

► Local technique en toiture ?

• Stockage & distribution ECS

► Réservoirs de stockage

► Boucle de distribution (L, Diam, isolation)

42 Source: Stéphane Barbier

Oui… mais moins rentable

10 à 30 m² de capteurs

Ballon de 1000 à 3000 litres

Régulation plus complexe

Économie:

~80% sur l’ECS

20…50% sur le chauffage

Chauffage + ECS via le solaire thermique?

Source : Solarpraxis.com

43

● Règle de base : toujours partir du besoin de chaleur !

► ECS (+ chauffage?)

Dimensionnement : besoins en kWh?

Source : Solarpraxis.com 44

45

La ventilation

● Pourquoi ventiler?

● Comment ventiler?

46

La ventilation : pourquoi ventiler?

3 raisons principales:

● Assurer le confort respiratoire des occupants

► Concentration en CO2 (apport d’air frais)

► Humidité

► Odeur

● Garantir des espaces sains

► Diminuer l’impact des polluants présents dans le

bâtiment (COV, formaldéhyde, radon,…)

● Assurer le confort thermique

► Chauffage via l’air

► Surtout: refroidissement via free-cooling et

ventilation nocturne

47

La ventilation : comment ventiler?

● Système A :

► Amenée d’air naturelle

► Evacuation d’air naturelle

● Système B :

► Amenée d’air mécanique

► Evacuation d’air naturelle

● Système C :

► Amenée d’air naturelle

► Evacuation d’air mécanique

● Système D :

► Amenée d’air mécanique

► Evacuation d’air mécanique

48

● Système A: amenée et évacuation naturelles

Source: Energie +

La ventilation : comment ventiler?

49

● Système B: amenée mécanique et évacuation

naturelle

Source: Energie +

La ventilation : comment ventiler?

50

● Système C: amenée naturelle et évacuation

mécanique

Source: Energie +

La ventilation : comment ventiler?

51

● Système D: amenée et évacuation mécaniques

Source: Energie +

Incontournable pour

les bâtiments passifs

La ventilation : comment ventiler?

52

La ventilation : comment ventiler?

53

La ventilation : Comment ventiler?

Ventilation hygiénique:

● Réglementation d’application

► NBN D50-001: dimensionnement pour le résidentiel

(logement, maisons de repos,…)

► EN 13779: dimensionnement pour le tertiaire (bureaux,

bâtiments publics,…)

► PEB

► RGPT

54

La ventilation : Comment ventiler?

Deux principes de base:

1. débit entrant = débit sortant

55

La ventilation : Comment ventiler?

2. Pulsion – transfert – extraction

► Alimentation en air frais des locaux “secs”

► Transfert via les zones de circulation

► Evacuation de l’air vicié via les locaux “humides”

Amenée

d’air

Locaux

“secs”

séjour,

chambre à

coucher,

bureau

Transfert

Circulation

Couloir,

cage

d’escaliers

Evacuation

Locaux

“humides”

Cuisine,

salle de

bains, WC,

buanderie

Transfert

56

La ventilation : Comment ventiler?

● Applications résidentielles: NBN D 50-001 et PEB (exigence 1: ventilation hygiénique)

AL

IME

NT

AT

ION

Local Débit nominal Le débit

peut être

limité à

Alimentation

naturelle max

(syst. A,C) Règle

générale

Débit

minimal

living

3,6

m³/h/m²

75 m³/h 150 m³/h

2 x débit nominal

chambres

25 m³/h 72 m³/h

(Annexe VI) locaux d’étude

locaux de hobbies

EV

AC

UA

TIO

N

Local Débit nominal Le débit peut être

limité à

Règle générale Débit minimal

cuisine fermée

3,6 m³/h/m²

50 m³/h

75 m³/h salle de bains

buanderie 75 m³/h

cuisine ouverte

WC - 25 m3/h -

Remarque: le débit peut être distribué sur plusieurs ouvertures

57

La ventilation : Comment ventiler?

● Applications résidentielles: NBN D 50-001 et PEB (exigence 1: ventilation hygiénique)

TR

AN

SF

ER

T

Comme évacuation du

local

Débit minimal Ouverture minimale

sous la porte

living

25 m³/h 70 cm²

chambres

locaux d’étude

locaux de hobbies

TR

AN

SF

ER

T

Comme alimentation du

local

Débit minimal Ouverture minimale

sous la porte

salle de bains 25 m³/h 70 cm²

buanderie

cuisisne 50 m³/h 140 cm²

WC 25 m³/h 70 cm²

Remarque: le débit peut être distribué sur plusieurs ouvertures

58

La ventilation : Comment ventiler?

● Applications résidentielles:

PEB: 22 m³/h/pers pour les applications résidentielles

● Applications non-résidentielles: EN 13779, PEB et

RGPT

► Espaces destinés à l’occupation humaine

► Classification de base “Indoor Air Quality” (IDA)

► PEB: minimum 22 m³/h par personne

► RGPT: minimum 30 m³/h/personne

60

La ventilation : Comment ventiler?

EN 13779 ‘High

quality’

‘medium

quality’

‘moderate

quality’

‘low quality’

Classe IDA1 IDA2

IDA3 IDA4

Débit

(m³/h.pers)

72

>54

45

(36-54)

29

(22-36)

18

<22

Refroidissement

● Pour nouveaux bâtiments éviter le refroidissement actif

► Recherche au niveau de la conception

› Limiter les charges solaires

– Limiter les surfaces vitrées au sud et à l’ouest

– Protections solaires

› Limiter les apports internes

– Eclairage performant et fonction de l’éclairage naturel

– Matériel informatique performant et bien localisé

› Exploiter le pouvoir rafraîchissant de l’air extérieur

– Free cooling

● Pour bâtiments existants évaluer la situation

► Repérer l’origine de la surchauffe

► Evaluer la pause de protections solaires

Source : energie+

Refroidissement

● Si besoin de froid en hiver free-chilling

► Utilisation de l’air froid, une partie de l’année pour produire l’eau glacée sans groupe frigorifique

► Air extérieur < 8 … 10°C

► Ex: salle informatique

● Eviter la destruction d’énergie!

► Production simultanée de chaud et de froid

► Regrouper les locaux à forte charge thermique pour pouvoir les traiter spécifiquement

Refroidissement

● Refroidissement actif : split ou climatiseur local

Refroidissement

● Refroidissement actif : split ou climatiseur local

Source : energie+

Refroidissement

● Refroidissement actif : via la ventilation

Source : energie+

Refroidissement

● Refroidissement actif : systèmes air + eau

Source : energie+

Refroidissement

● Refroidissement actif : systèmes air + eau

Source : energie+

Refroidissement

70

Climatisation : réglementation PEB

● Application :

► Systèmes de climatisation d’une puissance nominale > 12 kW

● 9 exigences:

● 2 actes réglementaires :

► Entretien minimal

► Contrôle périodique

› Après l’installation d’un nouveau système de climatisation

› Tous les 5 ans pour P > 100 kW

› Tous les 15 ans pour 12 kW < P < 100 kW

71

Climatisation : réglementation PEB

● Contrôle périodique

72

L’éclairage

● Favoriser l’éclairage naturel

73

L’éclairage

● Utiliser des luminaires performants

74

L’éclairage

● Gestion en fonction de la présence

►Watt-crête (Wc)

puissance électrique maximale fournie dans des

conditions standard de test:

- un ensoleillement de 1 000 W/m2 ;

- une température des panneaux de 25°C ;

- une répartition spectrale du rayonnement dit AM 1.5

►Wattheure (Wh)

1Watt-heure énergie consommée ou délivrée par un

système d’une puissance de 1 Watt pendant une heure.

L’installation Photovoltaïque: Notions

de base

Silicium polycristallin

75

Technologie : Surface PV correspondante à 1 kWc

Monocristallins à haute performance

(6 à 9 m2, ~150 Wc/m², η 12% à 20%)

Modules

76 Source: energieplus-lestie.be

Polycristallins

(7,5 à 10 m2, ~100 Wc/m², η 11% à 15%)

Silicium amorphe

(14-20 m2, 60-70Wc/m², η 5-7%)

Technologie : Temps de Retour Energétique d’une

installation PV

► Pour une installation avec cellules en silicium cristallin

► Temps de Retour Energétique = 19 … 40 mois

► Dépend de l’ensoleillement

► Pour une installation en toiture

► Si durée de vie installation = 30 ans facteur 8 … 18

► Source : Hespful / Ademe (France)

77

Générateur

photovoltaïque

Sectionneur

courant continu

Onduleur

Compteur

"certificats verts"

Disjoncteur

courant alternatif

Tableau

Électrique

(avec

protection

différentielle)

Compteur

électrique

Existant

(GRD)

remplacé

par un

« A+/A- »

Réseau

Applications

électriques

Courant continu Courant alternatif

Différentes fonctions de l’onduleur :

- Transformation DC en AC

- Fonction de synchronisation avec le réseau

- Recherche permanente du point de puissance maximal (MPP)

- Fonction de découplage du réseau

© Energie Facteur 4 asbl

Schéma de système PV

78

Intégration en toiture

► Toiture inclinée

► Toiture plate

ANCRAGE LESTAGE

SYSTÈME

D’ASPIRATION/DEPRESSION

79

…moins efficace

que…

Car ventilation par

dessous

refroidissement

meilleur η

Source: archiexpo.fr & WTCB

Coût : Investissement

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

1 10 100 1000

Inve

sti

ss

em

en

t [E

UR

/Wc

]

Puissance [kWc] 5 kWc

(Source : PV Calc)

(Source : Brugel, Proposition relative au coefficient multiplicateur

appliqué au photovoltaïque - Analyse des paramètres

économiques, 6 sept. 2013.)

Source : Apere, Smartguide, 2013

/3 en 5 ans !

80

Points d’attention lors de la conception

Source : Guide pratique, G_ENE11 Intégrer des installations pour la production d'électricité renouvelable,

http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be

1. Limiter la consommation électrique du bâtiment

• Limiter la consommation électrique consécutive à l'éclairage (voir G_ENE01 - Optimiser l'éclairage

artificiel)

• Limiter la consommation électrique consécutive aux appareils (voir G_ENE06 - Limiter les charges

thermiques)

• Éviter le refroidissement actif, utiliser le refroidissement passif (voir G_ENE07 - Appliquer une

stratégie de refroidissement passif) et produire le plus efficacement possible l'éventuelle demande en

chaleur résiduelle (voir G_ENE09 – Refroidissement : choisir le meilleur mode de production utilisant des sources

renouvelables)

• Système de distribution efficace pour le chauffage, le refroidissement et la ventilation (voir

G_ENE10 - Garantir l'efficience des installations de chauffage, d'eau chaude sanitaire et de refroidissement et G_ENE02 -

Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace)

2. Évaluer la consommation électrique résiduelle

• Déterminer la consommation électrique : consommation annuelle et de préférence

consommation mensuelle et, le cas échéant, le profil quotidien

3. Évaluer le potentiel de fourniture d'énergie électrique renouvelable

• Superficie de toiture disponible. Capacité portante de toiture disponible. Ombrage,

orientation et inclinaison.

81

82

● Réglementation PEB

● Energie + : http://www.energieplus-lesite.be/

● Cahiers de charge-type pour maîtres d’ouvrage et concepteurs:

► www.bruxellesenvironnement .be > Professionnels > Bâtiment

(constr, renovation, gestion) > Outils à votre disposition > Les outils

URE

Outils, sites internet, etc… intéressants :

Guide Bâtiment durable: www.bruxellesenvironnement.be/guidebatimentdurable

● Thématique Energie du Guide

● En particulier:

► G_ENE01 Optimiser l'éclairage artificiel

► G_ENE02 Concevoir un système de ventilation énergétiquement efficace

► G_ENE08 Choisir le meilleur mode de production et de stockage pour le chauffage

et l'eau chaude sanitaire

► G_ENE09 Choisir les meilleurs modes de production de refroidissement

renouvelable

► G_ENE10 Garantir l'efficience des installations de chauffage, d'eau chaude

sanitaire et de refroidissement

Références Guide Bâtiment durable :

83

Ce qu’il faut retenir de l’exposé

● Comprendre le fonctionnement d’une installation

de chauffage

● Se poser les bonnes questions en matière de

production d’ECS

● Comprendre les facteurs de limitation de

l’utilisation du refroidissement

● Comprendre les moyens de réduire les

consommations d’éclairage

● Mes installations de chauffage et de

refroidissement sont-elles en conformité avec la

réglementation PEB ?

84

Contact

Jonathan FRONHOFFS

Chef de projet

Coordonnées

: 02/5013,96,13

E-mail : jonathan.fronhoffs@cenergie.be